УМК введение в специальность

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Биологический факультет
Кафедра биохимии
СОГЛАСОВАНО
Председатель учебно-методической
комиссии биологического факультета
Поликсенова В.Д.
СОГЛАСОВАНО
Декан
биологического факультета
Лысак В.В.
.
« 10 » ноября
.
2015 г.
« 10 » ноября
2015 г.
Регистрационный номер № УД- 398
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПО
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ
Введение в специальность
для специальности
1-31 01 02 Биохимия
Составитель:
канд. биол. наук, доцент Губич О.И.
Рассмотрено и утверждено
на заседании
Научно-методического совета БГУ
« 11 »
ноября
протокол № 2 .
2015 г.
РЕЦЕНЗЕНТЫ:
Кафедра физиологии и биохимии учреждения образования «Белорусский
государственный университет физической культуры»;
Наталия Петровна Башко – и.о. заведующего лабораторией белковой
инженерии
Государственного
научного
учреждения
«Институт
биоорганической химии», кандидат биологических наук.
СОДЕРЖАНИЕ
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
4
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
5
2. КОНТРОЛЬ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ
5
Вопросы для подготовки к зачету
5
3. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЙ РАЗДЕЛ
7
Учебно-программные материалы
7
Список рекомендуемой литературы и Интернет-ресурсов
7
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Учебно-методический комплекс (УМК) по учебной дисциплине
«Введение в специальность» создан в соответствии с требованиями
Положения об учебно-методическом комплексе на уровне высшего
образования и предназначен для студентов специальности 1-31 01 02
Биохимия. Содержание разделов УМК соответствует образовательным
стандартам высшего образования данной специальности. Главная цель УМК
– оказание методической помощи студентам в систематизации учебного
материала в процессе подготовки к итоговой аттестации по курсу «Введение
в специальность».
Структура УМК включает:
1. Теоретический раздел (с указанием цели и задач курса, основными
рассматриваемыми в лекционном курсе вопросами).
2. Контроль самостоятельной работы студентов (материалы итоговой
аттестации, позволяющие определить соответствие учебной деятельности
обучающихся
требованиям
образовательных
стандартов
высшего
образования и учебно-программной документации (вопросы для подготовки
к зачету)).
3. Вспомогательный раздел.
3.1. Учебно-программные материалы (учебная программа, учебная
программа (рабочий вариант) для студентов дневной и заочной форм
получения образования).
3.2. Информационно-аналитические материалы (список рекомендуемой
литературы, его адрес и др.).
Работа с УМК должна включать на первом этапе ознакомление с
тематическим планом дисциплины, представленным в учебной программе. С
помощью рабочего варианта учебной программы по дисциплине можно
получить информацию о тематике лекций, перечнях рассматриваемых
вопросов и рекомендуемой для их изучения литературы. В ходе подготовки к
итоговой аттестации рекомендуется ознакомиться с требованиями к
компетенциям по дисциплине, изложенными в учебной программе и
перечнем вопросов к зачету.
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
Одной из проблем высшей школы является проблема адаптации
первокурсника к учебному процессу. Курс «Введение в специальность»
рассчитан на студентов первого курса биологического факультета,
обучающихся по специальности 1-31 01 02 “Биохимия”. Основной целью
учебной дисциплины является формирование у студентов целостного
представления о профиле избранной ими специальности и перспективах
будущей профессиональной деятельности, организации учебного процесса и
учебно-исследовательской работе будущих специалистов-биохимиков. В
ходе изложения лекционного материала у студентов происходит
формирование представлений о значимости биохимии для медицины и
сельского хозяйства; объектах, областях и видах профессиональной
деятельности специалистов-биохимиков; содержании биохимического
образования на биологическом факультете БГУ; закономерностях и факторах
развития биохимии в историческом аспекте; современном состоянии
биохимии в мире и Республике Беларусь; тенденциях развития биохимии в
21 веке.
Краткое содержание лекционного курса.
Биохимия (Carl Neuberg, 1903) – наука о химическом составе живых
клеток и организмов и о химических процессах, лежащих в основе их
жизнедеятельности.
Основными задачами биохимии являются:
1. Изучение на молекулярном уровне природу биохимических
процессов, связанных с процессами жизнедеятельности.
2. Поиск эффективных путей управления обменом веществ в том числе
при различных патологических состояниях, методов повышения физической
работоспособности и адаптации организма к необычным (неблагоприятным)
условиям существования.
Объектами изучения биохимии выступают все живые организмы,
причем их исследование на современном этапе развития науки происходит на
всех уровнях организации живого.
Наиболее часто в биохимической практике используются следующие
физико-химические методы анализа:
1. Электрофоретические методы
2. Хроматографические методы
3. Оптические методы
(спектрофотометрия, флуориметрия, масс-спектрометрия)
4. ЯМР и ЭПР
5. Полярография
6. Радиоиммунный и иммуноферментный анализ
7. Морфологические методы (электронная и световая микроскопия)
8. Методы разделения субклеточных фракций
9. Рентгеноструктурный анализ
10. Метод меченых атомов
11. Математические и статистические методы
Биохимия имеет исключительно важное значение для диагностики,
профилактики и лечения заболеваний человека и животных, поскольку
позволяет:
1. выяснить причину заболевания,
2. предложить рациональный и эффективный путь лечения,
3. разработать методики для массового обследования населения
с целью ранней диагностики,
4. следить за ходом заболевания,
5. контролировать эффективность лечения.
Использование
биохимических
данных
в
медицине
и
фармакологической терапии имеет первостепенное значение для борьба с
преждевременным старением, продления жизни, профилактики сердечнососудистых заболеваний, терапии вирусных заболеваний, онкотерапии,
терапии наследственных болезней недостатка определенных белков,
ферментов.
Биохимические данные имеют важное значение и для фармацевтической
промышленности, в частности, они используются в технологии производства
биологически активных средств и добавок, фитопрепаратов, при разработке
средств для онко- , энзимотерапии и заместительной терапии, для получения
рекомбинантных белков и вакцин, при разработке теории токсикологии,
методов направленного транспорта лекарственных средств к зоне
повреждения, новых лекарственных препаратов, а также для анализа
биохимических путей их биологического и возможного побочного действия.
Биохимия вносит свой вклад и в спорт высоких достижений, в
частности, она обеспечивает выявление и оценку биохимических факторов,
лимитирующих уровень спортивных достижений, изучение биохимических
сдвигов у спортсменов в процессе тренировочных упражнений, изучение
биохимических характеристик восстановительных процессов после
соревновательных и тренировочных нагрузок, установление биохимических
критериев, оценивающих эффективность тренировочного процесса, а также
целесообразность применения специальных средств, направленных на
повышение работоспособности и ускорение восстановительных процессов.
Использование данных биохимических исследований в сельском
хозяйстве позволяет оптимизировать селекция сортов растений и пород
животных, борьбу с насекомыми-вредителями и сорными растениями,
создать оптимальные условия для роста сельскохозяйственных растений и
для накопления в них максимальных количеств хозяйственно ценных
веществ, разработать оптимальные условия хранения сельскохозяйственной
продукции, создать новые схемы и принципы переработки пищевого сырья
растительного происхождения.
В связи с вышесказанным, профессиональная деятельность специалистабиохимика предполагает выполнение следующих профессиональных
обязанностей:
1. Изучение строения и свойств химических соединений, входящих в состав
живых организмов, метаболизма и его регуляции;
2. Разработка нормативных документов в своей области деятельности,
организация и выполнение лабораторных исследований, анализ,
обобщение и систематизация результатов выполненных работ с
использованием современной вычислительной техники;
3. Составление научно-технических отчетов и другой документации;
4. Разработка и осуществление новых методических подходов, обсуждение,
оценка и публикация результатов;
5. Патентная работа;
6. Участие в работе семинаров и конференций;
7. Сертификация продуктов производства;
8. Диагностика и экспертиза в производственных условиях.
Основные этапы развития биохимии:
1. Этап “протобиохимии”, включающий период античности, древности и
средневековья. В этот период были заложены основы понимания того, что
именно химический процесс лежит в основе всех физиологических функций
организма. Разработаны классические лабораторные методы работы
(возгонка, перегонка, перекристаллизация, приготовления сиропов, настоек,
масел), изучено действие на организм различных ядовитых веществ,
лекарственных средств и антидотов.
2. Экспериментальное изучение процессов жизнедеятельности в 17-18
вв. В этот период была заложена основа изучения пищеварительных
ферментов (Р. Реомюр, Л. Спалланцани, К.С. Кирхгоф), дыхательных
процессов (А. Лавуазье, М.В. Ломоносов), созданы первые биохимические
общества.
3. “Новая химия” (первая половина 19 в.). В этот период были открыты
такие фундаментальные биохимические явления, как гликогенолиз и
гликолиз, эффект Пастера, различные типы брожения, опубликована первая
классификация биомолекул.
4. Классическая биохимия (конец 19 в . – I половина 20 в.). В этот период
описаны гормональные механизмы регуляции физиологических молекул (Э.
Старлинг, У. Бейлисс и др.), определены количественные показатели обмена
веществ, описаны свойства инфекционных белков (прионы) и биологических
катализаторов небелковой природы (рибозимы), заложены основы
иммунохимии,
химиотерапии,
молекулярной
биологии,
биохимии
возбудимых тканей.
5. Этап физико-химической биологии (II половине 20 в. - настоящее
время).
Основными предпосылками расцвета биохимии в 20 веке и
формирования физико-химической биологии являются:
1. Разработка методов
- выделения белков и ферментов
- определения молекулярной массы белка
- рентгеноструктурного анализа
- электронной микроскопии
- цитоспектрофотометрии
- изотопной индикации
- хроматографии (ВЭЖХ)
- ПЦР
- дифференциального центрифугирования
-ЭПР
-ЯМР
- масс-спектрометрии
- спектрофотометрии
2.
-
Формулировка и выяснение
полипептидной теории строения белка
аминокислотного состава белков
- структуры ДНК
- генетического кода
- азотистого обмена у растений
- механизмы работы пищеварительных желез
структуры углеводов
- механизмов углеводного обмена
- структуры липидов
- механизма биологического окисления
- теории β-окисления жирных кислот
- строения витаминов
- механизма действия гормонов
- химического состава нервной ткани
- состава и свойств крови.
Вклад русских и советских ученых в развитие биохимии.
Особый вклад в развитие биохимии внесли А. Я. Данилевский
(предложил метод разделения ферментов поджелудочной железы,
основанный на их избирательной адсорбции на коллоидных осадках. Издал
“Краткий курс физиологической химии” (1897 г.) и “Реперториум
практических занятий по физиологической химии” (1883 г.) Создал первую в
России кафедру биохимии), М. В. Ненцкий (основатель первой в России
исследовательской биохимической лаборатории. Установил, что источником
мочевины в организме человека является аммиак. Является основателем
сравнительной и эволюционной биохимии). В.И. Палладин (занимался
биохимией дыхания растений. Указал на генетическую связь процессов
дыхания и брожения. Автор теории “активированного водорода”),
А.Р. Кизель (экспериментально доказал ферментативный механизм
образования мочевины. Является автором первых отечественных работ по
биохимии протоплазмы. Экспериментально доказал наличие в растениях
ДНК.Определил изменения аминокислотного состава и физико-химических
свойств растений в онтогенезе, особенности белков вегетативных органов
важнейших сельскохозяйственных растений, функциональные группы
растительных белков), В.С. Гулевич (исследовал экстрактивные вещества
мышечной ткани животных. Основоположник эволюционной биохимии.
Автор руководства по химическому анализу мочи), А.Н. Бах (создатель
теории “активированного кислорода”, один из основоположников
отечественной энзимодиагностики, создатель реестра биохимических
показателей хлебопекарного качества муки, основатель Института биохимии
АН СССР (1935 г.) и крупнейшей в СССР биохимической школы в г. Москва,
основатель журнала “Биохимия”),
В.А. Энгельгардт (открыл явление
окислительного фосфорилирования, исследовал пентозофосфатный путь
расщепления углеводов, основатель Института молекулярной биологии
РАН),
М.М.
Шемякин
(установил
абсолютную
конфигурацию
тетрациклинов, разработал метод синтеза хлорамфеникола, выяснил
структуру валиномицина, разработал общую теорию пиридоксалевого
катализа, исследовал физико-химические аспекты функционирования
биологических мембран, основатель Института биоорганической химии в г.
Москва).
В настоящее время работа биохимического сообщества объединена
следующими крупнейшими биохимическими объединениями:
FEBS –
Federation of European Biochemical Societies (Европейская федерация
биохимиков) и International Union of
Biochemistry (Международный
биохимический союз).
Важнейшими
международными
изданиями
биохимической
направленности являются:“Journal of Biological Chemistry”, “Biochemistry”,
“Archives of
Biochemistry and Biophysics”, “Biochemical Journal”,
“Phytochemistry”, “Molecular Biology”, “Enzymologia”, “Биохимия”, “Журнал
эволюционной биохимии и физиологии”, “Вопросы медицинской химии”,
“Украинский биохимический журнал”,
“Прикладная биохимия и
микробиология”, “Бюллетень экспериментальной биологии и медицины”.
Развитие биохимии в Республике Беларусь прошло следующие этапы:
- 1902 г. Создание в Минске первой химической (медицинской)
лаборатории.
- 1921 г. Организация БГУ с медицинским факультетом.
- 1930 г. Создание Минского медицинского института.
- 1950-е гг. Организация профильных институтов в Академии наук
БССР.
- 1970 г. Создание в Белорусском институте усовершенствования врачей
кафедры лабораторной диагностики.
- 1977 г. Создание Республиканского центра по выявлению
наследственных дефектов обмена веществ у детей (г. Могилев).
Важнейшие работы по медицинской химии в Беларуси 19 в. - начала
20 в.: Р.К. Яновский “О кислотности мочи в связи с мышечной работой”
(1876 г.), С.А. Липинский “Материал для фармакологии морского лука
(влияние сциллитоксина на сердце и сосудистую систему” (1881 г.),
А.И. Смирнов “О влиянии йода в форме щелочных солей на азотистый
метаморфоз” (1884 г.), С.С. Нарбут “К вопросу о влиянии высокой и низкой
температур пищи и питья на усвоение азотистых частей у здоровых людей”
(1887 г.), С.Н. Урванцева “Материал к изучению об изменении крови в
органах (печень и кишки)” (1898 г.).
Важнейшие достижения белорусских ученых в области нейрохимии:
исследованы механизмы деятельности симпатической нервной системы и
вегетативных ганглиев (А.И. Вулыган, В.М. Репринцева), изучены
нейромедиаторные механизмы влияния вибрации и ускорения на ЦНС и
некоторые периферические ткани в онтогенезе (А.С. Дмитриев),
проанализированы нейромедиаторные и другие нейрохимические механизмы
нейротропности витамина В1 и его производных (Ю. М. Островский), дана
характеристика состояния редокс-систем энергетического обмена в ЦНС при
гипоксии мозга и путей ее коррекции (Е.Ф. Лунец, Э.П. Титовец,
В.Н. Чумаков, А.С. Захаревский), изучены функциональные отношения
между
различными
нейромедиаторными
системами
мозга
(А.И. Балаклиевский).
Важнейшие достижения белорусских ученых в области биохимии
витаминов: изучена биологическая функция витамина В1 (Ю.М. Островский),
исследованы особенности гиповитаминозов, проблемы витаминотерапии
(Б.М. Барановский, В.М. Борец, Н.К. Лукашик, Н.З. Яговдик, Т.З.
Морозкина).
Важнейшие достижения белорусских ученых в области гистохимии:
исследованы содержание и распределение различных веществ и ферментов
в нервной системе и иннервируемых тканях в процессе онтогенеза в норме
и при различных воздействиях (Д.М. Голуб, А.П. Амвросьев,
А.А. Артишевский, Л.А. Леонтюк, С.М. Миленков, И.И. Новиков), изучены
особенности гистохимии вегетативных ганглиев (А.И. Булыгин, Д.М. Голуб,
В.И. Лапша), органов чувств (Г.Г. Бурак), регенерирующих тканей
(Ж.С. Осипович, Е.Я. Корытный, В.М. Макарова), пищеварительных желез
(А.А. Туревский, Я.Р. Матюк, А.П. Никонов).
Важнейшие достижения белорусских ученых в области радиационной
биохимии: определена роль гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы в
механизмах действия малых доз ионизирующей радиации и зависимость
углеводного, энергетического и нуклеинового обмена в ЦНС от уровня
глюкокортикоидов (Л.С. Черкасова, А.Т. Пикулев, М.Ю. Тайц,
К.В. Фомиченко), исследованы механизмы действия малых доз
ионизирующей радиации на систему глутаминовой и гамма-аминомасляной
кислот в мозге (А.Т. Пикулев, Н.А. Дисько).
Перспективы развития биохимии в 21 веке. Наиболее актуальными
направлениями современной биохимии являются:
1. Создание химерных ферментов.
2. Изучение протеома человека.
3.
Разработка
противоопухолевых
препаратов;
борьба
с
преждевременным
старением,
развитием
сердечно-сосудистых
и
неврологических заболеваний, нарушением обмена веществ.
4. Создание средств защиты сельскохозяйственных растений.
5. Совершенствование технологии консервирования, производства
кисломолочных продуктов, детского питания.
2. КОНТРОЛЬ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ
Вопросы для подготовки к зачету
Вопросы для подготовки к зачету студентов дневного отделения:
1. Понятие о биохимии как науке. Объекты изучения и задачи биохимии.
2. Методы и методология биохимического исследования.
3. Связь биохимии с другими науками.
4. Значение биохимии для диагностики, профилактики и лечения
заболеваний человека и домашних животных.
5. Биохимия в пищевой промышленности.
6. Биохимия в фармацевтической промышленности.
7. Биохимия в легкой промышленности.
8. Роль биохимии для селекции и сельского хозяйства.
9. Краткая характеристика важнейших разделов современной биохимии:
статической, динамической, функциональной, медицинской, клинической,
промышленной, технической, эволюционной и сравнительной биохимии.
10. История становления биохимии как науки. Этап “протобиохимии”.
11. Концепции химической природы процессов жизнедеятельности,
созданные в античности (работы К. Галена, Авиценны), в период
средневековья и эпоху Возрождения. Вклад ятрохимии в развитие
биохимической науки.
12.
Экспериментальное изучение процессов жизнедеятельности в 17-18
вв. Химические теории дыхания, пищеварения, брожения.
13. “Новая химия” и ее роль в изучении химических основ
жизнедеятельности.
14. Развитие классической биологической химии в Западной Европе и
США в конце 19 в. - первой половине 20 в.
15. Вклад русских и советских ученых в развитие биохимии.
16. Методологические,
эмпирические
и
теоретические
основы
формирования физико-химической биологии.
17. Развитие биохимии в Беларуси.
18. Современное состояние биологической химии в Республике Беларусь,
крупнейшие научные школы и центры.
19. История становления кафедры биохимии БГУ, ее важнейшие
достижения.
20. Перспективы развития биохимии в 21 веке: создание химерных
ферментов, изучение протеома человека, разработка противоопухолевых
препаратов.
21. Перспективы развития биохимии в 21 веке: борьба с
преждевременным
старением,
развитием
сердечно-сосудистых
и
неврологических заболеваний, нарушениями обмена веществ.
22. Перспективы развития биохимии в 21 веке: создание современных
средств защиты сельскохозяйственных растений,
совершенствование
технологий в пищевой промышленности.
Вопросы для подготовки к зачету для студентов заочного отделения:
1. Понятие о биохимии как науке. Объекты изучения и задачи биохимии.
2. Методы и методология биохимического исследования.
3. Связь биохимии с другими науками.
4. Значение биохимии для диагностики, профилактики и лечения
заболеваний человека и домашних животных.
5. Биохимия в пищевой промышленности.
6. Биохимия в фармацевтической промышленности.
7. Биохимия в легкой промышленности.
8. Роль биохимии для селекции и сельского хозяйства.
9. Краткая характеристика важнейших разделов современной биохимии:
статической, динамической, функциональной, медицинской, клинической,
промышленной, технической, эволюционной и сравнительной биохимии.
10. История становления биохимии как науки. Основные исторические
этапы, их краткая характеристика.
11. Перспективы развития биохимии в 21 веке: создание химерных
ферментов, изучение протеома человека, разработка противоопухолевых
препаратов.
12. Перспективы развития биохимии в 21 веке: борьба с
преждевременным
старением,
развитием
сердечно-сосудистых
и
неврологических заболеваний, нарушениями обмена веществ.
13. Перспективы развития биохимии в 21 веке: создание современных
средств защиты сельскохозяйственных растений,
совершенствование
технологий в пищевой промышленности.
3. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЙ РАЗДЕЛ
Учебно-программные материалы
Учебная программа для высших учебных заведений по специальности
1-31 01 02 Биохимия; Регистрационный № УД 3654/уч., 2013 г.)
http://elib.bsu.by/handle/123456789/107693
Учебная программа (рабочий вариант) по специальности 1-31 01 02
Биохимия для дневной и для заочной форм получения образования
http://elib.bsu.by/handle/123456789/122003.
Список рекомендуемой литературы и Интернет-ресурсов
Список рекомендуемой литературы и Интернет-ресурсов доступен по адресу:
http://elib.bsu.by/handle/123456789/122001.