Нейрохимия
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ В.Г. БЕЛИНСКОГО
|
Принято на заседании Ученого совета естественно-географического факультета протокол заседания совета факультета № ___от «___» _________2007 г. Декан факультета _____________Н.А. Кагина |
УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебной работе _________________М.А. Пятин «___» _________2007 г. |
ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Нейрохимия
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
Познание механизмов деятельности мозга, в том числе химических, является не только важнейшей биохимической задачей, оно имеет особое значение в общем стремлении человека к пониманию его места и роли на земле и во вселенной. Нервная система, головной мозг высших животных и человека – это наиболее сложноустроенные системы организма. Поэтому нейрохимия – самая сложная из биохимических дисциплин. Студенты, приступающие к изучению нейрохимии, должны быть уже вооружены основательными знаниями по общей биохимии. Это обуславливает целесообразность преподавания нейрохимии на старшем курсе специальности «биохимия».
Курс «нейрохимия» составляет неотъемлемую часть подготовки специалистов-биохимиков.
Цель данного курса – показать особенности строения, химического состава, особенности метаболизма нервной ткани, а также формировать у студентов умения и навыки выделения отделов нервной системы и работы c ее компонентами.
3. Место дисциплины в профессиональной подготовке студентов
Курс «Нейрохимия» является самым сложным биологическим курсом с обширными междисциплинарными связями. Студенты, приступающие к изучению нейрохимии, должны быть уже вооружены основательными знаниями по общей биохимии. Это обуславливает целесообразность преподавания нейрохимии на старшем курсе специальности «биохимия». Дисциплина относится к региональному (вузовскому компоненту).
Распределение времени, отведенного на изучение дисциплины по учебному плану
|
Форма учебной работы |
Форма обучения |
|
|
Очная |
||
|
По семестрам |
||
|
9 |
||
|
Общая трудоёмкость, всего часов |
153 |
|
|
Аудиторные занятия (АЗ) |
84 |
|
|
Лекции (Л) |
36 |
|
|
Практические занятия (ПЗ) |
||
|
Семинары (С) |
||
|
Лабораторные занятия (ЛЗ) |
48 |
|
|
Другие виды аудиторных занятий |
||
|
Самостоятельная работа (СР) |
84 |
|
|
Контрольная работа |
+ |
|
|
Компьютерное тестирование |
||
|
Курсовая работа |
||
|
Форма итогового контроля (зачет, экзамен) |
экзамен |
Тематические планы для очной формы обучения
|
№ п/п |
Тема |
Кол-во часов |
||
|
Лекц. |
Лаб. |
Сам. |
||
|
Общее число часов |
36 |
48 |
84 |
|
|
|
Особенности строения нервной системы |
2 |
4 |
|
|
|
Липиды центральной и периферической нервной системы |
2 |
4 |
|
|
|
Миелин и его роль в нервной системе |
2 |
4 |
|
|
|
Нуклеиновые кислоты мозга |
2 |
4 |
|
|
|
Углеводы и их обмен в нервной системе |
2 |
4 |
|
|
|
Энергетический метаболизм мозга |
2 |
4 |
|
|
|
Гипоксия и окислительный стресс |
2 |
4 |
7 |
|
|
Нейроспецифичные белки |
2 |
4 |
7 |
|
|
Свободные аминокислоты нервной системы |
2 |
4 |
7 |
|
|
Нейропептиды. Классификация. Понятие о функциональном континууме |
2 |
4 |
7 |
|
|
Обмен нейропептидов. Роль ферментов обмена нейропептидов |
2 |
4 |
7 |
|
|
Синаптическая передача – основные положения |
2 |
4 |
7 |
|
|
Основные нейромедиаторные системы |
2 |
7 |
|
|
|
Пространственно-временная организация памяти. Информационная емкость нейрологической памяти |
2 |
7 |
|
|
|
Биохимические основы нейрологической памяти и обучения. Проблема переноса памяти |
2 |
7 |
|
|
|
Биохимическая картина болезни Альцгеймера, болезни Паркинсона, шизофрении, аллергического энцефаломиелита и рассеянного склероза |
2 |
7 |
|
|
|
Нейрохимические аспекты наркомании и алкоголизма |
2 |
7 |
|
|
|
Страх, фобии, депрессивные и судорожные состояния, эпилепсия |
2 |
7 |
Содержание дисциплины
1. Липиды
Липиды центральной и периферической нервной системы. Высокое содержание липидов – важная характерная черта мозга. Содержание в ЦНС и ПНС липидов различных классов. Состав липидов различных нервных клеток – нейронов, глиальных клеток (астроциты, олигодендроциты) и миелина. Жирнокислотный состав липидов мозга. Роль ацил-обменного (деацетилирование/реацетилирование) механизма в функциональной активности мембранных липидов, в первую очередь – фосфолипидов. Организация липидов в различных типах мембран мозга. Нейроспецифичные гликолипиды – ганглиозиды, цереброзиды, сульфатиды и их роль. Участие липидов во внутриклеточных сигнальных механизмах.
2. Миелин
Миелин и его роль в нервной системе. Основные стадии формирования и структура миелина. Участие олигодендроцитов и шванновских клеток в образовании миелина в ЦНС и ПНС. Липидный и белковый состав миелина. Особая роль галактолипидов (цереброзидов, сульфатидов) и полифосфоинозитидов в миелине. Жирнокислотный состав миелиновых липидов, роль длинноцепочечных жирных кислот. Белки, входящие в состав миелина (катионный белок миелина, протеолипиды, белок Вольфграма, липофилин и др.) Некоторые заболевания, вызванные нарушением структуры миелина (демиелинизирующие заболевания).
3. Нуклеиновые кислоты и нейроспецифичные белки
Некоторые особенности организации генома в ЦНС. Набор гистонов в хроматине мозга. Высокое отношение РНК/ДНК в мозге, коррелирующее с высокой скоростью трансляции.
Некоторые примеры нейроспецифичных белков и их роль в ЦНС. Са2+-связывающие белки (S-100, GP-350). Белки синаптических структур: GAP-43 (B-50), BASP1, синаптобревин, синаптотагмин, рабфилин3а, синтаксин, SNAP-25 и др. Белки, контролирующие состояние цитоскелета, такие как гелзолин, профилин, миозин1; белки, участвующие в аксональном транспорте. Примеры нейроспецифичных ферментов (изоэнзимов).
4. Синаптическая передача
Синаптическая передача – основные положения. Биосинтез нейромедиаторов, запасание в везикулах и выброс в синаптическую щель (экзоцитоз). Роль ионов Са2+ в синаптической трансмиссии. Механизмы инактивации высвободившихся нейротрансмиттеров: “обратный захват” в нервные окончания (катехоламины, серотонин); ферментативная деградация (ацетилхолин, моноамины, пептиды); захват и метаболизм в глиальных клетках (глутамат, ГАМК). Основные нейромедиаторные системы.
5. Энергетический метаболизм мозга
Высокий уровень энергетического обмена – специфическая особенность мозга. Глюкоза, как основной энергетический субстрат для мозга. Потребление кислорода и глюкозы разными структурами мозга. Альтернативные энергетические субстраты, которые могут окисляться в мозге при некоторых условиях (кетоновые тела, короткоцепочечные жирные кислоты, аминокислоты, гликоген). Гематоэнцефалический барьер и его роль в транспорте энергетических субстратов в мозг. Важная роль гексокиназы и пируватдегидрогеназного комплекса для энергетического метаболизма мозга. Скорость-лимитирующие этапы гликолиза и цикла трикарбоновых кислот и участие в их контроле отношения АТФ/АДФ. Компартментализация энергетического метаболизма в мозге, нейрональный и глиальный компартменты. Высокая степень зависимости процессов синтеза нейротрансмиттеров от энергетического метаболизма. Методы расчета энергетического потока (energy flux) в мозге.
6. Основные типы рецепторов нейромедиаторов
Общие принципы структуры и функций. Ионотропные рецепторы – образуют ионные каналы, состоящие из нескольких субъединиц (нАх-, NMDA-глутаматные, ГАМК>А>-, глициновый и др.рецепторы). Рецепторы данной группы локализованы на поверхности клетки; ответ на связывание агониста чрезвычайно быстрый и, как правило, не требует образования вторичных мессенджеров.
Метаботропные, медленно действующие рецепторы – крупные белковые цепи, имеющие 7 трансмембранных доменов и чаще всего сопряженные с G-белками. Различные внутриклеточные механизмы передачи сигнала. Модуляция аденилатциклазной активности с последующей регуляцией образовавшимся цАМФ активности протеинкиназы А (>2>-, -адренорецепторы и др.). Активация фосфолипазы С с последующим изменением гомеостаза ионов Са2+ и регуляцией активности протеинкиназы С или активацией фосфолипаз А>2> и D. Другие механизмы внутриклеточного сигналинга. Взаимосвязь разных путей внутриклеточной передачи сигнала.
7. Биохимические аспекты обучения и памяти
Обучение как адаптивные изменения в ответ на воздействия окружающей среды. Нейрохимические корреляты обучения и памяти как компромисс между поведенческими критериями и достижениями в области молекулярной и клеточной биологии. Формирование кратковременной памяти, роль посттрансляционных модификаций структурных элементов синапса. Долговременная память и сопряженные с ней биохимические реакции (синтез белков de novo, передача информации от клеточной мембраны к ядру с помощью аксонального транспорта и др.). Синаптическая пластичность как модельная система при изучении обучения и памяти. Роль ростовых факторов, эндогенных гормонов; важное значение физической активности и стимуляции процессов мышления для мозговых функций и пластичности мозга.
8. Биохимическая картина некоторых нейропатологий
Биохимические аспекты нейродегенеративных (болезнь Альцгеймера, прионные болезни) и аутоиммунных (рассеянный склероз, миастения гравис) болезней. Нейрохимия шизофрении, тревожных и депрессивных состояний, эпилепсии, болезни Паркинсона. Нейрохимические аспекты алкоголизма. Нейрохимические основы наркотической и лекарственной зависимости, молекулярные мишени наркотических веществ. Возможные молекулярные механизмы привыкания; роль системы цАМФ.
Список основной литературы
1. Нейрохимия / Под ред. Ашмарина И.П., Стукалова П.В. – М.: Изд-во Института биомед. химии РАМН, 1996. – 470 с.
2. Успехи функциональной Нейрохимии / Под ред. Дамбиновой С.А., Арутюняна А.В., С-Пб.: Изд-во С.-П. университета, 2003, 516 с.
3. Нейрохимия / Под ред. Прохоровой М.И., Ещенко Н.Д., Л.: Изд-во Лен. ун-та., 1979, 472 с.
4. Соловьев В.Б. Нейрохимия: курс лекций. – Пенза: ПГПУ, 2007, - 150 с.
Список дополнительной литературы
1. Ашмарин И.П., Каменская М.А. Нейропептиды в симпатической передаче // Итоги Н. и Т. (ВИНИТИ. Сер. Физиология человека и животных). – 1988. – 34. – 184 с.
2. Буров Ю.В., Ведерникова К.М. Нейрохимия и фармакология алкоголизма. – М.: Медицина, 1985. – 240 с.
3. Физиология человека / Под ред. Косицкого Г.И. – М.: Медицина, 1985. – 544 с.
4. Эйнштейн Э. Белки мозга и спинномозговой жидкости в норме и патологии – М.: «Мир», 1988, 280 с.
5. Ильюченок Р.Ю. Фармокология поведения и памяти – Н-ск.: «Наука», 1972
6. Кометиани П.А. Нейрохимические аспекты памяти – Тбилиси: «Мецниереба», 1980, 200 с.
Требования к уровню освоения программы
В результате изучения данной дисциплины студент должен:
знать основные принципы функционирования нервной системы.
уметь ориентироваться в современной литературе, в том числе в периодической печати по данным проблемам.
владеть приемами и навыками работы с биологическим материалом – нервной тканью.
Перечень вопросов к экзамену
1. Российское нейрохимическое общество. История развития, школы
2. Холинергическая система. Строение, функционирование
3. Основные биохимические особенности нервной системы
4. Адренергическая система. Строение, функционирование
5. Микроглия: особенности и роль в развитии мозга
6. Дофаминергическая система. Строение, функционирование
7. Биохимические особенности взаимодействия нейронов и нейроглии
9. Серотонинергическая система. Строение, функционирование
10. Особенности нуклеиновых кислот и хроматина в нервной ткани
11. ГАМКергическая и гистаминергическая системы. Строение, функционирование
12. Свободные аминокислоты нервной системы. Содержание, локализация, транспорт и метаболизм
13. Нейромедиаторные системы аминокислот. Строение, функционирование.
14. Неферментные нейроспецифические белки
15. Пуринергические и пептидергические нейромедиаторные системы. Строение, функционирование
16. Нейроспецифические ферменты
17. Концепция синаптической передачи. Морфофункциональная организация химического синапса.
18. Липиды ЦНС. Строение и функции
19. Биохимическая картина алкоголизма. Механизмы влечения к этанолу
20. Миелин и его роль в нервной системе. Основные стадии формирования и структура миелина
21. Химические факторы внутреннего подкрепления при наркоманиях
22. Белки, входящие в состав миелина (катионный белок миелина, протеолипиды, белок Вольфграма, липофилин и др.) Некоторые заболевания, вызванные нарушением структуры миелина (демиелинизирующие заболевания)
23. Классификация наркоманий
Особенности энергетического обмена головного мозга
24. Биохимическая картина страха, фобий, депрессивных состояний
25. Окислительный стресс. Роль свободных радикалов в биохимических процессах нервной системы
26. Нейрохимическая картина шизофрении, судорожных состояний, эпилепсии
27. Нейропептиды. Классификация. Функции. Понятие о функциональном континууме
28. Болезнь Альцгеймера
29. Ферменты биосинтеза нейропептидов
30. Болезнь Паркинсона
31. Концепция нейрологической памяти. Биохимические механизмы МКП и ООП
32. Гематоэнцефалический барьер. Строение, функции
33. Биохимические механизмы пожизненной памяти. Информационная емкость памяти
34. Нейроглия. Виды нейроглии. Строение, функции
35. Проблема переноса памяти. Роль нейромедиаторов и нейропептидов в регуляции памяти
36. Нейрофармакология. Лечение нейропатологий
Сведения о переутверждении программы на очередной учебный год и регистрации изменений
|
Учебный год |
Решение кафедры |
Внесенные изменения |
Номера листов (страниц) |
||
|
заменен-ных |
новых |
аннули-рованных |
|||
|
20__/20__ |
Протокол № ____ от «____»____________20_ г. Зав. кафедрой ______________ |
||||
|
20__/20__ |
Протокол № ____ от «____»____________20_ г. Зав. кафедрой ______________ |
||||
|
20__/20__ |
Протокол № ____ от «____»____________20_ г. Зав. кафедрой ______________ |
||||
|
20__/20__ |
Протокол № ____ от «____»____________20_ г. Зав. кафедрой ____________ |
||||
|
20__/20__ |
Протокол № ____ от «____»____________20_ г. Зав. кафедрой ______________ |
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
|
Изменение |
Номера листов (стр.) |
Всего листов в док. |
Номера распорядит. документа |
Подпись |
Дата |
Срок введения изменений |
||
|
замен. |
новых |
аннул. |
||||||