Дисципліна: Фізико-хімічні методи аналізу в імунології

Обсяг дисципліни, годин (кредитів ЄКТС): 120 (4).

Мета дисципліни: сформувати систему здатностей та вмінь з основ фізико-хімічних методів дослідження (електрохімічних, оптичних, гідродинамічних, електрофоретичних, хроматографічних, радіометричних та ін.) у галузі мікробіології та імунології а також у інших сферах суспільної діяльності.

Завдання дисципліни:

• сформувати уявлення про рівні дослідження біологічних макромолекул (виділення та кількісна характеристика, структурний аналіз, аналіз біологічних властивостей), базуючись на залежності фізичної характеристики речовини (світлопоглинання, світлозаломлення, електропровідності, теплопровідності, швидкості седиментації та ін.) від її хімічного складу;
• навчити орієнтуватись у типах фізико-хімічних методів досліджень (препаративні, аналітичні, препаративно-аналітичні), їх сучасних модифікаціях і можливостях для виділення та дослідження біологічних макромолекул (білків, вуглеводів, ліпідів та їх похідних);
• засвоїти принципи роботи приладів, що застосовуються при використанні фізико-хімічних методів досліджень (центрифуга, ультрацентрифуга, прилад для електрофорезу, хроматографічна колонка, перистальтичний насос, фотоелектроколориментр, спектрофотометр, нефелометр, денситометр та ін.) та правила техніки безпеки при роботі з даними приладами;
• ознайомитися з використанням фізико-хімічних методів досліджень у лабораторній діагностиці;
• дати студентам уявлення про сучасні тенденції та напрямки використання фізико-хімічних методів у фундаментально-наукових і прикладних дослідженнях у біології, медицині (лабораторній діагностиці) і суміжних з ними науках для майбутньої професійної орієнтації.

Попередні умови для вивчення даної дисципліни: «Біологія», «Мікробіологія», «Цитологія», «Радіобіологія», «Біологія та систематика окремих груп бактерій», «Біохімія».

Навчальні цілі дисципліни полягають у формуванні у студентів:

інтегративної компетентності: Здатність вирішувати завдання в галузі мікробіології та імунології, що передбачає застосування теорій природничих наук та фізико-хімічних методів і характеризується комплексністю та невизначеністю умов.

загальних компетентностей:

ЗК 2. Здатність зберігати та примножувати моральні, культурні, наукові цінності і досягнення суспільства на основі розуміння історії та закономірностей розвитку предметної області, її місця в загальній системі знань про природу і суспільство та в розвитку суспільства, техніки і технологій, використовувати різні види та форми рухової активності для активного відпочинку та ведення здорового способу життя.

ЗК 3. Здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях.

ЗК 4. Здатність до пошуку, оброблення та аналізу інформації з різних джерел.

ЗК 7. Здатність вчитися й оволодівати сучасними знаннями.

ЗК 8. Здатність до абстрактного мислення, аналізу і синтезу.

фахових компетентностей:

ФК 1. Здатність застосовувати знання та вміння з математики, фізики, хімії та інших суміжних наук для вирішення конкретних біологічних завдань.

ФК 2. Здатність демонструвати базові теоретичні знання в галузі біологічних наук та на межі предметних галузей.

ФК 3. Здатність досліджувати різні рівні організації живого, біологічні явища і процеси.

ФК 4. Здатність здійснювати збір, реєстрацію і аналіз даних за допомогою відповідних методів і технологічних засобів у польових і лабораторних умовах.

ФК 17. Уявлення про принципи створення об’єктів промислового виробництва у сфері імунобіотехнології.

Програмні результати навчання:

ПРН 8. Знати та розуміти основні терміни, концепції, теорії і закони в галузі біологічних наук і на межі предметних галузей.

ПРН 11. Розуміти структурну організацію біологічних систем на молекулярному рівні.

ПРН 12. Демонструвати знання будови, процесів життєдіяльності та функцій живих організмів, розуміти механізми регуляції фізіологічних функцій для підтримання гомеостазу біологічних систем.

ПРН 14. Аналізувати взаємодії живих організмів різних рівнів філогенетичної спорідненості між собою, особливості впливу різних чинників на живі організми та оцінювати їхню роль у біосферних процесах трансформації речовин і енергії.

ПРН 15. Аналізувати форми взаємовідносин між мікро- та макроорганізмами з визначенням основних напрямів цих процесів.

ПРН 19. Застосовувати у практичній діяльності методи визначення структурних та функціональних характеристик біологічних систем на різних рівнях організації.

В результаті вивчення дисципліни студент повинен

знати:

- принципи класифікації фізико-хімічних методів та принципи застосування зазначених методів у мікробіологічних та імунологічних експериментах;

- принципи проведення методів виділення клітин, субклітинних елементів та біополімерів, а також методи утримання біополімерів у натуральному стані;

- принципи проведення електрохімічних методів дослідження та їх застосування для стандартизації розчинів при підготовці середовищ культивування лімфо-міслоїдних клітин та прокаріотичних клітин;

- принципи проведення седиментаційних методів для отримання імуногенну, а також для фракціонування мікробних метаболітів та клітинних гомогенатів у мікробіологічних дослідженнях;

- методологію проведення хроматографічних та електрофоретичних методів з метою аналізу та кількісного визначення біологічно активних медіаторів мікробного походження та медіаторів імунної відповіді;

- принципи проведення методів спектрального аналізу для кількісного та якісного аналізу суміші біологічно активних речовин у структурі мікробіологічних та імунологічних досліджень;

- категорії задач у комплексних мікробіологічних та імунологічних дослідженнях, що вирішуються із застосуванням фізико-хімічних методів.

вміти:

- опрацьовувати дані структурного аналізу та аналізу біологічних властивостей основних біополімерів, отриманих із використанням фізико-хімічних методів досліджень, а також користуватись спеціальною довідковою літературою для визначення фізичних та хімічних характеристик (констант) досліджуваної макромолекули, необхідних для проведення фізико-хімічних методів досліджень (константа седиментації, густина, температура кипіння та ін.);

- формувати методичну стратегію (комплекс методів та послідовність їх застосування) для вирішення конкретної задачі по вирішенню в заданій кількості та характеристиці структури і біологічних властивостей основних біологічних макромолекул.

Зміст дисципліни (тематика):

Змістовий модуль 1. Методи отримання біологічних макромолекул із клітин прокаріот і еукаріот. Прості методи фракціонування компонентів складних сумішей

Тема 1. Класифікація фізико-хімічних методів дослідження. Організація лабораторії фізико-хімічних методів.

Тема 2. Поняття тканинного гомогенату і клітинного екстракту. Способи отримання.

Тема 3. Методи дезінтеграції про- та еукаріотичних клітин. Недеструктивні методи отримання біополімерів з клітин.

Тема 4. Короткострокове та тривале культивування про- та еукаріотичних клітин in vitro. Буфери. Поживні середовища.

Тема 5. Утримання біополімерів у нативному стані. Потенціометричні методи.

Тема 6. Методи фільтрації і діалізу для первинного фракціонування гетерогенних сумішей.

Тема 7. Фракціонування методом седиментації із застосуванням осаджуючих чинників.

Тема 8. Класифікація спектральних методів дослідження. Закон Бугера-Ламберта-Бера. Спектрофотометрія

Змістовий модуль 2. Методи фракціонування та аналізу біологічних макромолекул в імунології

Тема 1. Препаративна седиментація із застосуванням центрифуг. Седиментаційний аналіз.

Тема 2. Класифікація хроматографічних методів дослідження. Препаративна й аналітична хроматографія.

Тема 3. Адсорбційна хроматографія в мікробіології та імунології.

Тема 4. Молекулярно-ситова хроматографія. Підготовка хроматографічної колонки до роботи.

Тема 5. Іонообмінна хроматографія й афінна хроматографія.

Тема 6. Класифікація електрофоретичних методів дослідження. Етапи проведення електрофоретичного фракціонування.

Тема 7. Електрофорез на носії. Вертикальний і горизонтальний електрофорез білків і нуклеїнових кислот.

Тема 8. Колориметрія. Фотоколориметрія. Нефелометрія. Турбідиметрія. Масспектрометрія.

Види робіт: лекції, практичні, самостійна робота, контрольні завдання.

Форма підсумкового контролю: залік.