МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского
Институт химии
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебно-методической работе
__________________ профессор Елина Е.Г.
"__" __________________20__ г.
Рабочая программа дисциплины
Основы аналитической иммунохимии
Направление подготовки
020100 – Химия
Магистерская программа
Химия биологически активных веществ
Квалификация (степень) выпускника
Магистр
Форма обучения
очная
Саратов,
2011 год
1. Цели освоения дисциплины
Целями освоения дисциплины «Основы аналитической иммунохимии» являются формирование у студентов общекультурных и профессиональных компетенций: владения теорией и навыками практической работы в области химии биологически активных веществ, биотехнологии и микробиологии; понимания принципов работы и умения работать на современной аппаратуре при проведении научных исследований в области иммунохимии, представления о наиболее актуальных направлениях иммунохимических исследований, владения навыками мышления, позволяющими принимать собственные решения на основании полученных базовых знаний по аналитической иммунохимии.
2.Место дисциплины в структуре ООП магистратуры
Дисциплина «Основы аналитической иммунохимии» относится к вариативной части профессионального (специального) цикла (М2) ООП магистратуры по профилю подготовки «Химия биологически активных веществ» по направлению подготовки 020100 – Химия.
Программа подготовки магистров соответствует третьему уровню и приведена в соответствие с Федеральным государственным общеобразовательным стандартом высшего профессионального образования, утвержденным приказом Министерства образования и науки РФ от 19 мая 2010 г. № 531.
К «входным» знаниям, умениям и готовностям обучающегося, необходимым при усвоении данной дисциплины и приобретенным в результате освоения предшествующих дисциплин, относятся: знания фундаментальных разделов неорганической и органической химии, химических основ биологических процессов, введения в микробиологию, медицинской химии, умение использовать полученные знания для объяснения результатов научных экспериментов; владение современными информационными технологиями; знание систем сбора, обработки и хранения научной информации.
Освоение данной дисциплины необходимо для написания магистерской диссертации, для профессиональной деятельности в области химии биологически активных веществ, биотехнологии и микробиологии.
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины «Основы аналитической иммунохимии»
В результате освоения дисциплины «Основы аналитической иммунохимии» выпускник должен овладеть следующими компетенциями:
способностью ориентироваться в условиях производственной деятельности и адаптироваться в новых условиях (ОК-1);
умением принимать нестандартные решения (ОК-2);
пониманием принципов работы и умением работать на современной научной аппаратуре при проведении научных исследований (ОК-6).
представлением о наиболее актуальных направлениях исследований в современной теоретической и экспериментальной химии и иммунохимии (ПК-1);
владением теорией и навыками практической работы в избранной области химии (в соответствии с темой магистерской диссертации) (ПК-3);
умением анализировать научную литературу с целью выбора направления исследования по предлагаемой научным руководителем теме и самостоятельно составлять план исследования (ПК-4);
способностью анализировать полученные результаты, делать необходимые выводы и формулировать предложения (ПК-5);
наличием опыта профессионального участия в научных дискуссиях (ПК-6);
умением представлять полученные в исследованиях результаты в виде отчетов и научных публикаций (стендовые доклады, рефераты и статьи в периодической научной печати) (ПК-7)
В результате освоения дисциплины магистр должен:
знать:
основные понятия иммунохимии (свойства антигенов, биосинтез антител и механизм их образования, физико-химические основы взаимодействия антигена с антителом, общие принципы иммунохимического анализа);
инструментарий иммунохимического анализа (различные методы получения и очистки специфических антител, приемы качественного и высокоточного количественного выявления иммунных комплексов, аппаратуру для разных видов иммунохимического анализа);
уметь:
анализировать профильную научную литературу;
анализировать результаты иммунохимических экспериментов, делать выводы и формулировать предложения, применять полученные знания в будущей профессиональной деятельности;
вести научную дискуссию по проблемам теоретической и экспериментальной иммунохимии и в смежных областях – биоорганической химии, биотехнологии и микробиологии;
владеть:
основными приемами иммунохимического анализа;
методологией научного творчества.
4. Структура и содержание дисциплины «Основы аналитической иммунохимии»
Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единиц (180 часов).
Структура и содержание дисциплины
№
п/п
|
Раздел дисциплины
|
Семестр
|
Неделя семестра
|
Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах)
|
Формы текущего контроля успеваемости
(по неделям семестра)
Формы промежуточной аттестации
(по семестрам)
|
Лек-ции
|
Лаборат. раб.
|
СРС
|
Всего
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
1
|
Краткая история развития иммунологии и иммунохимии.
|
11
|
1
|
2
|
2
|
2
|
4
|
|
2
|
Назначение и организация иммунной системы человека и животных. Клетки и органы иммунной системы.
|
11
|
2
|
2
|
|
4
|
6
|
Коллоквиум «Клеточный и гуморальный иммунный ответ»
|
3
|
Развитие иммунного ответа. Теории антителообразования.
|
11
|
3
|
2
|
|
4
|
6
|
|
4
|
Антигены. Процессы, происходящие с антигеном в макроорганизме.
|
11
|
4
|
2
|
|
4
|
6
|
Разбор конкретных ситуаций
|
5
|
Классификация и основы строения антигенов..
|
11
|
5
|
2
|
|
4
|
6
|
|
6
|
Антитела (иммуноглобулины). Природа и функции антител.
|
11
|
6
|
2
|
|
4
|
6
|
|
7
|
Классификация иммуноглобулинов и их свойства.
|
11
|
7
|
2
|
|
4
|
6
|
|
8
|
Методы получения антител.
|
11
|
8
|
2
|
18
|
|
14
|
Разбор конкретных ситуаций
|
9
|
Поликлональные антитела.
|
11
|
9
|
2
|
|
6
|
8
|
|
10
|
Моноклональные антитела.
|
11
|
10
|
2
|
|
6
|
8
|
|
11
|
Миниантитела.
|
11
|
11
|
2
|
4
|
4
|
6
|
|
12
|
Физико-химические основы иммунохимических взаимодействий.
|
11
|
12
|
2
|
|
|
10
|
Коллоквиум «Основы взаимодействия антиген-антитело»
|
13
|
Реакции преципитации в растворе.
|
11
|
13
|
2
|
4
|
|
12
|
|
14
|
Феномен агглютинации и его использование в аналитической иммунохимии. Реакции прямой агглютинации, пассивной гемагглютинации, латексной агглютинации.
|
11
|
14
|
2
|
4
|
|
10
|
Разбор конкретных ситуаций
|
15
|
Реакции преципитации в геле.
|
11
|
15
|
2
|
20
|
|
14
|
Заслушивание и обсуждение рефератов
|
16
|
Иммунохимический анализ на основе меченых антител.
|
11
|
16-17
|
4
|
16
|
|
12
|
Коллоквиум «Методы выявления иммунохимических взаимодействий»
|
|
Промежуточная аттестация.
|
|
|
|
|
|
36
|
Экзамен
|
|
Итого: часов (зачетных единиц трудоемкости)
|
|
|
34
|
68
|
42
|
180 (5)
|
|
4.1. Содержание дисциплины «Основы аналитической иммунохимии»
Понятие об иммунитете. Общие принципы иммунохимического анализа. Краткая история развития иммунологии.
Назначение и организация иммунной системы человека и животных. Клетки и органы иммунной системы.
Клонально-селекционная теория антителообразования. Явление иммунологической памяти. Субпопуляции лимфоцитов. Кооперация эффекторных Т-клеток, В-клеток и макрофагов при гуморальном иммунном ответе. Т-зависимый и Т-независимый иммунный ответ.
Антигены. Понятие «антиген», простые и сложные антигены. Свойства антигенов. Понятия антигенности и специфичности. Процессы, происходящие с антигеном в макроорганизме. Факторы, влияющие на антигенность соединения.
Классификация и основы строения антигенов. Конъюгированные антигены. Последовательные (секвенциальные) и конформационные антигенные детерминанты. Классификация антигенов. Антигены групп крови. Антигены микроорганизмов.
Антитела (иммуноглобулины). Природа и функции антител. Молекулярное строение антител. Легкие и тяжелые цепи. Fab и Fc фрагменты. Механизм взаимодействия антигена с антителом.
Классификация иммуноглобулинов и их свойства. Происхождение разнообразия антител (теория генетического наследования и теория соматических мутаций).
Методы получения антител. Динамика синтеза антител. Способы иммунизации лабораторных животных. Адъюванты и их свойства. Получение сыворотки крови и выделение иммуноглобулинов. Очистка антител методом аффинной хроматографии.
Поликлональные антитела. Проблема получения антител к гаптенам. Усиление иммунного ответа с применением корпускулярных носителей при иммунизации. Различные схемы иммунизации. Моноспецифические и полиспецифические поликлональные антитела. Получение изолированных Fab фрагментов.
Моноклональные антитела. Общие вопросы, касающиеся получения гибридом. Основные этапы получения гибридом. Селекция гибридом на среде ГАТ. Преимущества и ограничения использования моноклональных антител.
Миниантитела. Получение фрагментов антител к низкомолекулярным и низкоиммуногенным антигенам с использованием комбинаторных фаговых библиотек.
Физико-химические основы иммунохимических взаимодействий. Кинетика и термодинамика реакции антиген-антитело. Роль температуры, рН и концентрации соли. Типы связей, участвующих во взаимодействии антиген-антитело. Понятия аффинности и авидности. Взаимодействие антител с моно- и поливалентными лигандами.
Реакции преципитации в растворе. Влияние соотношения антиген/антитело на образование растворимых и нерастворимых иммунных комплексов. Экспериментальное построение кривых осаждения. Регистрация преципитации методом светорассеяния.
Феномен агглютинации и его использование в аналитической иммунохимии. Реакции прямой агглютинации, пассивной гемагглютинации, латексной агглютинации.
Реакции преципитации в геле. Классическая реакция преципитации. Визуализация преципитации в гелях. Методы иммунодиффузии и иммуноэлектрофореза (линейный, ракетный, перекрестный, тандемный иммуноэлектрофорез).
Иммунохимический анализ на основе меченых антител. Иммуноферментный анализ (ИФА), его разновидности (ELISA, иммуноблоттинг, дот-анализ). Стадии эксперимента. Ферменты, используемые в ИФА.
Использование оптических биосенсоров для детекции взаимодействия антиген-антитело Иммунофлуоресцентные методы. Иммуногистохимия.
Лабораторные занятия
№ п/п
|
Темы занятий
|
Семестр
|
Неделя семестра
|
Трудоемкость (в часах)
|
Формы текущего контроля
|
1.\
|
Общие принципы иммунохимических методов анализа. Знакомство с лабораторным оборудованием и инструментами. Техника безопасности.
|
11
|
1
|
2
|
Оформление лабораторных работ.
|
2
|
Техника иммунизации лабораторных животных. Выделение антител из сыворотки крови.
|
11
|
1-3
|
10
|
Оформление лабораторных работ.
|
3
|
Очистка антител методом аффинной хроматографии.
|
11
|
4
|
4
|
Оформление лабораторных работ.
|
4
|
Получение изолированных Fab-фрагментов антител.
|
11
|
5
|
4
|
Оформление лабораторных работ.
|
5
|
Получение миниантител с использованием комбинаторных фаговых библиотек.
|
11
|
6
|
4
|
Оформление лабораторных работ.
|
6
|
Регистрация преципитации методом светорассеяния.
|
11
|
7
|
4
|
Оформление лабораторных работ.
|
7
|
Окрашивание иммунопреципитата. Процедуры удаления непреципитирующих белков, отмывания, отжимания, высушивания и окраски гелей.
|
11
|
8
|
4
|
Оформление лабораторных работ.
|
8
|
Метод иммунодиффузии в гелях. Интерпретация результатов.
|
11
|
9
|
4
|
Оформление лабораторных работ.
|
9
|
Линейный иммуноэлектрофорез. Стадии эксперимента. Интерпретация результатов.
|
11
|
10
|
4
|
Оформление лабораторных работ.
|
10
|
Двумерный иммуноэлектрофорез. Стадии эксперимента. Интерпретация результатов.
|
11
|
11
|
4
|
Оформление лабораторных работ.
|
11
|
Метод иммуноблоттинга. Стадии эксперимента.
|
11
|
12
|
4
|
Оформление лабораторных работ.
|
12
|
Дот-анализ. Стадии эксперимента.
|
11
|
13
|
4
|
Оформление лабораторных работ.
|
13
|
Экспериментальное построение кривых осаждения. Анализ влияния соотношения антигена и антител на образование растворимых и нерастворимых иммунных комплексов.
|
11
|
14
|
4
|
Оформление лабораторных работ.
|
14
|
Реакция агглютинации. Использование метода в аналитической иммунохимии.
|
11
|
15
|
4
|
Оформление лабораторных работ.
|
15
|
Иммуноферментный анализ (вариант ELISA). Стадии эксперимента.
|
11
|
16
|
4
|
Оформление лабораторных работ.
|
16
|
Иммунофлуоресцентная микроскопия.
|
11
|
17
|
4
|
Оформление лабораторных работ.
|
|
Итого часов
|
|
|
68
|
|
5. Образовательные технологии
При изучении дисциплины «Основы аналитической иммунохимии» реализуются различные виды учебной работы: лекции, лабораторные занятия, самостоятельные работы, работа над рефератами и выступление с ними перед студенческой аудиторией, оппонирование работ и дискуссии на темы рефератов. В рамках курса активно используются инновационные материалы: мультимедийные презентации и электронные образовательные ресурсы.
6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.
Самостоятельная работа студентов включает освоение теоретического материала, подготовку к лабораторным работам и прохождению тестов, оформление лабораторных работ.
Оценочные средства текущего контроля включают:
выполнение и оформление лабораторных работ;
разбор конкретных ситуаций;
оценку личностных качеств студента (исполнительность, инициативность);
компьютерное тестирование.
Промежуточная аттестация студентов производится в форме экзамена.
Вопросы по дисциплине
История развития иммунологии. Общие принципы иммунохимического анализа.
Развитие иммунного ответа. Клонально-селекционная теория антителообразования.
Антигены. Процессы, происходящие с антигеном в макроорганизме.
Классификация и основы строения антигенов. Антигены групп крови. Антигены микроорганизмов.
Антитела (иммуноглобулины). Природа и функции антител.
Классификация иммуноглобулинов и их свойства.
Методы получения антител.
Поликлональные антитела.
Моноклональные антитела.
Миниантитела.
Физико-химические основы иммунохимических взаимодействий.
Реакции преципитации в растворе.
Реакции преципитации в геле.
Иммунохимический анализ на основе меченых антител. Иммуноферментный анализ.
Коллоидное золото в качестве метки. Радиоизотопный анализ. Иммунофлуоресцентные методы. Иммуногистохимия.
Разбор конкретных ситуаций
Выбор оптимальной техники/схемы иммунизации лабораторных животных с учетом особенностей антигена и требований к получаемым антителам.
Сравнительный анализ (преимущества, недостатки) использования поликлональных, моноклональных и рекомбинантных антител для решения исследовательских и практических задач.
Интерпретация результатов иммунохимического анализа.
Темы рефератов
Антитела и антителообразование.
Проблема получения антител к гаптенам и неиммуногенным соединениям.
Получение рекомбинантных антител.
Виды иммуноферментного анализа.
Новые маркеры для выявления специфических иммунных взаимодействий.
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины «Основы аналитической иммунохимии»
Основная литература
Мейл Д., Бростофф Дж., Рот Д. Б., Ройтт А. Иммунология. М: Логосфера, 2007.
Галактионов В.Г. Иммунология: учебник. М.:ИЦ «Академия», 2004.
Дополнительная литература
Основы медицинской бактериологии, вирусологии и иммунологии / Под ред. Г.М. Шуба. М.: Логос, 2001.
Клочкова И.Н., Коннова С.А., Матора Л.Ю., Бурыгин Г.Л., Щеголев С.Ю. Практические занятия по физико-химическим и биохимическим методам исследования биополимеров. Учеб.-метод. пособие для студентов хим. фак. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2003.
Галактионов В.Г. Иммунологический словарь: учебное пособие. М.: ИЦ «Академия», 2005.
Методы изучения бактериальной подвижности в приложении к биохимическим, генетическим и иммунохимическим задачам / Сост.: А.В. Шелудько, Е.И. Кацы, Л.Ю. Матора, Г.Л. Бурыгин, А.А. Широков, С.Ю. Щеголев; под ред. В.В. Игнатова: Учеб. метод. пособие для студентов и аспирантов хим. и биол. факультетов. – Саратов: Изд-во Научная книга, 2007.
Абелев Г.И. Основы иммунитета. Статьи Соросовского Образовательного журнала в текстовом формате (http://www.pereplet.ru/obrazovanie/stsoros/90.html).
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины «Основы аналитической иммунохимии»
Аудитория для чтения лекций, оснащенная мультимедийным проектором.
Учебные лаборатории.
Персональные компьютеры.
Экспериментальное оборудование лаборатории иммунохимии ИБФРМ РАН.
Сетевые поисковые системы, электронные библиотеки, серверы издательств научной литературы и другие информационные ресурсы Интернета.
Научная библиотека ИБФРМ РАН.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и Примерной ООП ВПО по направлению 020100 – химия и профилю подготовки – «Химия биологически активных веществ».
Автор проф. д.б.н. Матора Л.Ю.
Программа одобрена на заседании кафедры органической и биоорганической химии от 18.03.2011 года, протокол № 7.
Подписи:
Зав. кафедрой органической
и биоорганической химии проф. Федотова О.В.
Директор Института химии СГУ проф. Федотова О.В.
|
