1. Цели освоения дисциплины
| 1.1. | Цель освоения дисциплины - формирование представлений о фундаментальной роли ферментов в обмене веществ и энергии, молекулярных механизмах регуляции и интеграции метаболических процессов в живых организмах. |
|---|
2. Место дисциплины в структуре ООП
| Цикл (раздел) ООП: Б1.В.ДВ.5 |
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. | - методы и оборудование, используемые для обнаружения ферментов в биологическом материале и определения их активности; - методы обнаружения, выделения, очистки и применения ферментов. |
| 3.2. | Уметь: |
| 3.2.1. | - использовать лабораторное оборудование для обнаружения действия ферментов и определения их активности; - эксплуатировать современную аппаратуру и оборудование для обнаружения, выделения и очистки ферментов. |
| 3.3. | Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть): |
| 3.3.1. | - навыками обнаружения действия ферментов в биологическом материале и определения их активности; - навыками выполнения лабораторных и научно-исследовательских работ по энзимологии. |
4. Структура и содержание дисциплины
| Код занятия | Наименование разделов и тем | Вид занятия | Семестр | Часов | Компетенции | Литература |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Раздел 1. 1. Введение в энзимологию. Понятие о ферментах | ||||||
| 1.1. | Становление энзимологии как науки. Предмет и задачи энзимологии. | Лекции | 5 | 2 | ПК-1 | Л2.1, Л1.2, Л2.2, Л1.1 |
| 1.2. | Структурно-функциональная организация ферментов | Лекции | 5 | 1 | ПК-1 | Л2.1, Л1.2, Л2.2, Л1.1 |
| 1.3. | Изоферменты. Небелковые ферменты (рибозимы). Применение ферментов в медицине, фармацевтике, промышленности, сельском хозяйстве и т.д. | Сам. работа | 5 | 10 | ПК-1 | Л2.1, Л1.2, Л2.2, Л1.1 |
| 1.4. | Локализация ферментов: тканевое, клеточное и субклеточное распределение ферментов. Врожденные и приобретенные энзимопатии. | Сам. работа | 5 | 10 | ПК-1 | Л2.1, Л1.2, Л2.2, Л1.1 |
| 1.5. | Природа ферментов и их основные свойства: действие амилазы на крахмал; обнаружение каталазы в растительных тканях; специфичность действия ферментов. | Лабораторные | 5 | 4 | ПК-1 | Л2.1, Л1.2, Л2.2, Л1.1 |
| Раздел 2. 2. Классификация и номенклатура ферментов | ||||||
| 2.1. | Принципы классификации и номенклатуры ферментов | Лекции | 5 | 1 | ПК-1 | Л2.1, Л1.2, Л2.2, Л1.1 |
| 2.2. | Классификация ферментов по типу катализируемой реакции. Классификация коферментов | Сам. работа | 5 | 10 | ПК-1 | Л2.1, Л1.2, Л2.2, Л1.1 |
| 2.3. | Обнаружение действия ферментов: действие сахаразы; действие пероксидазы; действие каталазы; действие липазы; действие уреазы; качественная реакция на дегидрогеназы мышц; качественная реакция на дегидрогеназы молока; определение эффективности пастеризации молока пробой на лактопероксидазу. | Лабораторные | 5 | 4 | ПК-1 | Л2.1, Л1.2, Л2.2, Л1.1 |
| Раздел 3. 3. Свойства ферментов. Основы кинетики ферментативных реакций. | ||||||
| 3.1. | Свойства ферментов. Основы кинетики ферментативных реакций. | Лекции | 5 | 1 | ПК-1 | Л2.1, Л1.2, Л2.2, Л1.1 |
| 3.2. | Механизмы регуляции ферментативной активности | Сам. работа | 5 | 12 | ПК-1 | Л2.1, Л1.2, Л2.2, Л1.1 |
| 3.3. | Свойства ферментов: специфичность действия ферментов; термолабильность ферментов; влияние реакции среды на действие ферментов слюны; влияние активаторов и ингибиторов на действие ферментов. | Лабораторные | 5 | 2 | ПК-1 | Л2.1, Л1.2, Л2.2, Л1.1 |
| Раздел 4. 4. Механизм действия ферментов | ||||||
| 4.1. | Общие принципы ферментативного катализа. Механизм действия ферментов | Лекции | 5 | 1 | ПК-1 | Л2.1, Л1.2, Л2.2, Л1.1 |
| 4.2. | Теория Михаэлиса-Ментен. Способы графического определения константы Михаэлиса и максимальной скорости реакции | Сам. работа | 5 | 14 | ПК-1 | Л2.1, Л1.2, Л2.2, Л1.1 |
| 4.3. | Методы количественного определения активности ферментов: определение активности каталазы крови ; определение активности каталазы сырого молока; определение активности каталазы в растительном материале; количественное определение активности α-амилазы слюны. | Лабораторные | 5 | 2 | ПК-1 | Л2.1, Л1.2, Л2.2, Л1.1 |
| Раздел 5. 5. Методы выделения, очистки и конструирования ферментов. Иммобилизованные ферменты. | ||||||
| 5.1. | Методы выделения и очистки ферментов Методы конструирования ферментов с необходимыми свойствами. | Сам. работа | 5 | 16 | ПК-1 | Л2.1, Л1.2, Л2.2, Л1.1 |
| 5.2. | Иммобилизованные ферменты: принципы и методы иммобилизации, свойства. Применение иммобилизованных ферментов в промышленности, медицине, биомониторинге окружающей среды и т.д. | Сам. работа | 5 | 18 | ПК-1 | Л2.1, Л1.2, Л2.2, Л1.1 |
5. Фонд оценочных средств
| 5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины |
| Примеры вопросов для устного опроса: 1. Каковы сходства и отличия ферментов от катализаторов неорганической природы? 2. Доказательства белковой природы фермента. Выделение и очистка ферментов. 3. Чем обусловлена специфичность ферментов? Какое биологическое значение она имеет? 4. Перечислите факторы, влияющие на скорость ферментативной реакции. 5. Как можно обнаружить присутствие фермента в биологическом материале? 6. Каков принцип определения активности ферментов? 7. По изменению концентрации каких веществ можно измерить скорость реакций, катализируемых протеолитическими ферментами? Какие реакции для этого можно использовать? 8. Качественное обнаружение и количественное определение активности ферментов. Единицы измерения количества и активности ферментов. 9. Структурно-функциональная организация ферментов. Кофакторы и коферменты. 10. Какие ферменты называются аллостерическими? 11. Назовите последовательные этапы ферментативного катализа 12. Каков механизм каталитического действия ферментов, не содержащих кофактор/кофермент; ферментов, взаимодействующих с растворимым коферментом; ферментов, с ковалентно связанным коферментом? 13. Методы обнаружения ферментов в биологическом материале. 14. Методы определения активности ферментов в биологических жидкостях человека. 15. Методы выделения и очистки ферментов 16. Современное оборудование, используемое для выделения, очистки и определения ферментов. Примеры практических заданий: 1. Предложите лабораторный эксперимент, доказывающий белковую природу ферментов. Опишите его схему. 2. Предложите схему обнаружения каталазы в растительных тканях. Напишите уравнение реакции разложения пероксида водорода под действием каталазы. 3. Определите амилазную активность слюны до и после приема пищи. Объясните полученные результаты. 4. Используя пекарские дрожжи, предложите схему выделения сахаразы. Докажите ее присутствие в полученном препарате. 5. Предложите схему получения препарата уреазы из соевой муки. Докажите наличие ферментативной активности у полученного препарата. Критерии оценивания практических заданий: Отлично (зачтено)- работа выполнена студентом самостоятельно, даны полные, развернутые комментарии, приводятся обоснования принятых решений. Хорошо (зачтено) - основные требования выполнены, но при этом допущены недочеты: неточности в изложении материала, даны не полные обоснования ответов. Удовлетворительно(зачтено) - ответы даны частично, нет обоснования принятых решений, имеют фактические ошибки. Неудовлетворительно(незачтено) - Ответ дан неверно. Примеры тестовых заданий: 1. Активный центр простых ферментов формируется из: а) одной аминокислоты б) остатков нескольких аминокислот в) остатков нескольких аминокислот и небелковых компонентов г) небелковых компонентов ОТВЕТ: б 2. Киназы катализируют реакции: а) переноса фосфатной группы от молекулы донора к акцептору; б) образования С–О-связей; в) разрыва С–С-связей; г) присоединения воды. ОТВЕТ: а 3. Конкурентные ингибиторы: а) образуют ковалентные связи с активным центром фермента; б) взаимодействуют с аллостерическим центром; в) взаимодействуют с активным центром фермента, образуя слабые связи; г) воздействуют на субстрат, изменяя его конформацию. ОТВЕТ: в 4. Необратимые ингибиторы: а)структурные аналоги субстрата; б)образуют с ферментом ковалентные связи; в)образуют с ферментом слабые связи; г)взаимодействуют с регуляторным центром; ОТВЕТ: б 5. Ферменты, обладающие относительной субстратной специфичностью: а) присоединяют субстрат ковалентно в активном центре; б) катализируют только одно превращение субстрата из всех воз¬можных; в) катализируют один тип реакции с более чем одним структурно подобным субстратом; г) взаимодействуют только с одним субстратом; ОТВЕТ: в 6. Характер зависимости скорости ферментативной реакции от температуры определяется: а) ионной силой раствора б) значением рН в) денатурацией белковой части ферментов г) тепловой денатурацией субстрата ОТВЕТ: в |
| 5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.) |
| не предусмотрены |
| 5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации |
| Промежуточная аттестация заключается в проведении в конце семестра зачета (для обучающихся, не получивших зачет по результатам текущей успеваемости) по всему изученному курсу. Тест размещен в разделе «Промежуточная аттестация по дисциплине» онлайн-курса на образовательном портале «Цифровой университет АлтГУ». Количество заданий в контрольно-измерительном материале (тесте) для промежуточной аттестации, составляет 30. КРИТЕРИИ ОЦЕНИВАНИЯ: Каждое задание оценивается 1 баллом. Оценивание КИМ в целом: «зачтено» – верно выполнено более 50% заданий; «не зачтено» – верно выполнено 50% и менее 50% заданий. |
| Приложения |
|
Приложение 1.
06_03_01_Биология-12-2019.plx_Энзимология.doc
|
6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
| 6.1. Рекомендуемая литература | ||||
| 6.1.1. Основная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л1.1 | Вистовская В.П., Иркитова А.Н., Бородулина И.Д., Мякишева Е.П. | Практикум по биохимии: Учебное пособие | Барнаул: Изд-во Алт. ун-та., 2013 | elibrary.asu.ru |
| Л1.2 | Комов В.П., Шведова В.Н. | Биохимия: учеб. для вузов. | Юрайт, 2015 | 34 |
| 6.1.2. Дополнительная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л2.1 | Комов В.П. Шведова В.Н. | Биохимия: учебник для вузов | Дрофа, 2004 | 51 |
| Л2.2 | Н. А. Тюкавкина, Ю. И. Бауков | Биоорганическая химия: учеб. для вузов | М. : Дрофа, 2005 | |
| 6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет" | ||||
| Название | Эл. адрес | |||
| Э1 | www.elibrary.ru | |||
| Э2 | www.nkj.ru | |||
| Э3 | www.cancerquest.org | |||
| Э4 | Курс в Moodle "Энзимология" | portal.edu.asu.ru | ||
| 6.3. Перечень программного обеспечения | ||||
| 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 |
| 314Л | лаборатория биохимии – 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.; лабораторные столы - 10 шт.; вытяжной шкаф автономный АД С-4В1; мойка – 2 шт.; цифровой фотоэлектроколориметр АР-101; мешалка магнитная MSN300 с подогревом BioSan; рН метр лабораторный Эксперт рН; термостат жидкостный GFL-1002 с микропроцессором; анализатор влажности ADMS-70; анализатор мочи DocUReader 2 Pro 77 Elektronika; автоматические дозаторы Black Thermo - 10 шт.; набор химической посуды для биохимии и молекулярной биологии, шкаф для хранения документов – 1 шт., шкаф лабораторный - 2 шт.; хроматограф для ВЭЖХ LC -20 Prominense Shimadzu; спектрофотометр сканирующий UV - 1800 Shimadzu; весы Невские; весы аналитические Vibra AF – R220CE; набор реактивов и химической посуды для биохимии и молекулярной биологии |
8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины
| В рамках курса "Энзимология" предусмотрены следующие формы работы: лекции, лабораторные занятия, самостоятельная работа студентов. Во время лекций студент получает систематизированные научные знания о предмете «Энзимология». Изучая и прорабатывая материал лекций, студент должен повторить законспектированный материал и дополнить его по теме литературными данными, используя список предложенных в РПД источников. Лабораторные занятия проводятся с целью углубления и закрепления знаний, полученных на лекциях, через формирование практических навыков работы с лабораторным оборудованием, предметами и материалами, с живыми объектами и фиксированными препаратами. Выполнение лабораторных работ является обязательным условием успешного освоения курса. Студенты должны выполнить все лабораторные работы, оформить письменные отчеты и сдать работы преподавателю. При подготовке к лабораторному занятию студенту необходимо повторить лекционный материал по заданной теме; изучить теоретический материал, рекомендованный преподавателем, проработать соответствующие разделы практикума; продумать ответы на контрольные вопросы. Важным элементом обучения студента является самостоятельная работа. Задачами самостоятельной работы является приобретение навыков самостоятельной научно-исследовательской работы на основании анализа текстов литературных источников и применения различных методов исследования; выработка умения самостоятельно и критически подходить к изучаемому материалу. Работа с учебной и научной литературой является главной формой самостоятельной работы и необходима при подготовке к текущему контролю знаний или промежуточной аттестации. Она включает проработку лекционного материала, а также изучение рекомендованных источников и литературы по тематике лекций. При самостоятельном изучении теоретической темы студент, используя рекомендованные в РПД литературные источники и электронные ресурсы, должен ответить на контрольные вопросы или выполнить задания, предложенные преподавателем. В течение семестра проводится текущий контроль знаний и промежуточная аттестация студентов. Текущий контроль знаний студентов по дисциплине осуществляется на лабораторных занятиях в форме устного опроса, представления доклада с презентацией, выполнения практических заданий. Промежуточная аттестация осуществляется по завершению изучения дисциплины в форме зачета. |