Учебное пособие: Программа учебной дисциплины "Биохимия"

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ В.Г. БЕЛИНСКОГО

ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 020208 – «Биохимия»

Факультет естественно-географический

КАФЕДРА биохимии

Пенза – 2007

1. Квалификационные требования

Квалификация выпускника – биохимик.

Нормативный срок освоения основной образовательной программы подготовки биохимика по специальности 020208 Биохимия при очной форме обучения 5 лет.

Квалификационная характеристика выпускника

Специалист-биохимик осуществляет деятельность по изучению строения и свойств химических соединений, входящих в состав живых организмов, метаболизма и его регуляции. Разрабатывает нормативные документы в своей области деятельности, организует и выполняет экспедиционные работы и лабораторные исследования; анализирует получаемую полевую и лабораторную информацию, обобщает и систематизирует результаты выполненных работ, используя современную вычислительную технику; составляет научно-технические отчеты и другую установленную документацию; следит за соблюдением установленных требований, действующих норм, правил и стандартов в области своей деятельности. Проводит экспериментальные исследования в своей области, формулирует их задачу, участвует в разработке и осуществлении новых методических подходов, обсуждении, оценке и публикации результатов, проводит патентную работу, участвует в работе семинаров и конференций, составлении патентных заявок.

В производственных и медицинских организациях проводит биохимическую аналитическую работу, участвует в диагностике и экспертизе, сертификации продуктов производства.

Исходя из своих квалификационных возможностей, специалист-биохимик подготовлен к самостоятельной работе на должностях биохимика, врача-лаборанта, биолога, лаборанта-исследователя, инженера-исследователя, научного сотрудника в научно-исследовательских и научно-производственных учреждениях, и других должностях, в соответствии с требованиями Квалификационного справочника должностей руководителей, специалистов и других служащих, утвержденных постановлением Минтруда РФ от 21.08.98 №37.

Специалист-биохимик подготовлен к педагогической деятельности на должности преподавателя в средней школе и учреждениях профессионального образования при условии освоения дополнительной образовательной программы психолого-педагогического профиля.

Область профессиональной деятельности

Исследование строения и физико-химических свойств химических соединений, входящих в состав живых организмов, метаболизма и молекулярных механизмов его регуляции.

Объекты профессиональной деятельности

Вирусы и микроорганизмы, клеточные органеллы и одиночные клетки, многоклеточные организмы (растения и животные).

Виды профессиональной деятельности

· Проведение научных исследований в области биохимии и молекулярной биологии: сбор и подготовка научных материалов, квалифицированная постановка экспериментов, обработка результатов клинических анализов и экспериментальных исследований.

· Научно-производственная и организационная деятельность;

· Педагогическая деятельность (при условии освоения соответствующей образовательно-профессиональной программы педагогического профиля) преподавание в средней и высшей школе, осуществление просветительской деятельности.

· Иные виды деятельности, позволяющие использовать базовую биологическую подготовку и подготовку по специальности 020208 – Биохимия.

2. Цели и задачи дисциплины

Ферменты представляют собой движущую силу всего того бесконечного разнообразия химических превращений, которые в своей совокупности составляют лежащий в основе жизни обмен веществ. Поэтому энзимология является важнейшим разделом биохимии.

Роль знаний о ферментах невозможно переоценить. Изучение любой проблемы в области познания механизмов жизнедеятельности обязательно связано с исследованием соответствующих ферментных систем. Действие различных физиологически активных соединений, в конечном счёте, сводится к тому, что эти соединения стимулируют или ингибируют то или иное звено в обмене веществ, тот или иной ферментативный процесс. Многие отрасли промышленности основаны на использовании различных ферментативных процессов. Препараты ферментов находят всё более широкое применение в промышленности, сельском хозяйстве, медицине, и, особенно, в исследовательской деятельности.

Спецкурс «Практикум по энзимологии» составляет неотъемлемую часть подготовки специалистов-биохимиков. Целью данного курса является формирование знаний и умений работы с ферментами на основе изучения методов исследования физико-химических свойств, тканевой и субклеточной локализации ферментов, методах их выделения и очистки.

3. Место дисциплины в профессиональной подготовке студентов

Курс «Практикум по энзимологии» предшествует изучению студентов курсов кинетики и термодинамики ферментативных реакций. Он имеет основополагающее значение, поскольку главным объектом его изучения являются ферменты – катализаторы всего живого, без которых немыслимы являются все биохимические процессы. Дисциплина относится к региональному (вузовскому компоненту).

Распределение времени, отведенного на изучение дисциплины по учебному плану

Тематические планы для очной формы обучения

Содержание дисциплины

1. Введение

Энзимология – наука о ферментах . Отрасли энзимологии: препаративная энзимология, инженерная энзимология. Методы энзимологии.

Способы количественного выражения ферментативной активности. Общая активность, удельная активность, молекулярная активность, активность каталитического центра.

2. Методы определения активности ферментов

Современные методы: химические, электрохимические, фотометрические, спектрофотометрические, флюориметрические.

3. Сравнительная биохимия ферментов

Органная специфичность распределения ферментов. Изучение органного распределения ферментов. Специфичность распределения ферментов в тканях: нервной ткани, мышцах, печени, соединительной ткани (крови), пищеварительной системе.

Цитология ферментов. Методика фракционирования ткани по субклеточным структурам. Изучение субклеточной локализации ферментов. Определение ферментов-маркеров лизосом, митохондрий, пероксисом, ядра, микросомальной фракции.

4. Методы выделения ферментов

Классические методы. Экстрагирование ферментов из биологического материала. Кислотная обработка, термическая обработка, фракционирование солями, органическими растворителями, ионообменная хроматография, гельфильтрация, электрофорез. Аффинная хроматография, носители и лиганды. Комбинирование различных методов для очистки ферментов. Критерии чистоты ферментных препаратов.

Иммобилизованные ферменты. Методы получения. Изучение свойств иммобилизованных ферментов.

5. Кинетические параметры и физико-химические свойства очищенных форм ферментов

Кинетика ферментативного катализа. Методика определения максимальной скорости ферментативной реакции. Определение константы Михаэлиса. Различные способы графического определения константы Михаэлиса и максимальной скорости реакции. Влияние концентрации фермента на скорость ферментативной реакции. Влияние концентрации субстрата. Влияние температуры и рН среды на скорость ферментативных реакций. Ингибиторы ферментов и их классификация. Конкурентное, неконкурентное, бесконкурентное, смешанное ингибирование. Способы определения типа и константы ингибирования.

Специфичность действия ферментов . Основные типы специфичности. Проявление специфичности на примере различных ферментов.

Список основной литературы

1. Кретович В.Л. Введение в энзимологию. – М.: Наука, 1986. – 332 с.

2. Диксон М., Уэбб Э. Ферменты. – М.: Мир, 1982. – Т. 1 – 3.

3. Фершт Э. Структура и механизм действия ферментов. – М.: Мир, 1980. – 432 с.

4. Фридрих П. Ферменты: четвертичная структура и надмолекулярные комплексы. – М.: Мир, 1986. – 374 с.

5. Кочетов Г.А. Практическое руководство по энзимологии. – М.: Высш. школа, 1980. – 272 с.

6. Практикум по биохимии/ под ред. С.Е. Северина и Г.А. Соловьёвой. – М.: МГУ, 1989. – 509 с.

Список дополнительной литературы

1. Курганов Б.И. Аллостерические ферменты. – М.: Наука, 1978. – 248 с.

2. Корниш-Боуден Э. Основы ферментативной кинетики. – М.: Мир, 1979. – 280 с.

3. Тривен М. Иммобилизованные ферменты. – М.: Мир, 1983. – 293 с.

4. Бернхард С. Структура и функция ферментов. – М.: Мир, 1971. – 334 с.

Требования к уровню освоения программы

В результате изучения данной дисциплины студент должен

знать классификацию и номенклатуру ферментов, их строение и механизмы функционирования, а также современные методы работы с ферментами.

уметь применять приемы номенклатуры ферментов, давать характеристику важнейшим из них.

владеть приемами и навыками работы с ферментами.

Перечень вопросов к зачету

Способы количественного выражения ферментативной активности. Общая активность, удельная активность, молекулярная активность, активность каталитического центра.

Современные методы: химические, электрохимические, фотометрические, спектрофотометрические, флюориметрические.

Органная специфичность распределения ферментов. Изучение органного распределения ферментов.

Специфичность распределения ферментов в тканях: нервной ткани, мышцах, печени, соединительной ткани (крови), пищеварительной системе. Цитология ферментов.

Методика фракционирования ткани по субклеточным структурам. Изучение субклеточной локализации ферментов.

Определение ферментов-маркеров лизосом, митохондрий, пероксисом, ядра, микросомальной фракции.

Кинетика ферментативного катализа.

Методика определения максимальной скорости ферментативной реакции.

Определение константы Михаэлиса.

Различные способы графического определения константы Михаэлиса и максимальной скорости реакции.

Влияние концентрации фермента на скорость ферментативной реакции. Влияние концентрации субстрата.

Влияние температуры и рН среды на скорость ферментативных реакций. Ингибиторы ферментов и их классификация.

Способы определения типа и константы ингибирования.

Специфичность действия ферментов.

Основные типы специфичности.

Проявление специфичности на примере различных ферментов. Экстрагирование ферментов из биологического материала.

Комбинирование различных методов для очистки ферментов.

Критерии чистоты ферментных препаратов.

Иммобилизованные ферменты. Методы получения. Изучение свойств иммобилизованных ферментов.

Сведения о переутверждении программы на очередной учебный год и регистрации изменений

Программу составил:

1. Соловьев В.Б., канд. биол. наук, доцент ____________________________

(подпись)

Настоящая программа не может быть воспроизведена ни в какой форме без предварительного письменного разрешения кафедры-разработчика программы.

Программа одобрена на заседании кафедры биохимии

Протокол № от «__» __________ 200__года

Зав. кафедрой биохимии

д.б.н., профессор Генгин М.Т. ___________________________________________

(подпись)

Программа одобрена учебно-методическим советом Естественно-географического факультета

«_____» _____________ 2007 года

Председатель учебно-методического совета

Естественно-географического факультета,

к.т.н., доцент ___________________________ О.В. Зорькина

(подпись)

Программа одобрена учебно-методическим управлением университета

«_____» _____________ 2007 года

Начальник учебно-методического

управления университета ___________________________ Г.Н. Шалаева

(подпись)

ЛИСТ РЕГИСТРАЦИИ ИЗМЕНЕНИЙ