Практикум по методам биохимических исследований

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ В.Г. БЕЛИНСКОГО

ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Практикум по методам биохимических исследований

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 20 208-«Биохимия»

Факультет естественно-географический

КАФЕДРА биохимии

Пенза — 2007

1. Квалификационные требования

Квалификация выпускника — биохимик.

Нормативный срок освоения основной образовательной программы подготовки биохимика по специальности 20 208 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 20 208 — Биохимия.

2. Цели и задачи дисциплины

Все современные открытия в области биохимии достигнуты благодаря умелому сочетанию методов и методических приемов биохимических исследований. Современный биохимик в первую очередь практик. Умение работать с биологическим материалом, изучать его строение, состав, определять функции основных компонентов живого — вот то, что отличает биохимика как специалиста.

Спецкурс «Практикум по методам биохимических исследований» составляет неотъемлемую часть подготовки специалистов-биохимиков. Целью данного курса является формирование знаний и умений работы с биологическим материалом на основе изучения методов исследования физико-химических свойств, тканевой и субклеточной локализации основных представителей биологических молекул, методах их выделения и очистки.

4. Место дисциплины в профессиональной подготовке студентов

Курс «Практикум по методам биохимических исследований» предшествует изучению студентов курсов энзимологии и биохимии мембран. Дисциплина относится к региональному (вузовскому компоненту).

Распределение времени, отведенного на изучение дисциплины по учебному плану

Тематические планы для очной формы обучения

Содержание дисциплины

1. Введение

История развития методов биохимических исследований. Роль методического обеспечения в развитии биохимии. Классификация методов исследования в биохимии. Применение биохимических методов в медицине, биотехнологии, экологии и др. отраслях

2. Методы препаративной химии и биохимии

Особенности биологических макромолекул как объектов исследования: высокая молекулярная масса, денатурация, полиэлектролитная природа, низкая скорость диффузии.

Оборудование биохимической лаборатории, специальные материалы и реактивы. Отделение осадков и нерастворимых веществ. Центрифугирование. Ультрафильтрация. Некоторые приемы, используемые при работе с белковыми растворами. Диализ.

Разделение белков путем осаждения. Общие положения. Растворимость белков при низкой концентрации солей. Высаливание при высокой концентрации соли. Осаждение белков органическими растворителями. Осаждение белков органическими полимерами и другими веществами. Осаждение вследствие избирательной денатурации. Осаждение нуклеиновых кислот. Кристаллизация белков.

3. Методы выделения органелл

Приготовление экстракта. Исходный материал. Особенности различных видов живых организмов в качестве исходного материала биохимических исследований. Свежесть сырья и его хранение.

Разрушение клеток и экстракция. Способы разрушения клеток. Растворы, используемые для экстракции. Буферные растворы и специальные добавки. Оптимизация и осветление экстракта. Особенности приготовления экстрактов растительных тканей и микроорганизмов.

Методы, используемые при очистке белков, ассоциированных с частицами. Детергенты и их применение.

4. Методы дифференциального центрифугирования

Центрифуга, ее устройство. Силы, действующие на частицу в роторе центрифуги. Скорость осаждения частиц. Константа седиментации. Раздельное осаждение частиц. Дифференциальное центрифугирование. Центрифугирование в градиенте плотности. Методы получения ступенчатых и непрерывных градиентов плотности.

5. Хроматография

5.1. Классификация и элементы теории хроматографии Классификация хроматографических методов. Классификация по принципу фракционирования. Классификация по способу элюции. Классификация по расположению неподвижной фазы.

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.

6. Методы количественного определения биомолекул

Список основной литературы

1. Остерман Л. А. Хроматография белков и нуклеиновых кислот. М.: Наука, 1985.

2. Остерман Л. А. Исследование биологических макромолекул электрофокусированием, иммуноэлектрофорезом и радиоизотопными методами. М.: Наука, 1983.

3. Остерман Л. А. Методы исследования белков и нуклеиновых кислот: электрофорез и центрифугирование. М.: Наука, 1981.

4. Остерман Л. А. Методы исследования белков и нуклеиновых кислот. М.: МЦНМО, 2002.

5. Практикум по биохимии. Под редакцией С. Е. Северина и Г. А. Соловьёвой. М.: Издательство МГУ, 1989.

Список дополнительной литературы

1. Аффинная хроматография: Методы. Под ред. П. Дин, У. Джонсона, Ф.Мидл. М.: Мир, 1988.

2. Гекселер К., Экштайн Э. Аналитические и препаративные лабораторные методы. М.: Химия, 1994.

3. Гааль, Э., Медьеши Г., Верецкеи Л. Электрофорез в разделении биологических макромолекул. М.: Мир, 1982.

Требования к уровню освоения программы

В результате изучения данной дисциплины студент должен:

знать основные методы и методические приемы, использующиеся в современных исследованиях, а области биохимии и молекулярной биологии.

уметь применять приемы работы с биологическим материалом.

владеть приемами и навыками работы с современным биохимическим оборудованием.

Перечень вопросов к зачету

Получение субклеточных фракций Определение активности катепсина Д.

Флюориметрическое определение активности ФМСФ-ингибируемой карбоксипептидазы (ФМСФ-КП).

Определение ММ гемоглобина методом гель-фильтрации.

Тонкослойная хроматография аминокислот.

Определение белка в пробах Очистка диализом.

Разделение жирных кислот на бумаге.

Частичная очистка ФМСФ-КП из мозга крыс методом ионообменной хроматографии (на КМ-целлюлозе).

Высаливание белков.

Лиофилизирование биоматериала.

Ферментный электрод, строение, применение.

Современные биохимические анализаторы.

Полимеразная цепная реакция.

Сведения о переутверждении программы на очередной учебный год и регистрации изменений

Учебная программа составлена для специальности 20 208 — «Биохимия»

Программу составил:

1. Соловьев В. Б., канд. биол. наук, доцент _________________________

(подпись)

Настоящая программа не может быть воспроизведена ни в какой форме без предварительного письменного разрешения кафедры-разработчика программы.

Программа одобрена на заседании кафедры биохимии Протокол № от «___» _____________ 200 года Зав. кафедрой биохимии д.б.н., профессор Генгин М. Т. ___________________________________

(подпись) Программа одобрена учебно-методическим советом Естественно-географического факультета

«_____» _____________ 2007 года Председатель учебно-методического совета

Естественно-географического факультета, к.т.н., доцент ___________________________ О.В. Зорькина

(подпись) Программа одобрена учебно-методическим управлением университета

«_____» _____________ 2007 года Начальник учебно-методического управления университета ______________________ Г. Н. Шалаева

(подпись)

ЛИСТ РЕГИСТРАЦИИ ИЗМЕНЕНИЙ