М1.В.ДВ.1 (2) Биохимические адаптации

Разработчики:
Челомин В.П.
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
УМКД дисциплины Биохимические адаптации
Идентификационный номер:
Контрольный экземпляр находится на
кафедре экологии ШЕН
УМКД.7 (111)-022000-
Лист 1
из 12
М1.В. ДВ.1-2012
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Дальневосточный федеральный университет»
(ДВФУ)
ШКОЛА ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК ДВФУ
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ (РПУД)
Биохимические адаптации
022000.68 Экология и природопользование
Форма подготовки (очная)
Школа естественных наук ДВФУ
Кафедра экологии
курс 1 семестр 1
лекции 10 (час.)
практические занятия 32 час.
семинарские занятия 0 час.
лабораторные работы 0 час.
консультации
всего часов аудиторной нагрузки 42 (час.)
самостоятельная работа 30 (час.)
реферативные работы (количество) 0
контрольные работы (количество) 0
зачет 1 семестр
Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями федерального государственного
образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению «Экология и
природопользования», утвержденного приказом Министерства образования и науки Российской Федерации
№243 от 29.03.2010 г.
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры экологии «_21_» _мая__2012г.
Заведующая кафедрой: Галышева Ю.А.
Составитель: Челомин В.П.
1
Разработчики:
Челомин В.П.
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
УМКД дисциплины Биохимические адаптации
Идентификационный номер:
Контрольный экземпляр находится на
кафедре экологии ШЕН
УМКД.7 (111)-022000-
М1.В. ДВ.1-2012
Оборотная сторона титульного листа РПУД
I. Рабочая программа пересмотрена на заседании кафедры:
Протокол от «_____» _________________ 20___ г. № ______
Заведующий кафедрой _______________________
(подпись)
Ю.А. Галышева
(И.О. Фамилия)
II. Рабочая программа пересмотрена на заседании кафедры:
Протокол от «_____» _________________ 20___ г. № ______
Заведующий кафедрой _______________________
(подпись)
2
Ю.А. Галышева
(И.О. Фамилия)
Лист 2
из 12
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
УМКД дисциплины Биохимические адаптации
Идентификационный номер:
Контрольный экземпляр находится на
кафедре экологии ШЕН
УМКД.7 (111)-022000-
Разработчики:
Челомин В.П.
Лист 3
из 12
составлена
на
М1.В. ДВ.1-2012
АННОТАЦИЯ
Цель изучения дисциплины.
Программа
основании
курса
авторских
федерального
"Биохимические
разработок
государственного
в
адаптации
"
соответствии
образовательного
с
требованиями
стандарта
высшего
профессионального образования.
Основная цель лекций – помочь студентам составить по возможности
полное
представление
о
фундаментальных
механизмах
адаптации
биологических систем к различным условиям обитания.
В связи с этим в лекциях основное внимание сосредоточено на
изложении
только
биохимическом
главных
уровне.
В
«стратегических
рамках
этого
путях»
адаптации
подхода
в
на
краткой
систематизированной форме раскрыты основные принципы организации
регулирования активности отдельных макромолекул и метаболизма в целом,
позволяющие биологическим системам выживать в экстремальных условиях
и осваивать малопригодные для жизни ареалы.
Место дисциплины в структуре ОП
Преподавание курса органически связано и базируется на содержании
таких
общебиологических
курсов
государственного
образовательного
стандарта как «Общая экология», «Биохимия», «Общая физиология»,
«Общая цитология». В этой связи чтение данного курса целесообразно для
студентов-экологов и биохимиков, успешно освоивших вышеперечисленные
дисциплины.
Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения
дисциплины
В результате освоения дисциплины у обучающегося должны быть
формированы следующие компетенции:
3
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
УМКД дисциплины Биохимические адаптации
Идентификационный номер:
Контрольный экземпляр находится на
кафедре экологии ШЕН
УМКД.7 (111)-022000-
Разработчики:
Челомин В.П.
Лист 4
из 12
М1.В. ДВ.1-2012

глубоким пониманием философских концепций естествознания и
владением основами
методологии научного познания
при изучение
различных уровней организации материи, пространства и времени (ОК-1);

знанием современных компьютерных технологий, при сборе,
хранении, обработке, анализе и передаче географической информации;
способностью самостоятельно использовать современные компьютерные
технологии для решения научно-исследовательских и производственнотехнологических задач профессиональной деятельности (ОК-2);

способностью и готовностью к активному общению в научной
производственной
и
социально-общественной
сферах
деятельности;
способностью свободно пользоваться русским и иностранными языками как
средством делового общения; способностью к активной социальной
мобильности (ОК-3);

объема
владением методами оценки репрезентативности материала,
выборок
при
проведении
количественных
исследований,
статистическими методами сравнения полученных данных и определения
закономерностей (ОК-4).
По завершению обучения по дисциплине студент должен:
- знать: об основных типах стратегических механизмов, с помощью
которых биологические системы любого уровня организации достигают
векторного гомеостаза метаболических функций т. е. адаптируются к среде.
- уметь: применять на практике полученные знания в экспертноаналитической и научно-исследовательской деятельности;
- владеть: системой знаний о неразрывном единстве структурных и
функциональных
особенностей
организма
характеристиками среды обитания.
4
с
абиотическими
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
УМКД дисциплины Биохимические адаптации
Идентификационный номер:
Контрольный экземпляр находится на
кафедре экологии ШЕН
УМКД.7 (111)-022000-
Разработчики:
Челомин В.П.
Лист 5
из 12
М1.В. ДВ.1-2012
I.
СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ
КУРСА
Раздел 1. Общие принципы биохимических адаптаций к условиям
жизни (6 час.)
Тема 1. Адаптации и стратегии (2 час).
Основные
типы
стратегий.
Важнейшие
особенности,
основные
принципы организации и иерархия метаболической регуляции.
Длительность
адаптивного
процесса.
«Компенсаторные»
и
«эксплуатативные» механизмы адаптации.
Тема 2. Стратегия биохимической адаптации к изменениям
температуры у эктотермных животных (4 час.)
Изменения
температуры
и
проблемы
регуляции
метаболизма.
Основные категории метаболической компенсации.
Положительная и отрицательная температурная модуляция. Основной
и активный обмен. Сезонные изоферменты. Полиморфизм ферментов «аллоферменты».
Устойчивость и толерантность к замерзанию (на примере моллюсков).
Гликопротеиновые антифризы. Полиоксисоединения.
Регуляция физического состояния липидного матрикса биологических
мембран.
Раздел 2. Проблемы адаптации к изменению доступности
кислорода (4 час.)
Тема 1. Дыхание и адаптации (2 час.)
Характерные черты анаэробного и аэробного путей метаболизма.
Сравнение энергетики брожения и дыхания.
Эксплуатативный характер адаптации к аноксии у беспозвоночных факультативных анаэробов.
5
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
УМКД дисциплины Биохимические адаптации
Идентификационный номер:
Контрольный экземпляр находится на
кафедре экологии ШЕН
УМКД.7 (111)-022000-
Разработчики:
Челомин В.П.
Лист 6
из 12
М1.В. ДВ.1-2012
Тема 2.Давление и адаптации к нему (2 час.)
Стратегия адаптации к давлению у морских организмов.
Стратегия адаптации морских беспозвоночных к антропогенным
факторам
(Химическому загрязнению).
II.
СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ
КУРСА
Семинарские занятия (32 час.)
Занятие 1. Основные типы стратегии биохимической адаптации к
окружающей среде. (8 час.)
1. Основные типы стратегий.
2. Важнейшие особенности, основные принципы организации и
иерархия метаболической регуляции.
3. Длительность адаптивного процесса.
4. «Компенсаторные» и «эксплуатативные» механизмы адаптации.
Занятие 2. Основные пути регуляции биохимических процессов к
изменениям
температуры
среды.
Энзимологические
механизмы
компенсации температурных эффектов (8 час.).
1. Изменения температуры и проблемы регуляции метаболизма.
2. Основные категории метаболической компенсации.
3. Положительная и отрицательная температурная модуляция.
4. Основной и активный обмен.
5. Сезонные изоферменты.
6. Полиморфизм ферментов - «аллоферменты».
7. Устойчивость
и
толерантность
моллюсков).
6
к
замерзанию
(на
примере
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
УМКД дисциплины Биохимические адаптации
Идентификационный номер:
Контрольный экземпляр находится на
кафедре экологии ШЕН
УМКД.7 (111)-022000-
Разработчики:
Челомин В.П.
Лист 7
из 12
М1.В. ДВ.1-2012
8. Гликопротеиновые антифризы.
9. Полиоксисоединения.
10.
Регуляция
физического
состояния
липидного
матрикса
биологических мембран.
Занятие 3. Анаэробный и аэробный пути метаболизма (8 час.).
1. Характерные черты анаэробного и аэробного путей метаболизма.
2. Сравнение энергетики брожения и дыхания.
3. Эксплуатативный характер адаптации к аноксии у беспозвоночных факультативных анаэробов.
Занятие 4. Механизмы регуляции и приспособляемость (8 час.).
1. Акклиматизация и акклимация.
2. Основные этапы механизма детоксикации ксенобиотиков.
3. Концепция пороговости.
4. Гипотеза токсичности.
5. Толерантность, индуцированная толерантность.
III.
КОНТРОЛЬ ДОСТИЖЕНИЯ ЦЕЛЕЙ КУРСА
Вопросы к зачёту
1. Фенотипическая
и
генотипическая
адаптация.
Длительность
и
приспособляемость
(критерии
стратегии
биохимической
адаптивного процесса.
2. Приспособленность
приспособленности).
3. Основные
типы
адаптации
к
окружающей среде.
4.
Компенсаторные и эксплуатативные механизмы.
5. Важнейшие особенности клеточного метаболизма (с точки зрения
приспособляемости к окружающей среде).
7
Разработчики:
Челомин В.П.
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
УМКД дисциплины Биохимические адаптации
Идентификационный номер:
Контрольный экземпляр находится на
кафедре экологии ШЕН
УМКД.7 (111)-022000-
Лист 8
из 12
М1.В. ДВ.1-2012
6. Иерархия механизмов регуляции (основные способы регуляции и
их свойства).
7. Количественная стратегия адаптации. Основные уровни регуляции
концентрации ферментов.
8. Модуляция активности ферментов как механизм метаболической
регуляции (основные факторы регуляции активности).
9. Основные этапы ферментативного катализа (Км ,Vmax)
10. Положительные
и
отрицательные
модуляторы.
Аллостерия.
Регуляция активности ферментов.
11. Основные
пути
регуляции
биохимических
процессов к изменениям температуры среды.
12. Основные температурные эффекты. Биохимические структуры и
процессы, подверженные температурным изменениям.
13. Биологическое значение «слабых» и «сильных» связей в адаптации.
14. Основные температурные эффекты. Влияние температуры на
структуру белков.
15. Адаптивная стратегия и временные масштабы изменений в
окружающей среде. Три категории компенсаций.
16. Энзимологические
механизмы
компенсации
температурных
эффектов. Количественная стратегия регуляции. (три способа регуляции,
основные возможности и ограничения).
17. Энзимологические
механизмы
компенсации
температурных
эффектов. Качественная стратегия регуляции (Полиморфизм ферментов,
основные варианты ферментов, изо- и аллоферменты).
18. Энзимологические
механизмы
компенсации
температурных
эффектов. Модуляционная стратегия регуляции (липопротеидные ферменты
– влияние изменений липидного компонента, «каталитическая» среда для
ферментов).
8
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
УМКД дисциплины Биохимические адаптации
Идентификационный номер:
Контрольный экземпляр находится на
кафедре экологии ШЕН
УМКД.7 (111)-022000-
Разработчики:
Челомин В.П.
Лист 9
из 12
М1.В. ДВ.1-2012
19. Положительная и отрицательная температурные модуляции как
механизмы «немедленной» компенсации.
20. Термоустойчивость. Температурные пороги выживаемости (ЛТ50,
НЛТн
и
НЛТв,
КТmin).
Основные
причины
(биохимические
и
Эвритермные
и
физиологические) гибели от высоких температур.
21. Акклиматизация и акклимация.
22. «Многогранники»
термоустойчивости.
стенотермные организмы.
23. Устойчивость и толерантность к замерзанию. Основные причины
(биохимические и физиологические) гибели от низких (или замерзания)
температур.
24. Основные типы стратегий биохимической адаптации к низким
температурам (антифризы, криопротекторы и др.).
25. Регуляция температуры тела. Поведенческие и физиологические
способы (эктотермные и эндотермные организмы). Примеры эндотермии у
крупных рыб (тунцы) и насекомых (бражники).
26. Регуляция температуры тела. Биохимические способы. Примеры
эндотермии у шмелей и млекопитающих.
27. Сравнение энергетики анаэробного и аэробного путей метаболизма.
28. Эксплуатативный характер адаптации к аноксии у беспозвоночных
- факультативных анаэробов.
29. Специфические черты акклиматизации к гипоксии.
30. Неспецифические черты акклиматизации к гипоксии.
31. Основные
функции
дыхательных
пигментов.
Адаптация
гемоглобинов.
32. Характерные
особенности
детоксикации
органических
неорганических соединений.
33. Основные этапы механизма детоксикации ксенобиотиков.
9
и
Разработчики:
Челомин В.П.
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
УМКД дисциплины Биохимические адаптации
Идентификационный номер:
Контрольный экземпляр находится на
кафедре экологии ШЕН
УМКД.7 (111)-022000-
Лист 10
из 12
М1.В. ДВ.1-2012
34. Металл-связывающие белки, металлотионеины - распространение,
свойства, полиморфизм, функции.
35. Концепция пороговости. Гипотеза токсичности. Толерантность,
индуцированная толерантность.
IV.
ТЕМАТИКА И ПЕРЕЧЕНЬ КУРСОВЫХ РАБОТ И РЕФЕРАТОВ
Курсовые работы и рефераты по дисциплине «Биохимические
адаптации» не предусмотрены.
V.
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Основная литература
1. Г. А. Абакумов, Т. И. Старостина, Т. И. Зиновьева. Химические
основы жизни : учебное пособие. Нижний Новгород: Изд-во Нижегородского
университета , 2007. 163 с. : табл.
2. В.Г. Щербаков [и др.]. Биохимия : учебник для вузов. СПб. : ГИОРД
, 2009. 472c. : ил.
3. А. С. Степановских. Биологическая экология. Теория и практика :
Учебник для вузов по экологическим специальностям. Москва : ЮНИТИДАНА, 2009. 791 с. : ил., фотоил., табл.
4. И. Ф. Жимулев. Общая и молекулярная генетика : учебное пособие;
отв. ред. Е. С. Беляева, А. П. Акифьева. Новосибирск : Сибирское
университетское изд-во , 2003. 478 c.
5. Ю. Ф. Картавцев.
Молекулярная эволюция и популяционная
генетика : учебное пособие для вузов, изучающих курсы "Популяционная
генетика", "Общая генетика" и "Молекулярная биология". Владивосток : Издво Дальневосточного университета , 2005. 234 с. : ил.
10
Разработчики:
Челомин В.П.
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
УМКД дисциплины Биохимические адаптации
Идентификационный номер:
Контрольный экземпляр находится на
кафедре экологии ШЕН
УМКД.7 (111)-022000-
Лист 11
из 12
М1.В. ДВ.1-2012
6. Картавцев Ю. Ф.. Молекулярная эволюция и популяционная
генетика: учебное пособие для вузов .Владивосток: Изд-во Дальневосточного
университета , 2009. 277 с. : ил., табл.
7. Коничев А. С., Севастьянова Г. А. Молекулярная биология : учебник
для вузов. Москва : Академия , 2003. 397 c. : ил.
Дополнительная литература
Тема 1. Адаптации и стратегии
1. Крепс Е.М. Липиды клеточных мембран. Л.: Наука, 1981. 339 с.
2. Головенко Н.Я., Карасева Т.Л. Сравнительная биохимия чужеродных
соединений. Киев. Наукова Думка, 1983. 200 с.
3. Фокс С., Дозе К. Молекулярная эволюция и возникновение жизни.
М.: Мир, 1975. 374 с.
4. Хочачка П., Сомеро Дж. Стратегия биохимической адаптации. М.:
Мир, 1977. 398 с.
5. Эккерт Р., Рэнделл Д., Огастин Дж. Физиология животных.
Механизмы и адаптация. М.: Мир, 1992. т. 1, 424 с.
Тема 2. Стратегия биохимической адаптации к изменениям
температуры у эктотермных животных
1. Брода Э. Эволюция биоэнергетических процессов. М.: Мир, 1978.
304 с.
2. Телитченко
М.М.,
Остроумов
С.А.
Введение
в
проблемы
биохимической экологии. М.: Наука, 1990. 288 с.
3. Шмидт-Ниельсен К. Физиология животных. Приспособление и
среда. т. 1-2, М.: Мир. 1982, 800 с.
4. Portner H.O., Playle R.C. Cold Ocean Physiology. Cambridge University
Press. 1998, 498 p.
11
Разработчики:
Челомин В.П.
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
УМКД дисциплины Биохимические адаптации
Идентификационный номер:
Контрольный экземпляр находится на
кафедре экологии ШЕН
УМКД.7 (111)-022000-
Лист 12
из 12
М1.В. ДВ.1-2012
Тема 3. Дыхание и адаптации
1. Эккерт Р., Рэнделл Д., Огастин Дж. Физиология животных.
Механизмы и адаптация. М.: Мир, 1992. т. 2, 328 с.
Тема 4.Давление и адаптации к нему
1. Бергер В.Я., Жирмунский А.В., Наточин Ю.В., Хазарова Л.Д.,
Ярославцева Л.М. Механизмы адаптации морских моллюсков к изменениям
солености. ИБМ АН СССР, Владивосток. 1984. 67 с.
2. Реакции гидробионтов на загрязнение (Ред. Строганов Н.С.). М.:
Наука, 1983. 248 с.
Интернет ресурсы
1. Карабанов, Д.П. Генетические адаптации черноморско-каспийской
тюльки Clupeonella cultriventris (Nordmann, 1840) (Actinopterygii: Clupeidae).
Монография. – Воронеж: Издательство «Научная книга», 2013. – 179 с.
Доступно из: http://www.twirpx.com/file/1032601/
2. Хочачка П., Сомеро Дж. Биохимическая адаптация. Пер. с англ. - М.:
Мир, 1988. - 568 с.: ил. Доступно из: http://www.twirpx.com/file/313622/
3. Карабанов Д.П. Генетические адаптации черноморско-каспийской
тюльки Clupeonella cultriventris (Nordmann, 1840) (Actinopterygii: Clupeidae).
Монография / Д.П. Карабанов. – Воронеж: Издательство «Научная книга»,
2013. – 179 с. Доступно из: http://www.twirpx.com/file/1032601/
4. Агаджанян Н.А., Батоцыренова Т.Е., Семенов Ю.Н. Экологофизиологические и этнические особенности адаптации человека к различным
условиям среды обитания. Владимир: Изд-во ВГУ, 2009 – 168 с. Доступно из:
http://www.twirpx.com/file/860879/
12