ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ В.Г. БЕЛИНСКОГО
Принято на заседании Ученого совета Естественно-географического факультета протокол № ___от «___» _________2006 г.
Декан факультета ________________
Л.В. Кривошеева
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе
______________________________
М.А. Пятин
УЧЕБНАЯ РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
по дисциплине «Молекулярные механизмы гормональной регуляции»
для специальности
020208 (012300) – «Биохимия»
Факультет естественно-географический
Кафедра биохимии
Пенза, 2006 год
ТРЕБОВАНИЯ ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО СТАНДАРТА ПО ДИСЦИПЛИНЕ
Индекс | Наименование дисциплины и ее основные разделы | Всего часов |
ДС.00 |
Специальные дисциплины и дисциплины специализации |
|
ДС.Ф.00 | Федеральный компонент | |
ДС.Ф.05 |
Молекулярные механизмы гормональной регуляции Действие гормонов, гормоноподобных веществ и нейромедиаторов; рецепция действия на генную экспрессию, проницаемость мембран, процессы химической модификации белков. |
70 |
КВАЛИФИКАЦИОННЫЕ ТРЕБОВАНИЯ
Подготовка специалиста-биохимика проводится на биологических факультетах или отделениях, на кафедрах биохимии. Реализация основной образовательной программы специалиста биохимика должна обеспечиваться преподавателями, имеющими базовое образование и/или опыт работы и публикации по профилю преподаваемых дисциплин, систематически ведущих научную и научно-методическую работу, подтвержденную публикациями. Доля преподавателей с учеными степенями и званиями должна быть не менее 67%. Преподаватели специальных дисциплин, как правило, должны иметь ученую степень и опыт деятельности в соответствующей профессиональной сфере.
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
Весьма существенное достижение в современной эндокринологии представляют собой результаты изучения молекулярных механизмов действия гормонов в регуляции обмена веществ. Эти достижения базируются на расшифровке структуры ряда гормонов, на открытии пептидных факторов с гормональным действием, а также клеточных рецепторов и мессенджеров, посредством которых гормоны реализуют свое регуляторное воздействие на метаболизм клетки.
Овладение этими закономерностями способствует формированию представления о фундаментальных достижениях биологической химии в изучении гормональной регуляции процессов, протекающих в организме человека.
Учебный курс «Молекулярные механизмы гормональной регуляции» должен в возможно максимальной степени отразить современное состояние и уровень развития биологической химии. Этот курс занимает важное место в системе подготовки биохимиков, которые должны знать не только общие закономерности регуляторных процессов, но и их особенности.
Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом.
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ УЧЕБНОГО ВРЕМЕНИ ПО СЕМЕСТРАМ И ВИДАМ УЧЕБНЫХ ЗАНЯТИЙ
№ семестра |
Всего ауд. часов по плану | Из них |
Курсовые работы |
Консультации | Зачет | Экзамен |
Сам. работа |
|
лекции | лабораторные занятия | |||||||
9 | 36 | 36 | + | + | + | |||
Итого: | 36 | 36 | + | + | + |
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
СИСТЕМЫ МЕЖКЛЕТОЧНОЙ КОММУНИКАЦИИ
Основные системы межклеточной коммуникации: эндокринная, паракринная, аутокринная. Соединения с сигнальными функциями: гистогормоны, нейромедиаторы, гормоны, антитела. Роль гормонов в системе регуляции метаболизма. Нервная и гуморальная регуляция как единая система регуляции обмена веществ в ответ на изменение условий существования организма человека. Гормоны - первичные посредники в передаче информации. Основные принципы действия гормонов. Регуляция синтеза и секреции гормонов по принципу обратной связи.
Классификация гормонов по химическому строению и биологическим функциям.
Клетки-мишени и клеточные рецепторы гормонов. Функции рецепторов. Типы рецепции гормонов: внутриклеточный и мембранный. Регуляция работы рецепторного аппарата.
МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ГОРМОНОВ
Механизм действия гормонов I группы. Система ядерного типа рецепции. Структура ядерных рецепторов. Гормончувствительные элементы ДНК. Рецепторный цикл. Основные стадии рецепторного цикла. Механизмы гормональной индукции процессов транскрипции и трансляции. Взаимодействие гормонов с хроматином клеток-мишеней. Активация транскрипции за счет транслокации сАМР-зависимых протеинкиназ из цитоплазмы в ядра клеток-мишеней.
Механизм действия гормонов II группы. Мембранные рецепторы. Классификация мембранных рецепторов. Семейство одноцепочечных рецепторных гликопротеинов, структурно разобщенных с акцепторами. Семейство рецепторов с тирозинкиназной активностью. Семейство рецепторов со свойством ионных каналов. Семейство рецепторов лимфокининов. Механизм передачи гормональных сигналов в клетки. Механизмы трансдукции сигналов рецепторами мембран. G белки. Циклические АМФ и ГМФ как вторичные посредники. Биосинтез циклических гуанозинмонофосфата и аденозимонофосфата. Аденилатциклаза и гуанилатциклаза. Расщепление циклических нуклеотидмонофосфатов фосфодиэстеразами. Циклические нуклеотиды, активация протеинкиназ и фосфорилирование белков, ответственных за проявление эффекта. Процессы химической модификации белков. Фосфатидилинозитольный цикл как механизм внутриклеточной коммуникации, инозитол 1,4,5-трифосфат, инозитол 1,3,4-трифосфат и диацилглицерол - вторичные посредники передачи сигнала. Ионы кальция - вторичный посредник, регуляция уровня кальция в цитоплазме клетки, биологическая роль кальция, кальмодулин, Са-каналы.
ГОРМОНЫ ГИПОФИЗА И ГИПОТАЛАМУСА
Гормоны гипоталамуса: кортикотропинрилизинг-гормон, тиреотропинрилизинг-гормон, гонадотропинрилизинг-гормон, соматолиберин, соматостатин, пролактин-ингибирующий гормон; их роль в регуляции секреции некоторых гормонов.
Гормоны передней доли гипофиза. Гормон роста, пролактин, хорионический соматомаммотропин; их синтез и структура, регуляция секреции, физиологическое и биохимическое действие. Гликопротеиновые гормоны: фолликулостимулирующий гормон, лютеинизирующий гормон, хорионический гонадотропин человека, тиреотропный гормон; их синтез и структура, регуляция секреции, физиологическое и биохимическое действие. Семейство пептидов проопиомеланокортина. Процессинг и функции продуктов гена проопиомеланокортина. Регуляция синтеза проопиомеланокортина. Адренокортикотропный гормон: структура и механизм действия, регуляция секреции. β-липотропин, эндорфины, меланоцит-стимулирующий гормон.
Гормоны задней доли гипофиза. Вазопрессин, окситоцин; их структура, регуляция секреции, физиологическое и биохимическое действие.
ГОРМОНЫ ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЫ
Трииодтиронин, тетраиодтиронин (тироксин); строение, механизм действия. Биосинтез тиреоидных гормонов. Метаболизм тиреоглобулина: биосинтез, гидролиз. Метаболизм иодида: концентрирование иодида, окисление иодида, иодирование тирозина, конденсация иодтирозинов. Транспорт и метаболизм гормонов щитовидной железы. Регуляция синтеза и высвобождения гормонов щитовидной железы. Патофизиология: зоб, гипотиреоз, гипертиреоз.
ГОРМОНЫ, РЕГУЛИРУЮЩИЕ МЕТАБОЛИЗМ КАЛЬЦИЯ
Паратиреоидный гормон, кальцитриол, кальцитонин; строение, участие в минеральном гомеостазе, механизм действия, регуляция синтеза, метаболизма и секреции. Патофизиология гормонов.
ГОРМОНЫ КОРЫ НАДПОЧЕЧНИКОВ
Классификация стероидных гормонов коры надпочечников. Биосинтез стероидных гормонов надпочечников: предшественники стероидов, основные этапы ферментативных превращений. Синтез минералокортикоидов, синтез глюкокортикоидов, синтез андрогенов. Регуляция синтеза глюкокортикоидов. Регуляция синтеза минералокортикоидов: система ренин – ангиотензин, калий, адренокортикотропный гормон, натрий. Секреция, транспорт, метаболизм и экскреция стероидных гормонов надпочечников. Влияние глюкокортикоидов на глюконеогенез, синтез гликогена, липидный обмен, иммунологический ответ, противовоспалительный процесс. Роль глюкокортикоидов в стрессовых реакциях. Влияние минералокортикоидов на метаболизм. Механизм действия. Патофизиология.
ГОРМОНЫ МОЗГОВОГО ВЕЩЕСТВА НАДПОЧЕЧНИКОВ
Классификация и механизм действия катехоламинов. Биосинтез катехоламинов: тирозин-гидроксилаза, ДОФА-декарбоксилаза, дофамин-β-гидроксилаза, фенилэтаноламин-N-метилтрансфераза. Запасание и секреция катехоламинов. Патофизиология.
ГОРМОНЫ ПОЛОВЫХ ЖЕЛЕЗ
Гормоны семенников. Синтез тестостерона, секреция и транспорт. Метаболизм и экскреция тестостерона. Регуляция стероидогенеза. Механизм действия тестостерона. Роль гормонов семенников в образовании мужских половых клеток.
Гормоны яичников. Синтез эстрогенов, секреция, транспорт, метаболиз и выделение. Физиологическое действие эстрогенов и прогестинов. Механизм действия.
ГОРМОНЫ ПОДЖЕЛУДОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ
Инсулин: строение, химические свойства. Биосинтез инсулина: предшественники инсулина; субклеточная локализация синтеза инсулина и формирование гранул. Свойства проинсулина и С-пептида. Ген инсулина человека, аномальные продукты гена инсулина человека. Регуляция секреции инсулина: глюкоза, гормоны, фармакологические препараты, внутриклеточные медиаторы секреции. Метаболизм инсулина. Физиологические эффекты: влияние на транспорт глюкозы через мембрану, влияние на утилизацию глюкозы, влияние на образование глюкозы, влияние на метаболизм глюкозы, влияние на метаболизм белков, влияние на размножение клеток. Механизм действия инсулина: рецептор инсулина, внутриклеточные медиаторы, фосфорилирование – дефосфорилирование белка, влияние на трансляцию м-РНК, влияние на экспрессию генов. Патофизиология. Инсулиноподобные факторы роста.
Глюкагон; строение, химические свойства, биосинтез и метаболизм, реуляция секреции, физиологические эффекты. Соматостатин, панкреатический полипептид.
ГОРМОНЫ ЖЕЛУДОЧНО-КИШЕЧНОГО ТРАКТА
Семейство секретина: секретин, желудочный ингибиторный полипептид, вазоактивный интестинальный полипептид.
Семейство гастрин – холецистокинин: гастрин, холецистокинин.
Строение гормонов ЖКТ, физиологические эффекты, локализация синтеза, предшественники, механизм действия.
НЕЙРОМЕДИАТОРЫ
Ацетилхолин, норадреналин, серотонин, дофамин, гистамин, глутаминовая кислота, γ-аминомасляная кислота, глицин; строение, механизм действия, физиологический эффект.
Примерное распределение часов по темам
Тема | Кол-во часов | |
Лекц. | Самост. | |
Системы межклеточной коммуникации | 2 | 2 |
Рецепторы гормонов | 2 | 4 |
Механизм действия гормонов I группы | 4 | 2 |
Механизм действия гормонов II группы | 6 | 2 |
Гормоны гипофиза и гипоталамуса | 4 | 4 |
Гормоны щитовидной железы | 2 | 2 |
Гормоны, регулирующие метаболизм кальция | 2 | 4 |
Гормоны коры надпочечников | 2 | 2 |
Гормоны мозгового вещества надпочечников | 2 | 2 |
Гормоны половых желез | 4 | 4 |
Гормоны поджелудочной железы | 4 | 2 |
Гормоны желудочно-кишечного тракта | 2 | 2 |
Нейромедиаторы | 4 | |
Всего | 36 | 36 |
ФОРМА ИТОГОВОГО КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ – ЭКЗАМЕН
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ВОПРОСОВ К ЭКЗАМЕНУ
Основные системы межклеточной коммуникации. Соединения с сигнальными функциями.
Гормоны - первичные посредники в передаче информации. Свойства гормонов. Основные принципы функционирования гормонов.
Концепция ткани-мишени. Регуляция синтеза и секреции гормонов.
Рецепторы гормонов. Строение рецепторов. Основные стадии рецепции гормонов.
Типы рецепции гормонов. Функции рецепторов.
Система ядерного типа рецепции. Структура ядерных рецепторов.
Гормончувствительные элементы ДНК. Рецепторный цикл.
Механизм действия гормонов I группы. Основные стадии рецепторного цикла.
Мембранные рецепторы. Классификация мембранных рецепторов. Семейство одноцепочечных рецепторных гликопротеинов, структурно разобщенных с акцепторами.
Мембранные рецепторы. Классификация мембранных рецепторов. Семейство рецепторов с тирозинкиназной активностью.
Мембранные рецепторы. Классификация мембранных рецепторов. Семейство рецепторов со свойством ионных каналов. Семейство рецепторов лимфокининов.
G белки: строение, регуляция активности.
Аденилатциклазный путь передачи гормональных сигналов в клетки.
Гуанилатциклазный путь передачи гормональных сигналов в клетки.
Фосфоинозитидный путь передачи гормональных сигналов в клетки.
Тирозинкиназный путь передачи гормональных сигналов в клетки.
Механизмы Са2+ сигнализации в клетках
Гормоны гипоталамуса. Их роль в регуляции секреции некоторых гормонов.
Гормоны передней доли гипофиза. Гормон роста, пролактин, хорионический соматомаммотропин; их синтез и структура, регуляция секреции, физиологическое и биохимическое действие.
Гликопротеиновые гормоны: фолликулостимулирующий гормон, лютеинизирующий гормон, хорионический гонадотропин человека, тиреотропный гормон; их синтез и структура, регуляция секреции, физиологическое и биохимическое действие.
Семейство пептидов проопиомеланокортина. Процессинг и функции продуктов гена проопиомеланокортина. Регуляция синтеза проопиомеланокортина. Адренокортикотропный гормон: структура и механизм действия, регуляция секреции. β-липотропин, эндорфины, меланоцит-стимулирующий гормон.
Гормоны задней доли гипофиза. Вазопрессин, окситоцин; их структура, регуляция секреции, физиологическое и биохимическое действие.
Трииодтиронин, тетраиодтиронин (тироксин); строение, механизм действия.
Биосинтез тиреоидных гормонов. Метаболизм тиреоглобулина: биосинтез, гидролиз. Метаболизм иодида: концентрирование иодида, окисление иодида, иодирование тирозина, конденсация иодтирозинов.
Транспорт и метаболизм гормонов щитовидной железы. Регуляция синтеза и высвобождения гормонов щитовидной железы. Патофизиология: зоб, гипотиреоз, гипертиреоз.
Паратиреоидный гормон, кальцитриол, кальцитонин; строение, участие в минеральном гомеостазе, механизм действия, регуляция синтеза, метаболизма и секреции. Патофизиология гормонов.
Классификация стероидных гормонов коры надпочечников.
Биосинтез стероидных гормонов надпочечников: предшественники стероидов, основные этапы ферментативных превращений.
Регуляция синтеза минералокортикоидов: система ренин – ангиотензин, калий, адренокортикотропный гормон, натрий.
Секреция, транспорт, метаболизм и экскреция стероидных гормонов надпочечников.
Влияние глюкокортикоидов на глюконеогенез, синтез гликогена, липидный обмен, иммунологический ответ, противовоспалительный процесс.
Влияние минералокортикоидов на метаболизм. Механизм действия. Патофизиология.
Классификация и механизм действия катехоламинов. Биосинтез катехоламинов: тирозин-гидроксилаза, ДОФА-декарбоксилаза, дофамин-β-гидроксилаза, фенилэтаноламин-N-метилтрансфераза. Запасание и секреция катехоламинов. Патофизиология.
Гормоны семенников. Синтез тестостерона, секреция и транспорт. Метаболизм и экскреция тестостерона. Регуляция стероидогенеза. Механизм действия тестостерона. Роль гормонов семенников в образовании мужских половых клеток.
Гормоны яичников. Синтез эстрогенов, секреция, транспорт, метаболиз и выделение. Физиологическое действие эстрогенов и прогестинов. Механизм действия.
Инсулин: строение, химические свойства.
Биосинтез инсулина: предшественники инсулина; субклеточная локализация синтеза инсулина и формирование гранул.
Свойства проинсулина и С-пептида. Ген инсулина человека, аномальные продукты гена инсулина человека.
Регуляция секреции инсулина: глюкоза, гормоны, фармакологические препараты, внутриклеточные медиаторы секреции.
Метаболизм инсулина.
Физиологические эффекты: влияние на транспорт глюкозы через мембрану, влияние на утилизацию глюкозы, влияние на образование глюкозы, влияние на метаболизм глюкозы, влияние на метаболизм белков, влияние на размножение клеток.
Механизм действия инсулина: рецептор инсулина, внутриклеточные медиаторы, фосфорилирование – дефосфорилирование белка, влияние на трансляцию м-РНК, влияние на экспрессию генов. Патофизиология. Инсулиноподобные факторы роста.
Глюкагон; строение, химические свойства, биосинтез и метаболизм, реуляция секреции, физиологические эффекты. Соматостатин, панкреатический полипептид.
Строение гормонов ЖКТ, физиологические эффекты, локализация синтеза, предшественники, механизм действия.
Ацетилхолин, норадреналин, серотонин, дофамин, гистамин, глутаминовая кислота, γ-аминомасляная кислота, глицин; строение, механизм действия, физиологический эффект.
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. – М.: Медицина, 2002
Колыхая Я., Ремк К. Наглядная биохимия. Пер. с англ. М.: Мир, 2000
Ленинджер А. Биохимия. Т. 1 – 3. М.: Мир, 1985
Мари Р., Греннер Д., Мейес П., Родуэлл В. Биохимия человека: Пер. с англ. – М.: Мир, 1993
Стайлер А. Биохимия. Т. 1 – 3. М.: Мир, 1984
Кучеренко Н.Е. Молекулярные механизмы гормональной регуляции обмена веществ. – Киев: Вища школа, 1986
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА
Крутецкая З.И. Механизмы внутриклеточной сигнализации: Монография. – СПб.: СПбГУ, 2003
Учебная рабочая программа по дисциплине «Молекулярные механизмы гормональной регуляции» для специальности 020208 (012300) – «Биохимия» обсуждена и одобрена на заседании кафедры биохимии
Протокол № _____ от «____»_____________ 2006 года
Зав. кафедрой биохимии
д.б.н., профессор _________________________________ М.Т. Генгин
(подпись)
Одобрено методическим советом Естественно-географического факультета
Протокол №____________ от «_____ » ___________ 2006 года
Председатель Методического совета
Естественно-географического факультета,
к.т.н., доцент ___________________________ О.В. Зорькина
(подпись)
Составитель:
Канд. биол. наук, доцент Бардинова Ж.С. ________________________
(подпись)