Біохімія мембран

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ
Пензенська ДЕРЖАВНИЙ ПЕДАГОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ В.Г. БЕЛІНСЬКА

Прийнято на засіданні Вченої ради природничо-географічного факультету протокол засідання ради факультету № ___від «___» _________2007 р. Декан факультету _____________Н.А. Кагіна

ЗАТВЕРДЖУЮ Проректор з навчальної роботи _________________М.А. Пятин «___» _________2007 Р.

ПРОГРАМА НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ
Біохімія мембран
СПЕЦІАЛЬНІСТЬ 020208 - «Біохімія»
Факультет природничо-географічний
КАФЕДРА біохімії
Пенза - 2007

1. Кваліфікаційні вимоги
Кваліфікація випускника - біохімік.
Нормативний термін освоєння основної освітньої програми підготовки біохіміка за спеціальністю 020208 Біохімія при очній формі навчання 5 років.
Кваліфікаційна характеристика випускника
Спеціаліст-біохімік здійснює діяльність з вивчення будови і властивостей хімічних сполук, що входять до складу живих організмів, метаболізму та його регуляції. Розробляє нормативні документи в своїй області діяльності, організовує і виконує експедиційні роботи і лабораторні дослідження; аналізує отримувану польову та лабораторну інформацію, узагальнює і систематизує результати виконаних робіт, використовуючи сучасну обчислювальну техніку; складає науково-технічні звіти та іншу встановлену документацію, стежить за дотриманням встановлених вимог, чинних норм, правил і стандартів у сфері своєї діяльності. Проводить експериментальні дослідження в своїй області, доручає їм завдання, бере участь у розробці і здійсненні нових методичних підходів, обговоренні, оцінки та публікації результатів, проводить патентну роботу, бере участь у роботі семінарів та конференцій, складанні патентних заявок.
У виробничих і медичних організаціях проводить біохімічну аналітичну роботу, бере участь в діагностиці та експертизі, сертифікації продуктів виробництва.
Виходячи зі своїх кваліфікаційних можливостей, спеціаліст-біохімік підготовлений до самостійної роботи на посадах біохіміка, лікаря-лаборанта, біолога, лаборанта-дослідника, інженера-дослідника, наукового співробітника в науково-дослідних і науково-виробничих установах, та інших посадах, відповідно до вимогами Кваліфікаційного довідника посад керівників, спеціалістів та інших службовців, затверджених постановою Мінпраці РФ від 21.08.98 № 37.
Спеціаліст-біохімік підготовлений до педагогічної діяльності на посаді викладача в середній школі та установах професійної освіти за умови освоєння додаткової освітньої програми психолого-педагогічного профілю.
Область професійної діяльності
Дослідження будови і фізико-хімічних властивостей хімічних сполук, що входять до складу живих організмів, метаболізму і молекулярних механізмів його регулювання.
Об'єкти професійної діяльності
Віруси і мікроорганізми, клітинні органели і поодинокі клітини, багатоклітинні організми (рослини і тварини).
Види професійної діяльності
· Проведення наукових досліджень в галузі біохімії та молекулярної біології: збір і підготовка наукових матеріалів, кваліфікована постановка експериментів, обробка результатів клінічних аналізів і експериментальних досліджень.
· Науково-виробнича і організаційна діяльність;
· Педагогічна діяльність (за умови освоєння відповідної освітньо-професійної програми педагогічного профілю) викладання в середній і вищій школі, здійснення просвітницької діяльності.
· Інші види діяльності, що дозволяють використовувати базову біологічну підготовку та підготовку за спеціальністю 020208 - Біохімія.

2. Вимоги ГОС з дисципліни
Молекулярна організація біологічних мембран; білки і ліпіди, динамічні властивості мембран, білок-ліпідні взаємодії; методи вивчення стану мембран і кінетики мембранних ферментів; активний і пасивний транспорт через мембрани, молекулярні механізми функціонування іонних каналів, транспорт неелектролітів; модифікатори мембран; штучні мембрани.
3. Цілі і завдання дисципліни
Підготовка студентів-біохіміків у галузі мембранології є необхідною як для більш глибокого проникнення в область біохімії і молекулярної біології клітини, так і для вдосконалення в методах біотехнології та медичної біохімії - тих областей, в яких біохімік може забезпечити практичну віддачу найбільш швидко і ефективно. Виробництво біологічно-активних речовин методами біотехнології, їх використання для стимуляції і модифікації метаболізму, розуміння молекулярних основ патологічних змін в тканинах і вироблення рекомендацій для профілактики і лікування, з'ясування механізмів здійснення і регуляції клітинного циклу - всі ці теоретичні або суто практичні завдання вимагають підготовки фахівців- біохіміків, які на мембранології.
Спецкурс «біохімія мембран» становить невід'ємну частину підготовки фахівців-біохіміків.
Мета курсу - вивчення будови, тонкої організації біологічних мембран і механізмів функціонування включених до мембрани компонентів.

4. Місце дисципліни у професійній підготовці студентів
Курс «Біохімія мембран» є курсом, для вивчення якого необхідна наявність знань про основні принципи організації біологічних молекул, будову і механізми дії ферментів. Дисципліна біохімія мембран відноситься до дисциплін спеціалізації федерального компонента.
5. Розподіл часу, відведеного на вивчення дисципліни за навчальним планом

6. Тематичні плани для очної форми навчання на 7 семестр
на 8 семестр

Зміст дисципліни
1. Введення
Біохімія мембран. Предмет науки. Історія. Різноманітність мембран.
Методи. Виділення мембран: руйнування клітин, поділ мембран. Поділ і аналіз ліпідних компонентів мембран. Виділення і модифікація мембранозв'язаних компонентів.
2. Структура і властивості мембранних ліпідів.
Молекулярна організація біологічних мембран. Рідкі кристали. Водно-ліпідні суміші. Гідратація ліпідів. Фазові діаграми однокомпонентних водно-ліпідних систем. Динамічні властивості мембран. Термодинаміка поліморфізму ліпідних структур. Фазові переходи в ліпідних системах. Модельні мембранні системи.
3. Мембранні білки: характеристика та структурні принципи.
Білки і ліпіди: моделі організації взаємодій, білок-ліпідні взаємодії; Структурні дослідження мембранних білків. Принципи структурної організації мембранних білків і способи її прогнозування для трансмембранних білків. Ковалентний зв'язок мембранних білків з вуглеводами і ліпідами. Моделі мембранних білків. Методи вивчення стану мембран і кінетики мембранних ферментів.
4. Асиметрія мембран.
Топографія мембранних білків. Цитоскелет. Трансмембранний асиметрія ліпідів. Латеральна гетерогенність мембран.
5. Динамічне поведінка мембранних систем і ліпідно-білкові взаємодії
Моделі руху мембранних компонентів. Застосування мембранних зондів. Плинність мембран. Обертання мембранних білків. Латеральна дифузія білків в мембранах. Динамічні властивості кістяка мембранних білків і їх бічних ланцюгів. Мембранна ензимологія.
6. Взаємодія низькомолекулярних сполук з мембранами.
Адсорбція лігандів на бішарі. Проникність ліпідних мембран для неелектролітів та іонів. Електричні властивості мембран. Мембранний потенціал.
7. Пори, канали і переносники.
Активний і пасивний транспорт через мембрани, молекулярні механізми функціонування іонних каналів, транспорт неелектролітів. Різноманітність функцій переносників. Канали і переносники як ферменти: застосування теорій швидкостей. Уніпортери, сімпортери і антіпортери. Приклади пор і каналів: щілинні контакти, ядерні порові комплекси, поріни, натрієвий і кальцієвий канали. Активні транспортні системи. Мембранні пори, створювані екзогенними об'єктами. Екзо-і ендоцитоз.
8. Клітинна поверхня: рецептори і передача сигналів
Поверхня тваринної клітини. Рецептори, що визначають клітинну адгезію. Рециклювання мембран за участю рецепторів. Сімейства рецепторів, G-білки. Перша відповідь, вторинні посередники. Онкогени і передача сигналу.
9. Біогенез мембран
Біосинтез і розподіл мембранних ліпідів. Загальні особливості екзоцітозного шляху. Характерні шляху біосинтезу мембранних білків. Збірка мультісу'едінічних комплексів. Оновлення компонентів мембран. Модифікатори мембран; штучні мембрани.

Список основної літератури
1. Кагава Я. біомембран. М. 1985.
2. Біологічні мембрани і мембраноактівние з'єднання / Под ред. Б.А. Тахмухамедовой. Ташкент 1985.
3. Генніс Р. біомембран. М. 1997.
4. Ленінджер А. Основи біохімії. - М.: Світ, 1985. - 260 с.
5. Практикум з біохімії / під ред. С.Є. Северина і Г.А. Соловйової. - М.: МГУ, 1989. - 509 с.
Список додаткової літератури
1. Антонов В.Ф. Ліпіди і іонна проникність мембран. М. 1982.
2. Івков В.Г. Динамічна структура ліпідного бішару. М. 1981.
3. Болдирєв А.А. Біологічні мембрани і транспорт іонів. М. 1985.
4. Фрідріх П. Ферменти: четвертинна структура і надмолекулярних комплекси. - М.: Світ, 1986. - 374 с.

Вимоги до рівня освоєння програми і питання до заліку
У результаті вивчення даної дисципліни студент повинен:
Знати основні принципи організації біологічних мембран.
Вміти виділяти мембранні компоненти клітини.
Володіти прийомами і навичками роботи з мембранними структурами.
1. Рідкі кристали. Водно-ліпідні суміші. Гідратація ліпідів.
2. Фазові діаграми однокомпонентних водно-ліпідних систем.
3. Термодинаміка поліморфізму ліпідних структур. Фазові переходи в ліпідних системах.
4. Модельні мембранні системи.
5. Структурні дослідження мембранних білків. Принципи структурної організації мембранних білків і способи її прогнозування для трансмембранних білків. Ковалентний зв'язок мембранних білків з вуглеводами і ліпідами.
6. Моделі мембранних білків.
7. Канали і переносники як ферменти: застосування теорій швидкостей.
8. Уніпортери, сімпортери і антіпортери. Приклади пор і каналів: щілинні контакти, ядерні порові комплекси, поріни, натрієвий і кальцієвий канали.
9. Активні транспортні системи.
10. Мембранні пори, створювані екзогенними об'єктами.
11. Екзо-і ендоцитоз.

Поверхня тваринної клітини. Рецептори, що визначають клітинну адгезію. Рециклювання мембран за участю рецепторів. Сімейства рецепторів, G-білки. Перша відповідь, вторинні посередники. Онкогени і передача сигналу.

Відомості про перезатвердження програми на черговий навчальний рік та реєстрації змін

Навчальна програма складена на підставі ДОС ВПО 2000 для спеціальності 020208 - «Біохімія»
Програму склав:
1. Соловйов В.Б., канд. біол. наук, доцент _______________________
(Підпис)
Ця програма не може бути відтворена в якій формі без попереднього письмового дозволу кафедри-розробника програми.
Програма схвалена на засіданні кафедри біохімії
Протокол № від «___» _____________ 200 року
Зав. кафедрою біохімії
д.б.н., професор Генгін М.Т. ___________________________________
(Підпис)
Програма схвалена навчально-методичною радою Природничо-географічного факультету
«_____» _____________ 2007
Голова навчально-методичної ради
Природно-географічного факультету,
к.т.н., доцент _________________ О.В. Зорькіна
(Підпис)
Програма схвалена навчально-методичним управлінням університету
«_____» _____________ 2007
Начальник навчально-методичного
управління університету _____________________ Г.М. Шалаєва
(Підпис)
ЛИСТ РЕЄСТРАЦІЇ ЗМІН