Учебная программа (рабочий вариант) для специальности: 1-31 01 01 Биология, специализаций 1-31 01 01-01 05 Биохимия и 1-31 01 01-02 05 Биохимия

Декан биологического факультета

________________ В.В. Лысак

27 мая 2011 г.

Регистрационный № УД297/25/р.

1-31 01 01 Биология,

специализаций 1-31 01 01-01 05 Биохимия и

1-31 01 01-02 05 Биохимия

(название факультета)

Кафедра биохимии

(название кафедры)

Курс (курсы) 4

Семестр (семестры) 7

Лекции 26 Экзамен 7

(количество часов) (семестр)

Практические (семинарские) Зачет ___________________

занятия (семестр)

(количество часов)

Лабораторные Курсовой проект (работа) ________

занятия 10 (семестр)

(количество часов)

КСР 4

(количество часов)

Всего аудиторных

часов по дисциплине 40

(количество часов)

Всего часов Форма получения

по дисциплине 102 высшего образования дневная

(количество часов)

(И.О., Фамилия, степень, звание)

2011 г.
Учебная программа составлена на основе учебной программы

(название типовой учебной

программы (учебной программы (см. разделы 5-7 Порядка)), дата утверждения, регистрационный номер)

Рассмотрена и рекомендована к утверждению на заседании кафедры

биохимии

(название кафедры)

(дата, номер протокола)

(подпись) (И.О.Фамилия)

Одобрена и рекомендована к утверждению учебно-методической комиссией биологического факультета

26 .05. 2011 г., протокол № _3_

(дата, номер протокола)

(подпись) (И.О.Фамилия)

Для эффективного использования биохимических подходов для решения проблем мембранологии, необходимо обладать компетентностью в самых разнообразных областях науки – глубокими базовыми знаниями биохимии, экологии, микробиологии, зоологии, ботаники, физиологии растений и животных, ксенобиологии, аспектов физико-химической биологии, биофизики, математики, компьютерных технологий и др. Это определяет изучение биохимии мембран студентами 4-го курса, уже получившими подготовку по вышеуказанным учебным дисциплинам. При изучении курса большое внимание уделяется составу, организации, свойствам, биогенезу, механизмам функционирования биологических мембран, характеристике и взаимодействию мембранных липидов, белков, углеводных компонентов. Представлениям о структуре и организации мембранных антигенов и рецепторов, о свободнорадикальных процессах и перекисном окислении липидов в мембранах, биохимической характеристике мембранных транспортных систем.

Подобный курс может быть рассмотрен, как форма сочетания и взаимного дополнения знаний в рамках, предусмотренных фундаментальными классическими университетскими программами для биологов, с современными, динамичными и развивающимися прикладными аспектами на стыке таких дисциплин, как биофизика, цитология, молекулярная биология и др. Он призван ознакомить студентов с современными идеями и подходами с целью обеспечения возможностей не только их применения, но и дальнейшего развития новых направлений исследований биологических мембран.
Цель курса – формирование у студентов, специализирующихся по биохимии, системы представлений о роли биохимии в решении основных вопросов строения и функционирования биологических мембран.
Задачи курса: познакомить студентов с предметом, местом биохимии мембран в ряду приоритетных направлений развития биологической науки. Показать значение биохимических исследований биологических мембран для объяснения процессов, протекающих в клетке, перспективы практического использования их достижений.
В результате изучения дисциплины обучаемый должен:

знать:

- методологию исследования и практическое применение естественных и искусственных биологических мембран;

- биохимию биологических мембран и их роль в организации и функционировании клетки;

- новейшие достижения в области исследования биологических мембран.

- использовать методы теоретического и экспериментального исследования для изучения плазматических мембран и мембран внутриклеточных органоидов;

- использовать знания биохимии биологических мембран для решения теоретических и практических задач.

Изучение курса проводится по блочно-модульному принципу с выделением восьми основных блоков (модулей). I. Введение. II. Мембрана как компонент биологических систем. Основные свойства и функции мембран. Современные методы исследования мембран. III. Мембранные липиды: классификация, биогенез, деградация. Характеристика липидного бислоя. IV. Биохимическая характеристика мембранных белков. Функции белков в мембранах. V. Характеристика мембранных глико- и липопротеинов. VI. Свободнорадикальные процессы в биомембранах. VII. Проницаемость мембран и мембранный транспорт. VIII. Биохимическая характеристика эндо- и экзоцитоза.

При чтении лекционного курса необходимо применять наглядные материалы в виде таблиц и рисунков для графопроектора, мелового рисунка, а также использовать технические средства обучения для демонстрации слайдов, презентаций.

Для организации самостоятельной работы студентов по курсу следует использовать современные информационные технологии: разместить в сетевом доступе комплекс учебных и учебно-методических материалов (программа, методические указания к лабораторным занятиям, список рекомендуемой литературы и информационных ресурсов, задания в тестовой форме для самоконтроля и др.).

Лабораторные занятия предусматривают освоение методов, позволяющих оценить биохимический состав биологических мембран. В случае демонстрационных занятий – обеспечение концептуальными моделями, слайдами, программами.

Эффективность самостоятельной работы студентов целесообразно проверять в ходе текущего и итогового контроля знаний в форме устного опроса, написания рефератов, решения задач, тестового компьютерного контроля по темам и разделам курса (модулям). Для общей оценки качества усвоения студентами учебного материала рекомендуется использование рейтинговой системы.

Программа учебного курса рассчитана на 102 часа, в том числе 40 часов аудиторных: 26 – лекционных, 10 – лабораторных занятий, 4 – контролируемой самостоятельной работы.

содержание УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА программы
1. Введение

Биохимия мембран - дисциплина, формирующая представления о структуре, свойствах, биогенезе, механизмах функционирования биологических мембран и их роли в жизнедеятельности клетки. Этапы развития мембранологии.

Разрушение клеток, дифференциальное центрифугирование, методы оценки чистоты фракций. Физические методы изучения мембран. Использование детергентов для солюбилизации мембранных структур. Характеристика детергентов. Применение мембранотропных веществ и модификаторов. Получение искусственных мембран и их применение: плоские липидные слои; липосомы. Ленгмюровские плёнки, их типы. Методы молекулярной архитектуры. Перспективы развития и использования тонкоплёночных технологий.

Неспецифический эндоцитоз. Общая характеристика процесса. Фазы эндоцитоза. Роль системы ГЭРЛ. Индукторы и механизм эндоцитоза. Рециклизация мембран. Специфический или рецептор-индуцируемый эндоцитоз. Примеры рецептор-индуцируемых систем транспорта. Экзоцитоз. Типы секреции веществ. Секреторный цикл. Системы гормональной секреции путем экзоцитоза. Механизмы экзоцитоза, этапы, активаторы и ингибиторы процесса. Трансцитоз.

Общая теория слипания и слияния мембран. Факторы слияния. Сталкерный и адгезионный механизмы. Заключение.
СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА

№ п/п	Наименование разделов, тем	Количество часов
		Аудиторные				Самост. работа
		Лекции	Практ., семинар.	Лаб. занятия	КСР
I.	Введение.	2	–	–		2
II.	Мембрана как компонент биологических систем. Основные свойства и функции мембран. Современные методы исследования мембран.	4	–	–		8
III.	Мембранные липиды: классификация, биогенез, деградация. Характеристика липидного бислоя	8	–	–		20
IV.	Биохимическая характеристика мембранных белков. Функции белков в мембранах.	3	–	–		8
V.	Характеристика мембранных глико- и липопротеинов.	2	–	–		4
VI.	Свободнорадикальные процессы в биомембранах.	2	–	10		8
VII.	Проницаемость мембран и мембранный транспорт.	4	–	–	2	10
VIII.	Биохимическая характеристика эндо- и экзоцитоза.	1			2	6
	ИТОГО:	26	–	10	4	62

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКАЯ КАРТА

Номер раздела, темы, занятия	Название раздела, темы, занятия; перечень изучаемых вопросов			Количество аудиторных часов						Материальное обеспечение занятия (наглядные, методические пособия и др.)	Литература	Формы контроля знаний
				лекционные	практические (семинарские) занятия		лабораторные занятия	управляемая самостоятельная работа студента
1	2			3	4		5	6		7	8	9
1.	Введение. Биохимия мембран - дисциплина, формирующая представления о структуре, свойствах, биогенезе, механизмах функционирования биологических мембран и их роли в жизнедеятельности клетки. Этапы развития мембранологии.			2				2		Слайды для графопроектора, доска, мел	ЛО 1,5 ЛД 3,4	Экзамен
2.	Мембрана как компонент биологических систем. основные свойства и функции мембран. современные методы исследования мембран. Разрушение клеток, дифференциальное центрифугирование, методы оценки чистоты фракций. Физические методы изучения мембран. Использование детергентов для солюбилизации мембранных структур. Характеристика детергентов. Применение мембранотропных веществ и модификаторов. Получение искусственных мембран и их применение: плоские липидные слои; липосомы. Ленгмюровские плёнки, их типы. Методы молекулярной архитектуры. Перспективы развития и использования тонкоплёночных технологий.			4				8		Слайды для графопроектора, Поясняющие рисунки на доске.	ЛО 1,2,3,5 ЛД 6
3.	Мембранные липиды: классификация, биогенез, деградация. характеристика липидного бислоя. Распространенность отдельных представителей липидов в мембранах клеток животных, растений, грибов, бактерий. Специфические мембранные липиды галофильных солелюбивых, метанобразующих и термоацидофильных бактерий и их значение. Общая характеристика жирнокислотного состава мембранных липидов животных, растений, микроорганизмов. Редко встречаемые представители жирных кислот. Биогенез клеточных мембран и метаболизм мембранных липидов. Биогенез жирных кислот у животных, растений, микроорганизмов. Пути биогенеза и деградации фосфатидилглицеринов, плазмалогенов. Альтернативные пути биосинтеза и деградации сфингомиелинов и гликолипидов. Гликолипиды ганглио-, глобо-, лакто- типов. Метаболизм холестерола и других стеролов. Содержание холестерола в мембранах различного типа и его роль. Функции липидов в мембранах. Организация липидного бислоя. Динамическое состояние липидов в мембране. Время полужизни. Асимметрия бислоя. Фазовые переходы. Адаптационная роль мембранных липидов. Нерешенные проблемы распределения липидов и геометрии бислоя. Внутриклеточный транспорт фосфолипидов, гликолипидов и холестерина.			8				20		Слайды для графопроектора. Поясняющие рисунки на доске	ЛО 1,2,3,5 ЛД 6
4.	Биохимическая характеристика мембранных белков. Функции белков в мембранах. Интегральные и периферические белки. Конформации и организация мембранных белков. Особенности организации мембраносвязанных и амфитропных белков. Характер взаимодействия белков с липидами. Влияние белков на состояние бислоя. Биосинтез мембранных белков и встраивание их в мембрану. Функции мембранных белков. Мембранные ферменты и их особенности. Примеры строения и свойств некоторых мембранных белков. Ко- и посттрансляционная модификация мембранных белков и ее значение. Способы образования липопротеинов; пренилирование и ацилирование белков. Роль эндоплазмотического ретикулума и аппарата Гольджи в этих процессах.			3				8		Слайды для графопроектора. Поясняющие рисунки на доске	ЛО 1,2,3 ЛД 1,2,4,5
5.	Характеристика мембранных глико- и липопротеинов. Асимметрия бислоя в распредалении углеводных компонентов в цитоплазматической и внутренних мембранах клеток. Типы связи углеводных компонентов с белками. Неферментативное гликозилирование. Образование О-гликанов. N–гликозилирование в эндоплазматическом ретикулуме. Доноры моносахаридов в реакциях гликозилирования в клетках животных, растений и микроорганизмов. Образование нуклеотид- и долихолсахаров. Реакции синтеза главного компонента олигосахарида. Нарушение гликозилирования. Минорный компонент. Перенос олигосахарида на растущую полипептидную цепь. Механизмы и особенности посттрансляционной модификации N-гликанов у функционально различных белков в эндоплазматическом ретикулуме и аппарате Гольджи. Роль углеводных компонентов в жизнедеятельности клетки. Теории узнавания клеток. Лектины, роль в клетке и способы их использования. Способы образования мембранных липопротеинов, их характеристика и функциональное значение.			2				4		Слайды для графопроектора	ЛО 1,2,3,5 ЛД 2,3,4,6
6.	Свободнорадикальные процессы в биомембранах. Образование и значение свободных радикалов. Повреждение мембран свободными радикалами. Реакции перекисного окисления липидов (ПОЛ). Виды ПОЛ. ПОЛ в норме и при развитии патологических процессов. Ферментативные и неферментативные механизмы защиты клеток и липидов мембран от действия свободных радикалов и перекисей.			2			10	8		Слайды для графопроектора.	ЛО 7 ДЛ 3,5,8
7.	Проницаемость мембран и мембранный транспорт. Избирательная проницаемость мембран. Понятие о полупроницаемости, селективности, ионоспецифичности. Ионофоры и каналообразователи. Классификация. Отдельные представители классов ионофоров и каналоформеров (циклические депсипептиды, линейные пептиды, полиеновые антибиотики, крауны). Виды транспорта через мембрану. Пассивный транспорт: простая диффузия, облегченная диффузия. Примеры работы белков-переносчиков. Диффузия при помощи канала. Активный транспорт. Порины: строение, свойства, кинетические характеристики транспорта. Биологическая роль первично-активного транспорта. Транспортные АТРазы Р, V и F типов. Вторично-активный транспорт. Примеры вторично-активных транспортных систем. Взаимодействие транспортных систем для поддержания гомеостаза клетки.			4				10		Слайды для графопроектора. Поясняющие рисунки на доске	ЛО 1,2,3,5 ЛД 3,4,6	КСР
8.	Биохимическая характеристика эндо- и экзоцитоза. Неспецифический эндоцитоз. Общая характеристика процесса. Фазы эндоцитоза. Роль системы ГЭРЛ. Индукторы и механизм эндоцитоза. Рециклизация мембран. Специфический или рецептор-индуцируемый эндоцитоз. Примеры рецептор-индуцируемых систем транспорта. Экзоцитоз. Типы секреции веществ. Секреторный цикл. Системы гормональной секреции путем экзоцитоза. Механизмы экзоцитоза, этапы, активаторы и ингибиторы процесса. Трансцитоз. Общая теория слипания и слияния мембран. Факторы слияния. Сталкерный и адгезионный механизмы. Заключение.			1				6		Поясняющие рисунки на доске	ЛО 4 ДЛ 7,8	КСР

(темы)

1. 
   Взаимодействие транспортных систем для поддержания гомеостаза клетки.
   
2. 
   Биохимическая характеристика эндо- и экзоцитоза.
   

Определяется по формуле (минимум 4, максимум 10 баллов):

ПРОТОКОЛ СОГЛАСОВАНИЯ УЧЕБНОЙ ПРОГРАММЫ

ПО ИЗУЧАЕМОЙ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ

С ДРУГИМИ ДИСЦИПЛИНАМИ СПЕЦИАЛЬНОСТИ

ДОПОЛНЕНИЯ И ИЗМЕНЕНИЯ К УЧЕБНОЙ ПРОГРАММЕ

ПО ИЗУЧАЕМОЙ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ

на _____/_____ учебный год

Учебная программа пересмотрена и одобрена на заседании кафедры

(протокол № ____ от ________ 20__ г.)

Заведующий кафедрой

_____________________ _______________ __________________

(степень, звание) (подпись) (И.О.Фамилия)

УТВЕРЖДАЮ

Декан факультета

_____________________ _______________ __________________

(степень, звание) (подпись) (И.О.Фамилия)