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.