Кафедра трансляційної медичної біоінженерії

[BF30] Прикладна біохімія та біоматеріали. Частина 1. Аналітична біохімія та інструментальні методи аналізу

Робоча програма навчальної дисципліни (Силабус)

Реквізити навчальної дисципліни

Рівень вищої освіти	Перший (бакалаврський)
Галузь знань	16 - Хімічна інженерія та біоінженерія
Спеціальність	163 - Біомедична інженерія
Освітня програма	163Б РБІ - Регенеративна та біофармацевтична інженерія (ЄДЕБО id: 32311)163Б РБФІ+ - Регенеративна та біофармацевтична інженерія (ЄДЕБО id: 58754)
Статус дисципліни	Нормативна
Форма здобуття вищої освіти	Очна
Рік підготовки, семестр	2 курс, осінній семестр
Обсяг дисципліни	4,5 кред. (Лекц. 36 год, Практ. 18 год, Лаб. 18 год, СРС. 63 год )
Семестровий контроль/контрольні заходи	Екзамен
Розклад занять	https://rozklad.kpi.ua
Мова викладання	Українська
Інформація про керівника курсу / викладачів	Лекц.: Голембіовська О. І., Практ.: Голембіовська О. І., Лаб.: Голембіовська О. І.,
Розміщення курсу	https://do.ipo.kpi.ua/course/view.php?id=2739

Програма навчальної дисципліни

1. Опис навчальної дисципліни, її мета, предмет вивчання та результати навчання

Що буде вивчатися

Науково-методичні основи принципів, умов застосовності і обмежень у використанні методів якісного, кількісного і структурного аналізу біологічно значущих хімічних сполук в біологічних пробах та використання методів інструментального аналізу для вирішення задач аналітичної біохімії.

Чому це цікаво/треба вивчати

Знання аналітичної біохімії та інструментальних методів аналізу допоможуть майбутнім фахівцям набути знань в області хімічних та біологічних досліджень речовин (продуктів, препаратів) з фармакологічною (фізіологічною) активністю. Також даний курс дасть можливість студентам зрозуміти принципи розробки та випробування ліків, медичних виробів та інших парафармацевтичних продуктів, що містять фізіологічно активні речовини, а також застосовності і обмеження у використанні методів якісного, кількісного і структурного аналізу біологічно значущих хімічних сполук в біологічних пробах та використання методів інструментального аналізу для вирішення задач аналітичної біохімії.

Чому можна навчитися

Знання:

основних принципів, прийомів і методів роботи в біохімічній лабораторії;
загальних принципів планування, проведення та оцінки результатів біохімічного експерименту;
основних методів якісної, кількісної і структурної аналітичної біохімії та їх характеристик;
особливостей застосування аналітичних методів у вивченні біологічних зразків;
стандартів виконання біоаналітичних досліджень, основних понять «належної лабораторної практики» (GLP);
особливостей статистичної обробки та аналізу кількісних даних у аналітичній біохімії;
принципів розробки методик аналітичної біохімії.

Вміння:

використовувати техніки сучасного біохімічного аналізу, методи оцінки та вибір методів аналізу відповідно до поставлених задач;
застосовувати хімічні та фізико-хімічні методи кількісного та якісного аналізу та робити висновки щодо можливості їх використання в медико-біологічних дослідженнях;
використовувати основні прилади для проведення біоаналітичних досліджень;
використовувати основні інструменти оцінки та статистичної обробки даних, отриманих в ході біоаналітичних досліджень;
робити записи та аналізувати дані лабораторних експериментів, використовувати ІТ-технології для збору, фіксації, обробки та подання результатів лабораторних експериментів;
обирати необхідні підходи для вирішення задач аналітичної біохімії.

Як можна користуватися набутими знаннями і уміннями

Здобуті знання та уміння є важливим інструментом у проведенні науково-дослідних та організаційно-виробничих робіт у галузі біофармації, біотехнології та біомедичній інженерії.

Програмні компетентності (відповідно до освітньої програми «Регенеративна та біофармацевтична інженерія»):

Загальні компетентності

ЗК-5 Здатність проведення досліджень на відповідному рівні

Спеціальні (фахові) компетентності

ФК-2 Здатність забезпечувати інженерно-технічну експертизу в процесі планування, розробці, оцінці та специфікації медичного обладнання.

ФК-3 Здатність вивчати та застосовувати нові методи та інструменти аналізу, моделювання, проєктування та оптимізації медичних приладів та систем.

ФК-5 Здатність застосовувати фізичні, хімічні, біологічні та математичні методи в аналізі, моделюванні функціонування живих організмів та біотехнічних систем.

ФК-6 Здатність ефективно використовувати інструменти та методи для аналізу, проєктування, розрахунку та випробувань при розробці біомедичних продуктів і послуг.

ФК-7 Здатність планувати, проєктувати, розробляти, встановлювати, експлуатувати, підтримувати, технічно обслуговувати, контролювати і координувати ремонт приладів, обладнання та систем для профілактики, діагностики, лікування і реабілітації, що використовується в лікарнях і науково-дослідних інститутах.

ФК-8 Здатність проводити дослідження та спостереження щодо взаємодії біологічних, природних та штучних систем (протези, штучні органи тощо).

ФК-9 Здатність ідентифікувати, формулювати і вирішувати інженерні проблеми, пов’язані з взаємодією між живими і неживими системами.

ФК-11 Здатність аналізувати біологічні об’єкти різних форм організації (акаріоти, прокаріоти, еукаріоти: клітини та тканини людини й тварин) та окремі їх частини (білки, нуклеїнови кислоти тощо) використовуючи біологічні, хімічні, фізичні та математичні методи.

Програмні результати навчання (відповідно до освітньої програми «Регенеративна та біофармацевтична інженерія»):

ПРН-1 Організації та принципів функціонування біологічних об’єктів та окремих їх частин в умовах in vivo та in vitro, а також методів їх вивчення (оцінки) (біологічних, хімічних, фізичних, математичних).

ПРН-3 Розуміти теоретичні та практичні підходи до створення та застосування штучних біологічних і біотехнічних об’єктів та матеріалів медичного призначення.

ПРН-4 Застосовувати знання основ математики, фізики та біофізики, біоінженерії, хімії, інженерної графіки, механіки, опору та міцності матеріалів, властивості газів і рідин, електроніки, інформатики, отримання та аналізу сигналів і зображень, автоматичного управління, системного аналізу та методів прийняття рішень на рівні, необхідному для вирішення задач біомедичної інженерії.

ПРН-12 Здійснювати контроль якості та умов експлуатації медичної техніки та матеріалів медичного призначення, штучних органів та протезів.

ПРН-17 Вміти вибирати та рекомендувати відповідне медичне обладнання і біоматеріали для оснащення медичних закладів та забезпечення основних стадій технологічного процесу діагностики, профілактики та лікування.

ПРН-19 Застосовувати знання з хімії та біоінженерії для створення, синтезу та застосування штучних біотехнічних та біологічних об’єктів.

Інтегральна компетентність: Здатність розв’язувати складні спеціалізовані задачі та практичні проблеми у біомедичній інженерії або у процесі навчання, що передбачає застосування певних теорій та методів хімічної, біологічної та медичної інженерії, і характеризується комплексністю та невизначеністю умов.

2. Пререквізити та постреквізити дисципліни (місце в структурно-логічній схемі навчання за відповідною освітньою програмою)

Пререквізити: вивченню дисципліни передує оволодіння курсу «Біохімія».

Постреквізити: на основі даної дисципліни вивчається курс «Основи стандартизації та промислової інженерії».

3. Зміст навчальної дисципліни

Теми лекційних занять:

№	Тема	Заняття	Тиждень вивчення
Розділ 1. «Аналітична біохімія»
1	Тема 1. Вступ до аналітичної біохімії. Предмет аналітичної біохімії. Особливості біохімічного аналізу. Фіксація і зберігання експериментальних кількісних даних в біохімічному аналізі. Біометрія та біометрика.	Лекція 1, лабораторна робота 1	1
2	Тема 2. Стандарти виконання біоаналітичних досліджень, основні поняття «належної лабораторної практики» (GLP). Планування та проведення експерименту. Дослідження із використанням клітинних ліній, лабораторних тварин.	Лекція 2, практичне заняття 1	2
3	Тема 3. Загальні лабораторні методи в біохімічному аналізі. Мікро- та нанометоди. Лабораторний посуд, реактиви. Проведення ряду біохімічних аналізів в спеціальних умовах.	Лекція 3, лабораторна робота 2	3
4	Тема 4. Отримання і підготовка біологічних зразків для дослідження. Біологічна безпека при зборі, транспортуванні і зберіганні біопроб. Методи преданалітичної модифікації (дериватизації). Специфічні особливості аналізу біологічних проб. Поділ субклітинних фракцій. Виділення і очищення досліджуваних сполук. Послідовне використання різних методів розділення речовин в біохімічному аналізі. Особливості зберігання біологічних зразків в залежності від аналітичної задачі	Лекція 4, практичне заняття 2	4
5	Тема 5. Методи концентрування і розділення в біохімічному аналізі (ультрафільтрація, упарювання на роторному випарнику, розпилювальна сушка, ліофілізація, концентрування діалізом, осаджувальне концентрування, центрифугування)	Лекція 5, лабораторна робота 3	5
6	Тема 6. Каталітичні реакції в біохімії та лабораторній медицині. Використання ферментативних реакцій в біохімічному аналізі. Способи оцінки активності ферментів і їх застосування в клінічній лабораторній діагностиці. Імуноферментні методи, автоматизовані методи імунного аналізу.	Лекція 6, практичне заняття 3	6
7	Тема 7. Метрологія в біохімічному аналізі. Особливості статистичної обробки та аналізу кількісних даних в аналітичній біохімії. Аналітичний сигнал і його взаємозв'язок з кількістю речовини, яка визначається. Калібрувальна крива і калібрувальна функція. Межа виявлення і межа кількісного визначення. Похибка вимірювання. Поняття валідації та верифікації. Невизначеність. Експертні системи.	Лекція 7, практичне заняття 4	7
Розділ 2. «Інструментальні методи аналізу»
8	Тема 7. Методи об'ємного аналізу і електрохімічні методи в біохімічному аналізі. Особливості використання гравіметрії. Електрофізичний і електрохімічний аналіз біологічних зразків. Місце потенціометрії і полярографії в біохімічному аналізі. Використання селективних електродів і електрохімічних сенсорів в біохімії та лабораторної медицини	Лекція 8, практичне заняття 5	8
9	Тема 8. Особливості титриметричного аналізу в аналітичній біохімії. Інструментальне і автоматизоване титрування. Потенціометричне і фотометричне титрування в якісному і кількісному аналізі біополімерів.	Лекція 9, лабораторна робота 4	9
10	Тема 9. Спектрометричні та спектроскопічні методи в біохімічному аналізі, загальна характеристика їх ролі в розвитку аналітичної біохімії. Класифікація спектральних методів. Мас-спектрометрія. Прикладне значення мас-спектрометрії і гібридних підходів на її основі в експериментальній і лабораторній медицині.	Лекція 10, лабораторна робота 5	10
11	Тема 10. Емісійні спектроскопічні методи. Переваги люмінесцентного аналізу перед фотометричним в аналізі біологічних зразків. Флюориметрія і флюорометрія. Флюоресцентні мітки і зонди в біохімії і клінічній діагностиці. Хемілюмінесцентний аналіз в біохімії і медицині.	Лекція 11, практичне заняття 6	11
12	Тема 11. Застосування методів атомної і молекулярної спектроскопії в біохімічному аналізі. Візуальна колориметрия і фотометрія. Абсорбційна (спектро) фотометрія. Основні принципи (спектро) фотометричного аналізу та особливості його застосування в лабораторній медицині. Оцінка умов вимірювань з найменшою похибкою. Роль твердофазної фотометрії в сучасній клінічній лабораторній діагностиці. Інфрачервона спектроскопія.	Лекція 12, лабораторна робота 6	12
13	Тема 12. Методи, пов'язані з явищем світлорозсіювання. Нефелометрія і турбідиметрія. Спектроскопія комбінаційного розсіювання (Раманівська спектроскопія) і її переваги в аналізі біополімерів і дослідженні їх взаємодій між собою. Методи, засновані на заломленні світла в аналізі біомолекул. Поляриметрія, особливості її застосування до аналізу біологічних проб. Методи аналізу дисперсії оптичного обертання і кругового дихроїзму. Дифракційні методи.	Лекція 13, практичне заняття 7	13
14	Тема 13. Радіометричні методи. Значення радіоізотопних методів в біомедичних дослідженнях та клінічній діагностиці. Ядерна спектроскопія. Практичне використання спектроскопії електронного парамагнітного резонансу (ЕПР) і ядерного магнітного резонансу (ЯМР) в біохімічному аналізі. Перспективні резонансні методи аналізу.	Лекція 14, практичне заняття 8	14
15	Тема 14. Хроматографічні методи ідентифікації та розділення сполук. Загальна теорія хроматографії. Класифікація та характеристика окремих варіантів хроматографії. Особливості та приклади застосування хроматографії в фундаментальних і прикладних дослідженнях і в клінічній лабораторній діагностиці. Мас-спектрометрія: типи мас-аналізаторів, різновиди методів іонізації, застосування в аналітичній біохімії та клінічній діагностиці.	Лекція 15, лабораторна робота 7	15
16	Тема 16. Електрофоретичні методи ідентифікації та розділення в біохімічному аналізі. Особливості електрофоретичного розділення біологічних макромолекул. Ідентифікація речовин після електрофоретичного розділення. Капілярний електрофорез	Лекція 16, лабораторна робота 8	16
17	Тема 17. Біохімічні аналізатори. Молекулярно-генетичні методи дослідження в біохімії. Полімеразна ланцюгова реакція (ПЦР), різновиди та особливості.	Лекція 17, лабораторна робота 9	17
18	Тема 18. Комплексне використання класичних та інструментальних аналітичних підходів в біохімічному аналізі. Методи вирішення задачі вибору оптимальних аналітичних підходів для вирішення конкретних завдань біохімічних досліджень і клінічної лабораторної діагностики. Методи пошуку інформації з використанням електронних пошукових систем, бібліографічних баз даних і агентів. Роль інформаційних технологій і ресурсів Інтернет.	Лекція 18, практичне заняття 9	18

Теми лабораторних занять:

Техніка безпеки в лабораторії. Лабораторний посуд і допоміжне приладдя. Реактиви, їх очищення. Лабораторні прилади.

Ознайомитись з правилами техніки безпеки при роботі в біомедичній лабораторії. Вивчити наявні прилади, їх місцезнаходження, СОПи по роботі з приладами. Вивчити правила роботи із реактивами.

Буферні розчини в аналітичній біохімії. Приготування буферних розчинів та розчинів точної концентрації. Встановлення рН буферного розчину

Ознайомитись із правилами приготування буферних розчинів та розчинів точної концентрації. Отримати навички користування величинами моль, моль-еквівалент, молярна та молекулярна маса. Навчитись вимірювати рН буферних розчинів.

Проведення рідинно-рідинної екстракції; проведення екстракції в апараті Соксклета; проведення екстракції з використанням твердо-фазних патронів.

Навчитись проводити рідинно-рідинну екстракцію; вичерпну екстракцію в апараті Соксклета; екстракцію з використанням твердо-фазних патронів та іншим методам пробопідготовки в аналітичній хімії.

Розрахунок кількості титранту для титрування. Кількісне визначення аскорбінової кислоти методом кислотно-основної титриметрії.

Навчитись готувати титрант, перевіряти титр точних розчинів і встановлювати поправочні коефіцієнти, удосконалити техніку титрування; за результатами титрування визначати чистоту препарату.

Методи спектрометричного аналізу та його особливості. Техніка роботи із спектрофотометром.

Ознайомитись із правилами роботи на спектрофотометрі, аналізом даних, їх оцінкою, отримати навички будувати калібрувальну криву.

Вивчення антирадикальної активності за інгібуванням вільного радикалу ДФПГ методом спектрофотометрії у видимому діапазоні світла.

Навчитись планувати експеримент та дослідити антирадикальну активність за інгібуванням вільного радикалу ДФПГ методом спектрофотометрії у видимому діапазоні світла.

Постановка ТШХ для розділення моносахаридів.

Навчитись наносити зразки на ТШХ-пластинку, проводити хроматографічне елюювання, візуалізацію зразків та оцінювати результати експерименту.

Техніка роботи із електрофоретичною установкою, виготовлення гелю для електрофорезу.

Ознайомитись із правилами роботи на електрофоретичній установці, готувати гелі для електрофорезу, наносити зразки та проводити розділення і оцінку експериментальних даних.

Техніка роботи із ПЦР-аналізатором, пробопідготовка для ПЦР-аналізу. Оцінка результатів біохімічного аналізу.

Ознайомитись із правилами роботи на ПЦР-аналізаторі, планувати та проводити експеримент за допомогою ПЦР-аналізатора.

Теми практичних занять:

Планування та проведення експерименту з використанням лабораторних тварин.

Ознайомитись із питаннями планування та проведення експерименту з використанням лабораторних тварин, етичними нормами.

Способи вираження кількісного складу розчинів. Вирішення типових задач на вираження кількісного складу розчинів.

Навчитись вирішувати типові задачі на вираження кількісного складу розчинів, закріпити знання про величини моль, моль-еквівалент, молярна та молекулярна маса.

Дослідження механізму дії ферментів. Побудова кінетичних кривих.

Ознайомитись із механізмами дії ферментів на прикладі глюкозооксидазного методу, амілазного методу, тощо. Отримати навички будувати кінетичну криву.

Метрологія в біохімічному аналізі. Обрахунок основних статистичних показників; встановлення деяких валідаційних параметрів методики визначення білку різними методами, порівняння точності методик.

Ознайомитись із поняттям валідації методики, її параметрами, встановлювати невизначеність пробопідготовки та загальну невизначеність методики. Навчитись оптимізувати методики дослідження та пробопідготовку.

Методи титриметричного аналізу та його особливості. Техніка роботи з бюретками.

Ознайомитись із методами титриметричного аналізу та його особливостями, навчитись працювати із бюретками, проводити титрування та розрахунок точної кількості аналіту; ознайомитись із роботою автоматичного титратора.

Інтерпретація ІЧ- та УФ-спектрів.

Навчитись аналізувати біологічні молекули за їх власними ІЧ- та УФ-спектрами.

Техніка світлової мікроскопії, трансмісійної електронної мікроскопії. Фіксація зразків. Аналіз мікро-зображень: визначення морфології, контрастність, шум.

Набути навичок фіксації зразків для різних видів мікросокопії, аналізування зображень, отриманих в ході мікроскопічного дослідження. Навчитись проводити визначення білкових комплексів у клітинних томограмах.

Інтерпретація МС- та ЯМР-спектрів.

Навчитись аналізувати біологічні молекули за їх власними МС- та ЯМР -спектрами.

4. Навчальні матеріали та ресурси

Базова

· Analytical biochemistry and separation techniques - a laboratory manual for B. Sc., M. Sc., & M. Phil. STUDENTS- VI EDITION / Peramachi Palanivelu. Twentyfirst Century Publications, 2018

· Analytical Methods and Concepts in Biochemistry and Molecular Biology / Friedrich Lottspeich and Joachim Engels. – Wiley, 2018. - 1134 p.

· Analytical Techniques in Biochemistry / Mahin Basha. - Springer US, 2020. - 135 p.

· Basic Concepts in Clinical Biochemistry: A Practical Guide / Vijay Kumar, Kiran Dip Gill. - Springer Singapore, 2018. – 174 p.

· Biochemistry / Roger L. Miesfeld, ‎ Megan M. McEvoy. - W. W. Norton & Company, 2017. – 1339 р.

· Biosensors and Nanotechnology: Applications in Health Care Diagnostics / Zeynep Altintas (Editor). – Wiley, 2017. – 400 p.

· Enzyme Kinetics: Principles and Methods, 3rd, Enlarged and Improved Edition / Hans Bisswanger. – Wiley, 2017. – 336 p.

· Handbook of Biochemistry and Molecular Biology / Roger L. Lundblad, F MacDonald .-CRC Press, 2018. – 3067 p.

· Principles of Instrumental Analysis 7th Edition / Douglas A. Skoog, F. James Holler, Stanley R. Crouch. - Cengage Learning, 2018. - 992 p.

· Ramesh V. (editor) (2019) Biomolecular and Bioanalytical Techniques: Theory, Methodology and Applications, Wiley

Додаткова

· Analytical Instrumentation. A Guide to Lab, Portable and Miniaturized Instrumentation / Gillian McMahon. - Wiley-Interscience, 2008. - 314 p.

· Basic Methods for the Biochemical Lab (Springer Lab Manuals) / Martin Holtzhauer. - Springer; 2006th edition. - 270 p.

· Bioanalysis of pharmaceuticals: sample preparation, separation techniques, and mass spectrometry / Hansen, Steen Honoré, Pedersen-Bjergaard, Stig, Rasmussen, Knut Einar, Stig Pedersen-Bjergaard.- John Wiley & Sons, Incorporated, 2015. – 333 p.

· Biochemistry laboratory : modern theory and techniques / Rodney Boyer. — 2012, 2006 Pearson Education, Inc. – 382 p.

· Biochemistry Laboratory Manual For Undergraduates: An Inquiry-Based Approach / Gerczei T., Pattison S. DeGruyter, 2014. — 186 p. -

· Chromatography: Basic Principles, Sample Preparations and Related Methods / Elsa Lundanes, Léon Reubsaet, Tyge Greibrokk. - Wiley-VCH, 2014. - 224 p.

· Electrophoresis (Method in Biochemistry) / Shandi Dupree. - New Delhi : World Technologies, 2012. – 85 p.

· Practical Biochemistry / Geetha Damodaran K.- Jaypee Brothers Medical Publishers, 2011. - 242 p.

· Practical Statistics for the Analytical Scientist: A Bench Guide (Valid Analytical Measurement) 2nd Edition / S. L. R. Ellison, Trevor J. Farrant, Vicki Barwick. - Royal Society of Chemistry, 2009. – 268 p.

· Principles and Techniques of Biochemistry and Molecular Biology. - K. Wilson, J. Walker Cambridge University Press. - 2015.

· Statistical Bioinformatics: For Biomedical and Life Science Researchers / Jae K. Lee. - Wiley-Blackwell, 2010. – 384 p.

· The Practice of Medicinal Chemistry. 4th Edition / Camille Wermuth David Aldous Pierre Raboisson Didier Rognan. - Academic Press, 2015. – 902 p.

· Аналитические методы в биохимии и биотехнологии : учеб.метод, пособие / Л.Д. Аснин, Д.А. Казаков. - Пермь : Изд-во Перм. над. исслед. политех, ун-та, 2016. - 44 с.

· Аналітична хімія та інструментальні методи аналізу : навч. посіб. / Т. А. Пальчевська, А. П. Строкань, Г. В. Тарасенко та ін. – Київ: КНУТД, 2013. - 237 с.

· Бєлих І. А. Біологічні та хімічні сенсорні системи : навч. посібник / І. А. Бєлих, М. Ф. Клещев ; Нац. техн. ун-т "Харків. політехн. ін-т". – Харків : НТУ "ХПІ", 2011. – 144 с.

· ВОЗ. Практическое руководство по биологической безопасности в лабораторных условиях. Третье издание. — Всемирная Организация Здравоохранения, Женева, 2004. — 201 с.

· Державна Фармакопея України: в 3 т. / Державне підприємство «Український науковий фармакопейний центр якості лікарських засобів». – 2-е вид., Xарків: Державне підприємство «Український науковий фармакопейний центр якості лікарських засобів», 2014. – Т. 2. – 724 с.

· Клиническая лабораторная аналитика. Т.1. Основы клинического лабораторного анализа. Под ред. Меньшикова В.В. М.: Агат-Мед, 2002. 860 с.

· Мак-Махон Д. Аналитические приборы. Рук. по лабораторным портативным и миниатюрным приборам. Пер. с англ. под ред. Москвина Л.Н. СПб: Профессия. 2009. 351 с.

· Пиріг Я.М., Семенишин Д.І., Абаджев С.С., Ятчишин Й.Й., Борова О.Я. Аналітична хімія. Частина ІІ. Особливості фізико-хімічних (інструментальних) методів аналізу. Конспект лекцій для студентів хімічних спеціальностей. — Львів: Видавництво Державного університету "Львівська політехніка", 2000. — 103 с.

· Фармацевтична хімія: Підручник для студ. вищ. фармац. навч. закл. і фармац. ф-тів вищ. мед. навч. закл. ІІІ–ІV рівнів акредитації / П.О. Безуглий, І.С. Гриценко, І.В. Українець та ін. – Вінниця: Нова книга, 2011. – 560 с.

· Харитонов Ю.Я. Аналитическая химия (аналитика). Кн.2. Количественный анализ. Физико-химические (инструментальные) методы анализа. М.: Высшая школа, 2003. 559 с.

Навчальний контент

5. Методика опанування навчальної дисципліни (освітнього компонента)

Лекції проводяться за класичною схемою: у наочній формі лектор викладає відповідну тему. Під час лекції та після її закінчення здобувачі мають можливість ставити запитання. З окремих питань лекційного курсу може проводитися дискусія між лектором та здобувачами – або акцентувати увагу на важливих, принципових та проблемних моментах. Здобувачі можуть робити нотатки під час лекцій, а презентація та/або конспект лекції чи його фрагменти викладаються із можливістю завантаження на платформі дистанційного навчання «Сікорський».

Практичні заняття мають на меті набуття більш глибоких знань та умінь з тем, що висвітлюються в рамках лекційного курсу та самостійно опановуються здобувачами. Алгоритм проведення практичного заняття передбачає наступне: викладач викладає базові (стратегічні) тези в рамках відповідної теми, здобувачі виступають із міні-повідомленнями із заздалегідь сформованими проблемними питаннями в рамках відповідної теми, відбувається дискусія між доповідачем, іншими здобувачами та викладачем, яка має на меті з’ясувати всі фундаментальні та прикладі аспекти відповідних технологій. За необхідності під час практичних занять відбувається вивчення (ознайомлення) нормативних документів, методичних рекомендацій тощо, а також розв’язання ситуаційних задач. На останньому практичному занятті проходить виконання здобувачами модульної контрольної роботи (МКР) у формі тесту.

Лабораторні заняття мають на меті набуття здобувачами практичних навичок з тематик дисципліни. Алгоритм проведення лабораторного заняття передбачає наступне: викладач викладає базові (стратегічні) тези в рамках відповідної теми, ознайомлює здобувачів із правилами техніки безпеки при роботі в лабораторії, видає завдання для виконання в рамках відповідної теми. За необхідності під час лабораторних занять відбувається вивчення (ознайомлення) нормативних документів, методичних рекомендацій тощо, а також розв’язання ситуаційних задач.

Матеріал, що є корисним для підготовки до практичних та лабораторних занять викладається із можливістю завантаження на платформі дистанційного навчання «Сікорський».

Лекційні, лабораторні та практичні заняття проводяться згідно розкладу занять http://rozklad.kpi.ua/ за такою схемою: спершу проводяться лекційні заняття, а після їх закінчення – практичні або лабораторні. Деталізована інформація доводиться до відома здобувачів через відповідні канали зв’язку, зокрема через платформи «Сікорський» та «Кампус».

6. Самостійна робота студента

Загальний об’єм самостійної роботи в рамках дисципліни складає 63 години, зокрема:

підготовка до практичних занять – 15 годин;
підготовка до модульної контрольної роботи (МКР) – 15 годин;
самостійне опрацювання тем та підготовка до екзамену – 33 години.

Політика та контроль

7. Політика навчальної дисципліни (освітнього компонента)

Порушення термінів виконання завдань та заохочувальні бали

В разі порушення термінів виконання завдань здобувачу призначаються штрафні бали, але не більше 2 балів за одне відтерміновано виконання.

Здобувачам можуть нараховуватися заохочувальні бали. Сума заохочувальних балів не може перевищувати 20 балів.

Заохочувальні бали нараховуються за такі види діяльності:

створення інфографіки або іншого засобу графічної інтерпретації інформації для однієї з тем курсу та є додатковою діяльністю, не пов’язаною із практичними заняттями (5 балів);
участь у міжнародних або всеукраїнських наукових конференціях, з’їздах тощо (за тематикою навчальної дисципліни) (за умови публікації тез доповідей) (10 балів);
підготовка рукопису оглядової чи експериментальної статті або участь у конкурсах (за умови зайняття призового місця) за тематикою навчальної дисципліни (10 балів).

Відвідування занять

Штрафні бали за відсутність на лекційних та практичних заняттях не виставляються. Однак, здобувачам рекомендується відвідувати заняття, оскільки на них викладається теоретичний матеріал та розвиваються практичні навички, необхідні для ґрунтовного формування відповідних компетентностей. За відсутності здобувача на лабораторному занятті здобувач не отримує оцінку.

Система оцінювання орієнтована на отримання балів за активність студента, а також своєчасність виконання завдань, які здатні розвинути практичні уміння та навички.

Пропущені контрольні заходи оцінювання

Контрольні заходи оцінювання, виконання яких передбачено на занятті, проводяться у завчасно визначений день, який оголошується здобувачам на першому тижні освітнього процесу. Виконання таких контрольних заходів оцінювання в інший день дозволяється за вагомих та/або форс-мажорних обставин.

У разі відсутності здобувача на практичному занятті, де передбачається його виступ із повідомленням, такий виступ або переноситься на інше практичне заняття, або замінюється на підготовку аналітичної записки із відповідної теми обсягом 5-10 сторінок (у разі особливих форс-мажорних обставин).

Результат модульної контрольної роботи для здобувача, який не з’явився на контрольний захід, є нульовим. У такому разі, здобувач має можливість виконати модульну контрольну роботу у інший час за погодженням із викладачем. Перенесення строків проходження тесту можливе лише з поважних причин (форс-мажорні обставини).

Повторне тестування в рамках модульної контрольної роботи не передбачене.

Процедура оскарження результатів контрольних заходів оцінювання

В день оголошення результатів контрольного заходу, здобувач має право в індивідуальному порядку задати всі питання, які його цікавлять стосовно результатів контрольного заходу. Якщо здобувач не погоджуються з оцінкою, він має право звернутися із апеляційною заявою до деканату факультету, що регламентовано «Положенням про апеляції в КПІ ім. Ігоря Сікорського» https://osvita.kpi.ua/node/182.

Задля забезпечення об’єктивності оцінювання письмових робіт їх перевірка здійснюється двома викладачами кафедри (лектор; викладач, що проводить практичні заняття, чи інших викладач, що є компетентним з даної дисципліни та визначений завідувачем кафедри).

Академічна доброчесність

У разі використання контенту, захищеного авторським правом, результатів аналітичних досліджень та/або іншої інформації, здобувачі мають обов’язково вказувати джерело.

Політика та принципи академічної доброчесності визначені у розділі 3 Кодексу честі Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» (https://kpi.ua/code).

Норми етичної поведінки

Норми етичної поведінки здобувачів і працівників визначені у розділі 2 Кодексу честі Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» (https://kpi.ua/code).

Дистанційне навчання

Проходження он-лайн курсів передбачено у випадку форс мажорних обставин (зокрема, карантинних заходів) та для інклюзивного навчання здобувачів із особливими потребами.

Інклюзивне навчання

Навчальна дисципліна розрахована на вивчення для здобувачів із особливими освітніми потребами, але слід враховувати велике навантаження на зоровий апарат. В залежності від особливих потреб здобувачів можливе використання дистанційного навчання.

8. Види контролю та рейтингова система оцінювання результатів навчання (РСО)

Поточний контроль. Робота на практичних заняттях передбачає короткі повідомлення здобувача із заздалегідь визначеного питання (3 повідомлення для кожного здобувача). Кожне повідомлення оцінюється у 10 балів: повне розкриття питання – 10 балів, наявність незначних упущень – 7-9 балів, наявність незначних помилок – 5-6 балів, наявність суттєвих помилок – 1-4 бали.

Робота на лабораторних заняттях передбачає проведення експерименту здобувачем згідно плану заняття (3 лабораторних заняття для кожного здобувача). Кожний дослід оцінюється у 10 балів: повне розкриття питання – 10 балів, наявність незначних упущень – 8-9 балів, наявність незначних помилок – 5-7 балів, наявність суттєвих помилок – 3-6 балів.

Модульна контрольна робота (МКР) проводиться у вигляді письмового тестування, яке оцінюється у 20 балів.

Календарний контроль: провадиться двічі на семестр як моніторинг поточного стану виконання вимог силабусу. Перша контрольна точка передбачає наявність одного повідомлення здобувача на практичному занятті та виконання однієї лабораторної роботи, друга – не менше двох повідомлень та виконання двох лабораторних робіт.

Максимальний семестровий рейтинг здобувача: 30 балів (3 повідомлення на практичних заняттях) + 30 балів (3 лабораторних заняття) + 20 балів (МКР) = 80 балів.

Семестровий контроль: екзамен. Умови допуску до семестрового контролю: виконання трьох повідомлень на практичних заняттях, безпосередня участь в не менше ніж 3-ох лабораторних заняттях та виконання МКР (із сумарним рейтингом не менше 55 балів). Складання екзамену у формі он-лайн тестування.

Таблиця відповідності рейтингових балів оцінкам за університетською шкалою

Кількість балів	Оцінка
100-95	Відмінно
94-85	Дуже добре
84-75	Добре
74-65	Задовільно
64-60	Достатньо
Менше 60	Незадовільно
Не виконані умови допуску	Не допущено

9. Додаткова інформація з дисципліни (освітнього компонента)

Питання, що виносяться на семестровий контроль відповідають тематиці лекційних, лабораторнихта практичних занять.

Визнання результатів навчання, набутих у неформальній/інформальній освіті, здійснюється згідно «Положення про визнання в КПІ ім. Ігоря Сікорського результатів навчання, набутих у неформальній/інформальній освіті» (https://osvita.kpi.ua/index.php/node/179).

Перелік питань, які виносяться на семестровий контроль

Загальні принципи біохімічного дослідження.
Біохімічні дослідження на різних рівнях організації живої матерії.
Особливості різних видів живих організмів в якості вихідного матеріалу біохімічних досліджень.
Фіксація і зберігання експериментальних кількісних даних в біохімічному аналізі.
Специфічні особливості аналізу біологічних проб.
Загальні лабораторні методи в біохімічному аналізі.
Розчини, які використовуються для екстракції в біоаналітичних методиках.
Буферні розчини та спеціальні добавки.
Проведення ряду біохімічних аналізів в спеціальних умовах (світло, температура, чистота приміщень, клас безпеки, тощо).
Отримання і підготовка біологічних зразків для дослідження.
Руйнування клітин і екстракція. Способи руйнування клітин.
Методи концентрування і розділення в біохімічному аналізі
Осадження нуклеїнових кислот.
Осадження нуклеїнових кислот.
Особливості зберігання біологічних зразків в залежності від аналітичної задачі.
Біологічна безпека при зборі, транспортуванні і зберіганні біопроб.
Зберігання біологічних зразків в залежності від аналітичної задачі.
Центрифуга, її пристрій. Швидкість осадження частинок. Константа седиментації.
Поділ білків шляхом осадження.
Осадження білків органічними розчинниками.
Послідовне використання різних методів розділення речовин в біохімічному аналізі.
Каталітичні реакції в біохімії та лабораторній медицині.
Способи оцінки активності ферментів і їх застосування в клінічній лабораторній діагностиці.
Використання ферментативних реакцій в біохімічному аналізі.
Метрологія в біохімічному аналізі.
Особливості статистичної обробки та аналізу кількісних даних в аналітичній біохімії.
Аналітичний сигнал і його взаємозв'язок з кількістю речовини, яка визначається.
Калібрувальна крива і калібрувальна функція. Межа виявлення і межа кількісного визначення.
Поняття валідації методики, параметри валідації.
Гравіметрія та особливості використання методу.
Особливості титриметричного аналізу в аналітичній біохімії.
Потенціометричне і фотометричне титрування в якісному і кількісному аналізі біополімерів.
Спектрометричні та спектроскопічні методи в біохімічному аналізі, загальна характеристика їх ролі в розвитку аналітичної біохімії.
Основні принципи (спектро)фотометричного аналізу та особливості його застосування в лабораторній медицині.
Флюориметрія і флюорометрія. Флюоресцентні мітки і зонди в біохімії і клінічній діагностиці.
Хемілюмінесцентний аналіз в біохімії і медицині.
Мас-спектрометрія. Прикладне значення мас-спектрометрії і гібридних підходів на її основі в експериментальній і лабораторній медицині.
Методи, пов'язані з явищем світлорозсіювання. Нефелометрія і турбідиметрія.
Методи, засновані на заломленні світла в аналізі біомолекул.
Поляриметрія, особливості її застосування до аналізу біологічних проб.
Радіометричні методи. Значення радіоізотопних методів в біомедичних дослідженнях та клінічній діагностиці.
Ядерна спектроскопія. Практичне використання спектроскопії електронного парамагнітного резонансу (ЕПР) і ядерного магнітного резонансу (ЯМР) в біохімічному аналізі і експериментальної медицини.
Хроматографічні методи ідентифікації та розділення сполук.
Класифікація хроматографічних методів.
Детектори в хроматографії.
Техніка колонкової хроматографії. Хроматографічні колонки.
Особливості та приклади застосування хроматографії в фундаментальних і прикладних дослідженнях і в клінічній лабораторній діагностиці.
Гель-фільтрація. Загальна характеристика методу. Області застосування гель-фільтрації.
Очищення і фракціонування макромолекул методом гель-фільтрації.
Ідентифікація речовин після електрофоретичного розділення.
Електрофоретичні методи ідентифікації та розділення в біохімічному аналізі.
Особливості електрофоретичного розділення біологічних макромолекул.
Хімічні та ферментні сенсори. Біочіпи.
Методи вирішення задачі вибору оптимальних аналітичних підходів для вирішення конкретних завдань біохімічних досліджень і клінічної лабораторної діагностики.

Опис матеріально-технічного та інформаційного забезпечення дисципліни

Обладнання загальноаналітичне, в т.ч. екстрактори, вакуумна фільтрувальна установка, ротаційний випарювач, аналітичні ваги, обладнання для потенціометричних вимірювань, рН-метри, спектрофотометр в УФ- та видимій ділянці спектру, обладнання для електрофорезу, камера для проявлення ТШХ, тощо.

Супроводжуючі матеріали (приклади, інформаційні постери тощо).

Мультимедійне обладнання. При дистанційному навчанні використовуються сервіси відеоконференцій Zoom/Google meet.

Робочу програму навчальної дисципліни (силабус):
Складено Голембіовська О. І.;
Ухвалено кафедрою ТМБІ (протокол № 1 від 28.08.2023 )
Погоджено методичною комісією факультету/ННІ (протокол № 1 від 1.09.2023 )