УМУ к семинарским занятиям - Институт фундаментальной

Министерство образования и науки Российской Федерации
Сибирский федеральный университет
Физико-химические методы анализа в биофизике
Методические указания к семинарским занятиям
Красноярск
СФУ
2011
Составитель: Межевикин В.В.
Методические указания составлены в соответствии с учебным планом
и программой по дисциплине «Физико-химические методы анализа в
биофизике». Пособие содержит тематический план занятий, представлены
источники основной и дополнительной литературы в соответствии с темами
занятий. В пособие даны рекомендации для подготовки к семинарам,
промежуточному и итоговому контролю.
Методические указания предназначены для студентов, обучающихся
по направлению 011200.68 «Физика», магистерская программа «Биофизика».
Целью изучения дисциплины является - формирование у студентов
понимания принципов, условий применимости и ограничений в
использовании методов качественного, количественного и структурного
анализа различных биологических объектов, которые могут являться
биоорганическими и бионеорганическими соединениями, клеточными и
субклеточными структурами. В результате освоения материала курса
студенты должны научиться адекватно выбирать необходимые физикохимические методы для решения конкретных задач.
Задача курса: представить сведения о современных физико-химических
методах качественного, количественного и структурного анализа и их
технической реализации для решения возникающих в биофизических
исследованиях.
Задачей изучения дисциплины является формирование следующих
компетенций:
– способностью демонстрировать углубленные знания в области
математики и естественных наук (ОК-1);
– способностью порождать новые идеи (креативность) (ОК-5);
– способностью свободно владеть фундаментальными разделами физики,
необходимыми для решения научно-исследовательских задач (в соответствии
со своей магистерской программой) (ПК-1);
– способностью использовать знания современных проблем физики,
новейших достижений физики в своей научно-исследовательской
деятельности (ПК-2);
– способностью самостоятельно ставить конкретные задачи научных
исследований в области физики (в соответствии с профилем магистерской
программы) и решать их с помощью современной аппаратуры, оборудования,
информационных технологий с использованием новейшего отечественного и
зарубежного опыта (ПК-3);
– способностью и готовностью применять на практике навыки
составления и оформления научно-технической документации, научных
отчетов, обзоров, докладов и статей (в соответствии с профилем
магистерской программы) (ПК-4);
– способностью свободно владеть разделами физики, необходимыми для
решения научно-инновационных задач (в соответствии с профилем
подготовки) (ПК-6);
– способностью свободно владеть профессиональными знаниями для
анализа и синтеза физической информации (в соответствии с профилем
подготовки) (ПК-7);
– способностью организовать и планировать физические исследования
(ПК-9).
1 Объем дисциплины и виды учебной работы
Вид учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия:
Всего
зачетных
единиц
(часов)
Семестр
10
4 (144)
1,56 (56)
4 (144)
1,56 (56)
лекции
0,78 (28)
0,78 (28)
практические занятия (ПЗ)
0,78 (28)
0,78 (28)
Самостоятельная работа:
1,44 (52)
1,44 (52)
Вид промежуточного контроля (зачет,
экзамен)
Экзамен
1 (36)
Экзамен
1 (36)
2 Содержание дисциплины
2.1 Разделы дисциплины
№
п/п
Модули и разделы дисциплины
1
Модуль 1. Введение. Современная аналитическая химия и методология
биофизических исследований.
2
Модуль 2. Получение и анализ высокоочищенных биомолекул.
3
Модуль 3. Спектроскопические и связанные с ними методы анали-за биологических
соединений и структур.
Модуль 4. Микроскопия высокого разрешения
4
5
6
Модуль 5. Основные биофизические и физико-химические методы оценки состояния
окружающей среды и состояния человека.
Модуль 6. Физические основы современных методов анализа последовательности
нуклеиновых и белковых молекул.
7
Модуль 7. Нейросети и их применение в биофизических исследованиях.
8
Модуль 8. Обработка экспериментальных данных и их представление.
3.3 Практические занятия
№
п/п
1
№ раздела
дисциплины
Модуль 1. Введение.
Современная
аналитическая химия и
методология
биофизических
исследований.
Наименование практических занятий,
объем в часах
Раздел 1.2. Основные физико-химические методы,
используемые в биофизических исследованиях.
(аудиторные часы – 0,097 (3,5ч))
2
Модуль 2. Получение и Раздел 2.3. Хроматографические методы разделения и
анализ
анализа биологических веществ.
высокоочищенных
биомолекул.
(аудиторные часы – 0,097 (3,5ч))
3
Модуль 3.
Спектроскопические и
связанные с ними
методы анали-за
биологических
соединений и структур.
Раздел 3.2. Спектрофлюоресцентные методы анализа
Раздел 3.3. Собственная флюоресценция белков в
исследовании их функционирования
(аудиторные часы – 0,097 (3,5ч))
4
Модуль 4. Микроскопия Раздел 4.1. Основные методы электронной микроскопии
высокого разрешения
(аудиторные часы – 0,097 (3,5ч))
5
Модуль 5. Основные
биофизические и
физико-химические
методы оценки
состояния окружающей
среды и состояния
человека.
Модуль 6. Физические
основы современных
методов анализа
последовательности
нуклеиновых и белковых
молекул.
Модуль 7. Нейросети и
их применение в
биофизических
исследованиях.
Модуль 8. Обработка
экспериментальных
данных и их
представление.
6
7
8
Раздел 5.1. Основные физико-химические методы оценки
состояния человека.
(аудиторные часы – 0,097 (3,5ч))
Раздел 6.1. Современные методы анализа
последовательности нуклеиновых и белковых молекул.
(аудиторные часы – 0,097 (3,5ч))
Раздел 7.1. Применение нейросетей в биофизических
исследованиях.
(аудиторные часы – 0,097 (3,5ч))
Раздел 8.1. Обработка экспериментальных данных и их
представление.
(аудиторные часы – 0,097 (3,5ч))
Методические замечания к проведению семинарских занятий
Семинарские занятия направлены на расширение и углубление понимания
теоретических знаний и их практическое применение по курсу «Физикохимические методы анализа в биофизике». Особое внимание обращается на
развитие у студентов умений и навыков самостоятельного и критического
мышления, дискурсивных практик.
Важными задачами семинарского занятия являются:
- развитие способности к анализу и синтезу и формирование навыков
контекстной обработки информации;
- проблематизация и актуализация изучаемого материала, а также умение
обобщать на основе законспектированных научных текстов.
К интерактивным формам и приемам работы на семинаре можно отнести
творческие минидискуссии, активный обмен мнениями по поставленным
вопросам, обсуждение выступлений студентов, подготовку и демонстрацию
презентаций с последующим их коллективным обсуждением. Участие в работе
семинарского занятия позволяет обсудить в группе обозначенные заранее
вопросы или самим участникам поставить перед аудиторией возникающие
вопросы на обсуждение, оценить уровень и качество усвоения пройденной темы.
3 Учебно-методические материалы по дисциплине
Основная литература:
1. И.Н.Сердюк, Н.Заккаи, Дж.Заккаи. Методы в молекулярной биофизике.
Структура. Функция. Динамика: учебное пособие : [в 2 томах] / И.
Сердюк, Н. Заккаи, Д. Заккаи ; науч. ред. И. Сердюк. - Москва :
Книжный дом "Университет", Том 1. - 2009. - 567 с. (12 экз.)
2. И.Н.Сердюк, Н.Заккаи, Дж.Заккаи. Методы в молекулярной биофизике.
Структура. Функция. Динамика: учебное пособие : [в 2 томах] / И.
Сердюк, Н. Заккаи, Д. Заккаи ; науч. ред. И. Сердюк. - Москва :
Книжный дом "Университет", Том 2. - 2010. - 733 с. (11 экз.)
3. Отто, М. Современные методы аналитической химии: перевод с
немецкого / М. Отто. - 3-е изд. - Москва : Техносфера, 2008. - 543 с.
(14 экз.)
4. Квантовая радиофизика: магнитный резонанс и его приложения:
учебное пособие для студентов вузов по направлению "Прикладные
математика и физика", а также по направлениям "Физика" и
"Радиофизика" / Санкт-Петербургский университет [СПбГУ] ; ред. В.
И. Чижик. - Изд. 2-е, перераб... - СПб. : Изд-во С-Пб ун-та, 2009. - 699
с. (20 экз.)
Дополнительная литература:
1. М.Отто. Современные методы аналитической химии. 2-е исправленное
издание. Техносфера, Москва, 2006, 544с.
2. Д.Г.Кнорре, С.Д.Мызина. Биологическая химия. «Высшая школа»,
Москва, 2000, 479с.
3. А.С.Спирин. Молекулярная биология. Структура рибосомы и
биосинтез белка. «Высшая школа», Москва, 1986, 303с.
5. П.М.Бородин и др. Квантовая радиофизика: магнитный резонанс и его
приложения. Изд-во С.Петербургского университета, Санкт-Петербург,
2009, 700с.
6. Применение методов Фурье-оптики. Под ред. Г.Старка. Радио и связь,
Москва, 1988, 536с.
7. К.Данцер, Э.Тан, Д.Мольх. Аналитика. Систематический обзор. Химия,
Москва, 1981, 280с.
Электронные, информационные ресурсы:
1. Лаваньини , И. Количественные методы в масс-спектрометрии
[Электронный ресурс] / И. Лаваньини , Ф. Маньо, Р. Сералья, Т. Тральди.
- Электрон. текстовые дан. (PDF, 3,99 Мб). - М.: Техносфера, 2008. - 174 с.
Режим доступа: http://lib2.sfu-kras.ru/elib/u51/i-436837.pdf
2. Bionanotechnology: Global Prospects. Editor: D. E. Reisner, CRC Press, 2009,
345 pp. Режим доступа: http://lib2.sfu-kras.ru/elib/b28/0234104.pdf
3. Современные проблемы и методы биотехнологии [Электронный ресурс] :
электрон. учеб. пособие / Н. А. Войнов [и др.] ; Сиб. федерал. ун-т. Версия 1.0. - Электронные данные (PDF ; 10 976 Кб). - Красноярск : ИПК
СФУ, 2009. - 418 on-line. - (Современные проблемы и методы
биотехнологии : УМКД № 1323-2008 / рук. творч. коллектива Т.Г.
Волова) (Электронная библиотека СФУ. Учебно-методические комплексы
дисциплин).
Режим
доступа:
http://files.lib.sfukras.ru/ebibl/umkd/1323/u_manual.pdf