МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ
Пензенська ДЕРЖАВНИЙ ПЕДАГОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ В.Г. БЕЛІНСЬКА
ПРОГРАМА НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ
Кінетика і термодинаміка ферментативних реакцій
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
Закони класичної термодинаміки в біохімії; теорія енергетичного сполучення, багаті енергії з'єднання; термодинамічна рівновага; методи розрахунку термодинамічних характеристик біохімічних реакцій; теоретичні основи кінетики ферментативних реакцій і методи розрахунку.
3. Цілі і завдання дисципліни
Кінетика і термодинаміка ферментативних реакцій є основою для більшості розрахунків, що використовуються на біотехнологічних, зокрема, ензимологічних виробництвах.
Дипломований фахівець-біохімік повинен мати уявлення про математичному апараті ферментативної кінетики і володіти методом розрахунків основних констант ферментативних реакцій, вміти визначати тип інгібування за експериментальними даними і визначати ефективність інгібування.
Мета курсу «Кінетика і термодинаміка ферментативних реакцій» - показати застосування основних фізико-хімічних законів до ферментативним реакцій, ознайомити зі способами розрахунків, часто зустрічаються на практиці - у науковій та виробничій діяльності.
Програма складена відповідно до Державного освітнього стандарту вищої професійної освіти для студентів, що навчаються за спеціальністю 020208 - «Біохімія».
4. Місце дисципліни у професійній підготовці студентів
Курс «кінетики і термодинаміки ферментативних реакцій» є заключним курсом в циклі спецдисциплін федерального компонента, присвячених вивченню ферментів. Він має основне значення, оскільки головним об'єктом його вивчення є ферменти - каталізатори всього живого, без яких немислимими є всі біохімічні процеси.
Розподіл часу, відведеного на вивчення дисципліни за навчальним планом
Тематичні плани для очної форми навчання
Зміст дисципліни
1. Введення
Введення в кінетику і термодинаміку ферментативних реакцій. Ранні дослідження. Історія питання. Закони класичної термодинаміки в біохімії; теорія енергетичного сполучення, багаті енергії з'єднання.
2. Кінетика і термодинаміка ферментативних реакцій
Рівновага термодинамічної системи; методи розрахунку термодинамічних характеристик біохімічних реакцій; теоретичні основи кінетики ферментативних реакцій і методи розрахунку. Рівняння Міхаеліса-Ментен. Висновок, аналіз. Принцип стаціонарності. Методи визначення кінетичних параметрів. Кінетика двостадійний ферментативних реакцій. Графічне подання ферментативних реакцій. Термодинамічні методи виведення рівнянь стаціонарної швидкості. Метод Кінга-Альтмана. рН-залежності ферментативних реакцій. Температурні ефекти ферментативних реакцій. Рівноважні концентрації реагентів.
3. Кінетика і термодинаміка інгібіторів і активаторів
Класифікація інгібіторів. Кінетика і термодинаміка інгібіторів. Способи визначення типів інгібування за експериментальними даними. Рівноважні концентрації реагентів. Застосування інгібіторів.
4. Механізми ферментативного каталізу
Класифікація механізмів і схематичне подання. Рівняння швидкості. Ізотропний обмін. Індукований перенесення.
5. Контроль ферментативної активності
Необхідність контролю метаболічних процесів. Рівняння Хілла. Рівняння Едера. Рівняння Полінга. Симетрична модель Моно, Ваймен і Шанже. Кінетичні моделі кооперативності. Послідовна модель Кошланд.
Список основної літератури
1. Березін І.В., Мартінек К. Основи фізичної хімії ферментативного каталізу. - М.: Вища школа, 1977. - С. 216-225.
2. Ленінджер А. Основи біохімії. - М.: Світ, 1985. - 260 с.
3. Курганов Б.І. Аллостеріческій ферменти. - М.: Наука, 1978. - С. 11-41.
4. Варфоломєєв Р.Д., Зайцев С.В. Кінетичні методи в біохімічних дослідженнях. - М.: МГУ, 1982. - 344 с.
5. Введення в мембранології: Учеб. сел. / Под ред. А.А. Болдирєва. - М.: МГУ, 1990. - 208 с.
6. Сучасні проблеми біокінетики / Под ред. С.Д. Варфоломєєва. - М., 1987.
7. Березін І.В., Клесів А.А. Практичний курс хімічної і ферментативної кінетики. - М., 1980.
8. Березін І.В., Варфоломєєв С.Д. Біокінетики. - М., 1979.
9. Полторак С.М., Чухрай Є.С. Фізико-хімічні основи ферментативного каталізу. - М., 1971.
10. Лапіна Г.П. Елементи кінетики ферментативних реакцій. -Тверь: ТвГУ, 1998. - 66 с.
Список додаткової літератури
1. Бейлі Дж., Олліс Д. Основи біохімічної інженерії / Пер. з англ.: У 2-х ч. - М., 1989.
2. Варфоломєєв С.Д., Зайцев С.В. Кінетичні методи в біохімічних дослідженнях. - М., 1982.
3. Введення в прикладну ензимології / Под ред. І.В. Березіна, К. Мартінека. - М., 1982.
4. Дженкс Б. Каталіз в хімії та ензимології. - М., 1972.
5. Корніш-Боуден Е. Основи ферментативної кінетики. - М., 1982
Вимоги до рівня освоєння програми
У результаті вивчення даної дисципліни студент повинен:
знати математичні моделі ферментативних реакцій.
вміти визначати основні кінетичні та термодинамічні параметри за експериментальними даними.
володіти прийомами і навичками роботи з ферментами.
Перелік питань до іспиту
1. Введення в кінетику ферментативних реакцій.
2. Ранні дослідження.
3. Історія питання.
4. Кінетика одностадійних ферментативних реакцій.
5. Кінетика двостадійний ферментативних реакцій.
6. Регулювання ферментативних параметрів.
7. Інгібування (активація) ферментативних реакцій.
8. Зворотні і незворотні інгібітори.
9. Кінетичні типи інгібування (активації).
10. Методи аналізу експериментальних даних.
11. Визначення кінетичних параметрів пероксидази.
12. Інгібування субстратом.
13. рН-залежності ферментативних реакцій.
14. Температурні ефекти ферментативних реакцій.
15. Інтегральна форма рівняння Міхаеліса-Ментен.
16. Термодинаміка регуляції ферментативної активності.
17. Кінетика-термодинамічні підходи до вивчення кооперативного зв'язування.
18. Класифікація механізмів ферментативних реакцій.
19. Рівняння стаціонарної швидкості.
20. Справедливість припущень принципу стаціонарності.
21. Виведення рівняння стаціонарної швидкості.
22. Послідовна модель Кошланд.
Відомості про перезатвердження програми на
черговий навчальний рік та реєстрації змін
Навчальна програма складена на підставі ДОС ВПО 2000 р. 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
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. |
Кінетика і термодинаміка ферментативних реакцій
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
Закони класичної термодинаміки в біохімії; теорія енергетичного сполучення, багаті енергії з'єднання; термодинамічна рівновага; методи розрахунку термодинамічних характеристик біохімічних реакцій; теоретичні основи кінетики ферментативних реакцій і методи розрахунку.
3. Цілі і завдання дисципліни
Кінетика і термодинаміка ферментативних реакцій є основою для більшості розрахунків, що використовуються на біотехнологічних, зокрема, ензимологічних виробництвах.
Дипломований фахівець-біохімік повинен мати уявлення про математичному апараті ферментативної кінетики і володіти методом розрахунків основних констант ферментативних реакцій, вміти визначати тип інгібування за експериментальними даними і визначати ефективність інгібування.
Мета курсу «Кінетика і термодинаміка ферментативних реакцій» - показати застосування основних фізико-хімічних законів до ферментативним реакцій, ознайомити зі способами розрахунків, часто зустрічаються на практиці - у науковій та виробничій діяльності.
Програма складена відповідно до Державного освітнього стандарту вищої професійної освіти для студентів, що навчаються за спеціальністю 020208 - «Біохімія».
4. Місце дисципліни у професійній підготовці студентів
Курс «кінетики і термодинаміки ферментативних реакцій» є заключним курсом в циклі спецдисциплін федерального компонента, присвячених вивченню ферментів. Він має основне значення, оскільки головним об'єктом його вивчення є ферменти - каталізатори всього живого, без яких немислимими є всі біохімічні процеси.
Розподіл часу, відведеного на вивчення дисципліни за навчальним планом
| Форма навчальної роботи | Форма навчання | |
| Очна | ||
| По семестрах | ||
| 9 | ||
| Загальна трудомісткість, всього годин | 80 | |
| Аудиторні заняття (АЗ) | 36 | |
| Лекції (Л) | 24 | |
| Практичні заняття (ПЗ) | ||
| Семінари (С) | ||
| Лабораторні заняття (ЛЗ) | 12 | |
| Інші види аудиторних занять | ||
| Самостійна робота (СР) | 44 | |
| Контрольна робота | + | |
| Комп'ютерне тестування | ||
| Курсова робота | ||
| Форма підсумкового контролю (Залік, іспит) | іспит | |
| № п / п | Тема | Кількість годин | ||
| Лекції. | Лаб. | Сам. | ||
| Загальна кількість годин | 24 | 12 | 44 | |
| 1. | Введення в кінетику і термодинаміку ферментативних реакцій. Ранні дослідження. Історія питання. | 2 | 2 | 4 |
| 2. | Рівняння Міхаеліса-Ментен. Висновок, аналіз. | 2 | 1 | 4 |
| 3. | Графічне подання ферментативних реакцій. | 2 | 1 | 4 |
| 4. | Рівняння стаціонарної швидкості. | 2 | 1 | 4 |
| 5. | Принцип стаціонарності. Термодинамічні подання. | 2 | 1 | 4 |
| 6. | Класифікація інгібіторів. | 2 | 1 | 4 |
| 7. | Кінетика і термодинаміка інгібіторів. | 2 | 1 | 4 |
| 8. | Механізми ферментативного каталізу. | 2 | 1 | 4 |
| 9. | Рівняння швидкостей різних моделей. | 2 | 1 | 4 |
| 10. | Вплив рН та температури. | 2 | 1 | 4 |
| 11. | Кінетичні моделі кооперативності. | 4 | 1 | 4 |
Зміст дисципліни
1. Введення
Введення в кінетику і термодинаміку ферментативних реакцій. Ранні дослідження. Історія питання. Закони класичної термодинаміки в біохімії; теорія енергетичного сполучення, багаті енергії з'єднання.
2. Кінетика і термодинаміка ферментативних реакцій
Рівновага термодинамічної системи; методи розрахунку термодинамічних характеристик біохімічних реакцій; теоретичні основи кінетики ферментативних реакцій і методи розрахунку. Рівняння Міхаеліса-Ментен. Висновок, аналіз. Принцип стаціонарності. Методи визначення кінетичних параметрів. Кінетика двостадійний ферментативних реакцій. Графічне подання ферментативних реакцій. Термодинамічні методи виведення рівнянь стаціонарної швидкості. Метод Кінга-Альтмана. рН-залежності ферментативних реакцій. Температурні ефекти ферментативних реакцій. Рівноважні концентрації реагентів.
3. Кінетика і термодинаміка інгібіторів і активаторів
Класифікація інгібіторів. Кінетика і термодинаміка інгібіторів. Способи визначення типів інгібування за експериментальними даними. Рівноважні концентрації реагентів. Застосування інгібіторів.
4. Механізми ферментативного каталізу
Класифікація механізмів і схематичне подання. Рівняння швидкості. Ізотропний обмін. Індукований перенесення.
5. Контроль ферментативної активності
Необхідність контролю метаболічних процесів. Рівняння Хілла. Рівняння Едера. Рівняння Полінга. Симетрична модель Моно, Ваймен і Шанже. Кінетичні моделі кооперативності. Послідовна модель Кошланд.
Список основної літератури
1. Березін І.В., Мартінек К. Основи фізичної хімії ферментативного каталізу. - М.: Вища школа, 1977. - С. 216-225.
2. Ленінджер А. Основи біохімії. - М.: Світ, 1985. - 260 с.
3. Курганов Б.І. Аллостеріческій ферменти. - М.: Наука, 1978. - С. 11-41.
4. Варфоломєєв Р.Д., Зайцев С.В. Кінетичні методи в біохімічних дослідженнях. - М.: МГУ, 1982. - 344 с.
5. Введення в мембранології: Учеб. сел. / Под ред. А.А. Болдирєва. - М.: МГУ, 1990. - 208 с.
6. Сучасні проблеми біокінетики / Под ред. С.Д. Варфоломєєва. - М., 1987.
7. Березін І.В., Клесів А.А. Практичний курс хімічної і ферментативної кінетики. - М., 1980.
8. Березін І.В., Варфоломєєв С.Д. Біокінетики. - М., 1979.
9. Полторак С.М., Чухрай Є.С. Фізико-хімічні основи ферментативного каталізу. - М., 1971.
10. Лапіна Г.П. Елементи кінетики ферментативних реакцій. -Тверь: ТвГУ, 1998. - 66 с.
Список додаткової літератури
1. Бейлі Дж., Олліс Д. Основи біохімічної інженерії / Пер. з англ.: У 2-х ч. - М., 1989.
2. Варфоломєєв С.Д., Зайцев С.В. Кінетичні методи в біохімічних дослідженнях. - М., 1982.
3. Введення в прикладну ензимології / Под ред. І.В. Березіна, К. Мартінека. - М., 1982.
4. Дженкс Б. Каталіз в хімії та ензимології. - М., 1972.
5. Корніш-Боуден Е. Основи ферментативної кінетики. - М., 1982
Вимоги до рівня освоєння програми
У результаті вивчення даної дисципліни студент повинен:
знати математичні моделі ферментативних реакцій.
вміти визначати основні кінетичні та термодинамічні параметри за експериментальними даними.
володіти прийомами і навичками роботи з ферментами.
Перелік питань до іспиту
1. Введення в кінетику ферментативних реакцій.
2. Ранні дослідження.
3. Історія питання.
4. Кінетика одностадійних ферментативних реакцій.
5. Кінетика двостадійний ферментативних реакцій.
6. Регулювання ферментативних параметрів.
7. Інгібування (активація) ферментативних реакцій.
8. Зворотні і незворотні інгібітори.
9. Кінетичні типи інгібування (активації).
10. Методи аналізу експериментальних даних.
11. Визначення кінетичних параметрів пероксидази.
12. Інгібування субстратом.
13. рН-залежності ферментативних реакцій.
14. Температурні ефекти ферментативних реакцій.
15. Інтегральна форма рівняння Міхаеліса-Ментен.
16. Термодинаміка регуляції ферментативної активності.
17. Кінетика-термодинамічні підходи до вивчення кооперативного зв'язування.
18. Класифікація механізмів ферментативних реакцій.
19. Рівняння стаціонарної швидкості.
20. Справедливість припущень принципу стаціонарності.
21. Виведення рівняння стаціонарної швидкості.
22. Послідовна модель Кошланд.
Відомості про перезатвердження програми на
черговий навчальний рік та реєстрації змін
| Навчальний рік | Рішення кафедри | Внесені зміни | Номери аркушів (сторінок) | ||
| замінений-них | нових | аннулі-ваних | |||
| 20__/20__ | Протокол № ____ від «____»____________ 20_ р. Зав. кафедрою ______________ | ||||
| 20__/20__ | Протокол № ____ від «____»____________ 20_ р. Зав. кафедрою ______________ | ||||
| 20__/20__ | Протокол № ____ від «____»____________ 20_ р. Зав. кафедрою ______________ | ||||
Навчальна програма складена на підставі ДОС ВПО 2000 р. 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
| Зміна | Номери аркушів (сторінок) | Всього аркушів в док. | Номери розпорядиться. документа | Підпис | Дата | Термін введення змін | ||
| замін. | нових | аннул. | ||||||