Рабочая программа дисциплины дисциплина сд. Ф. 1 Энзимология
Скачать 285.34 Kb.
|
Министерство образования и науки РФ Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирский федеральный университет» УТВЕРЖДАЮ Директор ИФБиБТСапожников В.А./____________/ «_____» _____________2008___ г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ Дисциплина СД.Ф.1 Энзимология Укрупненная группа 020000 - Естественные науки Cпециальность 020208.65 Биохимия Институт фундаментальной биологии и биотехнологии Кафедра физико-химической биологии Красноярск 2008 Рабочая программа дисциплины составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по укрупненной группе 020000 – естественные науки Специальность 020208.65 – Биохимия Программу составил к.б.н., проф. Титова Надежда Митрофановна __________________ Заведующий кафедрой Кратасюк В.А. _________«___»________2008 г. Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры физико-химической биологии «___»___________ 2008 г. протокол № ______ Заведующий кафедрой Кратасюк В.А. _____________ Рабочая программа обсуждена на заседании НМСИ ____________________ _________________________________________________________________ «______» __________________ 20____ г. протокол № ___________________ Председатель НМСИ ______________________________________________ (фамилия и. о., подпись) Дополнения и изменения в учебной программе на 20_ __/20___ учебный год. В рабочую программу вносятся следующие изменения: _________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________ Рабочая программа пересмотрена и одобрена на заседании кафедры _______ «____» _____________ 20___г. протокол № ________ Заведующий кафедрой _________________________________ Внесенные изменения утверждаю: Директор института._________________________________ (фамилия, и. о., подпись)
1.1 Цель преподавания дисциплины Цель преподавания дисциплины – показать фундаментальную роль ферментов (энзимов) в обмене веществ и энергии, молекулярных механизмах наследственности, регуляции и интеграции метаболических процессов в живых организмах. 1.2 Задачи изучения дисциплины В задачи курса входит ознакомление студентов с современными представлениями о структурной организации ферментов, механизмах ферментативного катализа, внутриклеточной локализации ферментов и их кинетических свойствах; регуляции активности ферментов in vivo и in vitro, использовании ферментов как эффективных биокатализаторов в медицине, промышленности, сельском хозяйстве. В результате освоения дисциплины обучающиеся должны знать:
уметь: - применять полученные знания для постановки и проведения экспериментальной работы по исследованию активности, кинетических свойств ферментов, регуляции метаболических процессов в живых организмах; иметь опыт изучения энзиматических процессов как in vivo, так и in vitro; - решать задачи по ферментативной кинетике; - использовать полученные знания при изучении других биологических дисциплин; применять их в биохимическом мониторинге окружающей среды, в оценке нарушений метаболических процессов при патологических состояниях; владеть навыками: - работы на современном биохимическом лабораторном оборудовании; - делового общения; - работы в команде; - работы с компьютером на уровне пользователя, использования информационных технологий для решения фундаментальных и прикладных задач в области профессиональной деятельности. 1.3 Межпредметная связь Изучение ферментов и их функций лежит на пересечении разных областей науки: молекулярной и клеточной биологии, иммунологии; прикладной и вычислительной математики; разных областей физики. Для освоения дисциплины необходимо прохождение таких дисциплин как органическая химия, биоорганическая химия, ботаника, зоология, биохимия, анатомия и физиология, биофизика. Освоение данной дисциплины необходимо для последующего изучения генетики, вирусологии, биотехнологии, молекулярной биологии, микробиологии, клеточной сигнализации, фармакологии, большого практикума. Во многих областях современной биологии и химии ферменты находят место либо как объект исследования, либо как инструмент для осуществления тех или иных процессов. 2 Объем дисциплины и виды учебной работы
3 Содержание дисциплины 3.1 Разделы дисциплины и виды занятий в часах
3.2 Содержание разделов и тем лекционного курса Раздел 1. Структура и свойства ферментов. Тема 1.1. Введение в энзимологию – (2 часа). Катализ и катализаторы. Ферменты как особые представители катализаторов. Краткие исторические сведения о развитии энзимологии. Применение ферментов в промышленности, сельском хозяйстве, медицине. Новые пути практического использования ферментов. Иммобилизованные ферменты. Инженерная энзимология. Принцип классификации ферментов. Классы ферментов: оксидоредуктазы, трансферазы, гидролазы, лиазы, изомеразы, лигазы. Характеристика классов и важнейших групп ферментов. Основные положения систематической и тривиальной номенклатуры ферментов. Тема 1.2. Методы регистрации ферментативной активности (2 часа) Способы количественного выражения активности ферментов. Единицы ферментов. Международная единица. Катал. Удельная активность, молекулярная активность, активность каталитического центра. Определение активности ферментов. Характеристика стационарных (по конечной точке) и кинетических методов определения активности ферментов. Прямой и непрямой оптический тест Варбурга. Расчёт ферментативной активности при определении активности по конечной точке и при кинетическом определении. Сопряженные реакции (с одним, двумя и более сопрягающими ферментами). Основные требования к сопряженным ферментативным реакциям. Методы определения активности ферментов: колориметрический, спектрофотометрический, флуориметрический, манометрический, биолюминесцентный, иммунохимический и др. Тема 1.3 Уровни структурной организации ферментов (2 часа) Принципы пространственной организации молекул ферментов, проблема сворачивания полипептидной цепи в нативную конформацию. Шапероны «белки теплового шока» – hsp (heat shock proteins) – специальные «машины» для фолдинга белков, осуществляющие этот процесс наиболее эффективно в условиях краудинга (crowding – толкучка, молекулярная теснота новосинтезированных полипептидных цепей) в живой клетке. Структура и роль шаперонов. Шаперонины. Посттрансляционные модификации. Роль доменов в пространственной организации молекул ферментов. Классификация доменов. Домены, обеспечивающие формирование активного центра. Домены, участвующие в регуляции ферментативной активности. Домены, обеспечивающие связывание ферментов с мембранами. Роль доменов в осуществлении аллостерической регуляции. Роль четвертичной структуры в стабилизации молекулы фермента и регуляции активности ферментов. Бифункциональные ферменты: катализирующие реакции одного метаболического пути (аспартокиназа – гомосериндегидрогеназа); катализирующие противоположно направленные реакции (6-фосфофрукто-2-киназа-фруктозо-2,6-бисфосфатаза). Тема 1.4. Кофакторы ферментов и их роль в катализе (2 часа) Классификация кофакторов. Коферменты, простетические группы, ионы металлов. Коферменты окислительно-восстановительных реакций – NAD, NADP, FMN, FAD, железопорфирины, убихиноны, аскорбиновая кислота. Физико-химические свойства, взаимодействие с апобелками, биохимические функции. NAD(Р)-зивисимые дегидрогеназы (лактатдегидрогеназа, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа, глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназа). Флавиновые ферменты (сукцинатдегидрогеназа, липоамиддегидрогеназа). Каталаза, глутатионпероксидазы. Цитохромы класса a, b, c, d и др. Роль аскорбиновой кислоты в функционировании тирозиназы. Коферменты – переносчики групп: нуклеозидфосфаты, фосфаты сахаров, HSCoA, пиридоксальфосфат, тетрагидрофолиевая кислота. Коферменты синтеза, изомеризации и расщепления связей: тиаминдифосфат, биотин, кобамидные коферменты. АТР-зависимые ферменты (гексокиназа, тиамин-пирофосфотрансфераза, нуклеотидилтрансферазы). Пиридоксальфосфат-зависимые ферменты (аминотрансферазы, декарбоксилазы). Ферменты, использующие тетрагидрофолиевую кислоту для переноса одноуглеродных фрагментов (метил-, формил-, гидроксиметил-, метиле-, метенил- и формиминотрансферазы). Роль металлов в функционировании ферментов. Тема 1.5. Топография активных центров простых и сложных ферментов (2 часа) Активный центр ферментов. Якорный (субстратсвязывающий) и каталитический сайты активных центров. Активные центры простых и сложных ферментов. Формирование активного центра на границе между доменами. Методы определения аминокислот, входящих в активные центры ферментов. Химическая модификация, действие ингибиторов, квазисубстраты, алкилирование, блокирование SH-групп. Роль серина, гистидина, лизина, тирозина, цистеина, аргинина, аспарагиновой и глутаминовой кислот в активных центрах. Глицин, цистеин и пролин как структурообразующие аминокислоты. Структура активных центров на примере лактатдегидрогеназы, химотрипсина, простагландин-Н-синтазы, карбоангидразы, триозофосфатизомеразы. Использование методов рентгеноструктурного анализа и сайт-специфического мутагенеза для изучения топографии активных центров. Ингибиторный анализ. Биоинформационный подход в изучении активных центров ферментов. Раздел 2. Ферментативный катализ. Тема 2.1. Факторы, определяющие эффективность действия ферментов (2 часа). Сущность явления катализа. Гомогенный и гетерогенный катализ. Ферментсубстратный комплекс, стадии образования и распада, доказательства существования. Лимитирующие стадии ферментативных реакций. Природа сил, стабилизирующих различные конформационные состояния ферментсубстратного комплекса (водородные связи, гидрофобные взаимодействия, координационные связи, электростатические взаимодействия, силы Ван-Дер-Ваальса). Типы катализа, используемые в ферментативных реакциях; функциональные группы ферментов. Факторы, определяющие эффективность и специфичность ферментативного катализа: эффект сближения и ориентации, напряжения и индуцированного соответствия, кислотно-основного и ковалентного катализа. Кислоты и основания в ферментативном катализе. Физико-химические механизмы катализа. Использование энергии связывания фермента с субстратом в катализе. Тема 2.2. Карбоксипептидазы А – строение, свойства, механизм действия(2 часа) Каталитические центры гидролаз. Деление гидролаза на четыре типа по строению активного центра и механизму действия. Карбоксипептизала А (КПА) – гидролаза, использующая комплекс Zn2+ для активации воды и субстрата. Образование активной формы фермента из прокарбоксипептизазы А. Субстраты фермента. Структура активного центра КПА: субстратсвязывающие и каталитические аминокислотные остатки. Работы У. Липскомба с сотрудниками по установлению молекулярного механизма действия КПА. Глицилтирозин – «квазисубстрат» для КПА. Механизм действия лизоцима. Исследования Д. Филипса. Экспериментальные подходы для выяснения механизма действия ферментов: кинетические исследования (вариации концентрации субстрата); модификация структуры субстрата; обратимое ингибирование; вариации рН; предстационарная кинетика (образование ES-комплексов, определение скоростей отдельных стадий реакции); сайт-специфический мутагенез. |
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Рабочая программа дисциплины «энзимология» Изучение курса базируется на знании студентами физики, химии, биохимии, которые создают необходимую теоретическую базу и практические... | | Рабочая программа дисциплины «Экология» Дисциплина «Экология» относится к основной вариативной части цикла б 6 Дисциплина обеспечивает логическую взаимосвязь между естественнонаучными... |
 | Рабочая программа по дисциплине Учет затрат, калькулирование и бюджетирование... Федерального, национально-регионального компонента, дисциплина по выбору, факультативная дисциплина, дисциплина специализации | | Рабочая программа дисциплины б в. Од управление маркетингом Профессиональный... Дисциплина в. Од. 6 «Управление маркетингом» относится к гуманитарно-социально-экономическому циклу. Вариативная часть, обязательная... |
| Фгос во рабочая программа дисциплины рабочая программа дисциплины... Педагогическое образование, профильная направленность: Профессиональное образование. Уровень образования магистр. Дисциплина читается... | | Рабочая программа учебной дисциплины заканчивание скважин Учебная дисциплина "Заканчивание скважин" — обязательная дисциплина федеральных государственных образовательных стандартов всех направлений... |
| Рабочая программа дисциплины (модуля) Место дисциплины в структуре ооп бакалавриата общепрофессиональная дисциплина профессионального цикла, оп о6 | | Рабочая программа учебной дисциплины Программа дисциплины разработана для студентов технического вуза, в чью профессиональную деятельность Психология и Педагогика войдут... |
| Рабочая программа дисциплины «Управление знаниями» Место дисциплины в структуре ооп: Б. 3 Профессиональный цикл. Дисциплина вариативной части по выбору студента | | Рабочая программа дисциплины «Управление знаниями» Место дисциплины в структуре ооп: Б. 3 Профессиональный цикл. Дисциплина вариативной части по выбору студента |
| Рабочая программа учебной дисциплины буровые технологические жидкости Учебная дисциплина "Буровые технологические жидкости" — обязательная дисциплина федеральных государственных образовательных стандартов... | | Рабочая программа дисциплины Инвестиционное проектирование Направление... ... |
| Рабочая программа дисциплины Инвестиционное проектирование Направление... ... | | Рабочая программа дисциплины «Управление конкурентоспособностью горных предприятий» Место дисциплины в структуре ооп: Б. 3 Профессиональный цикл. Дисциплина вариативной части по выбору студента |
| Рабочая программа учебной дисциплины «C оциология» ... | | Рабочая программа дисциплины «Гендерные исследования» Направление подготовки 032700 Филология Дисциплина входит в Гуманитарный, социальный и экономический цикл ооп бакалавриата, дисциплины по выбору в. 03. 01 |
