Биохимия

УТВЕРЖДАЮ
Директор ИНК
_________ В.А. Клименов
«___» ____________2013 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
«Биохимия»
НАПРАВЛЕНИЕ ООП 201000 БИОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И
ТЕХНОЛОГИИ
КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ) БАКАЛАВР
БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ ПЛАН ПРИЕМА 2013 г.
КУРС_4_СЕМЕСТР_ 7_
КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ_3_
ПРЕРЕКВИЗИТЫ: Б2.Б1 Химия
КОРЕКВИЗИТЫ: нет
ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС:
Лекции
Лабораторные занятия
Практические занятия
Курсовой проект
АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА
ИТОГО
____16___
____16___
_____8___
_____0___
____40___
____41_____
____81____
Час.
Час.
Час.
Час.
Час.
Час.
Час.
ФОРМА ОБУЧЕНИЯ ОЧНАЯ
ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ЗАЧЕТ
ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ кафедра промышленной и
медицинской электроники Института неразрушающего контроля
ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ_____________( Г.С. Евтушенко)
РУКОВОДИТЕЛЬ ООП
ПРЕПОДАВАТЕЛЬ
_______________ (Д.Н. Огородников)
______________ (И.В. Толмачев)
2013 г.
1. Цели освоения дисциплины
В результате освоения данной дисциплины студенты приобретает
знания, умения и навыки, обеспечивающие достижение целей Ц1 и Ц2
основной образовательной программы «Биотехнические системы и
технологии».
Дисциплина нацелена на подготовку бакалавров к изучению:
 биохимических
процессов,
лежащими
в
основе
жизнедеятельности организма;
 метаболической системой организма, свойств белков, жиров,
углеводов, нуклеиновых кислот;
 методов и возможностей управления биохимическими
процессами в организме;
 сформировать представление об основных патологических
процессах, протекающих в живом организме, причинах их
возникновения и методах диагностики и коррекции.
2. Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина «Биохимия» является основной в подготовке
бакалавров, изучает основные процессы жизнедеятельности организма и
возможности управления этими процессами. Является пререквезитом для
дисциплины «Компьютерные технологии в медико-биологических
исследованиях».
3. Результаты освоения дисциплины
При изучении дисциплины студенты ознакомятся с принципами
строения
основных биохимических элементов; характеристиками,
свойствами и формулами химических связей; принципами
взаимодействия химических элементов; фундаментальными законами
природы и основными химическими законами; вычислительными
методами анализа биологических последовательностей
После изучения данной дисциплины студенты приобретают знания,
умения и опыт, соответствующие результатам основной образовательной
программы.
Соответствие результатов освоения дисциплины
«Биохимия» формируемым компетенциям ООП представлено в таблице.
Составляющие результатов обучения, которые будут получены при изучении
данного модуля
Результаты
Составляющие результатов обучения
обучения
(компетенции Код
Знания
Код
Умения
Код Владение
из ФГОС)
Р.1.
З1.5 особенности
У1.2 физические
и В1.2
биологического объекта
химические
законы
как объекта исследований
для
решения
практических задач
практического
применения
законов
физики,
химии
и
экологии
З1.2 фундаментальные законы
природы
и
основные
законы физики и химии
В результате освоения дисциплины «Биохимия» студентом должны быть
достигнуты следующие результаты:
Таблица 2
Планируемые результаты освоения модуля
№ п/п
РД1
Результат
Знать основные биохимические закономерности организма;
особенности управления биохимическими процессами
организма; общие закономерности обмена веществ в
организме.
пользоваться специальной биохимической и медицинской
РД2
терминологией; работать с литературой для биохимиков и с
медицинской литературой
Владеть
методами
анализа
биологических
РД3
последовательностей; навыками интерпретации анализа
основных биологических жидкостей организма (крови, мочи,
желчи, желудочного сока и других).
*Расшифровка кодов результатов обучения и формируемых компетенций
представлена в Основной образовательной программе подготовки
магистров по направлению 120304 БИОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И
ТЕХНОЛОГИИ
4. Структура и содержание дисциплины
4.1.
Структура дисциплины по разделам, формам организации и
контроля обучения
4.1 Содержание разделов дисциплины:
4.1.1.ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ (ЛЕКЦИИ)
Цели преподавания теоретической части:
 ознакомить с метаболической системой организма;
 ознакомить с биохимическими процессами;
 ознакомить с управлением биохимическими процессами в
организме, свойствами белков, жиров, углеводов.
ТЕМЫ ЛЕКЦИЙ:
1. Введение. Предмет курса. Краткий исторический обзор учения о
биохимии человека.
2. Биомолекулы, структура и свойства.
2.1. Белки. Структура, свойства белков, классификация, функции.
2.2. Углеводы. Классификация. Моносахариды. Олигосахариды.
Полисахариды. Функции углеводов.
2.3. Липиды. Классификация липидов. Простые липиды, сложные
липиды. Биологические функции липидов.
2.4. Ферменты – биологические катализаторы. Свойства ферментов.
Классификация ферментов. Механизм действия ферментов.
Ферменты в организме.
3. Биоэнергетика. Биологические окисления. Ферменты тканевого
дыхания – дыхательная цепь.
4. Биологические мембраны – трансмембранный перенос веществ.
5. Обмен веществ.
5.1. Обмен углеводов. Переваривание углеводов, превращение
глюкозы в тканях, анаэробный, аэробный распад, дыхательный цикл
Кребса, распад и синтез гликогена. Регуляция содержания глюкозы
в крови. Нарушения углеводного обмена.
5.2. Обмен липидов. Переваривание и всасывание липидов. Синтез
липидов. Транспортные формы липидов. Нарушения обмена
липидов. 5.3. Обмен белков. Потребность организма в белках.
Переваривание и всасывание белков. Пути использования
аминокислот. Обмен сложных белков.
5.4. Биомолекулы с регуляторными функциями.
5.4.1. Витамины. Витаминоподобные вещества. Антивитамины.
5.4.2. Гормоны. Гормоны гипоталамо-гипофизарной системы.
Гормоны желез внутренней секреции, антигормоны.
6. Биохимия тканей и органов.
6.1. Жидкие среды и специализированные ткани. Кровь.
Соединительная ткань.
6.2. Мышцы. Структура. Механизм сокращения.
6.3. Нервная ткань. Состав. Проведение нервного импульса.
6.4. Роль печени в метаболизме углеводов, липидов, белков.
Детоксицирующая функция печени.
6.5. Жидкости организма. Регуляция параметров внеклеточной
жидкости. Осмотическое давление, объем, состав, кислотнощелочное состояние, буферные системы.
7. Биохимия патологических процессов.
7.1. Нарушения углеводного обмена.
7.2. Нарушения липидного обмена.
7.3. Нарушение белкового обмена.
7.4. Воспалительные процессы.
7.5. Патологическая биохимия сердечно-сосудистой системы. Шок,
инфаркт миокарда.
7.6. Эндокринные нарушения.
7.7. Патологические биохимические процессы в импульсной
системе.
7.8. Злокачественный рост.
4.1.2.ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ
Целью проведения практических занятий является:
 усвоение основных терминов биохимии;
 изучение строения, свойств основных классов биохимических
соединений;
 приобретение навыков работы со специальной литературой.
ТЕМЫ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ:
1.
Белки, жиры, углеводы. Классификация белков, жиров, углеводов.
2.
Кинетика ферментативных реакций.
3.
Биологические окисления.
4.
Пути превращения и использования глюкозы в клетках.
5.
Витамины. Классификация по химическим свойствам и по
физиологическому действию.
6.
Гормоны – механизм действия. Роль отдельных гормонов в
организме.
7.
Нарушения липидного обмена и их последствия.
8.
Обмен простых и сложных белков. Нарушения белкового обмена.
9.
Основные параметры внеклеточной жидкости. Кислотно-щелочное
состояние, буферные системы.
4.1.3.ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ
Целью проведения лабораторных занятий является:
 знакомство с сущностью биохимических процессов, протекающих
в организме человека в норме и при патологии;
 овладение методами анализа биологических жидкостей и их
интерпретация.
 овладение методами анализа биологических последовательностей
и их интерпретация.

ТЕМЫ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ:
1. Реакции обнаружения аминокислот в растворах.
реакции аминокислот в водных растворах;
нингидриновая реакция;ксантопротеиновая реакция; разделение белков
методом электрофореза.
2. Общедоступные базы данных Работа с базами данных NCBI. Поиск в
PubMed и dbSNP. Формирование поисковых запросов.
3. Выравнивание последовательностей. BLAST NCBI
4. Работа с программой PyMol. Файлы *.pdb
5. Моделирование докинга в программе Autodock (GUI — графический
интерфейс пользователя)
6. Моделирование докинга в программе Autodock (работа с командной
строкой, скрипты *.py)
7. Работа с геномными браузерами. NCBI Viewer хромосомных карт,
геномный браузер UCSC, геномный браузер Ensembl.
8. Изучение филогенеза. Принципы построения филогенетических
деревьев.
9. Качественные реакции на глюкозу.
Реакция Троммера, Реакция
«серебряного зеркала» Экспресс-методы определения глюкозы в
биологических жидкостях человека. Определение непредельности
высших жирных кислот.Омыление жиров.
4.2 Структура дисциплины
Таблица 1.
Структура модуля (дисциплины)
по разделам и формам организации обучения
Название раздела/темы
Аудиторная работа (час)
Лекции Практ./се
Лаб. зан.
м.
Занятия
10. Биомолекулы.
Биологические
окисления.
Биологические
мембраны
2.Биологический обмен
(белков, липидов,
углеводов)
3.Биохимия тканей и
органов. Биохимия
патологических
процессов
Итого
СРС
(час)
Колл,
Ито
Контр.Р. го
5
4
5
10
КР 1
25
5
2
5
20
КР 2
22
6
2
6
11
КР 3
25
16
8
16
41
81
5. Образовательные технологии
В ходе освоения дисциплины используется ряд образовательных
технологий, обеспечивающих достижение планируемых результатов.
Специфика сочетания методов и форм организации обучения
отражается в матрице (см. табл 2).
Таблица 2.
Методы и формы организации обучения (ФОО)
ФОО
Лекц.
Методы
IT-методы
Работа в команде
Case-study


Лаб.
раб.


Пр. зан./
Сем.,
Тр*.,
Мк**
СРС



К. пр.
Игра
Методы
проблемного
обучения.
Обучение
на основе опыта
Опережающая
самостоятельная
работа
Проектный метод
Поисковый метод
Исследовательский
метод
Другие методы
* - Тренинг, ** - Мастер-класс








6. Организация и учебно-методическое обеспечение
самостоятельной работы студентов
6.1
Текущая СРС включает:
 работу с лекционным материалом;
 подготовку к лабораторным и практическим занятиям;
 подготовку к текущим тест-контролям, итоговым контрольным
работам, зачету;
 поиск и обзор литературы и электронных источников информации
по индивидуально заданной проблеме курса (рекомендуется в
случае недостаточного усвоения материала, а также студентам,
пропустившим аудиторные занятия по какой-либо теме);
 опережающая самостоятельная работа;
 выполнение домашних заданий, а также изучение тем, не входящих
в состав дисциплины, но рекомендуемых для расширения
кругозора.
Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа
включает:
 поиск, анализ, структурирование и презентацию информации по
заданным индивидуальным темам;
 анализ научных публикаций по заранее определенным темам;
 анализ статистических и фактических материалов по заданным
темам
6.2.
















6.3
Содержание самостоятельной работы студентов по модулю
(дисциплине)
Темы индивидуальных заданий:
водорастворимые витамины (группы В, С, РР, Н, фолиевая кислота
и др.): суточная потребность, пищевые источники, влияние на
организм, признаки гиповитаминоза и передозировки.
жирорастворимые витамины (А, Д, Е, К): суточная потребность,
пищевые
источники,
влияние на
организм, признаки
гиповитаминоза и передозировки.
гормоны (гипофиза, эпифиза, щитовидной железы, тимуса,
поджелудочной железы, надпочечников, половых желез, релизингфакторы гипоталамуса): строение, свойства, влияние на организм,
проявления избытка и дефицита.
злокачественный рост: признаки малигнизации опухоли, причины,
классификация.
нарушения белкового обмена и способы их коррекции.
шок и инфаркт миокарда
нарушения углеводного обмена
нарушения проведения нервного импульса
нарушения липидного обмена
детоксицирующая функция печени.
Темы, выносимые на самостоятельную проработку.
строение, физиологическое действие андрогенов, эстрогенов и
прогестинов, их влияние на обмен веществ;
нарушения переваривания. Судьба всасывающихся моносахаридов
в клетке;

механизмы переноса веществ через мембраны;

молекулярный механизм действия адреналина и
норадреналина;
взаимосвязь обмена углеводов, жиров и белков. Пункты
взаимосвязей метаболизма глюкозы и липидов, углеводов и
аминокислот, аминокислот и липидов. Значение в
этих
процессах цикла трикарбоновых кислот, глюконеогенеза;
конституционные и индикативные ферменты плазмы крови,
диагностическое значение их определения;
биохимические изменения при мышечных дистрофиях;
отличия механизма действия белково-пептидных и стероидных
гормонов. Характеристика рецепторных комплексов стероидных и
белково-пептидных гормонов.
Контроль самостоятельной работы
Оценка результатов самостоятельной работы организуется как
единство двух форм: самоконтроль и контроль со стороны преподавателя.
Контроль со стороны преподавателя включает:
1. Текущие контроли по пройденным темам лекционного материла,
практических занятий и лабораторных работ.
Темы текущих контролей:
 Белки
 Липиды и углеводы
 Ферменты
 Обмен углеводов
 Обмен липидов.
2. Контрольные работы по темам:
 Биологические молекулы
 Биологический обмен
 Биохимия тканей и органов.
3. Оценка индивидуальных заданий, которые представляются в виде
доклада с презентацией на внутригрупповой конференции. Темы
конференций:
 Витамины
 Гормоны
 Биохимия патологических процессов.
6.4Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы
студентов
Перечень необходимого учебно-методического обеспечения
приведен в разделе 9.
7. Средства (ФОС) текущей и итоговой оценки качества освоения
модуля (дисциплины)
Для оценки текущей успеваемости и промежуточной аттестации
студентов по итогам освоения дисциплины используются следующие
методы:
 Текущий контроль (проводится после пройденной лекции,
практической и лабораторной работ по конкретной теме).
Примеры вопросов к текущему контролю:
1. По теме «Белки»
1.Дать определение белков.
2.Какие типы связей существуют между аминокислотами в молекуле
белка?
3.Что такое гидратная оболочка? Изобразите схематично.
2. По темам «Липиды и углеводы»
1. Дать определение липидов.
2. 2.Формула глюкозы.
3. Что такое пиранозы?
3. По теме «Ферменты»
1. Назовите условия протекания химической реакции.
2. 2. Уравнение Михаэлиса-Ментена, его физический смысл.
3. 3. Классификация специфических ингибиторов.
4. По теме «Обмен углеводов»
1. Где в организме располагается первый фермент переваривания
углеводов, как он называется и что делает?
2. Автономная саморегуляция ГБФ-пути (кратко).
5. По теме «Обмен липидов»
1. Какие желчные кислоты и из чего синтезируются в печени?
2. Охарактеризуйте лептин.
 Рубежный контроль (проводиться после ряда пройденных
тем, объединенных в раздел).
Примеры контрольных заданий:
Контрольная работа №1
1. Что такое малые молекулы?
2. Охарактеризуйте сфингофосфолипиды.
3. Какие белки содержит мембрана?
4. Теория Питера-Митчела (кратко).
5. Что собой представляет дыхательная цепь?
6. Какие типы связей существуют между аминокислотами в
молекуле белка?
7. Что такое Vmax? Формула.
8. Охарактеризовать специфические и неспецифические ингибиторы.
9. Дать характеристику хиломикронов.
10.Формула глюкозы.
Контрольная работа №2
1. Назовите источники жира в организме.
2. Охарактеризуйте - и -рецепторы адреналина по влиянию на
липолиз.
3. Охарактеризуйте первый этап ГБФ-пути.
4. Каким образом ИНСУЛИН влияет на метаболизм углеводов и
липидов.
5. В каких случаях и при каких заболевания в организме происходит
усиление липолиза?
6. Где в организме располагается первый фермент переваривания
углеводов, как он называется и что делает?
7. Дать определение понятию «метаболический пул аминокислот».
8. Классификация протеиназ по структуре каталитического центра.
9. Какие вещества называют эмульгаторами?
10.Что делает панкреатическая -амилаза и где она располагается?
 Итоговый семестровый контроль (экзамен)
Примеры билетов к экзамену:
БИЛЕТ№1
1. Перечислите и подробно охарактеризуйте основные объекты изучения
в биохимии.
2. Определение липопротеинов. Схема строения липопротеиновой
частицы. Основная роль липопротеинов. Функции апобелков.
3. Классификация ферментов. Подробная характеристика всех классов.
4. Какова постоянная концентрация глюкозы в крови? Что происходит с
глюкозой в клетке после всасывания? Гексокиназная реакция,
формула, биологический смысл.
5. Назовите основные протеолитические системы крови, каковы общие
принципы их работы.
БИЛЕТ №6
1. Перечислите типы связей в молекуле белка. Подробно
охарактеризуйте пептидную и дисульфидную связь.
2. Стереоизомерия моносахаридов. Как образуются пиранозы и что это
такое? Формула.
3. Классификация и характеристика ингибиторов ферментов.
4. Цикл трикарбоновых кислот. Характеристика. Какие вещества и на
каких этапах ЦТК образуются за один оборот цикла?
5. Патология сердечно-сосудистой системы. Инфаркт миокарда.
БИЛЕТ № 15
1. Чем регулируется метаболизм в клетке, формула. Биологическая роль
системы митохондриального окисления.
2. Характеристика фосфолипидов. Строение, классификация.
3. Назовите и подробно охарактеризуйте основные ферменты
переваривания жиров в ЖКТ.
4. Изменения метаболизма при мышечной работе. Аэробная, смешанная
и анаэробная зоны. «Красные» и «белые» мышцы.
5. Витамин В6. Химическое название, суточная потребность. Влияние на
организм. Пищевые источники. Проявления гиповитаминоза.
8. Рейтинг качества освоения модуля (дисциплины)
Приводится рейтинг-план текущей оценки успеваемости студентов
в семестре и рейтинг промежуточной аттестации студентов по итогам
освоения модуля (дисциплины). В соответствии с рейтинговой системой
текущий контроль производится ежемесячно в течение семестра путем
балльной оценки качества усвоения теоретического материала (ответы на
вопросы) и результатов практической деятельности (решение задач,
выполнение заданий, решение проблем).
В течение семестра предусмотрены две конференц-недели (на 9 и 18
неделях).
Первая
конференц-неделя
нацелена
на
развитие
коммуникативной составляющей общекультурных компетенций, вторая
– призвана подвести итоги по данной дисциплине в семестре (отчетная,
контролирующая функции).
Промежуточная аттестация (экзамен, зачет) производится в конце
семестра также путем балльной оценки. Итоговый рейтинг определяется
суммированием баллов текущей оценки в течение семестра и баллов
промежуточной аттестации в конце семестра по результатам экзамена или
зачета. Максимальный итоговый рейтинг соответствует 100 баллам.
Рейтинг-план освоения модуля прикладывается отдельным документом.
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение модуля
(дисциплины)
Основная литература
1. Основы биохимии Ленинджера: в 3 т.: пер. с англ. / Д. Нельсон, М.
Кокс. — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011
2. Димитриев, Алексей Димитриевич. Биохимия : учебное пособие / А.
Д. Димитриев, Е. Д. Амбросьева. — Москва: Дашков и К, 2010. —
166 с.: ил. — Библиогр.: с. 165. — ISBN 978-5-394-00288-5.
3. Комов, Вадим Петрович. Биохимия : учебник для академического
бакалавриата / В. П. Комов, В. Н. Шведова; Санкт-Петербургская
государственная химико-фармацевтическая академия (СПХФА) ; под
ред. В. П. Комова. — 4-е изд., испр. и доп. — Москва: Юрайт, 2014.
— 640 с.: ил. — Бакалавр. Академический курс. — Предметный
указатель: с. 620-630. — Библиография: с. 631. — ISBN 978-5-99163929-3.
Вспомогательная литература
1.
Биологическая химия. Д.Г. Кнорре, С.Д.Мызина. – М.:Высшая
школа, 2003.
2.
Патохимия. А.Ш. Зайчик, Л.П. Чурилов. – С-Пб: Элби-СПб,
2007.
3.
Биохимия врача. А.Ш. Бышевский, О.А. Терсенов. –
Екатеринбург ИПП Уральский рабочий, 1994
4.
В.К. Кухта, Т.С. Морозкина, А.Д. Таганова, Э.И. Олецкий. Основы
биохимии. – М.: Медицина, 1999.
5. Леск, Артур М. Введение в биоинформатику : пер. с англ. / А. Леск. —
Москва: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009. — 318 с.: ил.. — ISBN 9785-94774-501-6.
Интернет-ресурсы:
http://ncbi.nlm.nih.gov/ – банк данных по молекулярной биологии
http://rcsb.org/- банк данных по молекулярным структурам
http://expasy.org – инструменты для работы с биологическими
последовательностями
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Указывается материально-техническое обеспечение дисциплины:
технические средства, лабораторное оборудование и др.
№
п/п
Наименование (компьютерные классы, учебные
лаборатории, оборудование)
Корпус, ауд., количество
установок
1
Учебная аудитория
Корпус 16в,
318 ауд.,
2
Компьютерный класс
Корпус 16в,
327 ауд.,
Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в
соответствии с требованиями ФГОС по направлению и профилю
подготовки «БИОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ».
Программа одобрена на заседании кафедры
________________________________
(протокол № ____ от «___» _______ 2014 г.).
Автор Толмачев И.В.
Рецензент