Нейрохимия

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ В.Г. БЕЛИНСКОГО



Принято 

на заседании Ученого совета естественно-географического факультета 

протокол заседания совета факультета

№ ___от «___» _________2007 г.

Декан 

факультета _____________Н.А. Кагина



УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе

_________________М.А. Пятин

              «___» _________2007 г.





ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ



Нейрохимия





СПЕЦИАЛЬНОСТЬ  020208–«Биохимия»



Факультет            естественно-географический



КАФЕДРА                биохимии









Пенза – 2007


1. Квалификационные требования



Квалификация выпускника – биохимик.

Нормативный срок освоения основной образовательной программы подготовки биохимика по специальности 020208 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 020208 – Биохимия.


2. Цели и задачи дисциплины



Познание механизмов деятельности мозга, в том числе химических, является не только важнейшей биохимической задачей, оно имеет особое значение в общем стремлении человека к пониманию его места и роли на земле и во вселенной. Нервная система, головной мозг высших животных и человека – это наиболее сложноустроенные системы организма. Поэтому нейрохимия – самая сложная из биохимических дисциплин. Студенты, приступающие к изучению нейрохимии, должны быть уже вооружены основательными знаниями по общей биохимии. Это обуславливает целесообразность преподавания нейрохимии на старшем курсе специальности «биохимия».

Курс «нейрохимия» составляет неотъемлемую часть подготовки специалистов-биохимиков. 

Цель данного курса – показать особенности строения, химического состава, особенности метаболизма нервной ткани, а также формировать у студентов умения и навыки выделения отделов нервной системы и работы c ее компонентами.



3. Место дисциплины в профессиональной подготовке студентов



Курс «Нейрохимия» является самым сложным биологическим курсом с обширными междисциплинарными связями. Студенты, приступающие к изучению нейрохимии, должны быть уже вооружены основательными знаниями по общей биохимии. Это обуславливает целесообразность преподавания нейрохимии на старшем курсе специальности «биохимия». Дисциплина относится к региональному (вузовскому компоненту).


Распределение времени, отведенного на изучение дисциплины по учебному плану



Форма учебной работы

Форма обучения



Очная



По семестрам



9



Общая трудоёмкость, всего часов

153



Аудиторные занятия (АЗ)

84



Лекции (Л)

36



Практические занятия (ПЗ)





Семинары (С)





Лабораторные занятия (ЛЗ)

48



Другие виды аудиторных занятий





Самостоятельная работа (СР)

84



Контрольная работа

+



Компьютерное тестирование





Курсовая работа





Форма итогового контроля 

(зачет, экзамен)

экзамен





Тематические планы для очной формы обучения



№

п/п

Тема

Кол-во часов





Лекц.

Лаб.

Сам.



Общее число часов

36

48

84



	Особенности строения нервной системы

2

4





	Липиды центральной и периферической нервной системы

2

4





	Миелин и его роль в нервной системе

2

4





	Нуклеиновые кислоты мозга 

2

4





	Углеводы и их обмен в нервной системе

2

4





	Энергетический метаболизм мозга

2

4





	Гипоксия и окислительный стресс

2

4

7



	Нейроспецифичные белки

2

4

7



	Свободные аминокислоты нервной системы

2

4

7



	Нейропептиды. Классификация. Понятие о функциональном континууме

2

4

7



	Обмен нейропептидов. Роль ферментов обмена нейропептидов

2

4

7



	Синаптическая передача – основные положения

2

4

7



	Основные нейромедиаторные системы

2



7



	Пространственно-временная организация памяти. Информационная емкость нейрологической памяти

2



7



	Биохимические основы нейрологической памяти и обучения. Проблема переноса памяти

2



7



	Биохимическая картина болезни Альцгеймера, болезни Паркинсона, шизофрении, аллергического энцефаломиелита и рассеянного склероза

2



7



	Нейрохимические аспекты наркомании и алкоголизма

2



7



	Страх, фобии, депрессивные и судорожные состояния, эпилепсия

2



7



Содержание дисциплины



1. Липиды

Липиды центральной и периферической нервной системы. Высокое содержание липидов – важная характерная черта мозга. Содержание в ЦНС и ПНС липидов различных классов. Состав липидов различных нервных клеток – нейронов, глиальных клеток (астроциты, олигодендроциты) и миелина. Жирнокислотный состав липидов мозга. Роль ацил-обменного (деацетилирование/реацетилирование) механизма в функциональной активности мембранных липидов, в первую очередь – фосфолипидов. Организация липидов в различных типах мембран мозга. Нейроспецифичные гликолипиды – ганглиозиды, цереброзиды, сульфатиды и их роль. Участие липидов во внутриклеточных сигнальных механизмах.



2. Миелин

Миелин и его роль в нервной системе. Основные стадии формирования и структура миелина. Участие олигодендроцитов и шванновских клеток в образовании миелина в ЦНС и ПНС. Липидный и белковый состав миелина. Особая роль галактолипидов (цереброзидов, сульфатидов) и полифосфоинозитидов в миелине. Жирнокислотный состав миелиновых липидов, роль длинноцепочечных жирных кислот. Белки, входящие в состав миелина (катионный белок миелина, протеолипиды, белок Вольфграма, липофилин и др.) Некоторые заболевания, вызванные нарушением структуры миелина (демиелинизирующие заболевания).



3. Нуклеиновые кислоты и нейроспецифичные белки

Некоторые особенности организации генома в ЦНС. Набор гистонов в хроматине мозга. Высокое отношение РНК/ДНК в мозге, коррелирующее с высокой скоростью трансляции.

Некоторые примеры нейроспецифичных белков и их роль в ЦНС. Са2+-связывающие белки (S-100, GP-350). Белки синаптических структур: GAP-43 (B-50), BASP1, синаптобревин, синаптотагмин, рабфилин3а, синтаксин, SNAP-25 и др. Белки, контролирующие состояние цитоскелета, такие как гелзолин, профилин, миозин1; белки, участвующие в аксональном транспорте. Примеры нейроспецифичных ферментов (изоэнзимов).



4. Синаптическая передача

Синаптическая передача – основные положения. Биосинтез нейромедиаторов, запасание в везикулах и выброс в синаптическую щель (экзоцитоз). Роль ионов Са2+ в синаптической трансмиссии. Механизмы инактивации высвободившихся нейротрансмиттеров: “обратный захват” в нервные окончания (катехоламины, серотонин); ферментативная деградация (ацетилхолин, моноамины, пептиды); захват и метаболизм в глиальных клетках (глутамат, ГАМК). Основные нейромедиаторные системы.



5. Энергетический метаболизм мозга

Высокий уровень энергетического обмена – специфическая особенность мозга. Глюкоза, как основной энергетический субстрат для мозга. Потребление кислорода и глюкозы разными структурами мозга. Альтернативные энергетические субстраты, которые могут окисляться в мозге при некоторых условиях (кетоновые тела, короткоцепочечные жирные кислоты, аминокислоты, гликоген). Гематоэнцефалический барьер и его роль в транспорте энергетических субстратов в мозг. Важная роль гексокиназы и пируватдегидрогеназного комплекса для энергетического метаболизма мозга. Скорость-лимитирующие этапы гликолиза и цикла трикарбоновых кислот и участие в их контроле отношения АТФ/АДФ. Компартментализация энергетического метаболизма в мозге, нейрональный и глиальный компартменты. Высокая степень зависимости процессов синтеза нейротрансмиттеров от энергетического метаболизма. Методы расчета энергетического потока (energy flux) в мозге. 



6. Основные типы рецепторов нейромедиаторов

Общие принципы структуры и функций. Ионотропные рецепторы – образуют ионные каналы, состоящие из нескольких субъединиц (нАх-, NMDA-глутаматные, ГАМКА-, глициновый и др.рецепторы). Рецепторы данной группы локализованы на поверхности клетки; ответ на связывание агониста чрезвычайно быстрый и, как правило, не требует образования вторичных мессенджеров.

Метаботропные, медленно действующие рецепторы – крупные белковые цепи, имеющие 7 трансмембранных доменов и чаще всего сопряженные с G-белками. Различные внутриклеточные механизмы  передачи сигнала. Модуляция аденилатциклазной активности с последующей регуляцией образовавшимся цАМФ активности протеинкиназы А (2-, -адренорецепторы и др.). Активация фосфолипазы С с последующим изменением гомеостаза ионов Са2+ и регуляцией активности протеинкиназы С или активацией фосфолипаз А2 и D. Другие механизмы внутриклеточного сигналинга. Взаимосвязь разных путей внутриклеточной передачи сигнала.



7. Биохимические аспекты обучения и памяти

Обучение как адаптивные изменения в ответ на воздействия окружающей среды. Нейрохимические корреляты обучения и памяти как компромисс между поведенческими критериями и достижениями в области молекулярной и клеточной биологии. Формирование кратковременной памяти, роль посттрансляционных модификаций структурных элементов синапса. Долговременная память и сопряженные с ней биохимические реакции (синтез белков de novo, передача информации от клеточной мембраны к ядру с помощью аксонального транспорта и др.). Синаптическая пластичность как модельная система при изучении обучения и памяти. Роль ростовых факторов, эндогенных гормонов; важное значение физической активности и стимуляции процессов мышления для мозговых функций и пластичности мозга.



8. Биохимическая картина некоторых нейропатологий

Биохимические аспекты нейродегенеративных (болезнь Альцгеймера, прионные болезни) и аутоиммунных (рассеянный склероз, миастения гравис) болезней. Нейрохимия шизофрении, тревожных и депрессивных состояний, эпилепсии, болезни Паркинсона. Нейрохимические аспекты алкоголизма. Нейрохимические основы наркотической и лекарственной зависимости, молекулярные мишени наркотических веществ. Возможные молекулярные механизмы привыкания; роль системы цАМФ.


Список основной литературы



1. Нейрохимия / Под ред. Ашмарина И.П., Стукалова П.В. – М.: Изд-во Института биомед. химии РАМН, 1996. – 470 с.

2. Успехи функциональной Нейрохимии / Под ред. Дамбиновой С.А., Арутюняна А.В., С-Пб.: Изд-во С.-П. университета, 2003, 516 с.

3. Нейрохимия / Под ред. Прохоровой М.И., Ещенко Н.Д., Л.: Изд-во Лен. ун-та., 1979, 472 с.

4. Соловьев В.Б. Нейрохимия: курс лекций. – Пенза: ПГПУ, 2007, - 150 с.



Список дополнительной литературы



1. Ашмарин И.П., Каменская М.А. Нейропептиды в симпатической передаче // Итоги Н. и Т. (ВИНИТИ. Сер. Физиология человека и животных). – 1988. – 34. – 184 с.

2. Буров Ю.В., Ведерникова К.М. Нейрохимия и фармакология алкоголизма. – М.: Медицина, 1985. – 240 с.

3. Физиология человека / Под ред. Косицкого Г.И. – М.: Медицина, 1985. – 544 с.

4. Эйнштейн Э. Белки мозга и спинномозговой жидкости в норме и патологии – М.: «Мир», 1988, 280 с.

5. Ильюченок Р.Ю. Фармокология поведения и памяти – Н-ск.: «Наука», 1972

6. Кометиани П.А. Нейрохимические аспекты памяти – Тбилиси: «Мецниереба», 1980, 200 с.


Требования к уровню освоения программы



В результате изучения данной дисциплины студент должен:

знать основные принципы функционирования нервной системы.

уметь ориентироваться в современной литературе, в том числе в периодической печати по данным проблемам.

владеть приемами и навыками работы с биологическим материалом – нервной тканью.



Перечень вопросов к экзамену



1. Российское нейрохимическое общество. История развития, школы

2. Холинергическая система. Строение, функционирование

3. Основные биохимические особенности нервной системы

4. Адренергическая система. Строение, функционирование

5. Микроглия: особенности и роль в развитии мозга

6. Дофаминергическая система. Строение, функционирование

7. Биохимические особенности взаимодействия нейронов и нейроглии

9. Серотонинергическая система. Строение, функционирование

10. Особенности нуклеиновых кислот и хроматина в нервной ткани

11. ГАМКергическая и гистаминергическая системы. Строение, функционирование

12. Свободные аминокислоты нервной системы. Содержание, локализация, транспорт и метаболизм

13. Нейромедиаторные системы аминокислот. Строение, функционирование.

14. Неферментные нейроспецифические белки

15. Пуринергические и пептидергические нейромедиаторные системы. Строение, функционирование

16. Нейроспецифические ферменты

17. Концепция синаптической передачи. Морфофункциональная организация химического синапса.

18. Липиды ЦНС. Строение и функции

19. Биохимическая картина алкоголизма. Механизмы влечения к этанолу

20. Миелин и его роль в нервной системе. Основные стадии формирования и структура миелина

21. Химические факторы внутреннего подкрепления при наркоманиях

22. Белки, входящие в состав миелина (катионный белок миелина, протеолипиды, белок Вольфграма, липофилин и др.) Некоторые заболевания, вызванные нарушением структуры миелина (демиелинизирующие заболевания)

23. Классификация наркоманий

Особенности энергетического обмена головного мозга

24. Биохимическая картина страха, фобий, депрессивных состояний

25. Окислительный стресс. Роль свободных радикалов в биохимических процессах нервной системы

26. Нейрохимическая картина шизофрении, судорожных состояний, эпилепсии

27. Нейропептиды. Классификация. Функции. Понятие о функциональном континууме

28. Болезнь Альцгеймера

29. Ферменты биосинтеза нейропептидов

30. Болезнь Паркинсона

31. Концепция нейрологической памяти. Биохимические механизмы МКП и ООП

32. Гематоэнцефалический барьер. Строение, функции

33. Биохимические механизмы пожизненной памяти. Информационная емкость памяти 

34. Нейроглия. Виды нейроглии. Строение, функции

35. Проблема переноса памяти. Роль нейромедиаторов и нейропептидов в регуляции памяти

36. Нейрофармакология. Лечение нейропатологий


Сведения о переутверждении программы на очередной учебный год и регистрации изменений



Учебный год

Решение кафедры

Внесенные изменения

Номера листов (страниц)







заменен-ных

новых

аннули-рованных

20__/20__

Протокол № ____

от «____»____________20_ г.



Зав. кафедрой ______________











20__/20__

Протокол № ____

от «____»____________20_ г.



Зав. кафедрой ______________











20__/20__

Протокол № ____

от «____»____________20_ г.



Зав. кафедрой ______________











20__/20__

Протокол № ____

от «____»____________20_ г.



Зав. кафедрой ____________











20__/20__

Протокол № ____

от «____»____________20_ г.



Зав. кафедрой ______________














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



Изменение

Номера листов (стр.)

Всего листов в док.

Номера распорядит. документа

Подпись

Дата

Срок введения

изменений



замен.

новых

аннул.