РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
«УТВЕРЖДАЮ»:
Проректор по учебной работе
________________ /Волосникова Л.М./
__________ _____________ 2011г.
Функциональная биохимия клеточных структур
Учебно-методический комплекс
Рабочая программа для студентов направления подготовки
020200.62«Биология», специализация «Биохимия»; очная форма обучения
«ПОДГОТОВЛЕНО К ИЗДАНИЮ»:
Автор работы ________________/Фролова О.В./
« »
2011 г.
Рассмотрено на заседании кафедры анатомии и физиологии человека и
животных,
«____»__________2011г., протокол
№1.
Соответствует
требованиям к содержанию, структуре и оформлению.
«РЕКОМЕНДОВАНО К ЭЛЕКТРОННОМУ ИЗДАНИЮ»:
Объем 12 стр.
Зав.кафедрой ____________________/Соловьев В.С./
«
»
2011 г.
Рассмотрено на заседании УМК департамента Биологии ИМЕНИТ
протокол № 1 от 24.09.2011 г. Соответствует ГОС ВПО и учебному плану
образовательной программы.
«СОГЛАСОВАНО»:
Председатель УМК ___________________/Фролова О.В./
«
»
2011 г.
«СОГЛАСОВАНО»:
Зав. методическим отделом УМУ_____________/Федорова С.А./
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА АНАТОМИИ И ФИЗИОЛОГИИ ЧЕЛОВЕКА И ЖИВОТНЫХ
О. В. Фролова
ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ БИОХИМИЯ КЛЕТОЧНЫХ СТРУКТУР
Учебно-методический комплекс
для студентов направления подготовки
020200.62 «Биология», специализация «Биохимия»; очная форма обучения
Тюмень
2011
О. В. Фролова. Функциональная биохимия клеточных структур. Учебнометодический комплекс. Рабочая программа для студентов направления
подготовки 020200.62 «Биология», специализация «Биохимия». Тюмень,
2011 г., 12 с.
Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями ГОС
ВПО.
Рабочая программа дисциплины опубликована на сайте ТюмГУ:
Функциональная биохимия клеточных структур [электронный ресурс] /
Режим доступа: http://www.umk.utmn.ru., свободный.
Рекомендовано к электронному изданию кафедрой анатомии и
физиологии человека и животных и учебно-методической комиссией
департамента Биологии ИМЕНИТ. Утверждено проректором по учебной
работе Тюменского государственного университета.
ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: В. С. Соловьев, заведующий кафедрой
анатомии и физиологии человека и животных, д.м.н., профессор кафедрой
(согласно Инструкции о порядке утверждения УМКД ООП ГОУ ВПО «Тюменский государственный
университет», утвержденной приказом ректора от 02.07.2008 №618)
© ГОУ ВПО Тюменский государственный университет, 2011.
© О. В. Фролова, 2011
.
1. Пояснительная записка:
1.1.Цели и задачи дисциплины
Целью
курса
является
формирование
у
студентов
современных представлений о клеточной теории, структуре ядра и хромосом, о функциях
мембран, о вакуолярной системе, митохондриях, клеточном скелете. Формирование у студентов
структурно-функционального подхода в изучении клетки.
Задачи курса:
1.
Изучение общих принципов клеточной теории и современной ее
интерпретации;
2.
Изучение частных вопросов цитологии отдельных клеточных структур;
3.
Знакомство с экспериментальными и методическими приемами современной
науки используемых при описании клеточных структур и их свойств
Место дисциплины в структуре ООП – 6 семестр, форма отчетности – экзамен.
2. Тематический план.
Таблица 1
1
1.1.
1.2
1.3
2.1.
2.2
2.3
3.1
2
Модуль 1
3
Современные представления о клеточной 1
теории.
Методы
фракционирования
тканей и клеток.
Биологические мембраны. Структурные 2,3
компоненты плазматических мембран, их
качественный и количественный состав.
Участие
мембран
в
передаче
межклеточной информации.
4,5
Митохондрии.
Всего
Модуль 2
Ферментная организация внешней и 6,7
внутренней мембраны митохондрии.
8,9
Структура и функция клеточного ядра.
10,
Ядрышко.
Химический
состав
и
11
организация.
Всего
Модуль 3
12,
Эндоплазматический ретикулум.
3.2
Лизосомы. Пероксисомы.
3.3
Аппарат Гольджи.
Всего
Итого (часов, баллов):
13
14,
15
16,
17
Итого количество
баллов
Самостоятель
ная работа
Тема
Виды учебной работы
и самостоятельная
работа, в час.
Лекции
п/п
недели семестра
№
Итого часов по теме
Тематический план
4
6
7
9
2
2
4
0-6
4
4
8
0-6
4
10
3
9
7
19
0-16
0-28
4
3
7
0-6
4
4
4
3
8
7
0-11
0-16
12
10
22
0-33
4
3
7
0-6
4
3
7
0-17
4
3
7
0-16
12
34
9
28
21
62
0-39
0 - 100
Таблица 2
Виды и формы оценочных средств в период текущего контроля
Итого
кол-во баллов
Тест
Реферат
Контрольная
работа
Письменные работы
коллоквиум
№ темы
Устный опрос
0-6
0-5
0-11
Модуль 1
1.1
0-6
0-6
1.2
0-6
0-6
1.3
0-6
0-5
0-5
0-16
Всего
Модуль 2
0-28
2.1
0-6
0-6
2.2
0-6
0-5
2.3
0-6
0-5
0-11
0-5
0-16
Всего
Модуль 3
0-33
3.1
0-6
3.2
3.3
Всего
Итого
0-6
0-6
0-6
0-11
0-5
0-17
0-16
0-39
0-100
0-5
Таблица 3
Планирование самостоятельной работы студентов
№
Модули и темы
Виды СРС
обязательные
дополнительные
Неделя
семестра
Объем
часов
Кол-во
баллов
Углубление и
систематизация
полученных знаний
с использованием
основной и
дополнительной
литературы
1
2
0-6
Углубление и
систематизация
полученных знаний
с использованием
основной и
дополнительной
литературы
2, 3
4
0-6
4,5
3
0 – 16
Модуль 1
1.1
1.2
1.3.
Современные
представления
о
клеточной
теории.
Методы
фракционирования
тканей и клеток.
Биологические
мембраны. Структурные
компоненты
плазматических
мембран,
их
качественный
и
количественный состав.
Участие
мембран
в
передаче межклеточной
информации.
Митохондрии.
Подготовка к
промежуточному
тестированию по
теме.
Подготовка к
промежуточному
тестированию по
теме.
Знакомство с
содержанием
электронных
источников (по
теме).
Подготовка к
промежуточному
Углубление
систематизация
и
тестированию по
теме, подготовка
к семинару по
теме.
Знакомство с
содержанием
электронных
источников (по
теме),
подготовка
реферата по теме
полученных знаний
с
использованием
основной
и
дополнительной
литературы
Всего по модулю 1:
14
0 - 28
6, 7
3
0–6
8,9
4
0 – 11
10.11
3
0 – 16
10
0 -33
Модуль 2
2.1
2.2
2.3.
Ферментная организация
внешней и внутренней
мембраны митохондрии.
Структура и функция
клеточного ядра.
Ядрышко. Химический
состав и организация.
Всего по модулю 2:
Модуль 3
3.1
Эндоплазматический
ретикулум.
3.2
Лизосомы.
Пероксисомы.
3.3.
Аппарат Гольджи.
Подготовка к
собеседованию.
Подготовка к
промежуточному
тестированию по
теме.
Самостоятельное
изучение темы с
использованием
основной
литературы.
Подготовка к
промежуточному
тестированию по
теме, подготовка
к семинару по
теме.
Знакомство с
содержанием
электронных
источников (по
теме).
Подготовка к
промежуточному
тестированию по
теме.
Знакомство с
содержанием
электронных
источников (по
теме).
Подготовка к
промежуточному
тестированию по
теме,
подготовка
реферата по
теме.
Самостоятельное
изучение темы с
использованием
основной
литературы.
Подготовка
к
промежуточному
тестированию по
теме
Углубление
и
систематизация
полученных знаний
с
использованием
основной
и
дополнительной
литературы
Углубление
и
систематизация
полученных знаний
с
использованием
основной
и
дополнительной
литературы
Углубление
и
систематизация
полученных знаний
с
использованием
основной
и
дополнительной
литературы
Углубление и
систематизация
полученных знаний
с использованием
основной и
дополнительной
литературы
12,13
3
0–6
Углубление
и
систематизация
полученных знаний
с
использованием
основной
и
дополнительной
литературы
Углубление
и
систематизация
полученных знаний
с
использованием
основной
и
дополнительной
литературы
Подготовка
презентаций по теме
14,15
3
0 – 17
16,17
3
0 - 16
рефератов
Всего по модулю 3:
ИТОГО:
9
28
0 - 39
0 - 100
Содержание дисциплины
Тема 1. Современные представления о клеточной теории. Методы
фракционирования тканей и клеток. Методы фракционирования тканей и клеток.
Методы разрушения тканей и клеток. Центрифугирование. Теория, скорость и
коэффициент
седиментации.
Аналитическое
ультрацентрифугирование.
Дифференциальное ультрацентрифугирование. Центрифугирование в градиенте
плотности. Зональное центрифугирование.
Методы разделения целых клеток. Методы выделения отдельных субклеточных
органелл. Методы контроля чистоты субклеточных фракций. Маркерные ферменты –
индикаторы определенных субклеточных органелл.
Тема 2. Биологические мембраны. Плазматическая мембрана. Мембраны
клеточного ядра, митохондрий, лизосом, эндоплазматической сети, аппарата Гольджи.
Компоненты мембран: липиды, белки, углеводы. Общая характеристика липидов.
Упаковка и движение липидных молекул. Состав и структура мембранных белков.
Гликолипиды. Гликопротеины. Молекулярная архитектура мембран. Модели мембран.
Периферические и интегральные белки. Мембранная топография, асимметрия мембран.
Разборка и реконструкция мембран. Мембранный транспорт. Пассивный транспорт.
Облегченная диффузия и мембранные переносчики. Активный транспорт. Ионные
насосы.
Участие мембран в передаче межклеточной информации. Нервный импульс,
синаптическая передача. Рецепция и механизм действия гормонов. Аденилатциклазная
система, её регуляция простагландинами. Межклеточные контакты.
Тема 3. Митохондрии. ДНК митохондрий. Особенности структуры. Организация
митохондриального генома. Межмолекулярная гетерогенность. Гены тРНК, рРНК, иРНК,
их локализация, особенности структуры. Особенности вторичной структуры участка
начала репликации (ORI). Особенности генетического кода митохондрий.
Биосинтез ДНК митохондрий. Специфические ингибиторы репликации мДНК.
Митохондриальная РНК. Митохондриальная РНК-полимераза. Зависимость процесса
транскрипции мДНК от степени интактности митохондриальной мембраны. Роль
структурных белков митохондриальных мембран в регуляции генетической активности
мДНК. Специфические ингибиторы транскрипции мДНК.
Механизм и особенности митохондриального белкового синтеза. Миторибосома.
Специфические ингибиторы синтеза белков в митохондриях. Время полужизни белков
митохондрии.
Тема 4. Ферментная организация внешней и внутренней мембраны
митохондрии. Окисление и фосфорилирование в митохондриях. Трансформация энергии
в дыхательной цепи. Хемиосмотическая теория энергетического сопряжения:
экспериментальные данные. Трансмембранный электрохимический потенциал ионов
водорода, Градиент рН на мембране энергизованных митохондрий. Энергизация,
вызываемая
ионными
потоками.
Ионное
фосфорилирование.
Разобщители
окислительного фосфорилирования и механизмы их действия. Н-АТФаза митохондрий,
механизм использования мембранного потенциала. Общие условия, влияющие на
интенсивность дыхания интактных митохондрий и состояние окисления-восстановления
дыхательной цепи.
Воспроизведение митохондрий в клетке. Происхождение митохондрий.
Тема 5. Структура и функция клеточного ядра. Структура, химический состав
наружной и внутренней ядерных оболочек, их функции.
Структурная организация генома эукариот. Хроматин интерфазного ядра: состав и
различные уровни структурной организации. Роль отдельных компонентов в регуляции
3.
матричной активности хроматина. Организация транскрибируемых участков хроматина.
Ядерные РНК. Информоферы. Информосомы.
Тема 6. Ядрышко. Химический состав и организация. Синтез рибосомальной
РНК. Синтез НАД, участие НАД в АДФ-рибозилировании белков.
Энергетическое
обеспечение
ядра.
Особенности
окислительного
фосфорилирования в ядрах. Синтез белков в ядрах.
Тема 7. Эндоплазматический ретикулум. Молекулярная организация и функция
цепей
переноса
электронов
мембран
эндоплазматического
ретикулума.
Гидроксилирующая оксигеназная система и редуктазная дыхательная цепь. Шероховатый
ретикулум. Функционирование рибосом. Гладкий ретикулум. Ферментативные
синтетические системы.
Тема 8. Лизосомы. Пероксисомы. Структурная организация, ферментные
системы, механизм функционирования лизосом. Пероксисомы, их ферментативный состав
и основные функции.
Тема 9. Аппарат Гольджи. Ферментные системы, участвующие в синтезе
полисахаридов и сборке сложных биополимеров. Основные функции аппарата Гольджи.
4.
Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов.
Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной
аттестации по итогам освоения дисциплины.
Таблица 4
Осуществляемые студентами виды самостоятельных работ при изучении дисциплины и
контроль за их выполнением
№
Вид
Деятельность студентов в
Способ оценки
Кол-во
п/п
самостоятельной
ходе выполнения данного
баллов
работы
вида самостоятельной
работы
1
Углубление и
По
основным
темам
Тест,
0-5
систематизация
дисциплины предполагается
контрольная
полученных
проводить промежуточное
работа
знаний с
тестирование
и
использованием
коллоквиумы, к которым
основной и
студенты
готовятся
дополнительной
самостоятельно
с
литературы
использованием основной и
Подготовка к
дополнительной литературы,
промежуточному а также конспектов лекций.
тестированию по Примеры тестовых заданий и
теме и
примерных
вариантов
контрольной
контрольных
работ
работе
приведены далее в рабочей
программе
2 Подготовка
к По
мере
освоения Собеседование
0-6
собеседованию;
лекционного
материала
диалогу;
проводится
контроль
дискуссии
теоретических
знаний
студентов по определенным
темам
дисциплины,
представленным в разделе
тематическое планирование.
Студенты
самостоятельно
готовятся к собеседованию с
использованием материалов
3
лекций,
основной
и
дополнительной литературы.
Подготовка
Студенты
самостоятельно
Реферат
электронных
готовят
при
помощи Мультимедийное
слайдов по теме соответствующего
сопровождение
рефератов
программного обеспечения
слайды для более полного
освещения выбранной темы
рефератов
0 – 11
5. Тестовые задания
1. Ацетил-Со распадается в цикле трикарбоновых кислот до
1.цитрата
2. оксалоацетата
3. Н2О
4. ГТФ
5. 2 СО2
2. В состав биомембран входят
1. холестерол воска
2. сфингомиелины, триацилглицеролы
3. церамиды, лейкотриены
4. ганглиозиды, лизофосфолипиды
5. сфинголипиды, холестерол
3. Процесс синтеза молекулы мрнк называется:
1. ренатурация
2. трансляция
3. репликация
4. репарация
5. транскрипция
4. Гормон стероидной природы
1. инсулин
2. адреналин
3. глюкагон
4. кортикотропин
5. кортизол
5. Аминокислота, характерная только для коллагеновых волокнон
1. лизин
2. гистидин
3. лейцин
4. глутамат
5. гидроксипролин
6. Вариант контрольной работы (образец)
Задание 1: Вам предложена выписка из клинико-диагностического исследования пациента
Д. Определите отклонения от клинических норм биохимических показателей сыворотки
(плазмы) крови. Предположите, какие заболевания желудочно-кишечного тракта и
метаболические нарушения предопределяют данные изменения показателей.
AlAt
0.70 ммоль/(л∙час)
AsAt
0,60 ммоль/(л∙час)
Холестерол
7,5 ммоль/л
Фосфолипиды общие
0,5 ммоль/л
Белок общий
65 г/л
Тимоловая проба
6 ед. S-H
7. Примерные темы рефератов
1. Мембранные рецепторы.
2. Строение G-белков.
3. Образование вторичных посредников: циклических нуклеотидов, инозитолтрифосфата,
диацилглицерола. Роль Са2+.
4. Виды протеинкиназ.
5. Метаболические изменения в ответ на сигнальные молекулы.
6. Внутриклеточная передача сигнала.
7. Цепь тканевого дыхания.
8. Компоненты и организация дыхательной цепи.
8. Контрольные вопросы к экзамену
1. История развития и совершенствование лабораторного оборудования и оптической
техники. Становление лабораторных и научно-исследовательских методов
изучения на клеточном и субклеточном уровнях.
2. Концепции строения биологических мембран. Количественный и качественный
химический состав плазматических мембран. Структурная организация
плазматических мембран. Мембраны субклеточных структур.иологичекие функции
плазматических мембран.
3. Липиды биологических мембран.
4. Белки плазматических мембран.
5. Мембранный транспорт. Пассивный и активный мембранный транспрот. Осмос.
Ионные насосы.
6. Происхождение митохондрий. Воспроизведение митохондрий. Биологические
функции митохондрий в эукариотической клетке.
7. Биохимические функции митохондрий.
8. Сравнительная характеристика про- и эукариотических клеточных структур.
9. Сравнительная характеристика растительной и животной клетки.
10. Структура и функции клеточного ядра. Ядрышко. Ядерная мембрана.
11. Структурная организация и биологические функции эндоплазматического
ретикулума. Гладкий эндоплазматический ретикулум.
12. Структурная организация и биологические функции эндоплазматического
ретикулума. Шероховатый эндоплазматический ретикулум.
13. Структурная организация и биологические функции лизосом. Ферменты лизосом и
их биохимические функции.
14. Структурная организация и биологические функции пероксисом. Ферменты
пероксисом и их биохимические функции.
15. Структурная организация и биологические функции аппарата Гольджи.
9. Образовательные технологии.
При реализации различных видов учебной работы в ходе освоения дисциплины
используются:
- мультимедийные средства обучения;
- модульно-рейтинговые технологии организации учебного процесса;
- тестирование;
- контрольные работы;
- интерактивные технологии
№
п/п
1.
2.
3.
Таблица 5
Виды образовательных технологий, применяемых в ходе освоения дисциплины
Вид образовательной
Вид учебной
Краткое описание использования
технологии
работы, в ходе
образовательных технологий
которой
используется
образовательная
технология
Мультимедийные
Лекционный
В лекционном курсе студентам
средства обучения
курс,
демонстрируются
анимированные
самостоятельная слайды, видео ролики для более
работа,
полного освещения материала. В ходе
реферат
самостоятельной
подготовки
к
студенты разрабатывают с помощью
ПО - "МО PowerPoint" слайды для
более полного освещения излагаемого
материала.
Специализированные
Лекционный
При подготовке и чтении лекционного
программы
курс,
курса используется программы пакета
самостоятельная Microsoft Office ("МО PowerPoint,
работа,
Windows
Media
Player,
Internet
тестовые
Explorer"). Указанное ПО используют
задания
студенты в ходе самостоятельной
работы.
В
ходе
проведения
лабораторных
работ
проводится
изучение препаратов с помощью
микроскопов. См. п. 3,6 раздела "Темы
лабораторных
работ"
рабочей
программы.
Всего составлено - 1000 тестовых
заданий
МодульноВсе виды
Данная рабочая программа составлена
рейтинговые
учебной работы с учетом того, что текущий контроль
технологии
знаний студентов и итоговая оценка по
организации
дисциплине
выставляется
с
учебного процесса
применением модульно-рейтинговой
системы оценки.
10. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины.
Основная литература:
1. Биологическая химия: учеб. пособие для студентов вузов, обуч. по спец. 032400
"Биология"/ ред. Н . И. Ковалевская . - 3-е изд., испр.. – М.: Академия, 2009. - 256 с. Гриф
УМО
2. Общая и биорганическая химия./под ред. В. А. Попкова.- М.: Академкнига, 2011.
– 368 с. Гриф УМО
Дополнительная литература:
1. Ченцов, Ю.С. Введение в клеточную биологию. М.: Академкнига, 2005. – 495 с.
Гриф МО
2. Клетки = Cells: [учеб. для студентов вузов] : пер. с англ./ ред. Б. Льюин [и др.]. – М.:
БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011. - 951 с.
3. Функциональная биохимия клеточных структур. – М.: Наука, 1970. - 454 с.Кнорре,
Д. Г. Биологическая химия: учеб. для студентов хим., биолог. и мед. спец. вузов/ Д. Г.
Кнорре; С. Д. Мызина. – 3-е изд.. – М.: Высшая школа, 2002. - 479 с. Гриф МО
4. Нельсон, Д. Основы биохимии Ленинджера = Pinciples of Biochemistry: [учеб.
пособие] : в 3 т. : пер. с англ./ Дэвид Нельсон; Д. Нельсон, М. Кокс. – М.: БИНОМ.
Лаборатория знаний. - Т. 1: Основы биохимии, строение и катализ/- 2011. - 694 с.
8.3. Программное обеспечение и Интернет – ресурсы:
1. www.pubmed.com
2. www.medline.ru
3. www.elibrary.ru
11. Технические средства и материально-техническое обеспечение дисциплины.
Учебный процесс по дисциплине «Биохимия человека» проходит в аудиториях №
209, 215 Института биологии Тюменского госуниверситета. Аудитория № 209 оснащена
мультимедийным комплексом, позволяющим воспроизводить слайды, видеоролики и др.