И. Л. Голенда, А. М. Голенда, А. С. Сарсацкая

Биохимия и молекулярная биология

Учебно-методическое пособие

для студентов биологического факультета

КЕМЕРОВО 2007

ГОУ ВПО «Кемеровский государственный университет»

Кафедра физиологии человека и животных и валеологии

Биохимия и молекулярная биология

Учебно-методическое пособие

для студентов биологического факультета

КЕМЕРОВО 2007

Биохимия и молекулярная биология: Учебно-методическое пособие.

Сост.: И. Л. Голенда, А. М. Голенда, А. С. Сарсацкая – Кемерово: КемГУ, 2007. – 190 с.

Cоставлено в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по специальности 011600 – Биология (2000 г.), квалификационной характеристикой выпускника специальности 011600 – Биология (2001) и рабочей программой для университетов УМО университетов РФ (2005). Материал сгруппирован согласно тематическому плану лекций и лабораторных занятий и предназначен как руководство, для непосредственной подготовки студентов 3 курса ДО и 4 курса ОЗО биологического факультета к выполнению работ и экзамену.

Рекомендовано методической Рассмотрено и утверждено

комиссией биологического на заседании кафедры

факультета физиологи человека и

животных и валеологии

« »________________2006 г. « »_______________2006 г.

Председатель методкомиссии Заведующий кафедрой

__________Л.Н. Ковригина ______________ Э.М. Казин

© ГОУ ВПО «Кемеровский госу-

дарственный университет», 2007

Оглавление

стр.

Введение	……………………………………………………	5
Занятие 1	Организация работ в лаборатории …………….	14
Занятие 2	Вода, ее свойства и методы измерений рН …...	27
Занятие 3	Типы, дозировка и способы анализа растворов	41
Занятие 4	Методы спектроскопии в анализе биомолекул и клеток …………………………………………	54
Занятие 5	Семинар по проблемам статической биохимии и биопоэза ………………………………………	69
Занятие 6	Основные приемы препаративной биохимии ..	71
Занятие 7	Методы количественного анализа белков ……	82
Занятие 8	Деление молекулярных смесей методами хроматографии ……………………………………..	89
Занятие 9	Итоговое № 1. Статическая биохимия и матричные биосинтезы …………………………….	98
Занятие 10	Разделение биополимеров методами электрофореза ……………………………………….	103
Занятие 11	Количественный анализ и свойства ферментов	112
Занятие 12	Брожение, как модель изучения метаболизма..	122
Занятие 13	Углеводы. Методы определения и диагностическая роль глюкозы …………………………...	134
Занятие 14	Основы химии и метаболизма липидов и биомембран ……………………………………..	149
Занятие 15	Семинар по проблемам энергообмена ………..	166
Занятие 16	Основы обмена азотистых соединений ………	167
Занятие 17	Семинар по интеграции метаболизма ………...	176
Занятие 18	Итоговое № 2. Способы управления метаболизмом ………….	181
Приложение …………………………………………………..		186

ВВЕДЕНИЕ

Есть лишь одно благо – знание и лишь одно зло – невежество. Сократ (ок. 470-399 до н.э.)

Биохимия – одна из фундаментальных дисциплин профессионального образования биологов любой специальности. Порядка 150 лет она изучает состав и свойства и свыше века – биокатализ, взаимопревращения и функции молекул в организмах. С 1985 г., когда предмет уже обогатили новые подходы, объекты и методы исследований, а в молекулах биополимеров увидели «молекулярные машины», эту разветвленную область знаний официально назвали молекулярной биологией. Современная «Биохимия и молекулярная биология» – основа универсального языка, представляющего однотипные принципы структурообразования, морфофункциональных свойств и метаболизма живых систем любого уровня сложности, от клеток до биосферы, в их единстве с окружающей средой.

С другой стороны, ассортимент задач, приборов, материалов и приемов работы биохимика невероятно разросся. При этом устройства, по мере их автоматизации и компьютеризации, все больше превращаются в «черный ящик» для пользователей. Поэтому растет потребность в пособии, совмещающем освоение традиционных приемов биохимического анализа с упрощенно-описательным изложением их теоретических основ. По замыслу, оно должно позволить студентам, освоить выбор оптимальных сочетаний решения возникающих перед ними задач, с экономичностью подходов.

Традиционно, студенты ДО биофака КемГУ изучают наш курс в 5-м семестре (18 недель), после освоения дисциплин естественнонаучного цикла, биофизики и морфологии. Для этого, учебный план еженедельно отводит по 3 ч на лекции и лабораторные занятия и, не менее 62 ч на самостоятельную работу. Соответственно, студенты ОЗО встречаются с курсом в 6-м (20 ч. лекций и получение контрольного задания) и 7-м семестрах (проверка выполнения контрольной работы и 16 ч. лабораторных занятий). Оба варианта обучения завершаются групповой консультацией и экзаменом. Рабочая программа курса предусматривает, что независимо от специализации и профиля будущей работы, любой биолог должен:

1. Знать особенности элементного и молекулярного состава клеток и организмов, в сравнении с окружающей средой.

2. Понимать роль полифункциональности ионов, биомолекул и слабых взаимодействий в создании метастабильных конформаций и комплементарных поверхностей биополимеров и их агрегатов.

3. Исходить из вынужденных сдвигов конформаций биополимеров при их комплементарных взаимодействиях с лигандами, в процессах выполнения генетической, биоэнергетической, метаболической и сенсорной = рецепторной функций.

4. Представлять условия и основные этапы биопоэза, механизмы эволюции и адаптации живых систем к окружающей среде.

5. Владеть знанием техники консервации биообразцов и навыками основных приемов их лабораторного анализа, дающих современным диагностам до 90 % полезной информации.

Противоречие семестрового объема курса широте и глубине сведений стремительно развивающейся дисциплины, вынуждают рассчитывать, как на базовые знания студентов, так и на их сознательную и еженедельную подготовку к лекциям и лабораторным занятиям. Это подразумевает самостоятельную работу студентов = = СРС, включая:

1. Обязательное наличие спецодежды = лабораторного халата и перчаток для работ с биоматериалом.

2. Оформление протоколов предстоящих занятий по пяти позициям: 1. Дата, порядковый номер, тема занятия и название каждой лабораторной работы. 2. Принцип метода исследований и сфера его применения 3. Краткое и четкое описание основных этапов хода работы. 4. Результаты исследований. 5. Выводы. Понятно, что два последних пункта выполняют по завершении опыта. Особо подчеркнем, что о продуманном и глубоком усвоении материала свидетельствуют лишь четкие формулировки выводов, содержащих элементы обобщений.

3. Систематизацию знаний с помощью конспектов, доступных руководств и справочников, при творческом подходе к пересказу усвоенного, разработке схем, таблиц, компьютерных программ и другим приемам обучения. Лишь при этих условиях, время занятий удастся расходовать рационально: для проверки заготовок протоколов, разбора неясностей, затрудняющих освоение темы и инструктажа по предстоящим работам. Как обычно, завершаются лабораторные работы их индивидуальной защитой. Также, на втором занятии, студенты, желающие сделать 10-минутное реферативное сообщение, информируют преподавателя, об избранной теме и сроках его подготовки, для коллективного обсуждения и оценки.

В соответствии с расписанием, индивидуальные консультации проводятся раз в неделю, а групповая – перед экзаменом. Оба семинарских занятия отведены для письменного контроля знаний, реферативных сообщений и разбора трудностей. Итоговые занятия совмещены с контрольными точками и посвящены проверке усвоения основных материалов курса.

Студент, пропустивший лабораторное занятие, должен отработать его в течение ближайших одной-двух недель. Иначе, из-за ограниченных сроков годности дорогостоящих тест-наборов реактивов, ему придется приобретать их за свой счет.