• A
  • A
  • A
  • АБВ
  • АБВ
  • АБВ
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта

Биохимия

2020/2021
Учебный год
RUS
Обучение ведется на русском языке
5
Кредиты
Статус:
Курс обязательный
Когда читается:
2-й курс, 3, 4 модуль

Преподаватели

Программа дисциплины

Аннотация

Биохимия — наука о химическом составе живых клеток и организмов, а также о лежащих в основе их жизнедеятельности химических процессах. Биохимия — сравнительно молодая наука, которая находится на стыке биологии и химии. Программа предназначена для преподавателей, ведущих дисциплину «Биохимия», учебных ассистентов и студентов направления подготовки 06.03.01 Биология, обучающихся по образовательной программе «Клеточная и молекулярная биотехнология». Программа учебной дисциплины разработана в соответствии с: Образовательным стандартом НИУ ВШЭ по направлению 06.03.01 Биология; Образовательной программой «Клеточная и молекулярная биотехнология» и объединенным учебным планом по образовательной программе «Клеточная и молекулярная биотехнология». Данная учебная дисциплина включена в раздел «Профессиональный цикл» Учебного плана 06.03.01 Биология и относится к базовой профильной части. Осваивается на 2 курсе в 3-4 модулях. Изучение данной дисциплины базируется на результатах освоения дисциплины «Общая и неорганическая химия» и «Органическая химия для биологии и медицины». Основные положения дисциплины «Биохимия» будут использоваться в рамках изучения дисциплин «Методы исследования макромолекул», «Геномика и протеомика», «Генная инженерия», «Энзимология» и др., а также при прохождении практик на 2-4 курсах образовательной программы «Клеточная и молекулярная биотехнология».
Цель освоения дисциплины

Цель освоения дисциплины

  • Целью освоения дисциплины является формирование у студентов базовых представлений о химическом строении, свойствах, функциональной роли биологически важных соединений и основных путях их превращений в живых организмах.
Планируемые результаты обучения

Планируемые результаты обучения

  • Распознает основные группы молекулярных компонентов живых систем. Описывает их роль в строении и функционировании живых организмов.
  • Различает основные группы биополимеров. Описывает химические строение биополимеров.
  • Объясняет и иллюстрирует взаимосвязь между строением и функциональной ролью биополимеров.
  • Объясняет молекулярные основы ферментативного катализа. Иллюстрирует особенности ферментов как катализаторов. Формулирует способы ковалентной и нековалентной регуляции ферментов. Иллюстрирует роль ферментов в метаболизме. Называет и сравнивает кофакторы ферментов, объясняет принципы их действия.
  • Формулирует базовые принципы выделения и очистки молекулярных компонентов клеток. Сравнивает физико-химические свойства компонентов клеток и объясняет, каким образом эти различия могут быть использованы при их выделении и очистке.
  • Называет и сравнивает основные виды и источники метаболической энергии. Описывает химические реакции, лежащие в основе пищеварительной деградации основных групп питательных веществ. Объясняет молекулярную логику метаболических превращений в живых системах.
  • Описывает химические реакции, лежащие в основе метаболизма углеводов в живых системах.
  • Объясняет принципы работы дыхательной цепи млекопитающих, называет ее компоненты и формулирует ее роль для аэробного метаболизма. Называет и сравнивает разные способы синтеза АТР в метаболизме.
  • Описывает химические реакции, лежащие в основе метаболизма липидов в живых системах.
  • Описывает химические реакции, лежащие в основе метаболизма аминокислот и нуклеотидов в живых системах.
  • Описывает химические реакции, лежащие в основе метаболизма ксенобиотиков в живых системах.
  • Объясняет принципы регуляции метаболических путей. Описывает молекулярные процессы, лежащие в основе такой регуляции.
  • Приобретение навыков экспериментальной работы в биохимической лаборатории
  • Приобретение навыков самостоятельной работы в биохимической лаборатории, умение анализировать и оформлять полученные результаты
Содержание учебной дисциплины

Содержание учебной дисциплины

  • Тема 1. Введение. Молекулярный состав живых организмов.
    Молекулярные компоненты клетки и внеклеточных структур. Понятие о гомеостазе. Вода, рН и буферные растворы. Неорганические компоненты. Биоминерализация. Метаболическое секвестрирование. Основные группы органических метаболитов, их роль в структуре и функционировании живого организма.
  • Тема 2. Структура и свойства биополимеров.
    Понятие о биополимерах. Белки: химические строение, свойства, пространственная структура, особенности функционирования. Фибриллярные и глобулярные белки. Динамика белковой структуры как основа молекулярного узнавания, каталитической и других функций белков.
  • Тема 3. Структура и свойства биополимеров (продолжение).
    Углеводы и полисахариды: строение и функции. Нуклеозиды, нуклеотиды и нуклеиновые кислоты. Возможности ковалентной конъюгации биополимеров; межклассовые соединения и их роль в природе. Возможности нековалентного взаимодействия биополимеров, супрамолекулярные комплексы и их роль в природе. Принципы образования комплексов, их количественные характеристики и основные приемы идентификации компонентов супрамолекулярных комплексов.
  • Тема 4. Базовые принципы действия ферментов.
    Базовые принципы и молекулярные основы ферментативного катализа. Эффективность, специфичность, регулируемость ферментативного катализа. Уникальные особенности биополимеров, обеспечивающие возможность внутримолекулярного полифункционального катализа. Основные группы ферментов. Кофакторы и коферменты. Регуляция ферментативного катализа. Аллостерические эффекты в белках и ферментах.
  • Тема 5. Выделение и очистка компонентов клеток.
    Что и зачем нужно выделять из клеток и биологических жидкостей. Основные приемы обнаружения и определения основных групп метаболитов и биополимеров. Методы разрушения клеток. Дифференциальное выделение компонентов клеток. Физико-химические основы фракционирования биополимеров. Выделение и очистка белков. Методы идентификации целевого белка.
  • Тема 6. Энергетические основы метаболизма.
    Пищеварение на уровне клетки и организма. Деградация, всасывание и транспорт в ткани основных групп питательных веществ. Организация метаболических путей. Сопряженные реакции. Прямое и непрямое сопряжение. Макроэргические соединения как источник метаболической энергии. Участие АТР в метаболических реакциях. АТР как конформационный переключатель. Окислительно-восстановительный потенциал как источник энергии. Роль NADH в метаболизме. Энтропия как источник метаболической энергии.
  • Тема 7. Метаболизм углеводов.
    Фосфоролиз гликогена. Гликолиз – основные интермедиаты, ферменты, их регуляция. Понятие о субстратном фосфорилировании. Глюконеогенез – стадии-шунты. Регулирование гликолиза и глюконеогенеза. Аэробный и анаэробный метаболизм. Молочнокислое и спиртовое брожение. Пентозомонофосфатный путь, его роль в анаболизме. Синтез ди- и полисахаридов.
  • Тема 8. Цикл Кребса и окислительное фосфорилирование.
    Окислительное декарбоксилирование пирувата. Ацетил-СоА – универсальный интермедиат распада жиров, углеводов и белков. Цикл Кребса и его регуляция. Анаплеротические реакции. Роль окислительного фосфорилирования в аэробном метаболизме. Строение и функционирование дыхательной цепи. АТР-синтаза, ее строение и функционирование.
  • Тема 9. Метаболизм липидов.
    Основные группы липидов. Деградация жиров, попадающих с пищей, и транспорт продуктов в клетки тканей. Жирные кислоты: заменимые и незаменимые, насыщенные и ненасыщенные. Активация и транспорт ацильных остатков. Бета-окисление жирных кислот. Другие виды деградации жирных кислот. Синтез жирных кислот. Синтез мембранных липидов. Синтез холестерина и стероидов.
  • Тема 10. Метаболизм аминокислот и нуклеотидов.
    Основные группы азот-содержащих метаболитов у животных. Катаболизм аминокислот. Цикл мочевины. Судьба углеродных скелетов аминокислот. Аминокислоты как предшественники важнейших метаболитов. Анаболизм азот-содержащих соединений: основные источники азота. Синтез основных групп аминокислот. Синтез нуклеозидов и нуклеотидов. Особенности метаболизма азота у других групп организмов.
  • Тема 11. Метаболизм ксенобиотиков.
    Понятие о ксенобиотиках. Основные группы ксенобиотиков. Механизмы метаболической трансформации ксенобиотиков. Важность понимания метаболизма ксенобиотиков для медицинских и экологических аспектов биохимии.
  • Тема 12. Регуляция и интеграция метаболизма.
    Возможности регуляции метаболизма. Сигнальные системы в живых организмах и их роль в регуляции метаболизма. Химический и нейрональный сигналинг. Гормоны, нейромедиаторы, медиаторы воспаления как примеры метаболических регуляторов.
  • Тема 13. Особенности работы в практикуме по биохимии
    Правила техники безопасности при работе в биохимической лаборатории. Знакомство с базовыми физико-химическими методами анализа. Спектральные методы анализа. Буферные растворы и рН-метрия. Обнаружение и определение основных групп метаболитов. Особенности работы с биополимерами.
  • Тема 14. Выделение и очистка белков
    Основные приемы выделения и очистки белков. Различные виды хроматографии. Кинетика ферментативных реакций. Влияние различных факторов на работу ферментов. Оформление и статистический анализ полученных результатов.
Элементы контроля

Элементы контроля

  • неблокирующий Контрольная работа №1
    Если контрольная работа не сдана или сдана на 0 баллов, то вопросы по тематике, входящей в сдаваемый материал, могут быть включены в устный экзамен в качестве дополнительного вопроса.
  • неблокирующий Контрольная работа №2
    Если контрольная работа не сдана или сдана на 0 баллов, то вопросы по тематике, входящей в сдаваемый материал, могут быть включены в устный экзамен в качестве дополнительного вопроса.
  • неблокирующий Экзамен (3 модуль)
    Письменный экзамен. Экзаменационный билет включает 2 вопроса из разных тем.
  • неблокирующий Экзамен (4 модуль)
    Устный экзамен. Экзаменационный билет включает 2 вопроса из разных тем.
  • неблокирующий Контрольная работа №3
    Если контрольная работа не сдана или сдана на 0 баллов, то вопросы по тематике, входящей в сдаваемый материал, могут быть включены в устный экзамен в качестве дополнительного вопроса.
  • неблокирующий Сдача лабораторных работ
Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация

  • Промежуточная аттестация (3 модуль)
    Итоговая оценка= 0.25*Оценка за КР_1+ 0.25*Оценка за КР_2 + 0.5*Оценка за экзамен (3 модуль)
  • Промежуточная аттестация (4 модуль)
    Итоговая оценка= 0.05*Оценка за КР_1+ 0.05*Оценка за КР_2 + 0.1*Оценка за экзамен (3 модуль) + 0.05*Оценка за КР_3 + 0,35*Сдача лабораторных работ + 0.4*Оценка за экзамен (4 модуль)
Список литературы

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

  • Lehninger principles of biochemistry, Nelson, D. L., Cox, M. M., 2017
  • Щукин С.И. - Отв. ред. - БИОХИМИЯ 2-е изд., испр. и доп. Учебник и практикум для академического бакалавриата - М.:Издательство Юрайт - 2018 - 361с. - ISBN: 978-5-534-01020-6 - Текст электронный // ЭБС ЮРАЙТ - URL: https://urait.ru/book/biohimiya-413830

Рекомендуемая дополнительная литература

  • Основы биохимии : учеб. пособие / Т.Л. Ауэрман, Т.Г. Генералова, Г.М. Суслянок. — М. : ИНФРА-М, 2019. — 400 с. — (Высшее образование: Бакалавриат). - Режим доступа: http://znanium.com/catalog/product/982131