ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ В.Г. БЕЛИНСКОГО
| Принятона заседании Ученого совета естественно-географического факультета протокол заседания совета факультета№ ___от «___» _________2007 г.Декан факультета _____________Н.А. Кагина | УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебной работе _________________М.А. Пятин «___» _________2007 г. |
ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Кинетика и термодинамика ферментативных реакций
СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 020208–«Биохимия»
Факультетестественно-географический
КАФЕДРА биохимии
Пенза – 2007
1. Квалификационные требования
Квалификация выпускника – биохимик.
Нормативный срок освоения основной образовательной программы подготовки биохимика по специальности 020208 Биохимия при очной форме обучения 5 лет.
Квалификационная характеристика выпускника
Специалист-биохимик осуществляет деятельность по изучению строения и свойств химических соединений, входящих в состав живых организмов, метаболизма и его регуляции. Разрабатывает нормативные документы в своей области деятельности, организует и выполняет экспедиционные работы и лабораторные исследования; анализирует получаемую полевую и лабораторную информацию, обобщает и систематизирует результаты выполненных работ, используя современную вычислительную технику; составляет научно-технические отчеты и другую установленную документацию; следит за соблюдением установленных требований, действующих норм, правил и стандартов в области своей деятельности. Проводит экспериментальные исследования в своей области, формулирует их задачу, участвует в разработке и осуществлении новых методических подходов, обсуждении, оценке и публикации результатов, проводит патентную работу, участвует в работе семинаров и конференций, составлении патентных заявок.
В производственных и медицинских организациях проводит биохимическую аналитическую работу, участвует в диагностике и экспертизе, сертификации продуктов производства.
Исходя из своих квалификационных возможностей, специалист-биохимик подготовлен к самостоятельной работе на должностях биохимика, врача-лаборанта, биолога, лаборанта-исследователя, инженера-исследователя, научного сотрудника в научно-исследовательских и научно-производственных учреждениях, и других должностях, в соответствии с требованиями Квалификационного справочника должностей руководителей, специалистов и других служащих, утвержденных постановлением Минтруда РФ от 21.08.98 № 37.
Специалист-биохимик подготовлен к педагогической деятельности на должности преподавателя в средней школе и учреждениях профессионального образования при условии освоения дополнительной образовательной программы психолого-педагогического профиля.
Область профессиональной деятельности.
Исследование строения и физико-химических свойств химических соединений, входящих в состав живых организмов, метаболизма и молекулярных механизмов его регуляции.
Объекты профессиональной деятельности.
Вирусы и микроорганизмы, клеточные органеллы и одиночные клетки, многоклеточные организмы (растения и животные).
Виды профессиональной деятельности.
· Проведение научных исследований в области биохимии и молекулярной биологии: сбор и подготовка научных материалов, квалифицированная постановка экспериментов, обработка результатов клинических анализов и экспериментальных исследований.
· Научно-производственная и организационная деятельность;
· Педагогическая деятельность (при условии освоения соответствующей образовательно-профессиональной программы педагогического профиля) преподавание в средней и высшей школе, осуществление просветительской деятельности.
· Иные виды деятельности, позволяющие использовать базовую биологическую подготовку и подготовку по специальности 020208 – Биохимия.
2. Требования ГОС по дисциплине
Законы классической термодинамики в биохимии; теория энергетического сопряжения, богатые энергии соединения; термодинамическое равновесие; методы расчета термодинамических характеристик биохимических реакций; теоретические основы кинетики ферментативных реакций и методы расчета.
3. Цели и задачи дисциплины
Кинетика и термодинамика ферментативных реакций является основой для большинства расчетов, использующихся на биотехнологических, в частности, энзимологических производствах.
Дипломированный специалист-биохимик должен иметь представление о математическом аппарате ферментативной кинетики и владеть методом расчетов основных констант ферментативных реакций, уметь определять тип ингибирования по экспериментальным данным и определять эффективность ингибирования.
Цель курса «Кинетика и термодинамика ферментативных реакций» - показать применение основных физико-химических законов к ферментативным реакциям, ознакомить со способами расчетов, часто встречающихся на практике – в научной и производственной деятельности.
Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом Высшего профессионального образования для студентов, обучающихся по специальности 020208 – «Биохимия».
4. Место дисциплины в профессиональной подготовке студентов
Курс «кинетики и термодинамики ферментативных реакций» является заключительным курсом в цикле спецдисциплин федерального компонента, посвященных изучению ферментов. Он имеет основополагающее значение, поскольку главным объектом его изучения являются ферменты – катализаторы всего живого, без которых немыслимыми являются все биохимические процессы.
Распределение времени, отведенного на изучение дисциплины по учебному плану
| Форма учебной работы | Форма обучения | |
| Очная | ||
| По семестрам | ||
| 9 | ||
| Общая трудоёмкость, всего часов | 80 | |
| Аудиторные занятия (АЗ) | 36 | |
| Лекции (Л) | 24 | |
| Практические занятия (ПЗ) | ||
| Семинары (С) | ||
| Лабораторные занятия (ЛЗ) | 12 | |
| Другие виды аудиторных занятий | ||
| Самостоятельная работа (СР) | 44 | |
| Контрольная работа | + | |
| Компьютерное тестирование | ||
| Курсовая работа | ||
| Форма итогового контроля (зачет, экзамен) | экзамен | |
Тематические планы для очной формы обучения
| №п/п | Тема | Кол-во часов | ||
| Лекц. | Лаб. | Сам. | ||
| Общее число часов | 24 | 12 | 44 | |
| 1. | Введение в кинетику и термодинамику ферментативных реакций. Ранние исследования. История вопроса. | 2 | 2 | 4 |
| 2. | Уравнение Михаэлиса-Ментен. Вывод, анализ. | 2 | 1 | 4 |
| 3. | Графическое представление ферментативных реакций. | 2 | 1 | 4 |
| 4. | Уравнения стационарной скорости. | 2 | 1 | 4 |
| 5. | Принцип стационарности. Термодинамические представления. | 2 | 1 | 4 |
| 6. | Классификация ингибиторов. | 2 | 1 | 4 |
| 7. | Кинетика и термодинамика ингибиторов. | 2 | 1 | 4 |
| 8. | Механизмы ферментативного катализа. | 2 | 1 | 4 |
| 9. | Уравнения скоростей разных моделей. | 2 | 1 | 4 |
| 10. | Влияние рН и температуры. | 2 | 1 | 4 |
| 11. | Кинетические модели кооперативности. | 4 | 1 | 4 |
Содержание дисциплины
1. Введение
Введение в кинетику и термодинамику ферментативных реакций. Ранние исследования. История вопроса. Законы классической термодинамики в биохимии; теория энергетического сопряжения, богатые энергии соединения.
2. Кинетика и термодинамика ферментативных реакций
Термодинамическое равновесие; методы расчета термодинамических характеристик биохимических реакций; теоретические основы кинетики ферментативных реакций и методы расчета. Уравнение Михаэлиса-Ментен. Вывод, анализ. Принцип стационарности. Методы определения кинетических параметров. Кинетика двухстадийных ферментативных реакций. Графическое представление ферментативных реакций. Термодинамические методы выведения уравнений стационарной скорости. Метод Кинга-Альтмана. рН-зависимости ферментативных реакций. Температурные эффекты ферментативных реакций. Равновесные концентрации реагентов.
3. Кинетика и термодинамика ингибиторов и активаторов
Классификация ингибиторов. Кинетика и термодинамика ингибиторов. Способы определения типов ингибирование по экспериментальным данным. Равновесные концентрации реагентов. Применение ингибиторов.
4. Механизмы ферментативного катализа
Классификация механизмов и схематическое представление. Уравнения скорости. Изотропный обмен. Индуцированный перенос.
5. Контроль ферментативной активности
Необходимость контроля метаболических процессов. Уравнение Хилла. Уравнение Эдера. Уравнение Полинга. Симметричная модель Моно, Уаймена и Шанже. Кинетические модели кооперативности. Последовательная модель Кошланда.
Список основной литературы
1. Березин И.В., Мартинек К. Основы физической химии ферментативного катализа. - М.: Высшая школа, 1977. - С. 216-225.
2. Ленинджер А. Основы биохимии. - М.: Мир, 1985. - 260 с.
3. Курганов Б.И. Аллостерические ферменты. - М.: Наука, 1978. - С. 11-41.
4. Варфоломеев Р.Д., Зайцев С.В. Кинетические методы в биохимических исследованиях. - М.: МГУ, 1982. - 344 с.