АННОТАЦИЯ к рабочей учебной программе по дисциплине «Биологическая химия» ЛЕЧЕБНОЕ ДЕЛО 060101 1-2 курс, 2 и 3 семестры, очное отделение 1. Название дисциплины: «Биологическая химия» 2. Трудоемкость: Виды учебной работы Аудиторные занятия: лекции лабораторные занятия практические занятия экзамен Самостоятельная работа: Составление схем, классификаций, опорных конспектов и интеллект-карт, заполнение таблиц при подготовке к соответствующим темам практических занятий. Освоение теоретического материала по темам дисциплины, включенного в план аудиторных занятий. Подготовка и защита докладов по заданным темам в устной форме или в виде презентаций с использованием средств мультимедиа Поиск современной информации и научных статей по вопросам биологической химии в базах данных, справочниках, Интернетресурсах Работа в НПБ РК и в медицинском отделе библиотеки ПетрГУ Решение тестовых заданий и задач для самостоятельной работы студентов (по разделам) при подготовке к соответствующим темам практических занятий. Внеаудиторные занятия: посещение выставок и научно-практических конференций по темам дисциплины Подготовка к экзамену Общая трудоемкость (час) Общая трудоемкость (зачетных единицах) Трудоемкость (час.) 48 24 72 3 семестр 72 10 36 4 6 4 10 2 36 252 7 3. Требования к уровню освоения содержания дисциплины в соответствии с ФГОС ШГО: 3.1.Перечень формируемых компетенций Общекультурные компетенции (текст компетенции) Коды формируемых компетенций Cпособность и готовность анализировать социально значимые ОК-1 проблемы и процессы, использовать на практике методы гуманитарных, естественнонаучных, медико-биологических и клинических наук в различных видах профессиональной и социальной деятельности; Профессиональные компетенции - общепрофессиональные: Cпособность и готовность к формированию системного подхода к анализу медицинской информации, опираясь на всеобъемлющие ПК-3 принципы доказательной медицины, основанной на поиске решений с использованием теоретических знаний и практических умений в целях совершенствования профессиональной деятельности; Cпособность и готовность к работе с медико-технической аппаратурой, ПК-9 используемой в работе с пациентами, владеть компьютерной техникой, получать информацию из различных источников, работать с информацией в глобальных компьютерных сетях, применять возможности современных информационных технологий для решения профессиональных задач Компетенции в диагностической деятельности: Cпособность и готовность к постановке диагноза на основании результатов биохимических исследований биологических жидкостей с учётом законов течения патологии по органам, системам и организму в ПК-15 целом; 3.2. В результате изучения дисциплины студент должен: Знать: правила работы и техники безопасности в химических лабораториях, с реактивами, приборами, животными; строение и химические свойства основных классов биологически важных соединений: белков, нуклеиновых кислот, углеводов, липидов, витаминов; основные метаболические пути их превращения; ферментативный катализ; основы биоэнергетики; роль клеточных мембран и их транспортных систем в обмене веществ в организме человека; химико-биологическую сущность процессов, происходящих на молекулярном и клеточном уровне в организме человека; основные механизмы регуляции метаболических превращений белков, нуклеиновых кислот, углеводов, липидов; диагностически значимые показатели биологических жидкостей (плазмы крови и мочи) у здорового человека. Уметь: пользоваться учебной, научной, научно-популярной литературой, сетью Интернет для профессиональной деятельности, лабораторным оборудованием; проводить математический обсчёт полученных данных; интерпретировать результаты наиболее распространённых методов лабораторной и функциональной диагностики; выполнять тестовые задания в любой форме, решать ситуационные задачи на основе теоретических знаний. Владеть: базовыми технологиями преобразования информации: текстовые, табличные редакторы; техникой работы в Интернет для профессиональной деятельности; медико-функциональным понятийным аппаратом; навыками постановки предварительного диагноза на основании результатов лабораторного обследования пациентов. 4. Содержание дисциплины. Раздел 1. Строение и функции белков и аминокислот Знакомит студента с основными понятиями, классификацией, строением, свойствами и функционированием белков и аминокислот, особенностями строения белков в зависимости от выполняемых функций, а также применением аминокислот и белков в медицинской практике. Содержание раздела: Классификация и физико-химические свойства протеиногенных аминокислот. Классификация белков: простые и сложные, глобулярные и фибриллярные, мономерные и олигомерные. Физико-химические свойства белков: растворимость, ионизация, гидратация, осаждение. Уровни структурной организации белков: первичная, вторичная, надвторичная, третичная и четвертичная структуры, домены, субдомены, надмолекулярные структуры. Связи, поддерживающие структуры белка: дисульфидные, ионные, водородные, гидрофобные. Взаимосвязь структуры и функции. Денатурация и ренатурация. Функции белков: структурная, каталитическая, транспортная, рецепторная, регуляторная, защитная, сократительная. Свойства простых белков. Гистоны, альбумины. Структурные белки: тубулины, кератины, коллаген, эластин. Миоглобин и гемоглобин. Конформационные изменения и кооперативные взаимодействия субъединиц гемоглобина. Эффект Бора. Роль 2,3 – бисфосфоглицерата. Роль протеомики в оценке патологических состояний. Раздел 2. Ферменты Знакомит студента с особенностями катализа в клетке, строением, свойствами и механизмом действия биологических катализаторов, формирует представление о роли различных ингибиторов на активность ферментов, в том числе и механизме действия лекарственных препаратов, формирует представление о причинах наследственной патологии. Содержание раздела: Общие представления о катализе (энергетическая диаграмма реакции, переходное состояние, энергия активации). Механизмы катализа. Зависимость активности ферментов от температуры и рН среды. Единицы активности ферментов. Специфичность действия ферментов. Кинетика ферментативных реакций. Уравнение и график МихаэлисаМентен. Преобразование Лайнуивера-Бэрка. Металлоферменты и ферменты активируемые металлами. Кофакторы и коферменты. Ингибирование активности ферментов: обратимое, необратимое, конкурентное, неконкурентное. Регуляция скоростей синтеза и распада ферментов. Индукция и репрессия синтеза ферментов. Компартментация ферментов. Аллостерическая регуляция. Ингибирование по принципу обратной связи. Ковалентная модификация ферментов: ограниченный протеолиз проферментов, фосфорилирование и дефосфорилирование. Классификация и номенклатура ферментов. Изоферменты. Органоспецифические ферменты. Энзимодиагностика и энзимотерапия. Белковые ингибиторы ферментов. Ингибиторы ферментов как лекарственные препараты. Наследственные энзимопатии. Раздел 3. Жиро- и водорастворимые витамины, строение биологическая роль. Знакомит студента с особенностями обмена водо- и жирорастворимых витаминов, видами нарушений, ролью витаминов в различных физиологических и биохимических процессах. Содержание раздела: Химическое строение жирорастворимых витаминов: A, D, E, K, F и их биологическая роль. Провитамины, активные формы витаминов А и D. Водорастворимые витамины (тиамин, рибофлавин, никотинамид, пиридоксин, пантотеновая кислота, кобаламины, фолиевая кислота, биотин), как предшественники коферментов. Гиповитаминозы и гипервитаминозы, патологические проявления при этих состояниях. Раздел 4. Биологические мембраны. Строение и функции. Транспорт веществ через мембрану Знакомит студента с составом, строением, свойствами, классификацией и функциями биомембран, формирует представление о механизмах транспорта различных веществ через мембрану. Содержание раздела: Липидный состав биологических мембран. Амфифильная природа мембранных липидов. Текучесть мембран, влияние на нее жирнокислотного состава мембранных липидов, поливалентных катионов, холестерола. Мембранные белки: интегральные и периферические. Ассиметрия мембран. Сборка мембран. Микротранспорт: пассивный транспорт (простая и облегченная диффузия), активный транспорт (первичный и вторичный). Унипорт и котранспорт (симпорт и антипорт). Белковые каналы и белки переносчики. Макротранспорт: эндоцитоз (пиноцитоз и фагоцитоз) и экзоцитоз. Жидкостный и адсорбционный пиноцитоз. Окаймленные ямки и пузырьки. Роль клатрина. Лизосомы, аппарат Гольджи и мембранный транспорт. Липосомы, как модель биологических мембран и транспортная форма лекарственных препаратов. Раздел 5. Передача сигнала в клетку Знакомит студента с механизмами регуляции процессов в клетке, роли G-белков, вторичных посредников во внутриклеточной передаче сигнала. Содержание раздела: Мембранные рецепторы. Строение G-белков. Образование вторичных посредников: циклических нуклеотидов, инозитолтрифосфата, диацилглицерола. Роль Са2+. Виды протеинкиназ. Метаболические изменения в ответ на сигнальные молекулы. Внутриклеточная передача сигнала. Раздел 6. Введение в обмен веществ. Биологическое окисление Способствует формированию представлений об общих путях катаболизма, их роли в биоэнергетике. Знакомит студента с основными способами образования макроэргов, роли биологического окисления в жизнедеятельности клетки и организма в целом, принципами и структурной организацией дыхательной цепи, механизмами окислительного фосфорилирования и регуляцией биоэнергетических процессов, формирует представление о роли ингибиторов в теплопродукции, особенностях окисления на несопрягающих биомембранах, роли про- и антиоксидантов. Содержание раздела: Обмен с окружающей средой. Переваривание основных пищевых веществ (жиров, белков и углеводов). Метаболизм: анаболические, катаболические и амфиболические реакции. Специфические и общие пути катаболизма. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты: строение пируватдегидрогеназного комплекса (ферменты и коферменты). Цикл лимонной кислоты (цикл Кребса): последовательность реакций и характеристика ферментов. Реакция субстратного фосфорилирования в цикле лимонной кислоты, макроэргические соединения. Энергетическая и пластическая функции цикла Кребса. Регуляция активности пируватдегидрогеназного комплекса и цикла лимонной кислоты. Классификация оксидоредуктаз: оксидазы, дегидрогеназы, пероксидазы, окигеназы. Митохондриальные и микросомальные монооксигеназы: строение и биологическое роль. Организация дыхательной цепи митохондрий: мультиферментные комплексы, переносчики электронов. Хемиосмотическая теория. Образование и использование электрохимического потенциала (Н+). Протонная АТФ-аза и транспортные системы митохондрий. Окислительное фосфорилирование, коэффициент Р/О. Дыхательный контроль. Ингибиторы дыхательной цепи и разобщители с окислительным фосфорилированием. Энергетический обмен и теплопродукция. Внемитохондриальные окисление. Активные формы кислорода: образование, токсическое действие. Перекисное окисление мембранных липидов. Механизмы защиты от токсического действия кислорода. Прооксиданты и антиоксиданты. Бактерицидное действие фагоцитирующих лейкоцитов. Раздел 7. Обмен углеводов Знакомит студента со строением, классификацией, ролью и основными путями превращений углеводов в организме, формирует представления об источниках и регуляции содержания глюкозы в крови, методах и диагностической значимости определения этого показатея при патологических процессах. Содержание раздела: Строение основных моно-, олиго- и полисахаридов. Общие пути обмена глюкозы в клетке. Синтез и распад гликогена. Механизм ветвления гликогена. Ковалентная модификация и аллостерическая регуляция гликогенфосфорилазы и гликогенсинтазы. Механизм синхронизации мышечного сокращения и гликогенолиза. Гликогенозы. Гликолиз: последовательность реакций. Гликолитическая оксидоредукция. Субстратное фосфорилирование. Ключевые реакции глюконеогенеза. Аллостерическая регуляция ферментов гликолиза и глюконеогенеза. Роль фруктозо-2,6-бисфосфата. Реакции пентозофосфатного пути превращения глюкозы. Образование восстановительных эквивалентов и рибозы. Челночные механизмы переноса восстановительных эквивалентов из цитозоля в матрикс митохондрий. Метаболизм фруктозы и галактозы. Регуляция уровня глюкозы в крови. Источники глюкозы крови. Цикл Кори и глюкозо-аланиновый цикл. Почечный порог для глюкозы, глюкозурия. Толерантность к глюкозе. Раздел 8. Обмен липидов Знакомит студента со строением, классификацией, функциями и обменом липидов, формирует представления об основных путях распада и синтеза различных классов липидов, причинах и молекулярных механизмах развития ожирения, жирового перерождения печени, атеросклероза и других заболеваний, знакомит с общей стратегией профилактики, диагностики и лечения нарушений обмена липидов. Содержание раздела: Химическое строение триацилглицеролов, глицерофосфолипидов, сфинголипидов,стероидов. Обмен жирных кислот. Активация и транспорт жирных кислот в митохондрии. Роль карнитина. -окисление насыщенных и ненасыщенных жирных кислот с четным числом атомов углерода. Синтез и использование кетоновых тел. Гиперкетонемия, кетонурия, ацидоз при сахарном диабете и голодании. Биологическая роль -, - и пероксисомального окисления жирных кислот. Образование малонил-КоА. Пальмитатсинтазный комплекс: строение, последовательность реакций. Источники восстановительных эквивалентов. Микросомальная система удлинения жирных кислот. Обмен полиненасыщенных жирных кислот. Образование эйкозаноидов, их биологическая роль. Синтез и распад триацилглицеролов и глицерофосфолипидов: последовательность реакций. Различия синтеза ТАГ в печени и жировой ткани. Взаимопревращение глицерофосфолипидов. Жировое перерождение печени. Липотропные факторы. Синтез холестерола; реакции образования мевалоновой кислоты. Регуляция активности ГМГ-КоАредуктазы. Экскреция холестерола. Желчные кислоты (первичные и вторичные), Транспортные липопротеины: строение, образование, функции. Апобелки. Роль липопротеинлипазы и лецитин-холестерин-ацилтрансферазы (ЛХАТ). Метаболизм плазменных липопротеинов. Атеросклероз. Коэффициент атерогенности. Гормональная регуляция липолиза и липогенеза. Раздел 9. Обмен белков и аминокислот Знакомит студента с общими путями распада аминокислот и белков в организме, механизмами токсичности и путями обезвреживания мочевины – конечного продукта распада аминокислот, формирует навыки применения ферментов, участвующих в метаболизме аминокислот, в диагностике различных патологических состояний. Знакомит с механизмами образования и обезвреживания биогенных аминов, специфическими путями метаболизма отдельных аминокислот и энзимопатиями. Содержание раздела: Транспорт аминокислот в клетку. Распад белков в тканях с участием протеасом и катепсинов. Дезаминирование аминокислот: прямое (окислительное и неокислительное), непрямое. Трансаминирование. Аминотрансферазы, их использование в энзимодиагностике. Обезвреживание аммиака: восстановительное аминирование 2оксоглутарата и синтез глутамина. Орнитиновый цикл синтеза мочевины. Транспорт аммиака. Глюкозо-аланиновый цикл и транспорт глутамина. Гипераммонемии. Глутаминаза почек, компенсация ацидоза. Введение аминокислот в общий путь катаболизма и глюконеогенез. Декарбоксилирование аминокислот. Биогенные амины: образование, биологическая роль и инактивация. Полиамины: биологическая роль. Распад глицина и метаболизм одноуглеродных групп. Обмен серина и треонина. S-аденозилметионин, реакции метилирования. Синтез креатина: биологическая роль, клиническое значение определения в моче и плазме крови креатина и креатинина. -аланиновые дипептиды: карнозин и анзерин, их биологическая роль. Обмен фенилаланина и тирозина. Фенилкетонурия, алкаптонурия, альбинизм. Обмен триптофана. Раздел 10. Обмен нуклеотидов Знакомит студента с общими и альтернативными путями синтеза и распада пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов, причинами развития некоторых видов наследственной патологии, использованием ингибиторов синтеза дезоксирибонуклеотидов в химиотерапии онкологических заболеваний. Содержание раздела: Представление о биосинтезе пуриновых нуклеотидов. Роль ФРПФ. Происхождение атомов пуринового кольца. ИМФ как предшественник АМФ и ГМФ. Регуляция синтеза пуриновых нуклеотидов. Катаболизм пуриновых нуклеотидов. Пути регенерации пуриновых нуклеотидов. Нарушения метаболизма пуринов: подагра, синдром Леша-Найхана. Синтез пиримидиновых нуклеотидов. Синтез дезоксирибонуклеотидов. Использование ингибиторов синтеза дезоксирибонуклеотидов в химиотерапии онкологических заболеваний. Регуляция синтеза пиримидинов. Конечные продукты распада пиримидинов. Нарушения метаболизма пиримидинов. Раздел 11. Матричные биосинтезы Способствует формированию общих представлений о матричных синтезах: общих закономерностях и различиях синтеза ДНК, РНК и белков, о регуляции этих процессов и применении лекарственных препаратов в качестве ингибиторов матричных синтезов. Содержание раздела: Репликация. Строение репликативной вилки. ДНК-полимераза. ДНКлигаза. Фрагменты Оказаки. Деградация и репарация ДНК. Транскрипция: промоторы, терминаторы. ДНК-зависимая РНК-полимераза. Процессинг РНК. Малые ядерные РНК, их биологическая роль. Репликация. Генетический код. т-РНК, строение и функции. Рибосомы. Этапы синтеза белка (инициация, элонгация, терминация). Посттрансляционная модификация. Фолдинг. Ковалентные преобразования радикалов аминокислот. Ингибиторы синтеза нуклеиновых кислот и белка. Регуляция матричных биосинтезов. Раздел 12. Обмен хромопротеинов Знакомит студента со строением, функцией и метаболизмом гемоглобина, формирует представление о причинах нарушений синтеза и распада гемоглобина, диагностической значимости определения промежуточных метаболитов этого вида обена. Содержание раздела: Синтез на примере синтеза гемоглобина. Обмен железа. Гемоглобинопатии. Железодефицитные анемии. Распад гемоглобина в тканях: образование билирубина, его дальнейшие превращения; судьба желчных пигментов. Общие представления о желтухе и ее вариантах (гемолитическая, обтурационная, паренхиматозная; желтуха новорожденных). Диагностическое значение определения билирубина и других желчных пигментов в крови и моче. Раздел 13. Биохимия крови и мочи Знакомит студента с физико-химическим составом крови и мочи, общими закономерностями каскадных протеолитических систем крови, их взаимосвязи в осуществлении защитных функций крови, основными классами белков плазмы крови, диагностической ценностью основных показателей крови и мочи, формирует представление о буферной системе крови, причинами развития ацидоза и алкалоза, последствиями этих отклонений. Содержание раздела: Кровь – часть внутренней среды организма. Главнейшие функции крови. Белковый спектр плазмы. Альбумины, их транспортная функция и вклад в онкотическое давление плазмы. Глобулины, их характеристика. Общие закономерности действия каскадных протеолитических систем крови; их взаимосвязи в осуществлении защитных функций. Роль антипротеиназ плазмы. Эндогенные ингибиторы протеиназ (альфа1-антитрипсин, антиплазмин, альфа-2-макроглобулин и др.). Белки «острой фазы». Белкипереносчики ионов металлов (трансферрин, церулоплазмин). Ферменты плазмы: «собственные» и поступающие при повреждении клеток. Диагностическая ценность анализа ферментов плазмы. Небелковые органические компоненты плазмы. Важнейшие азотсодержащие соединения. Минеральные вещества крови: распределение между плазмой и клетками; нормальные диапазоны концентраций важнейших из них. Форменные элементы крови. Особенности метаболизма в эритроцитах и лейкоцитах. Основные закономерности функционирования и взаимосвязь ренин-ангиотензин-альдостероновой и калликреинкининовой систем. Вазоактивные пептиды. Дыхательная функция крови. Молекулярные механизмы газообмена в легких и тканях. Кинетика оксигенирования миоглобина и гемоглобина. Буферные системы крови: бикарбонатная, фосфатная, белковая и гемоглобиновая. Причины развития и формы ацидоза и алкалоза; возможные последствия этих отклонений для состояния зубочелюстного аппарата. Раздел 14. Гормоны. Гормональная регуляция метаболических процессов Знакомит студента с ролью эндокринной системы в регуляции обменных процессов в организме, строением, метаболизмом, механизмом действия и ролью отдельных гормонов, их влиянием на метаболизм. Содержание раздела: Гормональная регуляция как механизм межклеточной и межорганной координации обмена веществ. Клетки-мишени и клеточные рецепторы гормонов. Гормоны гипоталамуса: либерины и статины. Гормоны гипофиза. ПОМК как предшественник АКТГ, -липотропина, эндорфинов. Строение и биологическая роль вазопрессина и окситоцина. Йодсодержащие гормоны, строение и биосинтез. Изменение обмена веществ при гипертиреозе и гипотиреозе. Регуляция фосфорно-кальциевого обмена, участие паратгормона и кальцитонина, активных форм витамина D. Гормоны поджелудочной железы. Строение, механизм действия инсулина, глюкагона. Биосинтез и распад адреналина. Гормоны коры надпочечников: минерало- и глюкокортикоидов. Половые гормоны: мужские и женские, влияние на обмен веществ. Гипер- и гипопродукция гормонов. Раздел 15. Метаболические процессы в соединительной ткани. Знакомит студента с особенностями строения основных компонентов соединительной ткани и межклеточного матрикса, возрастными изменениями состава и строения соединительной ткани, особенностями и структурными изменениями при различных патологических состояниях. Содержание раздела: Биохимия межклеточного матрикса. Организация межклеточного матрикса. Общие сведения о структуре коллагеновых белков. Фибриллообразующие коллагены. Коллагены, ассоциированные с фибриллами. Нефибриллярные (сетевидные) типы коллагена. Коллагены, образующие микрофибриллы. Синтез коллагена. Этапы внутриклеточного синтеза: транскрипция, трансляция, посттрансляционная модификация, роль аскорбиновой кислоты, формирование коллагеновых фибрилл вне клетки. Нарушения синтеза коллагеновых белков у человека. Неколлагеновые белки межклеточного матрикса. Эластин. Синтез и распад эластина. Изменения в структуре эластина при патологических процессах. Протеогликаны и гликозаминогликаны. Большие протеогликаны. Малые протеогликаны. Протеогликаны богатые лейцином. Протеогликаны, ассоциированные с клетками. Синтез протеогликанов. Распад протеогликанов. Распад гликозаминогликанов. Мукополисахаридозы. Неколлагеновые белки со специальными свойствами. Адгезивные и антиадгезивные белки. Факторы роста. Катаболизм белков межклеточного матрикса. Регуляция активности матриксных металлопротеиназ. Базальная мембрана. Протеогликаны базальных мембран. Процесс ремоделирования костной ткани Раздел 16. Нервная и мышечная ткань. Знакомит студента с составом, особенностями обмена нервной ткани, ролью медиаторов в выполняемой функции, изменением обмена при патологии. Формирует представление об особенностях состава и строения миофибрилл, биохимических механизмах мышечного сокращения и расслабления, нарушениях обменных процессов при патологических состояниях. Содержание раздела: Химический состав нервной ткани. Энергетический обмен в нервной ткани. Биохимия возникновения и проведение нервного импульса. Медиаторы: ацетилхолин, катехоламины, серотонин, гамма-аминомасляная кислота, глутаминовая кислота, глицин, гистамин. Нарушение обмена биогенных аминов при психических заболеваниях. Белки миофибрилл, молекулярная структура: миозин, актин, актомиозин, тропомиозин, тропонин. Биохимические механизмы мышечного сокращения и расслабления. Особенности энергетического обмена в мышцах; креатинфосфат. Биохимические изменения при мышечных дистрофиях и деинервации мышц. Креатинурия. 5. Формы контроля, оценочные средства: Формы контроля Текущий контроль, отслеживание уровня усвоения материала на лекциях, лабораторных и практических занятиях Промежуточный контроль по окончании изучения раздела курса Итоговый контроль по дисциплине в виде экзамена (3 семестр). Оценочные средства письменный или устный опрос по вопросам к соответствующим темам практических занятий; выходной контроль − решение ситуационных задач, тестовых заданий защита докладов по заданным темам в виде презентаций с использованием средств мультимедиа или в устной форме опрос по билетам решение тестовых заданий ответы по билетам решений задач и упражнений Оценка текущего и промежуточного контроля – система «2-5», зачет – незачет Оценка итогового контроля (экзамен) – система «2-5». Зав. курсом, доцент В. В. Осташкова