МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Кубанский государственный аграрный университет
Факультет защиты растений
Рабочая программа дисциплины (модуля)
Биохимия растений
Направление подготовки
35.03.03 «Агрохимия и
агропочвоведение»
Квалификация (степень) выпускника
Бакалавр
Форма обучения
очная
Краснодар, 2015
1 Цель освоения дисциплины
Цель дисциплины — формирование представлений, знаний и навыков по биохимическим основам роста и развития сельскохозяйственных культур.
Виды и задачи профессиональной деятельности по дисциплине:
производственно-технологическая деятельность:
— осуществление технологического контроля за качеством внесения удобрений, химических мелиорантов и проведением обработки почвы, посева и ухода за растениями;
— проведение растительной и почвенной диагностики, принятие мер по агроэкологической оптимизации минерального питания растений;
научно-исследовательская деятельность:
— обоснование путей сохранения и повышения почвенного плодородия и противоэрозионной устойчивости земель;
— участие в проведении почвенных, агрохимических и агроэкологических научных
исследований в соответствии с утвержденными методиками;
— обобщение и статистическая обработка результатов опытов, формулирование выводов;
2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата
Данная дисциплина является дисциплиной по выбору вариативной части Б1. В. ДВ.
ООП по направлению подготовки 35.03.03 «Агрохимия и агропочвоведение».
Данная дисциплина базируется на данных целого ряда общеобразовательных дисциплин. Поэтому изучение таких предметов, как ботаника, химия (аналитическая, физколлоидная, органическая, неорганическая, биологическая), физика (свет, термодинамика, электричество) должны предшествовать этому курсу. Студенты должны знать морфологию растений, неорганическую химию, основы органической химии, почвоведения, иметь навыки работы в химической лаборатории
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
Процесс изучения дисциплины «Биохимия растений» направлен на формирование следующих
компетенций:
а) общекультурных:
- способностью к самоорганизации и самообразованию (ОК-7)
б) профессиональных:
- способностью использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа (ОПК-2)
- готовностью проводить физический, физико-химический, химический и микробиологический анализ почв, растений, удобрений и мелиорантов (ОПК-5)
2
- способностью к проведению растительной и почвенной диагностики, принятию мер по оптимизации минерального питания растений (ПК-8).
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Знать:
– основные биохимические процессы, протекающие в растениях, а также способы управления ими для повышения урожая высокого качества;
- биофизические методы исследований
Уметь:
- использовать специальные методы и технические средства диагностики функционального
состояния растений в полевых условиях, в селекционном процессе, в закрытом грунте оптимизации условий их выращивания.
Владеть:
- основными биохимическими методами;
- методами математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования;
-способностью выявить естественнонаучную сущность проблем, возникающую в ходе профессиональной деятельности.
4. Структура и содержание дисциплины (модуля)
1
2
Введение. Определение биохи- 5
мии как науки. Объекты, задачи
и методы биохимии.
Состав, строение и биологиче- 5
ские функции основных органических веществ. Углеводы.
Липиды. Основные разновидности липидов и их значение для растений и человека.
Строение и функции простых
липидов – жира и воска.
1
- 108 часов.
2
-
Формы текущего
контроля успеваемости (по неделям
семестра)
Форма промежуточной аттестации
(по семестрам)
Самост
Лаб
Виды учебной
работы, включая самостоятельную работу
студентов и
трудоемкость (в
часах)
Лекции
Семестр
№
п/п
Раздел
Дисциплины
Неделя семестра
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единиц
8
Опрос по самостоятельной работе.
3
2
4
8
Опрос по самостоятельной работе.
3
3
4
5
Белки. Строение, свойства 5
и классификация аминокислот.
Роль аминокислот в обмене азотистых веществ организмов.
Нуклеиновые кислоты. Строение, свойства и функции нуклеотидов.
Витамины. Роль витаминов в 5
обмене веществ организмов и их
значение в питании человека и
кормлении сельскохозяйственных животных. Классификация
витаминов. Биологическая роль
и содержание в растительных
продуктах важнейших витаминов. Органические кислоты и
вещества вторичного происхождения.
5
Ферменты и биохимиче- 5
ская энергетика. Строение и
общие свойства ферментов. Механизм ферментативного катализа.
9
2
4
8
Опрос по лабораторн. работам. Опрос
по самостоятельной
работе.
7
2
4
8
Опрос по лабораторн. работам. Опрос
по самостоятельной
работе.
2
4
8
Опрос по лабораторн. работам. Опрос
по самостоятельной
работе. Дискуссия.
6
Обмен веществ. Экзергонические и эндергонические реакции
и условия их осуществления.
5
11
2
4
8
7
Метаболизм углеводов. Фотосинтез, дыхание. Особенности
ассимиляции диоксида углерода
у С3- и С4- растений. Реакции
цикла Кальвина и первичный
синтез углеводов в растении
Метаболизм аминокислот. Пути образования аминокислот у
фототрофных и хемотрофных
организмов. Механизмы реакций восстановительного аминирования и переаминирования.
Метаболизм жиров. Механизмы образования глицерина, насыщенных и ненасыщенных
5
13
2
4
8
8
5
15
4
2
4
Опрос по лабораторн. работам. Опрос
по самостоятельной
работе.
8
Опрос по лабораторн. работам. Опрос
по самостоятельной
работе.
Тестирование.
Опрос по лабораторн. работам. Опрос
по самостоятельной
работе.
жирных кислот. Синтез и распад
жиров, фосфолипидов и гликолипидов,
ИТОГО
-
-
16
28
64
5. Образовательные технологии
1. Мультимедийные лекции.
2. Самостоятельная работа с использованием электронных пособий и учебной литературы.
3. Решение задач.
4. Тестирование компьютерное.
5. Дискуссии.
6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные
средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам
освоения дисциплины.
Программа самостоятельной работы студентов
№ темы
лекции
Форма самостоятельной работы
1–8
проработка конспектов лекций и вопросов,
вынесенных на самостоятельное изучение,
изучение основной и дополнительной литературы;
конспектирование материалов, работа со
справочной литературой;
подготовка к опросу, коллоквиуму
Форма контроля
ответы во время устного или
письменного опроса;
проверка конспектов;
сдача коллоквиумов
Перечень литературы, рекомендуемой для самостоятельной работы
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Комов В.П. Биохимия: Учеб. для вузов / В.П. Комов, В.Н. Шведова. - М.: Дрофа, 2004. 640 с.
Новиков Н.Н. Биохимия растений. – М.: КолосС, 2010, – 679 с.
Берёзов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. – М.: Медицина, 2002, – 528 с.
Досон Р., Эллиот Д., Эллиот У., Джонс К. Справочник биохимика. – М.: Мир, 1991, –
453 с.
Запромётов М.Н. Фенольные соединения и их роль в жизни растений. – М.: Наука,
1996, – 45 с.
Казаков Е.Д., Карпиленко Г.П. Биохимия зерна и хлебопродуктов. – СПб.: Гиорд, 2005,
– 510 с.
Кислухина О.В. Витаминные комплексы из растительного сырья. – М.: ДеЛи принт,
2004, – 308 с.
5
Кретович В.Л. Биохимия растений. – М.: Высшая школа, 1986, –503 с.
Надиров Н.К. Токоферолы и их использование в медицине и сельском хозяйстве. – М.:
Наука, 1991, – 336 с.
10. Плешков Б.П. Биохимия сельскохозяйственных растений. – М.: Агропромиздат, 1987, –
494 с.
11. Румянцев Е.В., Антина Е.В., Чистяков Ю.В. Химические основы жизни. – М.: КолосС,
2007, – 560 с.
8.
9.
Вопросы на зачёт
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
Тематика вопросов, выносимых на зачет:
Предмет и задачи биохимии. Практические приложения биохимии.
Клетка как элементарная структурная единица организма.
Химический состав цитоплазмы растительной клетки.
Мембрана. Жидкостно-мозаичная модель строения клеточной мембраны. Функции клеточных мембран.
Химический состав и строение клеточной стенки, её функциональное значение.
Аминокислоты. Классификация аминокислот по полярности и заряду. Незаменимые
аминокислоты.
Углеводы. Классификация углеводов.
Липиды. Классификация липидов. Нейтральные жиры. Их свойства и функции.
Жирные кислоты. Ненасыщенные и насыщенные жирные кислоты.
Фосфолипиды. Полярность молекулы фосфолипидов. Воска и стероиды. Их свойства и
функции.
Строение нуклеотидов. Пуриновые и пиримидиновые основания.
Витамины, классификация. Витамины как компоненты ферментов. Роль витаминов в питании животных и человека.
Жирорастворимые витамины. Витамины А, Д, Е.
Водорастворимые витамины. Витамины группы В. Витамин С.
Динуклеотиды как коферменты. НАДФ, НАД, ФАД и др.
Хлорофилл и другие растительные пигменты.
Белок. Классификация белков. Простые и сложные белки. Функции белков.
Уровни структурной организации белков (первичная, вторичная) Пептидная связь.
Уровни структурной организации белков (третичная и четвертичная структура белков).
Денатурация.
Конформационные изменения белковой молекулы. Изоэлектрическая точка белков.
Моносахариды: строение, номенклатура. Дисахариды: сахароза, мальтоза, лактоза их
структура и свойства.
Полисахариды. Крахмал, гликоген, целлюлоза, их структура и свойства.
Типы нуклеиновых кислот. Роль нуклеиновых кислот в живом организме.
Структура ДНК. Принцип комплементарности азотистых оснований.
Структура рибонуклеиновых кислот. Типы РНК: рибосомная, транспортная, м-РНК.
Метаболизм. Катаболические и анаболические процессы. Обратимость биохимических
процессов.
Ферменты. Энергия активации ферментативных реакций. Образование промежуточного
комплекса «фермент-субстрат».
6
28. Функциональные части фермента. Активный и аллостерический центр фермента.
29. Уравнение Михаэлиса-Ментена. Константа Михаэлиса и максимальная скорость ферментативной реакции.
30. Двухкомпонентные и однокомпонентные ферменты. Простетические группы и коферменты.
31. Специфичность ферментов. Действие температуры и pH на активность ферментов.
32. Активаторы и ингибиторы ферментативных процессов. Обратимое и необратимое ингибирование. Конкурентное и неконкурентное ингибирование.
33. Классификация ферментов и ее принципы. Номенклатура ферментов. Важнейшие представители.
34. АТФ – универсальный источник энергии в биологических системах. Другие макроэргические соединения.
35. Структура и компоненты дыхательной цепи. Митохондрия как энергетическая машина
клетки.
36. Хемиосмотическая теория связи окислительного фосфорилирования и тканевого дыхания.
37. Фотосинтез как основной источник органических веществ на Земле. Общее уравнение
фотосинтеза.
38. Фотолиз воды и световые реакции при фотосинтезе.
39. Основные этапы цикла Кальвина.
40. Транспорт метаболитов через биологические мембраны. Пассивный транспорт.
41. Понятие об активном транспорте метаболитов, секреции, пиноцитозе.
42. Гликолиз. Взаимосвязь процессов гликолиза, брожения и дыхания.
43. Спиртовое, молочнокислое, маслянокислое брожение. Основные и побочные продукты
брожения.
44. Анаэробный и аэробный распад углеводов. Энергетическая эффективность брожения и
аэробного дыхания. Эффект Пастера.
45. Цикл трикарбоновых кислот. Энергетическая эффективность аэробного дыхания.
46. Гидролиз жиров. Окислительный распад жирных кислот. Энергетическая эффективность
распада жирных кислот.
47. Биосинтез жирных кислот. Синтез жиров.
48. Синтез аминокислот. Аминирование и переаминирование аминокислот.
49. Распад аминокислот. Дезаминирование аминокислот.
50. Взаимосвязь между обменами белков, углеводов, жиров и липидов.
51. Способы регулирования метаболизма. Регулирование экспрессии генов. Регулирование
активности ферментов субстратом, продуктом и метаболитами.
52. Гормоны. Роль гормонов в регуляции биохимических процессов. Фитогормоны растений.
53. Синтез ДНК (репликация). Основные этапы.
54. Синтез РНК (транскрипция). Основные этапы.
55. Синтез белка (трансляция). Основные этапы.
Вопросы, выносимые на зачёт, доводятся до сведения студентов не позднее, чем за
месяц до сдачи зачёта.
7
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
Основная литература:
1. Комов В.П. Биохимия: Учеб. для вузов / В.П. Комов, В.Н. Шведова. - М.: Дрофа,
2004. - 640 с.
2. Новиков Н.Н. Биохимия растений. – М.: КолосС, 2010, – 679 с.
Дополнительная литература:
1. Берёзов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. – М.: Медицина, 2002, – 528 с.
2. Досон Р., Эллиот Д., Эллиот У., Джонс К. Справочник биохимика. – М.: Мир, 1991,
– 453 с.
3. Запромётов М.Н. Фенольные соединения и их роль в жизни растений. – М.: Наука,
1996, – 45 с.
4. Казаков Е.Д., Карпиленко Г.П. Биохимия зерна и хлебопродуктов. – СПб.: Гиорд,
2005, – 510 с.
5. Кислухина О.В. Витаминные комплексы из растительного сырья. – М.: ДеЛи
принт, 2004, – 308 с.
6. Кретович В.Л. Биохимия растений. – М.: Высшая школа, 1986, –503 с.
7. Надиров Н.К. Токоферолы и их использование в медицине и сельском хозяйстве. –
М.: Наука, 1991, – 336 с.
8. Плешков Б.П. Биохимия сельскохозяйственных растений. – М.: Агропромиздат,
1987, – 494 с.
9. Румянцев Е.В., Антина Е.В., Чистяков Ю.В. Химические основы жизни. – М.: КолосС, 2007, – 560 с.
Информационно-телекоммуникационные ресурсы сети «Интернет»:
1.
2.
Научная электронная библиотека [Электронный ресурс]: Режим доступа: http://elibrary.ru
Образовательный портал КубГАУ [Электронный ресурс]: Режим доступа:
http://edu.kubsau.local
Перечень учебно-методической документации по дисциплине
1. Методическое указание к лабораторным занятиям по биохимии растений с основами теории для студентов агробиологических специальностей. Федулов Ю.П., Доценко К.А., Тосунов Я.К., Яковлев Б.В.
Перечень информационных технологий
1. Мультимедийные лекции по биохимии
8 Материально-техническое обеспечение дисциплины
Учебная лаборатория, оснащенная лабораторной мебелью, набором химической посуды и
специальными приспособлениями, входящими в комплект биохимической лаборатории: сис8
тема очистки воды, газовые или электронагреватели, технические и аналитические весы, фотоэлектроколориметр, спектрофотометр, вакуумный аппарат с электрическим или механическим приводом, водяные бани с регулируемой температурой, гомогенизаторы, термостат,
сушильный шкаф, холодильная камера, рН-метр, поляриметр, приспособления для титрования, центрифуги, ростовая камера, наборы термометров и денсиметров, дозирующие устройства, хроматографическое оборудование для разделения моносахаридов, липидов и белков.
Для проведения семинаров необходима специализированная учебная аудитория, мультимедийный проектор, набор презентаций по теоретическому курсу, справочные материалы по
разделам дисциплины.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВО по направлению и профилю
подготовки 35.03.03 «Агрохимия и агропочвоведение».
Автор: к.с.-х.н., Подушин Ю.В.
Программа одобрена на заседании Ученого Совета факультета агрохимии почвоведения от
16.11.2015 г , протокол № 2
9