ОСНОВЫ БИОХИМИИ

Профессор Гладилин А.К., 4 курс, 7й семестр, 2004/2005 уч. год

1. Введение в биохимию.

1.1. Биосфера и биологический круговорот веществ и энергии. Пищевые цепи. Автотрофы и гетеротрофы. Симбиоз. Прокариоты и эукариоты. Строение про- и эукариотической клетки. Функции органелл и цитоплазмы клетки.

1.2. Химический состав живых систем. Основные классы биоорганических соединений. "Органический алфавит" жизни. Биологические функции воды. Основной (первичный) и вторичный метаболизм. Катаболизм и анаболизм. Основные пути регуляции биохимических процессов.

1.3. Энергетический обмен клетки. Макроэргические соединения. Природа макроэргической связи. АТФ и другие фосфорилированные соединения. Энергетический заряд клетки. Пути использования энергии, запасаемой в высокоэнергетических соединениях.

2. Углеводы.

2.1. Структура моносахаридов: альдозы и кетозы. Стереоизомерия. Способы изображения (проекции Фишера и Хеоурса, конформационные формулы). Биологические функции моносахаридов. Олигосахариды - структура и биологические функции.

2.2. Структура и биологические функции полисахаридов животных и грибов (гликогена и хитина), растений (крахмала, целлюлозы, инулина, пектинов, гемицеллюлоз - маннанов, галактанов и ксиланов), водорослей (агар-агара, альгиновых кислот) и бактерий (декстрана). Пептидогликаны бактерий и гликопротеиды животных. Гликозаминогликаны и протеогликаны.

2.3. Гликолиз и гликогенолиз. Гликолиз - центральный путь катаболизма глюкозы. Стадии и подстадии гликолиза. "Запусковые" реакции и этапы запасания энергии. Субстратное фосфорилирование. Необратимые стадии гликолиза. "Кислородная задолженность". Пути вовлечения в гликолиз различных ди- и моносахаридов. Гликогенолиз. Регуляция гликолиза и гликогенолиза. Спиртовое и молочнокислое брожение.

2.4. Цикл лимонной кислоты и глиоксалатный цикл.

Пируватдегидрогеназный комплекс ферментов. Коферменты и кофакторы комплекса. Цикл лимонной кислоты. Регуляция окислительного декарбоксилирования пирувата и цикла лимонной кислоты. Анаплеротические реакции. Глиоксилатный цикл и его функции.

2.5. Электрон-транспортная цепь и окислительное фосфорилирование. Внутриклеточная локализация процессов гликолиза, цикла лимонной кислоты и электрон-транспортной системы. Структура митохондрий и челночные системы. Коллекторная функция NADH и FADH2. Четыре комплекса электрон-транспортной цепи. Флавинмононуклеотид. Хемиосмотическая гипотеза и окислительное фосфорилирование. Структура и

механизм действия АТР-синтетазы.

2.6. Глюконеогенез. Превращение пирувата в фосфоенолпируват. Сходства и различия гликолиза и глюконеогенеза. Реципрокная регуляция гликолиза и глюконеогенеза. "Холостые циклы" в углеводном обмене и их роль. Синтез гликогена. Реципрокная регуляция гликоген-синтетазы и гликоген-фосфорилазы.

2.7. Фотосинтез и фотосинтетическое фосфорилирование. Разнообразие фотосинтетиков и доноров водорода при фотосинтезе. Световая и темновая стадии фотосинтеза. Структура и назначение хлорофиллов и каратиноидов. Два типа фотохимических систем и их взаимодействие. Z-схема и циклическое фосфорилирование. Электрон-транспортная система хлоропластов. Общее уравнение фотосинтеза. Фиксация двуокиси углерода. Представление о цикле Кальвина. С4-путь и его физиологическая роль. Фотодыхание.

2.8. Вторичный катаболизм глюкозы. Пентофосфатазный путь и его физиологическая роль. Окислительный и неокислительный этапы пентофосфатазного пути.

2.9. Вторичный катаболизм глюкозы. Биосинтез глюкуроновой кислоты и витамина С.

3. Липиды.

3.1. Структура и функции липидов. Классификация липидов.

Триацилглицериды. Строение и функции триацилглицеридов. Насыщенные (лауриновая, миристиновая, пальмитиновая, стеариновая и арахиновая) и ненасыщенные (пальмитолеиновая, олеиновая, линолевая, линолеиновая и арахидоновая) кислоты. Состав растительных и животных жиров. Воска.

Фосфолипиды. Фосфатидная кислота. Фосфатидилсерин, фосфатидилэтаноламин (кефалин), фосфатидилхолин (лецитин), кардиолипин. Сфингомиелины.

Прочие вещества липидной природы: стероиды, гликолипиды, липопротеины, витамины, гормоны.

3.2. Мембраны и трансмембранный транспорт.

Типы мембран. Состав и структура клеточных мембран. Жидко-мозаичная модель Сингера-Никольсона. Липопротеины. Активный и пассивный трансмембранный транспорт. Виды транспортных систем. Натрий-калиевый насос, механизм действия и физиологическая роль.

3.2. Окисление жирных кислот. Механизм активации и переноса жирных кислот через внутреннюю мембрану митохондрий. Первая (b-окисление до ацетил-СоА) и вторая (до углекислого газа и воды) стадии окисления жирных кислот. Особенности окисления ненасыщенных жирных кислот и жирных кислот с нечетным числом атомов, углерода. Функции биотина и коферментной формы витамина В12. Образование кетоновых тел в печени и их использование в мышцах.

3.3. Биосинтез жирных кислот. Челночный механизм переноса ацетильных групп из матрикса митохондрий в цитозоль. Образование малонил-СоА. Строение и механизм действия синтетазы жирных кислот. Стадии синтеза жирных кислот. Сходства и различия между окислением и синтезом жирных кислот. Согласованная регуляция окисления и биосинтеза жирных кислот.

3.4. Синтез и гидролиз жиров и фосфолипидов. Образование ди- и триацилглицеридов. Реутилизация холина и синтез лецитина de novo.

4. Азотсодержащие соединения.

4.1. Аминокислоты: строение и биологические функции. Понятие о заменимых и незаменимых аминокислотах. Взаимосвязь аминокислот с метаболитами гликолиза и цикла лимонной кислоты. Механизм реакции переаминирования. Перидоксальфосфат и перидоксаминфосфат. Глутаминаза и глутаминсинтетаза.

4.2. Расщепление и биосинтез аминокислот. Токсичность аммиака и орнитиновый цикл. Аммонио-, урео- и урикотелические организмы. Глюкогенные и кетогенные аминокислоты. Пути распада и синтеза аминокислот, сходства и различия катаболических и анаболических путей. Роль тетрагидрофолиевой кислоты.

4.3. Строение и биологические функции азотистых оснований. Катаболизм и анаболизм пуриновых оснований, нуклеотидов и дезоксинуклеотидов на их основе.

4.4. Строение и биологические функции азотистых оснований. Катаболизм и анаболизм пиримидиновых оснований, нуклеотидов и дезоксинуклеотидов на их основе.

5. Витамины

5.1. Жирорастворимые витамины (A, D, Е, К, убихинон, пластохинон).

5.2. Водорастворимые витамины (В1, В2, В3, В5, В6, В12, С, липоевая кислота, биотин, фолиевая кислота).

6. Гормоны.

6.1. Иерархия эндокринной системы. Первичные, вторичные и конечные мишени. Химическая природа гормонов.

6.2. Водо- и жирорастворимые гормоны. Два механизма действия гормонов. Вторичный посредник и каскадные процессы на примере биохимии адреналина. Представление о гормонах гипоталамуса и гипофиза, поджелудочной железы, щитовидной железы, надпочечников и органов репродуктивной системы.

 

Надо добавить в программу:

Буферная система крови

Микроэлементы

Гемоглобин и миоглобин

Роль ионов, натрий-калиевый насос, кальций как медиатор.

Пищеварение

Механизм движения.