1. Цели освоения дисциплины
| 1.1. | Цель освоения дисциплины - сформировать современные представления о принципах и технике качественного, количественного и структурного биохимического анализа. Задачи: - сформировать представление о теоретических основах современных методов биохимических исследований; - рассмотреть основополагающие правила техники безопасности проведения работ в биохимической лаборатории; - уметь ориентироваться в потребительских качествах современного оборудования, возможностях современной приборной базы, реальной оценки собственных возможностей при планировании исследовательской работ. |
|---|
2. Место дисциплины в структуре ООП
| Цикл (раздел) ООП: Б1.В.ДВ.1.2 |
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
| ПК-1 | способностью эксплуатировать современную аппаратуру и оборудование для выполнения научно-исследовательских полевых и лабораторных биологических работ |
| В результате освоения дисциплины обучающийся должен | |
| 3.1. | Знать: |
|---|---|
| 3.1.1. | - биохимические методы разделения и идентификации веществ; - методы обобщения и анализа наблюдений и результатов экспериментальных исследований; - современные подходы к автоматизации лабораторных исследований; - правила, технику безопасности в лаборатории микробиологии. |
| 3.2. | Уметь: |
| 3.2.1. | - применять основополагающие правила техники безопасности проведения работ в биохимической лаборатории; - подбирать необходимые методы для решения конкретных задач; - планировать исследование, эксперимент с учетом имеющегося оборудования; - готовить растворы и реактивы для биохимических работ; - использовать основное биохимическое оборудование. |
| 3.3. | Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть): |
| 3.3.1. | - работы с биологическим материалом; - работы с современным биохимическим оборудованием; - выполнения иследований, планирования хода работы; - навыками анализа полученных результатов; - навыками статистической обработки данных. |
4. Структура и содержание дисциплины
| Код занятия | Наименование разделов и тем | Вид занятия | Семестр | Часов | Компетенции | Литература |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Раздел 1. Особенности работы с биологическими пробами | ||||||
| 1.1. | Особенности работы с биологическими пробами | Лекции | 5 | 2 | ПК-1 | Л2.2, Л2.1, Л1.1 |
| 1.2. | Диализ белков как метод очистки белка от низкомолекулярных органических и неорганических примесей | Лабораторные | 5 | 2 | ПК-1 | Л2.2, Л2.1, Л1.1 |
| 1.3. | Химические методы анализа | Сам. работа | 5 | 12 | ПК-1 | Л2.2, Л2.1, Л1.1 |
| 1.4. | Химические методы анализа. Качественные реакции на фосфопротеины (на примере казеина молока), на компоненты нуклеиновых кислот | Лабораторные | 5 | 2 | ПК-1 | Л2.2, Л2.1, Л1.1 |
| Раздел 2. Физико-химические методы | ||||||
| 2.1. | Хроматография | Лекции | 5 | 2 | ПК-1 | Л2.2, Л2.1, Л1.1 |
| 2.2. | Хроматографический метод разделения аминокислот | Лабораторные | 5 | 2 | ПК-1 | Л2.2, Л2.1, Л1.1 |
| 2.3. | Электрохимические методы | Лекции | 5 | 4 | ПК-1 | Л2.2, Л2.1, Л1.1 |
| 2.4. | Выделение казеина молока в изоэлектрической точке | Лабораторные | 5 | 2 | ПК-1 | Л2.2, Л2.1, Л1.1 |
| 2.5. | Электрофоретическое разделение белков и нуклеиновых кислот. Анализ электрофоретических результатов | Лабораторные | 5 | 4 | ПК-1 | Л2.2, Л2.1, Л1.1 |
| 2.6. | Оптические методы анализа | Сам. работа | 5 | 12 | ПК-1 | Л2.2, Л2.1, Л1.1 |
| 2.7. | Фотометрический метод количественного определения белка в сыворотке крови, слюне, в молоке | Лабораторные | 5 | 8 | ПК-1 | Л2.2, Л2.1, Л1.1 |
| Раздел 3. Физические методы исследования | ||||||
| 3.1. | Радиоспектроскопия. Электронный парамагнитный резонанс. Ядерный магнитный резонанс | Лекции | 5 | 2 | ПК-1 | Л2.2, Л2.1, Л1.1 |
| 3.2. | Эмиссионный спектральный анализ | Лекции | 5 | 1 | ПК-1 | Л2.2, Л2.1, Л1.1 |
| 3.3. | Рентгеноструктурный анализ, масс-спектральный анализ | Лекции | 5 | 1 | ПК-1 | Л2.2, Л2.1, Л1.1 |
| 3.4. | Физические методы исследования | Сам. работа | 5 | 12 | ПК-1 | Л2.2, Л2.1, Л1.1 |
| 3.5. | Электронная микроскопия | Лекции | 5 | 1 | ПК-1 | Л2.2, Л2.1, Л1.1 |
| 3.6. | Электронная микроскопия | Сам. работа | 5 | 10 | ПК-1 | Л2.2, Л2.1, Л1.1 |
| 3.7. | Гидродинамические методы анализа | Лекции | 5 | 1 | ПК-1 | Л2.2, Л2.1, Л1.1 |
| 3.8. | Изотопные методы исследования | Лекции | 5 | 1 | ПК-1 | Л2.2, Л2.1, Л1.1 |
| 3.9. | Изотопные методы исследования | Сам. работа | 5 | 10 | ПК-1 | Л2.2, Л2.1, Л1.1 |
| Раздел 4. Специальные методы анализа | ||||||
| 4.1. | Метод полимеразной цепной реакции | Лекции | 5 | 1 | ПК-1 | Л2.2, Л2.1, Л1.1 |
| 4.2. | Метод полимеразной цепной реакции | Лабораторные | 5 | 4 | ПК-1 | Л2.2, Л2.1, Л1.1 |
| 4.3. | Иммуноинструментальные методы анализа | Лекции | 5 | 1 | ПК-1 | Л2.2, Л2.1, Л1.1 |
| Раздел 5. Модельные методы | ||||||
| 5.1. | Модели и их классификация. Материальные модели. Идеальные модели | Лекции | 5 | 1 | ПК-1 | Л2.2, Л2.1, Л1.1 |
| 5.2. | Модельные методы | Сам. работа | 5 | 10 | ПК-1 | Л2.2, Л2.1, Л1.1 |
5. Фонд оценочных средств
| 5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины |
| Ферментный электрод; Жидкостная хроиатография высокого давления; Методы изучениямембранных компонентов; Дифференциальное центрифугирование: способы и современное приборное обеспечение; Использование радиоактивных меток в анализе. |
| 5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.) |
| 1. Ферментный электрод; 2. Жидкостная хроиатография высокого давления; 3. Методы изучения мембранных компонентов; 4. Дифференциальное центрифугирование: способы и современное приборное обеспечение; 5. Использование радиоактивных меток в анализе. |
| 5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации |
| ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ Перечень вопросов 1. Общие принципы биохимического исследования. Биохимические исследования на различных уровнях организации живой материи. 2. Центрифуга, ее устройство. Скорость осаждения частиц. Константа седиментации. Дифференциальное центрифугирование. Центрифугирование в градиенте плотности. Методы получения ступенчатых и непрерывных градиентов плотности. 3. Разделение белков путем осаждения. Растворимость белков при низкой концентрации солей. Высаливание при высокой концентрации соли. 4. Осаждение белков органическими растворителями. Осаждение белков органическими полимерами и другими веществами. Осаждение вследствие избирательной денатурации. Осаждение нуклеиновых кислот. 5. Особенности различных видов живых организмов в качестве исходного материала биохимических исследований. Разрушение клеток и экстракция. Способы разрушения клеток. 6. Растворы, используемые для экстракции. Буферные растворы и специальные добавки. 7. Классификация хроматографических методов. Классификация по принципу фракционирования. Классификация по способу элюции. Классификация по расположению неподвижной фазы. 8. Элементы теории хроматографической элюции. Хроматографический процесс. Хроматографическая зона. Концепция теоретических тарелок. Кинетическая теория хроматографии. Разрешение близко мигрирующих зон. Оптимизация условий фракционирования. Градиентная элюция. Хроматография макромолекул. 9. Техника колоночной хроматографии. Хроматографические колонки. Резервуары для элюента. Смесители. Внесение препарата в колонку. Перистальтические насосы. Детекторы. Коллекторы фракций. Вспомогательное оборудование. 10. Гель-фильтрация. Общая характеристика метода. Очистка и фракционирование макромолекул методом гель- фильтрации. Определение молекулярной массы. Области применения гель-фильтрации. 11. Распределительная хроматография. Нормальнофазовая и обратнофазовая распределительная хроматография. Методические особенности обратнофазовой гидрофобной хроматографии при низком давлении. 12. Адсорбционная хроматография. Сорбенты. Особенности хроматографии на оксиаппатите. 13. Тонкослойная хроматография. Приготовление пластинок. Нанесение препарата. «Проявление» пластинок (хроматографическая элюция). Обнаружение пятен или полос. Применение ТСХ. 14. Ионообменная хроматография. Ионообменники. Элюэнт. Ионные и неионные взаимодействия вещества и сорбента. Управление силой ионного взаимодействия.Применение статической ионообменной хроматографии. Выбор условий динамической ионообменной хроматографии. Способы элюции с ионообменника. 15. Аффинная хроматография. Применение. Матрицы, их активация. Спейсеры. Активированные спейсеры. Лиганды с групповой и индивидуальной специфичностью. Посадка лигандов. 16. Принцип электрофореза. Зональный электрофорез. Теория электрофореза в ПААГ. Разделение белков в присутствии ДСН. 17. Специфические электрофоретические методы: высоковольтный, проточный, двумерный электрофорез, диск- электрофорез. Изоэлектрическое фокусирование. Изотахофорез. 18. Иммунный электрофорез. Реакции антиген-антитело. Иммуноэлектрофорез в агаровых или агарозных гелях. Диффузия и преципитация в геле. Иммунофиксация. Ракетный иммуноэлектрофорез. 19. Спектрофотометрический метод анализа. Законы поглощения электромагнитного излучения. Молярный коэффициент поглощения. Оптическая плотность. Способы определения концентраций веществ. Фотоэлектроколориметры и спектрофотометры. 20. Флюорометрические методы анализа. Различные виды люминесценции. Основные закономерности молекулярной фотолюминесценции. Практическое применение метода. 21. Методы меченых атомов. Радиоактивные изотопы, используемые в биологии. Измерение радиоактивности. Авторадиография. Введение радиоактивной метки в биологические препараты in vivo и in vitro. Радиоиммуноанализ. 22. Оптимизация методов выделения и очистки биологических макромолекул и соблюдение рекомендаций Оптимизация методов выделения и очистки биологических макромолекул и соблюдение рекомендаций. |
| Приложения |
6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
| 6.1. Рекомендуемая литература | ||||
| 6.1.1. Основная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л1.1 | А. Н. Иркитова | Микробиология молока и молочных продуктов: лаб. практикум | Изд-во АлтГУ, 2016 | elibrary.asu.ru |
| 6.1.2. Дополнительная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л2.1 | Н. А. Тюкавкина, Ю. И. Бауков. | Биоорганическая химия: учеб. для вузов | М. : Дрофа, 2005 | |
| Л2.2 | Комов В.П. Шведова В.Н. | Биохимия: учебник для вузов | Дрофа, 2004 | 51 |
| 6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет" | ||||
| Название | Эл. адрес | |||
| Э1 | www.humbio.ru | |||
| Э2 | www.elibrary.ru | |||
| Э3 | www.sci-lib.com/molekular-biology | |||
| Э4 | www.dis.academic.ru | |||
| Э5 | www.nkj.ru | |||
| Э6 | www.cancerquest.org | |||
| Э7 | www.news-medikal.net | |||
| Э8 | www.MolBiol.ru | |||
| Э9 | www.cellbiol.ru | |||
| Э10 | www.ncbi.hlm.nih.gov | |||
| Э11 | Курс в Moodle "Методы биохимических исследований" | portal.edu.asu.ru | ||
| 6.3. Перечень программного обеспечения | ||||
| Ноутбук, проектор. Microsoft Windows Microsoft Office 7-Zip AcrobatReader Microsoft Office 2010 (Office 2010 Professional, № 4065231 от 08.12.2010), (бессрочно); Microsoft Windows 7 (Windows 7 Professional, № 61834699 от 22.04.2013), (бессрочно); Chrome (http://www.chromium.org/chromium-os/licenses), (бессрочно); 7-Zip (http://www.7-zip.org/license.txt), (бессрочно); AcrobatReader (http://wwwimages.adobe.com/content/dam/Adobe/en/legal/servicetou/Acrobat_com_Additional_TOU-en_US-20140618_1200.pdf), (бессрочно); ASTRA LINUX SPECIAL EDITION (https://astralinux.ru/products/astra-linux-special-edition/), (бессрочно); LibreOffice (https://ru.libreoffice.org/), (бессрочно); Веб-браузер Chromium (https://www.chromium.org/Home/), (бессрочно); Антивирус Касперский (https://www.kaspersky.ru/), (до 23 июня 2024); Архиватор Ark (https://apps.kde.org/ark/), (бессрочно); Okular (https://okular.kde.org/ru/download/), (бессрочно); Редактор изображений Gimp (https://www.gimp.org/), (бессрочно) | ||||
| 6.4. Перечень информационных справочных систем | ||||
| http://www.consultant.ru/ http://elibrary.asu.ru http://elibrary.ru http://www.scopus.com https://link.springer.com/ http://www.biolib.de/ https://biomolecula.ru/ https://openlibrary.org/ http://cyberleninka.ru/ https://bioumo.ru/ | ||||
7. Материально-техническое обеспечение дисциплины
| Аудитория | Назначение | Оборудование |
|---|---|---|
| Помещение для самостоятельной работы | помещение для самостоятельной работы обучающихся | Компьютеры, ноутбуки с подключением к информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», доступом в электронную информационно-образовательную среду АлтГУ |
| 122Л | лаборатория микробиологии - учебная аудитория для проведения занятий лекционного типа; занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации | Учебная мебель на 14 посадочных мест; рабочее место преподавателя; доска меловая 1 шт.; микроскоп монокулярный Микмед 1 – 6 шт.; термостат с охлаждением ТСО – 1/80; иономер Анион – 7000; камера климатическая ICN750L Memmert; микроскоп Альтами – 2 шт.; микроскоп Бимам ЕСС-Р-11; бокс абактериальной воздушной среды 2 класса биологической безопасности БАВнп-01; шкаф для хранения абораторной посуды и реактивов – 1 шт.; набор реактивов и химической посуды для микробиологии и биотехнологии; раковина. |
8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины
| Программой курса предусмотрены следующие формы организации учебного процесса: лекции (вводная, тематические), лабораторные занятия, самостоятельная работа студентов. Предполагаемые формы самостоятельной работы студентов: различные виды домашних заданий, подготовка к лабораторным занятиям, выполнение рефератов. В курсе «Методы биохимических исследований» предусмотрено использование словесных (лекция, объяснение, беседа, дискуссия, обсуждение) и наглядных (демонстрация схем, таблиц) методов обучения. Текущий контроль знаний студентов по дисциплине осуществляется на лабораторных занятиях в форме письменных контрольных работ, устных ответов на поставленные вопросы и их аргументации. Уровень знаний и способность самостоятельно мыслить могут быть оценены при обсуждении тематических выступлений, в ходе дискуссии или беседы. Самостоятельная работа контролируется либо на лабораторных занятиях, либо в часы индивидуальных консультаций преподавателя. |