УТВЕРЖДАЮ Декан ФЕН НГУ, профессор _____________ Резников В.А.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФГАОУ ВО «НОВОСИБИРСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ФАКУЛЬТЕТ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК
УТВЕРЖДАЮ
Декан ФЕН НГУ, профессор
_____________ Резников В.А.
«____»______________ 2014 г.
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
«Практикум по биохимии»
3 курс, VI семестр
Учебно-методический комплекс
Направление подготовки
06.03.01.Биология
Квалификация - академический бакалавр
Форма обучения - очная
Новосибирск
2014 г.
Учебно-методический комплекс предназначен для студентов III курса факультета
естественных наук, направление подготовки 06.03.01 "Биология" (академический бакалавр). В
состав разработки включены: программа практикума и примеры контрольных вопросов для
коллоквиумов.
Составитель
Халимская Людмила Михайловна
© Новосибирский государственный университет, 2014
2
Содержание:
Аннотация рабочей программы
4
1. Цели освоения дисциплины
6
2. Место дисциплины в структуре ООП
7
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
«Биологическая химия»:
7
4. Структура и содержание дисциплины
9
Рабочий план
10
5. Образовательные технологии.
22
6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные
средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по
итогам освоения дисциплины.
23
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
51
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины
53
3
Аннотация рабочей программы
«Практикум по биохимии» относится к обязательным дисциплинам
вариативной части базового блока Б1 ООП по направлению подготовки
«06.03.01 БИОЛОГИЯ» (квалификация (степень) академический бакалавр).
Дисциплина реализуется на Факультете естественных наук Федерального
государственного бюджетного образовательного учреждения высшего
профессионального
образования
Новосибирского
государственного
университета (НГУ) кафедрой молекулярной биологии.
Содержание дисциплины охватывает основы химических процессов,
протекающих в живой клетке, современных высокочувствительных методов
анализа биополимеров и низкомолекулярных соединений, содержащихся в
живых организмах, методов биоорганической и биологической химии,
различных аналитических методов и др., необходимых для современного
ученого-биолога.
Дисциплина предназначена для повышения бихимической грамотности и
развития абстрактного и структурного стиля мышления у студентовбиологов и медиков, и нацелена на формирование у выпускника
общекультурных компетенций: ОПК-5, ОПК-6, ОПК-7, ОПК-11;
профессиональных компетенций: ПК-1.
Преподавание дисциплины предусматривает следующие формы
организации учебного процесса: лабораторные работы, коллоквиумы,
самостоятельная работа студента.
Результатом прохождения дисциплины является зачет.
Программой дисциплины предусмотрены следующие виды контроля:
Текущий контроль. Формой текущего контроля при прохождении
дисциплины «Практикум по биохимии» является контроль посещаемости
занятий и сдача коллоквиумов.
Для того чтобы быть допущенным к зачету, студент должен выполнить
следующее:
 проделать все лабораторные работы;
 написать по ним отчеты.
 сдать коллоквиумы.
В случае отсутствия по уважительной причине (наличие медицинской
справки) работы можно выполнить в течение недели от окончания срока
действия справки.
Итоговый контроль. Зачет студент может получить в конце семестра в
случае выполнения и сдачи всех работ и коллоквиумов.
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы, (108
академических часов). Программой дисциплины предусмотрены 60 часов на
выполнение лабораторных работ, 21 час на сдачу работ, коллоквиумов и
зачета, а также 27 часов самостоятельной работы студента, включающей в
себя расчеты по выполненным лабораторным работам, построение
необходимых графиков, подготовку к коллоквиумам и зачету.
4
1. Цели освоения дисциплины
Дисциплина «Практикум по биохимии» имеет своей целью
формирование у студентов профессиональных научно-исследовательских
навыков по использованию современных биологических и химических
знаний за счет теоретического и практического усвоения:
1. широкого
спектра
аналитических
методов
и
подходов
биоорганической и биологической химии;
2. молекулярных механизмов ферментативного катализа и основ
клеточной биоэнергетики;
3. использования приобретенных знаний и навыков для решения задач
генной инженерии, медицинской биохимии, ветеринарной биохимии,
биотехнологии, биологического контроля окружающей среды.
4. структурных особенностей различных классов химических соединений
в живой природе и вытекающих из них физико-химических свойств
для получения на их основе новых современных препаратов для
лечения и диагностики вирусных и онкологических заболеваний.
В рамках практикума используются базовые знания по теоретическому
описанию основных положений биохимии. Это в первую очередь
определяющая роль нековалентных взаимодействий в формировании
пространственной структуры биополимеров и в обеспечении специфичности
биохимических процессов. Роль ферментов в химических превращениях в
живой природе. Организация ферментативных реакций в системы процессов
со сложной пространственной организацией и тонкими механизмами
регуляции.
Основной целью освоения дисциплины является применение и
творческое освоение студентами систематизированных биохимических и
молеклярно-биологических знаний и терминологии, формирование умения
анализа полученных экспериментальных данных для активного
использования их в своей научно-исследовательской работе.
2. Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина «Практикум по биохимии» относится к обязательным
дисциплинам вариативной части базового блока Б1 ООП по направлению
подготовки «06.03.01 БИОЛОГИЯ» (квалификация (степень) академический
бакалавр).
Дисциплина «Биологическая химия» опирается на следующие дисциплины
данной ООП:
 Математика (высшая алгебра, математический анализ, математическая
5







статистика);
Физика (электромагнитное излучение, кулоновское взаимодействие,
дифракция);
Неорганическая химия (строение и свойства атомов, периодический
закон, строение молекул, теория химической связи, стереохимия);
Физическая химия (природа химической связи в молекулах и
кристаллах, химическая термодинамика, фазовые диаграммы);
Органическая химия (классификация и номенклатура соединений,
строение молекул, изомерия);
Введение в биологию;
Ботаника (про- и эукариоты, высшие организмы);
Молекулярная биология (структура и функции белков и нуклеиновых
кислот, гены и геномы, самоорганизация живых систем, основы
биотехнологии).
Результаты освоения дисциплины «Биологической химии» используются в
следующих дисциплинах данной ООП:
 Генетика;
 Физиология;
 Иммунология.
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения
дисциплины «Биологическая химия»:
 общепрофессиональные компетенции:
 способностью применять знание принципов клеточной
организации биологических объектов, биофизических и
биохимических основ, мембранных процессов и молекулярных
механизмов жизнедеятельности (ОПК-5);
 способностью применять современные экспериментальные методы
работы с биологическими объектами в полевых и лабораторных
условиях, навыки работы с современной аппаратурой (ОПК-6);
 владением базовыми представлениями об основных
закономерностях и современных достижениях генетики и
селекции, о геномике, протеомике (ОПК-7);
 способностью применять современные представления об основах
биотехнологических и биомедицинских производств, генной
инженерии, нанобиотехнологии, молекулярного моделирования
(ОПК-11).
 профессиональные компетенции:
 способностью эксплуатировать современную аппаратуру и
оборудование для выполнения научно-исследовательских полевых
и лабораторных биологических работ (ПК-1).
6
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
 знать задачи современной биохимии и основные понятия структурной
и функциональной организации всех уровней организации клетки;
 иметь представление о
взаимосвязи таких фундаментальных
биологических дисциплин как клеточная биология, физиология,
генетика;
 знать системы биохимического метаболизма, биохимические цепи и
циклы, протекающие в живых организмах, и регуляцию этих
процессов;
 знать главные химические компоненты клетки, пространственную
структуру биополимеров и роль нековалентных взаимодействий в
биологических системах;
 знать методы количественного анализа природных соединений;
 знать роль ферментов, классы ферментативных реакций, кинетику
ферментативных реакций, коферменты и простетические группы,
 знать процессы, приводящие к синтезу макроэргических соединений,
все биоэнергетические процессы - гликолиз, окислительное
фосфорилирование др.;
 уметь – грамотно излагать свои знания по всем вопросам программы
курса «Биологическая химия» и работать с научной и учебной
литературой, квалифицированно провести лабораторные работы и
выполнить необходимые расчеты.
4. Структура и содержание дисциплины
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единиц, всего
108 академических часов.
1 Углеводы
2 Липиды
3 Отработки и 1
коллоквиум
4 Нуклеиновые
кислоты
Формы текущего контроля
успеваемости (по неделям
семестра)
Форма промежуточной
аттестации
Зачет
Самост. работа
Коллоквиумы и сдача работ
Лабораторные работы
Неделя семестра
№
Раздел дисциплины
п/п
Семестр
Виды учебной работы, включая
самостоятельную работу студентов и
трудоемкость (в часах)
6 1,2,3,4
6
5
6
6
24
6
6
3
2
3
3
4
Сдача работ
Сдача работ
Сдача работ и 1 коллоквиум
6
6
2
3
Сдача работ
7
7
5
6
7
8
Белок
Ферменты
Ферменты
Отработки и 1
коллоквиум
Итого
6
6
6
8
9
10
11
6
6
6
2
2
2
7,65
3
3
3
5
60
20,65
27
Сдача работ
Сдача работ
Сдача работ
Сдача работ и 2 коллоквиум
0,35 Зачет
Рабочий план
Неделя
февраль
1-я неделя
2-я неделя
Темы занятий
Лабораторная работа 1. Количественное определение
фруктозы.
3-я неделя
Лабораторная работа 2. Количественное определение
ксилозы.
4-я неделя
Лабораторная работа 3. Количественное определение
содержания глюкозы в крови глюкозооксидазным
методом.
МАРТ
1-я неделя
Лабораторная работа 4. Количественное определение
неорганического фосфата. Использование
неорганического фосфата в метаболизме дрожжей.
Лабораторная работа 5. Количественное определение
холестерина и мочевины.
Сдача работ и коллоквиум 1.
Лабораторная работа 6. Количественное определение
ДНК в печени.
2-я неделя
3-я неделя
4-я неделя
АПРЕЛЬ
1-я неделя
2-я неделя
3-я неделя
4-я неделя
Лабораторная работа 7. Количественное определение
белка в печени.
Лабораторная работа 8. Определение активности
щелочной фосфатазы.
Лабораторная работа 9. Исследование свойств
щелочной фосфатазы.
Сдача работ и коллоквиум 2.
8
5. Образовательные технологии
Виды/формы образовательных технологий.
Преподавание курса ведется в виде проведении лабораторных работ.
Обратная связь с аудиторией обеспечивается тем, что преподаватели,
ведущие семинары, могут оперативно влиять на ход занятия, отвечая на
вопросы или помогая в разрешении затруднений или исправлении ошибок,
возникших при выполнении работ. Каждое занятие содержит элементы
диалога преподавателя со студентами, поскольку каждый из участников –
студенты или преподаватель имею право задавать вопросы в ходе решения
задачи и участвовать в ее разборе. Таким образом, на занятиях реализуется
интерактивная форма обучения.
В случае возникновения у студента трудностей с выполнением работ или
необходимых расчетов предусмотрено время для отработки задач.
Практикум по Биохимии содержит работы, посвященные методам анализа
природных соединений, используемым в современной биохимии, и
выполняется в лаборатории биохимии кафедры молекулярной биологии,
оснащенной современной лабораторной техникой. В ходе выполнения задач
студент не только знакомится с методами и приборами, используемыми при
биохимических исследованиях, но и, как правило, использует свои знания
для расчета таких величин, как кинетические параметры ферментативных
реакций. В ходе обсуждения с преподавателем каждой выполненной работы
студент должен показать понимание ее теоретических основ.
Преподаватель курса является действующим специалистом в области
молекулярно- биологической и физиологической химии, и заинтересован в
освоении студентами основ этих дисциплин. Лабораторные занятия в ряде
случаев проводятся аспирантами кафедры молекулярной биологии и
профильных институтов СО РАН.
На первом занятии практикума по биохимии студенты знакомятся с
основами техники безопасности и правилами работы в лаборатории.
Необходимо знать, как безопасно обращаться с концентрированными
кислотами и щелочами, со щелочными и щелочноземельными металлами.
Особое внимание следует уделить правилам безопасной работы с горючими
и легковоспламеняющимися жидкостями (ЛВЖ), мерам первой медицинской
помощи при поражении кислотами и щелочами или при термических ожогах.
Следует знать все о наличии в лаборатории противопожарных средств и о
способах их применения. Каждый студент после прохождения инструктажа
по технике безопасности обязан расписаться в соответствующем журнале о
том, что он прошел первичный инструктаж на рабочем месте и готов к работе.
Без персональной росписи студент к работе в лаборатории не допускается!
Студент, выполняющий практикум, обязан вести лабораторный журнал,
который заполняется непосредственно по ходу работы с подробной записью
всех операций и результатов измерений.
9
6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы
студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости,
промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.
Формой текущего контроля при прохождении дисциплины «Практикум по
биохимии» является контроль посещаемости занятий.
Для получения зачета по практикуму необходимо выполнить все
лабораторные работы, сдать их преподавателю, а также сдать коллоквиумы
по теоретическому обоснованию работ.
В случае пропуска занятия по уважительной причине (наличие
медицинской справки) лабораторную работу можно выполнить в течение
недели от окончания срока действия справки. Время обговаривается
отдельно с преподавателем.
Коллоквиум № 1
Коллоквиум № 2
Тема
Моносахариды.
Строение.
Номенклатура.
Стереоизомерия.
Проекционные
формулы
Фишера и Хеуорса. Аномерные формы.
Эпимеры. Биологически важные моносахариды.
Количественные
методы
определения
моносахаридов.
химические
и
ферментативные. Липиды. Классификация.
Биологические
функции.
Стероиды.
Холестерин.
Ферментативный
метод
определения
холестерина
в
крови.
Ферментативный метод определения мочевины
в крови. Использование неорганического
фосфата в процессе метаболизма дрожжей.
Нефелометрическое
определение
неорганического фосфата.
Нуклеиновые кислоты. Состав. Строение.
Действие на них кислот и щелочей.
Количественное определение нуклеиновых
кислот. Белки. основные особенности строения.
Аминокислоты и пептиды. пептидная связь.
Количественное определение белков. Ферменты.
Классификация.
Активность
ферментов.
Удельная активность. Единицы измерения.
Определение
активности
ферментов.
зависимость
активности
ферментов
от
температуры и рН.
Учебно-методическое обеспечение дисциплины: при подготовке к
занятиям студенты могут использовать рекомендованные преподавателем
1
0
литературные источники и Интернет-ресурсы, а также любую доступную
справочную литературу, программное обеспечение и базы данных.
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
а) основная литература:
1. В. И. Ямковой, Л. М. Халимская, Б.П. Челобанов. Практикум по
биохимии. Часть II. Аналитическая биохимия. Учебное пособие.
Новосибирск: Изд-во НГУ. 2008. 36с.
2. Кнорре Д.Г., Мызина С.Д. Биологическая химия: Учеб. для хим.,
биол. и мед. спец. вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа,
1998, P. 479 с.
3. Кнорре Д.Г., Мызина С.Д. Биологическая химия: Учеб. для студентов
хим., биол. и мед. спец. вузов. 3-е изд., испр. - М.: Высшая школа, 2002,
480 с.
4. Д.Г.Кнорре, С. Д. Мызина. Биологическая химия. Учебник.
Новосибирск: Изд-во ГПНТБ СО РАН. 2011, 1000 экз. (39 п. л.) 417 с.
б) дополнительная литература
1. Страйер Л. Биохимия: В 3-х т. М.:Мир, 1984
2. Ленинджер А. Основы биохимии: В 3-х т. М.: Мир., 1985.
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины
 Приборы:
Автоматические дозирующие устройства Swiftpet.
Лабораторные стационарные и портативные рН-метры S20-K Mettler Toledo.
Поляриметры СМ-3. Поляриметры круговые СМ-3.
Спектрометры UV-Vis Cary 50.
Фотоколориметры КФК-2, КФК-2МК.
Коллекторы фракций.
Для проведения гель-электрофореза имеются электрофоретические ячейки,
источники питания, система визуализации.
Центрифуги MiniSpin, MiniSpin с угловым ротором, MW-340.
Системные блоки с программным обеспечением: Windows XP, Microsofte
office 2007. Мониторы.
Лабораторная техника:
Магнитные мешалки с подогревом и терморегуляторами, и без подогрева,
шкафы сушильные, термостаты, электронные весы различного класса от
технических до аналитических (Ohaus). Кроме того, имеется ассортимент
1
1
лабораторной посуды для проведения современного биохимического
практикума.
Лаборатория оснащена необходимой специализированной мебелью,
включая
вытяжные
шкафы,
лабораторные
химические
столы,
аквадистилляторы, холодильники и т.п..
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с ОС
ВПО, принятым в ФГАОУ ВО Новосибирский национальный
исследовательский государственный университет, с учетом рекомендаций
ООП ВПО по направлению «06.03.01 Биология».
Автор:
Халимская Людмила Михайловна, к.х.н., доцент кафедры молекулярной
биологии ФЕН
подпись
Программа одобрена на заседании кафедры молекулярной биологии ФЕН
"23" января 2015 г.
Секретарь кафедры к.х.н., доцент _____________ Л. М. Халимская.
1
2