ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
Биология мембран
наименование дисциплины в соответствии с учебным планом
входящей в состав модуля
Биология клетки
Рекомендуется для
Направления Биология_____________,
Профиля (ей) (программ(ы)) Биология клетки, Генетика, Биоинженерия и биотехнология, Биоэкология,
квалификации (степени) выпускника бакалавр
1. Цель дисциплины:
Целью дисциплины является.
1. Формирование профессиональных компетенций:
- ПК-4 (способность демонстрировать знания принципов клеточной организации биологических объектов, биофизических и биохимических основ, мембранных процессов и молекулярных механизмов жизнедеятельности);
- ПК-5 (применяет современные экспериментальные методы работы с биологическими объектами в полевых и лабораторных условиях, навыки работы с современной аппаратурой);
3. ПК-14 (готовность вести дискуссию и преподавать (в установленном порядке) основы биологии и экологии);
научно-исследовательская деятельность:
4. ПК-15 (способен эксплуатировать современную аппаратуру и оборудование для выполнения научно-исследовательских полевых и лабораторных биологических работ);
5. ПК-17 (понимает, излагает и критически анализирует получаемую информацию и представляет результаты полевых и лабораторных биологических исследований);
научно-производственная и проектная деятельность:
- ПК-18 (готовность применять на производстве базовые общепрофессиональные знания теории и методов современной биологии);
7. ПК-20 (пользуется нормативными документами, определяющими организацию и технику безопасности работ);
педагогическая деятельность:
· ПК-22 (использует знания основ психологии и педагогики в преподавании биологии);
· ПК-23 (способность заниматься просветительской деятельностью среди населения с целью повышения уровня биолого-экологической грамотности общества);
2. Развитие общекультурных компетенций:
· ОК-3 (приобретает новые знания и формирует суждения по научным, социальным и другим проблемам, используя современные образовательные и информационные технологии);
· ОК-6 (использует в познавательной и профессиональной деятельности базовые знания в области математики и естественных наук, применяет методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования);
2. Трудоемкость учебной дисциплины составляет зачетные единицы (____часа), из них 62 часов аудиторных занятий, _____ часов самостоятельной работы и __ часов (1 ЗЕ) – зачет
3. Место дисциплины в структуре основной образовательной программы:
Дисциплина «Цитология» относится к фундаментальным разделам биологии, т.к. она исследует и описывает единственную единицу всего живого - клетку. Познание клетки имеет важнейшее значение для развития множества других биологических наук, таких как физиология, генетика, молекулярная биология, биохимия и др., т.к. дает им материал для изучения отдельных свойств именно клеток: все функциональные отправления организмов имеют клеточную основу.
Студенты в процессе изучения этой дисциплины знакомятся со структурой клетки, с функциями ее основных компонентов, с единой схемой строения, и различиями между клетками в зависимости от выполняемых функций.
Требования к результатам освоения дисциплины
В результате освоения дисциплины студент должен:
Знать
химической природе мембран строении и роли белков, липидов и углеводов в функционировании мембран;
структурную организацию и особенности различных моделей мембран;
основные понятия о свойствах клеточных мембран;
особенности и механизмы транспорта через мембраны различных веществ и частиц;
о многообразии клеточных мембран, их роли в процессах транспорта веществ, системах энергообеспечения, адгезии и принятии сигналов из окружающей среды;
методы изучения мембран
Уметь
готовить растворы для проведения анализов;
работать на центрифуге и фотоэлектроколориметре;
правильно пользоваться химической посудой и оборудованием,
Владеть
практическими навыками выделения мембран из клеток;
Объем дисциплины и виды учебной работы
| Вид учебной работы | Трудоемкость в часах | Семестры | ||||||
| Аудиторные занятия: | + | |||||||
| Лекции (ЛК) | + | |||||||
| Практические занятия (ПЗ) | ||||||||
| Лабораторные работы (ЛБ) | + | |||||||
| Контроль самостоятельной работы студента (КСР) | ||||||||
| Самостоятельная работа: | ||||||||
| Самостоятельное изучение и конспектирование отдельных тем дисциплины в соответствии с графиком выполнения лабораторных работ. | ||||||||
| Промежуточная аттестация (указать зачет или экзамен): | Зачет | |||||||
| ИТОГО: | ||||||||
Содержание дисциплины
Содержание разделов дисциплины
| № | Наименование раздела дисциплины | Содержание раздела |
| История изучения мембран. Основные понятия о многообразии и структурной организации мембран. Методы мембранологии. | Краткая история развития учения о мембранах. Работы Негели, фон Моля, Овертона. Модели мембран Гортеля и Гренделя, Даниэлли и Дэвсона, жидкостно-мозаичная модель мембраны Синджера и Никольсона. Методы выделения субклеточных органоидов и мембранных систем. дифференциальное центрифугирование. Электронно-микроскопические методы. Химические маркеры мембран и их использование в идентификации мембран. Методы изучения химических компонентов мембран: электрофорез, хроматографическое разделение. Тонкослойная хроматография липидов. Иммунологические методы исследования мембран. Биологическая роль мембран. Разнообразие функций мембран в клетке. Универсальные и специфические функции различных мембранных образований. | |
| Химические компоненты мембран, их биологическая роль | Основные химические компоненты мембран, их соотношение в клеточных мембранах различных организмов и отдельных субклеточных структурах. Липиды мембран, их классификация и распространение. Строение и функции фосфолипидов, их субклеточная локализация. Фосфолипиды в процессе онто - и филогенеза. Жирные кислоты фосфолипидов, их классификация и свойства. Закономерности встречаемости различных жирнокислотных остатков в мембранах разных организмов и субклеточных фракций. Стеролы в клеточных мембранах. Холестерин, его строение и свойства, распространенность в разных мембранах. Гликолипиды мембран, их строение и свойства. Классификация гликолипидов клеточных мембран. Характеристика цереброзидов и ганглиозидов. Гликолипиды растений и бактерий. Биологическая роль мембранных гликолипидов. Белки мембран: интегральные и периферические. Белки цитоскелега субклеточный слой. Монотонные и политопные интегральные белки. Домены интегральных белков, особенности их строения и функций. Значение мембранных белков в функционировании клеток. Углеводы мембран, их строение, локализация и функции. Гликокаликс, его строение и биологическая роль. Асимметрия распределения белков, липидов и углеводов в мембране | |
| Свойства клеточных мембран. Проницаемость и влияние на нее различных факторов | Амфифильные свойства фосфолипидов и их роль в организации мицелл, моно - и бислоев. Подвижность компонентов биологических мембран, типы движения липидов и белков и его значение. Понятие о текучести биологических мембран, роли гидрофильных головок и жирнокислотных хвостов фосфолипидов. Влияние на текучесть мембран холестерина. Температура фазового перехода мембран, молекулярная природа фазовых переходов в мембранах. Факторы, влияющие на температуру фазового перехода. | |
| Транспортная функция мембран. Разнообразие видов транспорта и их механизмы | Транспортная функция. Классификация типов мембранного транспорта, его значение в жизнедеятельности клетки. Пассивный транспорт, его разновидности. Неспецифическая диффузия, и ее характеристика. Влияние на проницаемость свойств мембран и диффундируемых веществ. Мембранные каналы, их строение и свойства. Ионофоры, механизмы транспорта веществ через мембраны с участием ионофоров. Облегченная диффузия, ее особенности. Эффект насыщения. Пермеазы, их химическая природа и механизм действия. Активный транспорт, его биологическая роль. Молекулярная организация и механизм действия натриевого насоса. Кальциеввые насосы, их локализация и функции. Протонные каналы и сопрягающие мембраны митохондрий и хлоропластов. Вторично-активный транспорт. Эндо - и экзоцитоз. Пиноцитоз и фагоцитоз, их характеристика, этапы поглощения внеклеточного материала и особенности. Опосредованный рецепторами эндоцитоз. Экзоцитозный путь, как транспорт веществ, секретируемых клеткой. Роль экзоцитоза в рециклировании клеточных мембран. | |
| Рецепторная функция мембран. Клеточная адгезия и принятие сигналов | Рецепторная функция мембран, ее биологическая роль. Химическая природа мембранных рецепторов, их локализация и разнообразие. Рецепторы клеточной адгезии, строение и функции. Роль мембран в процессах межклеточного узнавания и взаимодействия. Рецепторы для связывания клеток с внеклеточным матриксом. Адгезивные белки и интегриновые рецепторы. Механизм взаимодействия клеток с внеклеточным матриксом. Рецепторы для сигнальных молекул. Основные принципы принятия и передачи сигналов в клетке. Понятие об агонисгах и антагонистах. Механизмы преобразования рецепторами внешних сигналов. Вторичные посредники, модели передачи сигнала с участием посредников. Роль и многообразие протеинкиназ. Рецепторы, сопряженные с G -белками, их строение и механизм действия в разных клеточных мембранах. Понятие о фоторецепторах | |
| Разнообразие мембранных структур в про - и эукариотических клетках | Особенности строения и функций бактериальных мембран. Сопрягающие мембраны митохондрий и пластид. Возбудимые мембраны нейронов. Миелин, особенности его химического состава, структурной организации и локализации. Роль мембран в адаптационных процессах. |
Разделы дисциплины и виды учебных занятий
| № | Наименование раздела дисциплины | Распределение трудоемкости (в часах) по видам учебных занятий | ||||
| ЛК | ПЗ | ЛБ | СРС | Всего | ||
| История изучения мембран. Основные понятия о многообразии и структурной организации мембран. Методы мембранологии. | - | |||||
| Химические компоненты мембран, их биологическая роль | ||||||
| Свойства клеточных мембран. Проницаемость и влияние на нее различных факторов | ||||||
| Транспортная функция мембран. Разнообразие видов транспорта и их механизмы | ||||||
| Рецепторная функция мембран. Клеточная адгезия и принятие сигналов | ||||||
| Разнообразие мембранных структур в про - и эукариотических клетках | ||||||
| Всего |
Лабораторный практикум
| Наименование раздела дисциплины | Наименование лабораторных работ | Трудоемкость в часах |
| История изучения мембран. Основные понятия о многообразии и структурной организации мембран. Методы мембранологии. | Морфологическое разнообразие мембранных структур животных и растительных клеток. Обзор микроскопических препаратов и анализ электронно-микроскопических снимков | |
| Химические компоненты мембран, их биологическая роль | Коллоквиум по теме «Химические компоненты мембран» | |
| Свойства клеточных мембран. Проницаемость и влияние на нее различных факторов | Устойчивость эритроцитарных мембран к осмотическому гемолизу и влияние на нее различных факторов. | |
| Устойчивость эритроцитарных мембран к кислотному гемолизу и влияние на нее различных факторов. | ||
| Устойчивость эритроцитарных мембран к перекисному гемолизу и влияние на нее различных факторов. | ||
| Транспортная функция мембран. Разнообразие видов транспорта и их механизмы | Проницаемость мембраны для мочевины, влияние на нее различных факторов. | |
| Коллоквиум по теме: Свойства и транспортная функция мембран. | ||
| Рецепторная функция мембран. Клеточная адгезия и принятие сигналов | Анализ β-адренореактивности эритроцитарных мембран. | |
| Влияние на β-адренореактивность эритроцитарных мембран различных блокаторов | ||
| Коллоквиум по теме: «Рецепторная функция мембран» | ||
| Разнообразие мембранных структур в про - и эукариотических клетках |