Биохимия мембран

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

Биохимия мембран

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. Требования ГОС по дисциплине

Молекулярная организация биологических мембран; белки и липиды, динамические свойства мембран, белок-липидные взаимодействия; методы изучения состояния мембран и кинетики мембранных ферментов; активный и пассивный транспорт через мембраны, молекулярные механизмы функционирования ионных каналов, транспорт неэлектролитов; модификаторы мембран; искусственные мембраны.

3. Цели и задачи дисциплины

Подготовка студентов-биохимиков в области мембранологии является необходимой как для более глубокого проникновения в область биохимии и молекулярной биологии клетки, так и для совершенствования в методах биотехнологии и медицинской биохимии – тех областей, в которых биохимик может обеспечить практическую отдачу наиболее быстро и эффективно. Производство биологически-активных веществ методами биотехнологии, их использование для стимуляции и модификации метаболизма, понимание молекулярных основ патологических изменений в тканях и выработка рекомендаций для профилактики и лечения, выяснение механизмов осуществления и регуляции клеточного цикла – все эти теоретические или сугубо практические задачи требуют подготовки специалистов-биохимиков, сведущих в мембранологии.

Спецкурс «биохимия мембран» составляет неотъемлемую часть подготовки специалистов-биохимиков.

Цель курса - изучение строения, тонкой организации биологических мембран и механизмов функционирования включенных в мембраны компонентов.

4. Место дисциплины в профессиональной подготовке студентов

Курс «Биохимия мембран» является курсом, для изучения которого необходимо наличие знаний об основных принципах организации биологических молекул, строении и механизмах действия ферментов. Дисциплина биохимия мембран относится к дисциплинам специализации федерального компонента.

5. Распределение времени, отведенного на изучение дисциплины по учебному плану

Форма учебной работы	Форма обучения
Очная
По семестрам
7	8
Общая трудоёмкость, всего часов	36	44
Аудиторные занятия (АЗ)	17	22
Лекции (Л)	17	11
Практические занятия (ПЗ)
Семинары (С)
Лабораторные занятия (ЛЗ)		11
Другие виды аудиторных занятий
Самостоятельная работа (СР)	19	22
Контрольная работа		+
Компьютерное тестирование
Курсовая работа
Форма итогового контроля (зачет, экзамен)		зачет

6. Тематические планы для очной формы обучения на 7 семестр

№ п/п	Тема	Кол-во часов
Лекц.	Лаб.	Сам.
	Общее число часов	17	0	19
	Строение клетки. Разнообразие клеточных мембран	2		2
	Состав мембран. Мембранные липиды. Мембранные белки. Жидкие кристаллы. Водно-липидные смеси. Гидратация липидов.	2		2
	Термодинамика полиморфизма липидных структур. Фазовые переходы в липидных системах. Модельные мембранные системы.	2		2
	Принципы структурной организации мембранных белков и способы её прогнозирования для трансмембранных белков. Модели белков.	2		2
	Топография мембранных белков. Цитоскелет. Трансмембранная асимметрия липидов. Латеральная гетерогенность.	2		2
	Динамическое поведение мембранных систем.	2		3
	Мембранная энзимология.	2		3
	Адсорбция лигандов на бислое. Проницаемость липидных мембран для неэлектролитов и ионов. Электрические свойства мембран.	3		3

на 8 семестр

№ п/п	Тема	Кол-во часов
Лекц.	Лаб.	Сам.
	Общее число часов	11	11	22
	Каналы и переносчики как ферменты: применение теорий скоростей. Унипортеры, симпортеры и антипортеры.	1	2	3
	Примеры пор и каналов: щелевые контакты, ядерные поровые комплексы, порины, натриевый и кальциевый каналы.	1	2	3
	Активные транспортные системы. Мембранные поры, создаваемые экзогенными объектами. Экзо- и эндоцитоз.	1	2	3
	Поверхность животной клетки. Рецепторы, ответственные за адгезию.	1	2	3
	Семейства рецепторов, G-белки.	1	2	3
	Первичный ответ, вторичные посредники. Онкогены .	2		3
	Биосинтез и распределение мембранных липидов.	2	1	2
	Характерные пути биосинтеза мембранных белков. Сборка мультисубъединичных комплексов. Обновления компонентов мембран.	2		2

Содержание дисциплины

1. Введение

Биохимия мембран. Предмет науки. История. Разнообразие мембран.

Методы. Выделение мембран: разрушение клеток, разделение мембран. Разделение и анализ липидных компонентов мембран. Выделение и модификация мембраносвязанных компонентов.

2. Структура и свойства мембранных липидов.

Молекулярная организация биологических мембран. Жидкие кристаллы. Водно-липидные смеси. Гидратация липидов. Фазовые диаграммы однокомпонентных водно-липидных систем. Динамические свойства мембран. Термодинамика полиморфизма липидных структур. Фазовые переходы в липидных системах. Модельные мембранные системы.

3. Мембранные белки: характеристика и структурные принципы.

Белки и липиды: модели организации взаимодействий, белок-липидные взаимодействия; Структурные исследования мембранных белков. Принципы структурной организации мембранных белков и способы её прогнозирования для трансмембранных белков. Ковалентная связь мембранных белков с углеводами и липидами. Модели мембранных белков. Методы изучения состояния мембран и кинетики мембранных ферментов.

4. Асимметрия мембран.

Топография мембранных белков. Цитоскелет. Трансмембранная асимметрия липидов. Латеральная гетерогенность мембран.

5. Динамическое поведение мембранных систем и липидно-белковые взаимодействия

Модели движения мембранных компонентов. Применение мембранных зондов. Текучесть мембран. Вращение мембранных белков. Латеральная диффузия белков в мембранах. Динамические свойства остова мембранных белков и их боковых цепей. Мембранная энзимология.

6. Взаимодействие низкомолекулярных соединений с мембранами.

Адсорбция лигандов на бислое. Проницаемость липидных мембран для неэлектролитов и ионов. Электрические свойства мембран. Мембранный потенциал.

7. Поры, каналы и переносчики.

Активный и пассивный транспорт через мембраны, молекулярные механизмы функционирования ионных каналов, транспорт неэлектролитов. Разнообразие функций переносчиков. Каналы и переносчики как ферменты: применение теорий скоростей. Унипортеры, симпортеры и антипортеры. Примеры пор и каналов: щелевые контакты, ядерные поровые комплексы, порины, натриевый и кальциевый каналы. Активные транспортные системы. Мембранные поры, создаваемые экзогенными объектами. Экзо- и эндоцитоз.

8. Клеточная поверхность: рецепторы и передача сигналов

Поверхность животной клетки. Рецепторы, определяющие клеточную адгезию. Рециклирование мембран с участием рецепторов. Семейства рецепторов, G-белки. Первичный ответ, вторичные посредники. Онкогены и передача сигнала.

9. Биогенез мембран

Биосинтез и распределение мембранных липидов. Общие особенности экзоцитозного пути. Характерные пути биосинтеза мембранных белков. Сборка мультисуъединичных комплексов. Обновления компонентов мембран. Модификаторы мембран; искусственные мембраны.

Список основной литературы

1. Кагава Я. Биомембраны. М. 1985.

2. Биологические мембраны и мембраноактивные соединения/ Под ред. Б.А. Тахмухамедовой. Ташкент 1985.

3. Геннис Р. Биомембраны. М. 1997.

4. Ленинджер А. Основы биохимии. - М.: Мир, 1985. - 260 с.

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

Список дополнительной литературы

1. Антонов В.Ф. Липиды и ионная проницаемость мембран. М. 1982.

2. Ивков В.Г. Динамическая структура липидного бислоя. М. 1981.

3. Болдырев А.А. Биологические мембраны и транспорт ионов. М. 1985.

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

Требования к уровню освоения программы и вопросы к зачету

В результате изучения данной дисциплины студент должен:

Знать основные принципы организации биологических мембран.

Уметь выделять мембранные компоненты клетки.

Владеть приемами и навыками работы с мембранными структурами.

Жидкие кристаллы. Водно-липидные смеси. Гидратация липидов.
Фазовые диаграммы однокомпонентных водно-липидных систем.
Термодинамика полиморфизма липидных структур. Фазовые переходы в липидных системах.
Модельные мембранные системы.
Структурные исследования мембранных белков. Принципы структурной организации мембранных белков и способы её прогнозирования для трансмембранных белков. Ковалентная связь мембранных белков с углеводами и липидами.
Модели мембранных белков.
Каналы и переносчики как ферменты: применение теорий скоростей.
Унипортеры, симпортеры и антипортеры. Примеры пор и каналов: щелевые контакты, ядерные поровые комплексы, порины, натриевый и кальциевый каналы.
Активные транспортные системы.
Мембранные поры, создаваемые экзогенными объектами.
Экзо- и эндоцитоз.

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 ______________

Учебная программа составлена на основании ГОС ВПО 2000 для специальности 020208 – «Биохимия»

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.