ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет химический

Кафедра органической химии

	УТВЕРЖДАЮ
	Проректор по учебной работе
	________________В.П. Гарькин
	«____»_______________ 2006 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

Основы биохимии

(блок «Общепрофессиональные дисциплины»; раздел «Вузовский компонент»;

основная образовательная программа специальности 020101 Химия)

Самара

2006

Рабочая программа составлена на основании Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования специальности 020101 Химия, утвержденного 10.03.2000 г. (номер государственной регистрации 127 ЕН/СП).

Составитель рабочей программы: к.х.н., доцент Белоусова З.П.

Рецензент: к.х.н., доцент Дерябина Г.И.

Рабочая программа утверждена на заседании кафедры органической химии

(протокол № 1 от « 31 » августа 2006 г.)

Заведующий кафедрой

²_01_² ___09________ 2006 г. _______________ П.П. Пурыгин

СОГЛАСОВАНО

Декан

факультета

²__29² ____09_______ 2006 г. _______________ С.В. Курбатова

СОГЛАСОВАНО

Начальник

методического отдела

²_29_² ___09________ 2006 г. _______________ Н.В. Соловова

ОДОБРЕНО

Председатель

методической

комиссии факультета

²_28_² ___09________ 2006 г. _______________ И.В. Лобачева

1. Цели и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе, требования к уровню освоения содержания дисциплины

1.1. Цели и задачи изучения дисциплины

Цель дисциплины:

· изучение строения и свойств важнейших биополимеров, составляющих основу жизненных процессов.

· формирование у студентов знаний о химических превращениях веществ, обусловливающих формы движения материальной субстанции.

Задачи дисциплины:

· рассмотреть основные классы биологически важных соединений

· раскрыть природу и форму взаимодействий биомолекул на клеточном уровне.

1.2. Требования к уровню подготовки студента, завершившего изучение данной дисциплины

Студенты, завершившие изучение данной дисциплины, должны:

- иметь представление: о структуре и функциях клеток различных видов живых организмов.

- знать: строение, свойства и функции, важнейших биологически важных соединений, составляющих основу живой материи;

- уметь: описать метаболические превращения отдельных представителей важнейших классов природных соединений.

1.3. Связь с предшествующими дисциплинами

Описание метаболических превращений в биоценозах основаны на знаниях по органической химии и биологии.

1.4. Связь с последующими дисциплинами

Данная дисциплина составляет часть цикла экологических дисциплин, читаемых студентам-химикам, и является логическим продолжением «Биологии с основами экологии» и базой «Основ токсикологии». Основные понятия и методы данной дисциплины могут быть использованы при выполнении курсовых и дипломных работ по специализациям «Органическая химия» и «Химия окружающей среды, химическая экспертиза и экологическая безопасность».

2. Содержание дисциплины

2.1. Объем дисциплины и виды учебной работы (в часах)

Дневная форма обучения (8 семестр, зачет)

Вид учебных занятий	Количество часов
Вид учебных занятий	8 семестр
Всего часов аудиторных занятий	48
Лекции	30
Практические занятия (семинары, коллоквиумы)	18
Лабораторные занятия	-
Всего часов самостоятельной работы	22
Подготовка к практическим занятиям	10
Изучение тем, вынесенных на самостоятельную проработку (рефераты)	12
Всего часов по дисциплине	70

2.2. Разделы дисциплины и виды занятий

№ п/п	Название раздела дисциплины	Количество часов
№ п/п	Название раздела дисциплины	лекции	практические занятия	лабораторные занятия
	Введение	2	2	-
1	БИОМОЛЕКУЛЫ	10	4	-
2	САХАРА ИХ ПРОИЗВОДНЫЕ	8	4	-
3	БИОПОЛИМЕРЫ.	6	4	-
4	БИОКАТАЛИЗ	4	4	-
	Итого:	30	18	-

2.3. Лекционный курс

ВВЕДЕНИЕ

Отличительные особенности живой материи. Уровни организации живых организмов. Обмен веществ и энергии в биологических системах. Размер и форма биомолекул. Регуляция и воспроизведение в биологических системах.

РАЗДЕЛ 1 БИОМОЛЕКУЛЫ

Тема 1.1. АМИНОКИСЛОТЫ. Белковые и небелковые. Классификация белковых аминокислот по структурным признакам, гидрофобности и гидрофильности, кислотно-основным и функциональным признакам. Критерии заменимости аминокислот: незаменимые, заменимые, частично- и условно-заменимые. Азотистый баланс. Физико-химические свойства. Универсальность структуры аминокислот. Стереохимия аминокислот. Химические свойства, используемые для идентификации аминокислот: реакции по a-аминогруппе (реакция с азотистой кислотой, ацилирование, образование оснований Шиффа, реакция Сэнгера, реакция Эдмана), реакции по a-карбоксильной группе (восстановление до аминоспирта, образование буферных растворов), реакции с одновременным участием a-карбоксильной и аминогрупп (образование комплексов с 2-х валентными металлами, реакция с нингидрином), реакции для обнаружения боковых групп. Анализ смесей аминокислот. Метаболизм аминокислот на примере фенилаланина и тирозина (образование адреналина и норадреналина, фенилпировиноградной и гомогентизионовой кислот). Фенилкетонурия, алкаптонурия. Метаболическая судьба триптофана (образование никотиновой кислоты и серотонина).

Тема 1.2. ПЕПТИДЫ. Особенности строения и стереохимия пептидной связи. Фрагментация пептидных цепей: определение общего числа цепей в гидролизате белка, определение и расщепление поперечных -S-S- связей. Кислотный и щелочной гидролиз. Ферментативное разделение полипептидных цепей: действие пепсина, карбоксипептидаз (А и Б), протеолитических ферментов трипсина и химотрипсина. Реакция с бромцианом.

Тема 1.3. БЕЛКИ. Молекулярная масса, размер и форма белковых молекул. Классификация белков: протеины и протеиды. Основные функции белков в живых организмах. Четыре уровня организации структуры белков. Первичная структура белков и методы ее определения. Секвенатор Эдмана. Вторичная структура белков и методы ее определения. Основные типы вторичной структуры белков: a- спираль, b -структура, беспорядочный клубок. Роль водородных связей. Нативная конформация белковых молекул. Глобулярные и фибриллярные белки. a-Кератины, коллаген, миозин. Третичная структура белков. Силы, стабилизирующие третичную структуру белков. Гидрофобные взаимодействия. Денатурация и ренатурация белков как кооперативные процессы. Возможности предсказания конформации белков. Четвертичная структура белков. Методы, применяемые для исследования структуры белков. Миоглобин. Гемоглобин. Структура и функции глобинов и гема. Оксигемоглобин, карбоксигемоглобин. Изофункциональные белки. Мутационные изменения в аминокислотной последовательности белков.

РАЗДЕЛ 2 САХАРА ИХ ПРОИЗВОДНЫЕ

Тема 2.1. МОНОСАХАРИДЫ, ОЛИГОСАХАРИДЫ, ПОЛИСАХАРИДЫ. Функции углеводов в живых организмах. Важнейшие биологически важные семейства моносахаридов. Стереохимия. Циклические и конформационные изображения структуры моносахаридов. Химические реакции моносахаридов: реакция Фелинга (образование гликоновых кислот), окисление до гликуроновых кислот, фосфорилирование. С- и N-гликозиды. Агликон. Биологически важные производные моносахаридов: О-метилгликозиды, сахароспирты (сорбит, маннит), сахарные кислоты (L-аскорбиновая кислота), дезоксисахара, аминосахара (D-глюкозамин, D-галактозамин). Дисахариды: мальтоза, лактоза, сахароза. Полисахариды. Важнейшие биологические важные гомополисахариды: крахмал (a-амилоза, амилопектин), гликоген, декстраны (инулин), целлюлоза (целлобиоза, целлотриоза), маннаны, фруктаны. Полисахариды резервные и структурные. Функции в живых организмах. Доказательство структуры ферментативным путем.

Тема 2.2 НУКЛЕОЗИДЫ. НУКЛЕОТИДЫ И ИХ ПРОИЗВОДНЫЕ. Структура нуклеозидов. Азотистые основания. Углеводные компоненты. Конфигурация гликозидного центра. Химические реакции. Нуклеотиды. Структура. Классификация. Стереохимия. Биологически важные производные мононуклеотидов. Нуклеозиддифосфаты и нуклеозидтрифосфаты.

РАЗДЕЛ 3 БИОПОЛИМЕРЫ

Тема 3.1. ПОЛИНУКЛЕОТИДЫ, НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ. Классификация и номенклатура. Фосфодиэфирная связь. ДНК и РНК. Первичная структура нуклеиновых кислот. Ферментативные и химические превращения полинуклеотидов. Изменения в последовательности оснований. Мутации. Секвенирование. Вторичная структура нуклеиновых кислот. Двойная спираль ДНК. Комплементарные и межплоскостные взаимодействия нуклеиновых оснований. Полиморфизм двойной спирали ДНК. Циклические сверхскрученные ДНК и топоизомеры. Макромолекулярная структура РНК. Структура т-РНК. Химический и ферментативный синтез полинуклеотидов. Функции полинуклеотидов в живых организмах. Нуклеопротеиды. Вирусы и вирусные болезни.

Тема 3.2. БИОСИНТЕЗ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ. Основные типы матричных биосинтезов: репликация, транскрипция, трансляция, обратная транскрипция, репликация РНК. Особенности репликации ДНК на ДНК. Особенности транскрипции РНК на ДНК.

Тема 3.3. БИОСИНТЕЗ БЕЛКА. Особенности биосинтеза белка. Генетический код и функции т-РНК. Гипотеза “неоднозначного” соответствия. Структура рибосом. Этапы биосинтеза белка: инициация, элонгация, терминация. Действие антибиотиков (ингибиторов матричного биосинтеза).

РАЗДЕЛ 4 БИОКАТАЛИЗ

Тема 4.1. ФЕРМЕНТЫ. Общие сведения. Диагностика инфекционных заболеваний. Классификация и номенклатура. Строение ферментов (апофермент, холофермент, кофактор, кофермент). Коферменты-витамины. Антивитамины. Изоферменты. Структура активного центра (связывающий и каталитический участки). Субстратная специфичность действия ферментов (стерическая комплементарность, принцип строгой ферментативной специфичности). Ингибиторы ферментативных реакций. Ингибирование обратимое и необратимое, конкурентное и аллостерическое. Влияние на скорость ферментативных реакций сульфаниламидных препаратов, цианистого калия, боевых отравляющих веществ нервно-паралитического действия, ионов металлов, некоторых фосфорорганических соединений.

Тема 4.2 ВИТАМИНЫ. Классификация: жирорастворимые и водорастворимые. Витамины А, Д, Е и К. Витамины группы В. Витамины как компоненты коферментов. Аскорбиновая кислота. Никотинамид. Рибофлавин. Биологическая роль витаминов. Авитаминозы (цинга, рахит, пеллагра, анемии) и их лечение.

2.4. Практические (семинарские) занятия

№ п/п	Номер раздела	Количество часов	Тема практического занятия
1	Введение	2	Отличительные особенности живой материи
2	1	4	Аминокислоты, пептиды, белки
3	2	4	Сахара и их производные
4	3	4	Нуклеиновые кислоты
5	4	4	Ферменты, витамины

2.5. Лабораторный практикум - не предусмотрен

3.Организация текущего и промежуточного контроля знаний

3.1. Коллоквиумы

Тематика коллоквиума

Сроки проведения

Разделы и темы дисциплины

Аминокислоты, пептиды, белки

Сахара и их производные

14 неделя

Разделы 1-2

Нуклеиновые кислоты

Ферменты, витамины

16 неделя

Разделы 3-4

3.2. Комплекты тестовых заданий

Комплекты тестовых заданий в разработке

3.3. Самостоятельная работа

3.3.1. Поддержка самостоятельной работы (сборники тестов, задач, упражнений и др.)

1. Белоусова З.П. Пищевые токсиканты. Учебное пособие. Изд-во “Самарский университет”. Самара. 2005 (гриф УМО по химии) (150 экз).

2. Белоусова З.П., Пурыгин П.П. Учебное пособие. Химические основы жизнедеятельности. Изд-во ”Самарский университет”. Самара. 2005 (гриф УМО по химии) (150 экз).

3.3.2. Тематика рефератов

1. Витамин В₁ (тиамин).

2. Витамин В₂ (рибофлавин).

3. Витамин В₃ (пантотеновая кислота).

4. Пиридоксин и пиридоксальфосфат.

5. Изоникотинилгидразид в лечении больных туберкулезом.

6. Витамин Н (биотин).

7. Фолиевая кислота.

8. Витамин F (липокислоты).

9. Витамин В₁₂ (кобаламин, цианкобаламин).

10. Витамин С (аскорбиновая кислота).

11. Витамин А (ретинол).

12. Витамин Д (кальциферол).

13. Витамин Е (токоферол).

14. Витамин К (филлохинон).

15. Витамин Р.

16. Витамин В₁₅.

17. Витамин В₁₃.

18. Витаминоподобное вещество (холин).

19. п-Аминобензойная кислота.

20. Роль железа в биологических процессах.

21. Роль меди и цинка в биологических процессах.

22. Роль марганца и кобальта в биологических процессах.

23. Роль щелочных металлов в биологических системах.

24. Молибден, ванадий и никель как кофакторы ферментов.

25. Кремний как микроэлемент.

26. Азотфиксирующие организмы и сельское хозяйство.

27. Белки мышечной ткани.

28. Пептиды нервной ткани.

29. Гемофилия.

30. Фибринолиз.

31. Подагра.

32. Кровь. Состав, функции отдельных компонентов.

33. Плазма крови.

34. Гемоглобин.

35. Миоглобин.

36. Холестерины.

37. Атеросклероз.

38. Роль печени в обмене витаминов. Заболевания печени (цирроз).

39. Роль печени в обмене азотистых веществ.

40. Роль печени в обмене углеводов.

41. Роль печени в липидном обмене.

42. Пеллагра.

43. Вода как компонент живой материи.

44. Антиоксиданты.

3.4. Курсовая работа, её характеристика; примерная тематика

не предусмотрена

Итоговый контроль проводится в виде зачета. Студент получает зачет по результатам работы на семинарских занятиях и сдачи коллоквиумов.

4. Технические средства обучения и контроля, использование ЭВМ

· Система операционная система Windows

· Программа: HyperМеdia «Природные соединения», Chem HyperChem, ISIS Draw и Excel (для расчетов и оформления отчетов лабораторных работ и рефератов).

· Работа с ресурсами Internet: поиск информации по темам рефератов.

5.Активные методы обучения (деловые игры, научные проекты) не предусмотрены

6. Материальное обеспечение дисциплины

Для обеспечения данной дисциплины необходим компьютерный класс с ЭВМ IBM PC AT (операционная система - Windows 98/МЕ или Windows 2000).

7. Литература

7.1. Основная дисциплину одновременно изучают 80 человек.

3. Кнорре Д.Г., Мызина С.Д. «Биологическая химия» М.: Высшая школа. 2000.

7.2. Дополнительная

1. Ленинджер А. Биохимия. М.: Мир. 1974.

2. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. М.: Медицина. 1983.

3. Николаев Л.А. Биокатализаторы и их модели. М.: Высшая школа. 1989.

4. Химия биологически активных природных соединений под ред. Преображенского Н.А., Евстигнеевой Р.П. М.: Химия. 1970.

5. Кужман М.Н. Биохимия в формулах, схемах и таблицах. Учебное пособие по биохимии человека и животных. Воронеж: изд. ВГУ.1975.

6. Фролов Ю.П., Серых М.М., Макурина О.Н., Кленова Н.А., Подковкин В.Г. «Биохимия и молекулярная биология» Учебное пособие для вузов. Изд-во “Самарский университет”. Самара. 2004.

7. Филиппович Ю.Б. «Основы биохимии» М.: Высшая школа. 1999.

7.3. Учебно-методические материалы по дисциплине

1. Белоусова З.П. Пищевые токсиканты. Учебное пособие. Изд-во “Самарский университет”. Самара. 2005.

2. Белоусова З.П., Пурыгин П.П. Учебное пособие. Химические основы жизнедеятельности. Изд-во ”Самарский университет”. Самара. 2005.

УТВЕРЖДАЮ

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ