РАЗДЕЛ 2. Методические указания по изучению дисциплины (или её разделов) и контрольные задания для студентов заочной формы обучения.
Студенту-заочнику в контрольной работе следует в сжатой форме изложить основные положения темы, ответить на поставленные вопросы, решить задачи, сделать (при необходимости) схематические зарисовки с соответствующими пояснениями.
Решение задач по молекулярной генетике предусматривает знание молекулярных основ наследственности: кодирование генетической информации, процессов репликации ДНК, прин ципов транскрипции и трансляции наследственной информации.
Курс насыщен большим количеством специальных терминов. Для их усвоения необходимо выписать незнакомые термины и дать им объяснения. В рекомендуемых учебниках приводится краткий словарь терминов, можно пользоваться также биологическими энциклопедическими словарями.
РАЗДЕЛ 3. Содержательный компонент теоретического материала.
Теоретический (лекционный) материал предлагается представить схематично, в виде:
наименование темы лекции;
план лекции;
основных понятий и положений;
тезисов;
схем;
графиков;
таблиц;
набора компьютерных слайдов;
электронных конспектов лекций (презентаций);
проблемы для обсуждения и вопросы для самоконтроля;
ссылки на литературные источники по теме, приведенные в рабочей программе курса.
Модуль «Биохимия»
Лекция 1.
Аминокислоты
План:
Общая формула аминокислот
Классификация аминокислот:
- аминокислоты с гидрофобным радикалом
- аминокислоты с полярным радикалом
- аминокислоты с отрицательно заряженным радикалом
- аминокислоты с положительно заряженным радикалом
- аминокислоты с ароматическим радикалом
3. Химические свойства аминокислот: амфотерность, реакции по карбоксильной и аминогруппе. Взаимодействие аминокислот друг с другом
4. Биологическая роль аминокислот
Лекция 2.
Белки. Уровни организации белковой молекулы
План:
Понятие о структурной организации белковой молекулы. Особенности первичной структуры белка:
- генетическая детерминированность
- стабильность
- уникальность последовательности
- первичная структура определяет более высокие уровни организации белковой молекулы
Первичная структура белка
Вторичная структура белка
- ά- спираль, параметры спирали
- β-конформация, параметры
- водородные связи как фактор поддержания вторичной структуры
4. Третичная структура белка, факторы, обеспечивающие ее поддержание
5. Четвертичная структура белка
Лекция 3.
Классификация и биологическая роль белков
План
Классификация по выполняемым функциям
- каталитические белки
- запасные белки
- белки-ингибиторы ферментов
- белки- регуляторы активности генов
- защитные белки ( иммуноглобулины и белки свертывания крови)
- транспортные белки
- белки мембран
- токсические белки (яды змей, паукообразных и других животных)
- сократительные белки
- рецепторы
- гормоны белковой и пептидной природы
- белки вирусных капсидов
- белки клеточной стенки растений
2. Классификация по составу
- простые белки
- сложные белки (липопротеины, гликопротеины, нуклеопротеины, хромопротеины, металлопротеины)
3. Биологическая роль белков
Лекция 4
Ферменты
План
Особенности ферментативного катализ.
Физические и химические свойства ферментов
Структура молекулы ферментов
- активный центр ферментов (связывающий и каталитический центры)
- апофермент
- коферменты и кофакторы
- аллостерические центры
4. Механизм ферментативного катализа
5. Мультиферментные комплексы
6. Изозимы
7. Факторы, влияющие на активность ферментов:
- кислотность среды
- концентрация субстрата
- температура
- ионный баланс среды
- наличие активаторов и ингибиторов
8. Классификация и номенклатура ферментов
- оксидоредуктазы
- трансферазы
- гидролазы
- лиазы
- изомеразы
- лигазы
Лекция 5
Углеводы. Моносахариды
План
Углеводы как класс органических соединений
Моносахариды
Изомерия моносахаридов
Физические свойства моносахаридов
Химические свойства моносахаридов
- обусловленные наличием карбонильной группы
- обусловленные наличием гидроксильных групп
- обусловленные наличием полуацетального гидроксила
Лекция 6
Олигосахариды и полисахариды
План
Глюкозидная связь
Важнейшие олигосахариды
- лактоза
- сахароза
- мальтоза
- раффиноза
3. Физические и химические свойства олигосахаридов
4. Биологическая роль олигосахаридов
5. Полисахариды
- гомо- и гетерополисахариды
- линейные и разветвленные молекулы полисахаридов
6. Важнейшие полисахариды
- крахмал
- пектины
- гемицеллюлозы
- целлюлоза
- хитин
- муреин
Лекция 7.
Липиды
План
Понятия «липиды» и «липидоподобные вещества»
Жирные кислоты:
- строение молекулы жирных кислот
- насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты
- содержание различных жирных кислот в организмах разных систематических групп
- важнейшие жирные кислоты ( капроновая, каприловая, каприновая, лауриновая, миристиновая, пальмитиновая, стеариновая, арахиновая, бегеновая, олеиновая, линолевая, линоленовая, арахидоновая, эруковая)
- физические свойства жирных кислот
- химические свойства жиных кислот
3. Классификация липидов
- глицериды и воска
- фосфолипиды
- стероиды
- гликолипиды
4. Биологическая роль липидов
Лекция 8.
Обмен азота
План.
- декарбоксилирование
- дезаминирование
- переаминирование
- прямое аминирование
- синтез и распад аминокислот
2. Цикл мочевины
3. Синтез и распад гема
4. Синтез и распад азотистых оснований
5. Нарушения азотного обмена
Лекция 9.
Обмен углеводов
План.
1. Переваривание и всасывание углеводов
Гликолиз и гликогенолиз
Брожение
Цикл Кребса
Пентозофосфатный путь
Взаимосвязь различных путей утилизации углеводов
Синтез углеводов
Глюконеогенез
Роль печени, мышц, кишечника и других органов в обмене углеводов
Нарушения обмена углеводов
Лекция 10.
Обмен липидов
План.
Переваривание и всасывание липидов. Желчные кислоты, их роль в переваривании жиров
Расщепление жирных кислот
- β-окисление жирных кислот в митохондриях
- образование и обезвреживание кетоновых тел
- перекисное окисление липидов
3. Биосинтез жирных кислот
- карбоксилирование ацетил-коэнзима А
- перенос 2- и 3-х углеродных фрагментов на ацилпереносящий белок
- образование ацето-ацетил ацилпереносящего белка
- гидрирование кетогруппы с образованием альдегидной группы
- дегидратация
- гидрирование двойной связи
4. Биосинтез глицеридов и фосфолипидов
5. Особенности биосинтеза простагландинов и лейкотриенов
Лекция 11.
Водорастворимые витамины
План
Понятия «витамины», «витаминоподобные вещества», «антивитамины»
Витамин В1, структура молекулы, источники поступления, суточная потребность, симптомы авитаминоза
Витамин В2 – сложный комплекс веществ
- рибофлавин
- пантотеновая кислота
- фолиевая кислота
- никотиновая кислота и никотинамид
структура молекулы, источники поступления, суточная потребность, симптомы авитаминоза
Витамин В6 (пиридоксин) структура молекулы, источники поступления, суточная потребность, симптомы авитаминоза
Витамин В 12 (цианкобаламин) структура молекулы, источники поступления, суточная потребность, симптомы авитаминоза
Витамин С , структура молекулы, источники поступления, суточная потребность, симптомы авитаминоза
Витамин Н (биотин)
Лекция 12
Жирорастворимые витамины
План
Витамин А (ретинол), структура молекулы, источники поступления, суточная потребность, симптомы авитаминоза. β-каротин- провитамин А
Витамин Д (кальциферол) – комплекс веществ, структура молекулы, источники поступления, суточная потребность, симптомы авитаминоза
Витамин Е (токоферол) – важнейший жирорастворимый антиоксидант, структура молекулы, источники поступления, суточная потребность, симптомы авитаминоза
Витамин К, структура молекулы, источники поступления, суточная потребность, симптомы авитаминоза
Лекция 13.
Витаминоподобные вещества и антивитамины
План
Понятие «витаминоподобные вещества»
Витамин Р – сложный комплекс веществ со сходными функциями : катехины, халконы, флавины, флавононы, изофлавоны, флавонолы). Источники, потребность, биологическая роль
Убихинон. Биологическая роль, пути синтеза в организме человека, симптомы недостатка
Коэнзим Q, его биологическая роль, потребности организма, источники. Аналоги парааминобензойной кислоты – сульфаниламиды.
Пангамовая кислота (витамин В15). Предполагаемая роль в организме человека. Источники.
Инозит, его роль в поддержании фукционирования печени. источники инозитола. Роль инозитола в метаболизме растений
Пирролохинолинохинон, предполагаемая биологическая роль.
Витамин U.
Липоевая кислота, ее роль в энергетическом обмене
Лекция 14.
Гормоны.
План.
Биологическая роль гормонов
Химическая природа гормонов
- гормоны белковой и пептидной природы
- производные аминокислот
- стероидные гормоны
Механизм взаимодействия гормона с рецептором
Гормоны гипоталамуса, строение молекул, биологическая роль, пути синтеза:
- кортикотропин
- лютропин
- фоллитропин
- тиреотропин
- пролактины
- липотропины
5. Гормоны гипоталамуса, строение молекул, биологическая роль, пути синтеза:
- вазопрессин
- окситоцин
- рилизинг-гормоны
Лекция 15
Гормоны других желез внутренней секреции
План
Гормоны щитовидной железы
Гормоны вилочковой железы
Гормоны надпочечников (мозгового и коркового вещества)
Гормоны поджелудочной железы
Гормоны гонад
Нарушения гормонального обмена, причины и методы лечения
Модуль «Молекулярная биология»
Лекция № 1. История возникновения и развития молекулярной биологии.
Молекулярная биология – наука о механизмах хранения, воспроизведения, передачи и реализации генетической информации, о структуре и функции нуклеиновых кислот и белков.
Роль биохимии, цитологии и генетики в становлении молекулярной биологии.
Качественный скачок в развитии молекулярной биологии, связанный с раскрытием основных путей хранения, передачи и реализации генетической информации в 50―70-х годах XX века.
Расцвет молекулярной биологии в 80-е годы XX века в связи с разработкой генноинженерных методов.
Современные теоретические и практические задачи, перспективы развития молекулярной биологии.
Вопросы для самопроверки:
Что изучает молекулярная биология?
назовите основные моменты в истории развития молекулярной биологии.
Каков вклад российских ученых в развитие молекулярной биологии?
Литература:
Коничев А.С., Севастьянова Г.А. Молекулярная биология. – М.: ACADEMA, 2003.
Проблемы и перспективы молекулярной генетики. Том 1 / Отв. ред. Е.Д. Свердлов – М.: Наука, 2003.
Ратнер В.А. Хроника великого открытия: идеи и лица // Природа. 1998. № 4. С.
Лекция № 2. Методы молекулярной биологии.
Физические методы изучения структуры и свойств нуклеиновых кислот и белков: рентгеноструктурный анализ, электронная микроскопия, метод радиоактивных изотопов, седиментационный анализ и др.
Биохимические методы: хроматография, электрофорез, изоэлектрофокусирование и другие методы фракционирования биополимеров.
Биологические: культуры клеток, гибридные клетки, бесклеточные системы, клеточные линии гибридов, получение моноклональных антител.
Вопросы для самопроверки:
Опишите принципы основных методов молекулярной биологии.
Литература:
Коничев А.С., Севастьянова Г.А. Молекулярная биология. – М.: ACADEMA, 2003.
Методы анализа белков и нуклеиновых кислот в тканях и органах насекомых: Методические разработки / Под ред. Ю.Б.Филипповича, Г.А. Севастьяновой. - Ч. 1. - М.: МГПИ им. В.И. Ленина, 1980.
Практикум по биохимии / Под ред. С.Е.Северина, Г.А.Соловьевой. ― М.: Изд-во МГУ, 1989.
Филиппович Ю.Б., Егорова Т.А., Севастьянова Г.А. Практикум по общей биохимии. ― М.: Просвещение, 1982.
Лекция № 3. Основы генетической инженерии.
Понятие о рекомбинантных ДНК.
Рестрикция ДНК. Рестриктазы и их виды, свойства и особенности воздействия на ДНК.
Клонирование ДНК. Плазмиды, их свойства и функции. Векторы молекулярного клонирования.
Гибридизация нуклеиновых кислот, ДНК-зонды. Блоттинг, его виды.
Определение нуклеотидных последовательностей ДНК (секвенирование): метод Максама―Гилберта, метод Сангера-Коульсона и их модификации.
Способы получения генов. Химико-ферментативный синтез генов. Получение генов с использованием обратной транскриптазы.
Полимеразная цепная реакция и другие методы амплификации нуклеиновых кислот.
Создание искусственных генетических систем.
Вопросы для самопроверки:
Что такое рекомбинантная ДНК, как ее создают и для чего применяют?
Какие векторы используются для молекулярного клонирования?
Опишите основные виды рестриктаз, их свойства и особенности воздействия на ДНК.
Какие разновидности блоттинга вы знаете? В каких случаях их применяют?
Опишите разные способы получения генов.
Что такое библиотека генов и какие виды библиотек бывают?
Литература:
Биотехнология / Отв. ред. А.А.Баев. ― М.: Наука, 1984.
Коничев А.С., Севастьянова Г.А. Молекулярная биология. – М.: ACADEMA, 2003.
Уотсон Дж., Туз Дж., Курц Д. Рекомбинантые ДНК. ― М.: Мир, 1986.
Лекция № 4. Нуклеиновые кислоты.
Доказательства генетической роли нуклеиновых кислот.
Первичная структура нуклеиновых кислот.
Макромолекулярная структура нуклеиновых кислот.
Неканонические формы ДНК.
Вопросы для самопроверки:
Какие эксперименты послужили доказательством генетической роли нуклеиновых кислот?
Что такое нерегулярные биополимеры?
Опишите разницу между понятиями нуклеотид, нуклеозид и азотистое основание.
Чем отличается строение ДНК и РНК?
Какие формы ДНК вы знаете?
Литература:
Коничев А.С., Севастьянова Г.А. Молекулярная биология. – М.: ACADEMA, 2003.
Льюин Б. Гены. – М.: «Мир», 1987.
Молекулярная биология: Структура и биосинтез нуклеиновых кислот / Под ред. А.С.Спирина. ― М.: Высшая школа, 1990.
Сингер М., Берг П. Гены и геномы. В 2-х томах – М.: «Мир», 1998.
Лекция № 5. Нуклеиновые кислоты.
Сверхспирализация ДНК. Конформационные переходы в сверхспирализованной молекуле. Топоизомеразы и топоизомеры ДНК.
Разновидности и функции РНК.
Строение иРНК, тРНК, рРНК.
Концепция «Мир РНК».
Вопросы для самопроверки:
Какие разновидности топоизомераз встречаются в клетках прокариот и эукариот?
Какие процессы в клетке происходят при участии топоизомераз?
Каков механизм действия топоизомераз?
Перечислите все виды РНК, встречающиеся в клетках живых организмов. Какие функции они выполняют?
Почему считается, что РНК являются эволюционно наиболее древними молекулами?
Литература:
Коничев А.С., Севастьянова Г.А. Молекулярная биология. – М.: ACADEMA, 2003.
Молекулярная биология: Структура и биосинтез нуклеиновых кислот / Под ред. А.С.Спирина. ― М.: Высшая школа, 1990.
Спирин А.С. Рибонуклеиновые кислоты как центральное звено живой материи //Вестник Российской академии наук. 2003. Т. 73. № 2. С. 117-127.
Лекция № 6. Репликация ДНК.
Основные принципы репликации.
Доказательство полуконсервативного механизма репликации.
Ферменты репликации.
Репликативная вилка, ее организация и функционирование.
Особенности репликации у прокариот. Репликация кольцевых и линейных ДНК прокариот.
Особенности репликации у эукариот. Теломерные последовательности ДНК. Структура и функции теломеразы человека. Теория старения в связи с динамикой структуры теломеры.
Вопросы для самопроверки:
Особенности ферментативного аппарата репликации ДНК у прокариот и эукариот.
Что такое репликон, унирепликонный и мультирепликонный механизмы репликации?
Как решается проблема репликации кольцевых молекул ДНК?
Как решается проблема репликации теломерных участков линейных молекул ДНК?
Литература:
Коничев А.С., Севастьянова Г.А. Молекулярная биология. – М.: ACADEMA, 2003.
Льюин Б. Гены. – М.: «Мир», 1987.
Молекулярная биология клетки / Б.Альбертс и др. ― М.: Мир, 1994. ― Т. 1-3.
Молекулярная биология: Структура и биосинтез нуклеиновых кислот / Под ред. А.С.Спирина. ― М.: Высшая школа, 1990.
Сингер М., Берг П. Гены и геномы. В 2-х томах – М.: «Мир», 1998.
Лекция № 7. Регуляция репликации ДНК.
Регуляция репликации у прокариот.
Регуляция репликации у эукариот.
Роль метилирования в регуляции репликации. Импринтинг и его биологические последствия.
Метилирование ДНК в онтогенезе и эволюции организмов.
Вопросы для самопроверки:
Как осуществялется регуляция репликации у прокариот и эукариот?
Что такое метилирование ДНК, когда оно осуществляется, какие ферменты в этом участвуют?
Какова роль метилирования ДНК в процессах жизнедеятельности клетки, в онтогенезе и эволюции организмов?
Литература:
Ванюшин Б.Ф. Материализация эпигенетики, или Небольшие изменения с большими последствиями // Химия и жизнь. 2004. № 2. С. 32-37.
Гвоздев В.А. Регуляция активности генов, обусловленная химической модификацией (метилированием) ДНК // Соросовский образовательный журнал. 1999. № 10. С. 11-17.
Коничев А.С., Севастьянова Г.А. Молекулярная биология. – М.: ACADEMA, 2003.
Молекулярная биология: Структура и биосинтез нуклеиновых кислот / Под ред. А.С.Спирина. ― М.: Высшая школа, 1990.
Лекция № 8. Репарация ДНК.
Прямая репарация
Эксцизионная репарация.
SOS-репарация.
Ферменты репарации.
Репарация и метилирование ДНК.
Молекулярные основы канцерогенеза. Онкогены.
Вопросы для самопроверки:
Какие виды повреждения ДНК бывают и каковы их причины?
Какие механизмы репарации ДНК вам известны? В каких случаях они используются клеткой?
Как взаимосвязаны процессы репарации и метилирования ДНК?
Что такое онкогены и какую роль в процессах канцерогенеза они играют?
Литература:
Коничев А.С., Севастьянова Г.А. Молекулярная биология. – М.: ACADEMA, 2003.
Ланцов В.А. Репарация ДНК и канцерогенез: универсальные механизмы репарации у про- и эукариот и последствия их повреждения у человека // Молекулярная биология. М. 1998. Т. 32. Вып. 5. С. 757-772.
Программируемая клеточная гибель / Под ред. В.С.Новикова. ― СПб.: Наука, 1996.
Самуилов В.Д., Олескин А.В., Лагунова Е.М. Программируемая клеточная смерть // Биохимия. М. 2000. Т. 65. Вып. 8. С. 1029-1046.
Сойфер В.Н. Репарация генетических повреждений // Соросовский образовательный журнал. М. 1997. Вып. 8. С. 4-13.
Телитненко М.М., Остроумов С.А. Введение в проблемы биохимической экологии. ― М.: Наука, 1990.
Лекция № 9. Рекомбинация.
Общая рекомбинация.
Сайтспецифическая рекомбинация.
Роль рекомбинации в пострепликативной репарации, в возникновении хромосомных перестроек.
Генная конверсия.
Вопросы для самопроверки:
Опишите механизмы общей рекомбинации и сайтспецифической рекомбинации.
Приведите примеры биологических явлений, основой которых является гомологичная рекомбинация.
Что такое генная конверсия? Как она возникает?
Литература:
Коничев А.С., Севастьянова Г.А. Молекулярная биология. – М.: ACADEMA, 2003.
Льюин Б. Гены. – М.: «Мир», 1987.
Молекулярная биология клетки / Б.Альбертс и др. ― М.: Мир, 1994. ― Т. 1-3.
Сингер М., Берг П. Гены и геномы. В 2-х томах – М.: «Мир», 1998.
Лекция № 10. Структура геномов.
Геномика – наука о геномах.
Структура геномов вирусов и фагов. Биосинтез вирусных нуклеиновых кислот.
Геном прокариот. Рестрикция и модификация ДНК. Плазмиды и мобильные генетические элементы бактерий.
Геном эукариот. Уникальные и повторяющиеся последовательности ДНК. Сателлитная ДНК. Мозаичность генов эукариот. Подвижные элементы генома эукариот.
Геномы митохондрий и хлоропластов.
Банки нуклеотидных последовательностей, программа “Геном человека”. Геномная дактилоскопия.
Вопросы для самопроверки:
Особенности структуры генов прокариот и эукариот.
Особенности расположения генов в геномах прокариот, эукариот и вирусов.
Мобильные генетические элементы прокариот и эукариот и механизмы их перемещения по геному.
Структура геномов митохондрий и пластид.
Литература:
Жимулев И.Ф. Современные представления о структуре гена у эукариот // Соросовский образовательный журнал. 2000. Т. 6. № 7. С. 17-24.
Киселев Л.Л. Геном человека и биология XXI века // Вестник РАН. 2000. Т. 70. Вып. 5. С. 412-424.
Коничев А.С., Севастьянова Г.А. Молекулярная биология. – М.: ACADEMA, 2003.
Свердлов Е.Д. Микрокосм генома // Молекулярная биология. М. 1999. Т. 33. Вып. 6. С. 917-940.
Сингер М., Берг П. Гены и геномы. В 2-х томах – М.: «Мир», 1998.
Лекция № 11. Транскрипция.
Принципы транскрипции.
Структура РНК-полимеразы.
Этапы транскрипции (инициация, элонгация, терминация).
Строение мРНК. Транскриптон.
Особенности транскрипции у прокариот.
Особенности транскрипции у эукариот. Факторы транскрипции.
Обратная транскрипция. Роль обратной транскрипции в эволюции и изменчивости генома. Ретротранспозоны, их типы.
Вопросы для самопроверки:
РНК-полимеразы прокариот и эукариот: строение, функции.
Строение промотора у прокариот и эукариот.
Инициация транскрипции у прокариот и эукариот.
Терминация транскрипции у прокариот и эукариот.
Особенности транскрипции у эукариот.
Понятия оперон, транскриптон.
Литература:
Коничев А.С., Севастьянова Г.А. Молекулярная биология. – М.: ACADEMA, 2003.
Молекулярная биология: Структура и биосинтез нуклеиновых кислот / Под ред. А.С.Спирина. ― М.: Высшая школа, 1990.
Патрушев Л.И. Экспрессия генов. – М.: Наука, 2000.
Сингер М., Берг П. Гены и геномы. В 2-х томах – М.: «Мир», 1998.
Лекция № 12. Регуляция транскрипции.
Позитивная и негативная регуляция транскрипции.
Регуляция транскрипции на этапе инициации, элонгации и терминации транскрипции.
Регуляция транскрипции у прокариот. Понятие об опероне. Роль аттенюаторов и рибосом в регуляции транскрипции.
Регуляция транскрипции у эукариот. Энхансеры и сайленсеры. Механизмы активации белков-регуляторов транскрипции. Значение гормонов в регуляции транскрипции.
Вопросы для самопроверки:
Примеры позитивной и негативной регуляции транскрипции у прокариот.
Аттенюация.
Основные механизмы регуляции транскрипции у эукариот.
Литература:
Гвоздев В.А. Механизмы регуляции активности генов в процессе транскрипции // Соросовский образовательный журнал. 1996. № 1. С. 23-31.
Коничев А.С., Севастьянова Г.А. Молекулярная биология. – М.: ACADEMA, 2003.
Молекулярная биология: Структура и биосинтез нуклеиновых кислот / Под ред. А.С.Спирина. ― М.: Высшая школа, 1990.
Патрушев Л.И. Экспрессия генов. – М.: Наука, 2000.
Сингер М., Берг П. Гены и геномы. В 2-х томах – М.: «Мир», 1998.
Лекция № 13. Процессинг РНК.
Особенности процессинга тРНК и рРНК у бактерий.
Процессинг про-мРНК и созревание мРНК у эукариот (кэпирование, сплайсинг, полиаденилирование).
Роль малых ядерных РНК и белковых факторов. Сплайсосома.
Особенности процессинга рРНК в ядрышке.
Аутосплайсинг. Природные и синтетические рибозимы и перспективы их использования.
Альтернативный сплайсинг, его биологические последствия.
Транс-сплайсинг.
Вопросы для самопроверки:
Особенности созревания РНК у прокариот.
Процессы, приводящие к созреванию рРНК и тРНК у эукариот.
Этапы созревания иРНК эукариот.
Понятия сплайсинг, аутосплайсинг, альтернативный сплайсинг, транс-сплайсинг. Значение этих процессов.
Литература:
Коничев А.С., Севастьянова Г.А. Молекулярная биология. – М.: ACADEMA, 2003.
Молекулярная биология: Структура и биосинтез нуклеиновых кислот / Под ред. А.С.Спирина. ― М.: Высшая школа, 1990.
Патрушев Л.И. Экспрессия генов. – М.: Наука, 2000.
Сингер М., Берг П. Гены и геномы. В 2-х томах – М.: «Мир», 1998.
Лекция № 14. Разнообразие структур и функций белков.
Аминокислотный состав белков. Пептиды.
Первичная структура белков. Структурные особенности пептидной связи.
Роль водородных связей в формировании вторичной структуры белков. α-Спираль, β-структура, β-изгиб.
Прионизация белков и патологические последствия этого явления.
Вопросы для самопроверки:
Аминокислоты, пептиды. Пептидная связь.
Вторичная структура белка. Сверхвторичные структуры. Домены.
Прионизация белков и патологические последствия этого явления.
Литература:
Зенгбуш П. Молекулярная и клеточная биология. ― М.: Мир, 1982. ― Т. 1-3.
Молекулярная биология клетки / Б.Альбертс и др. ― М.: Мир, 1994. ― Т. 1-3.
Степанов В.М. Молекулярная биология. Структура и функции белков. ― М.: Высшая школа, 1996.
Лекция № 15. Разнообразие структур и функций белков.
Сверхвторичные структуры белков; учение о белковых доменах.
Третичная структура белков. Денатурация и ренатурация белка.
Формирование пространственной структуры белка в живой клетке.
Конструирование каталитически активных антител ― абзимов и перспективы их применения.
Молекулярные шапероны и их роль в фолдинге полипептидных цепей.
Четвертичная структура белка и ее функциональное значение.
Вопросы для самопроверки:
Примеры связи структуры и функций белков у ферментов, иммуноглобулинов, белков, обеспечивающих двигательную функцию, белков-рецепторов гормонов и др.
Роль различных групп белков (изоферментов, иммуноглобулинов, фосфо- и гликопротеинов, металлотионеинов, белков теплового шока и др.) в развитии резистентности и адаптации к веществам, загрязняющим экосистемы.
Роль каталитически активных белков в детоксикации ксенобиотиков.
Конструирование каталитически активных антител ― абзимов и перспективы их применения.
Литература:
Зенгбуш П. Молекулярная и клеточная биология. ― М.: Мир, 1982. ― Т. 1-3.
Молекулярная биология клетки / Б.Альбертс и др. ― М.: Мир, 1994. ― Т. 1-3.
Степанов В.М. Молекулярная биология. Структура и функции белков. ― М.: Высшая школа, 1996.
Лекция № 16. Генетический код.
Расшифровка генетического кода.
Основные свойства генетического кода.
Таблица генетического кода.
Вопросы для самопроверки:
История открытия генетического кода.
Свойства генетического кода.
Особенности кодового словаря.
Литература:
Коничев А.С., Севастьянова Г.А. Молекулярная биология. – М.: ACADEMA, 2003.
Льюин Б. Гены. – М.: «Мир», 1987.
Молекулярная биология клетки / Б.Альбертс и др. ― М.: Мир, 1994. ― Т. 1-3.
Роллер Э. Открытие основных законов жизни. ― М., 1978.
Сингер М., Берг П. Гены и геномы. В 2-х томах – М.: «Мир», 1998.
Лекция № 17. Рибосомы и их роль в биосинтезе белка.
Локализация рибосом в клетке.
Рибосомные РНК и рибосомные белки.
Четвертичная структура рибосом. Структурные превращения рибосом.
Прокариотический и эукариотический типы рибосом.
Полирибосомы.
Вопросы для самопроверки:
Современные представления о структуре рибосом.
Особенности структуры рибосом у эукариот и прокариот. Рибосомы митохондрий и пластид.
Функциональные центры рибосом.
Литература:
Зенгбуш П. Молекулярная и клеточная биология. ― М.: Мир, 1982. ― Т. 1-3.
Коничев А.С., Севастьянова Г.А. Молекулярная биология. – М.: ACADEMA, 2003.
Молекулярная биология: Структура рибосом и биосинтез белка / Под ред. А.С.Спирина. ― М.: Высшая школа, 1986.
Лекция № 18. Биосинтез белка.
Первичная, вторичная и третичная структура транспортной РНК. Аминоацилирование тРНК.
Этапы синтеза белка на рибосомах (инициация, элонгация, терминация).
Инициация трансляции. Общие принципы, значение, основные этапы инициации. Инициация трансляции у прокариот и эукариот. Белковые факторы инициации.
Элонгация трансляции. Поступление аминоацил-тРНК в рибосому. Транспептидация. Транслокация. Факторы элонгации.
Терминация трансляции: терминирующие кодоны, белковые факторы терминации, гидролиз пептидил-тРНК.
Вопросы для самопроверки:
Этапы биосинтеза белка.
Этапы инициации трансляции, ее особенности у прокариот и эукариот.
Этапы элонгации трансляции.
Особенности терминации трансляции.
Литература:
Коничев А.С., Севастьянова Г.А. Молекулярная биология. – М.: ACADEMA, 2003.
Молекулярная биология клетки / Б. Альбертс и др. ― М.: Мир, 1994. ― Т. 1-3.
Молекулярная биология: Структура рибосом и биосинтез белка / Под ред. А.С.Спирина. ― М.: Высшая школа, 1986.
Лекция № 19. Биосинтез белка.
Регуляция трансляции.
Трансмембранный перенос белков.
Котрансляционные и посттрансляционные модификации белков.
Бесклеточные системы трансляции. Понятие о белковой и ферментной инженерии.
Вопросы для самопроверки:
Позитивная и негативная регуляция трансляции.
Регуляция трансляции у бактериофагов.
Регуляция трансляции рибосомных белков.
Структура и механизм воздействия бактериальных токсинов на биосинтез белка.
Бесклеточные системы трансляции и перспективы их использования для внеклеточного синтеза белков.
Литература:
Коничев А.С., Севастьянова Г.А. Молекулярная биология. – М.: ACADEMA, 2003.
Молекулярная биология клетки / Б. Альбертс и др. ― М.: Мир, 1994. ― Т. 1-3.
Молекулярная биология: Структура рибосом и биосинтез белка / Под ред. А.С.Спирина. ― М.: Высшая школа, 1986.
Лекция № 20. Межмолекулярные взаимодействия.
Белок-белковые взаимодействия и их значение для самосборки белков-мультимеров и надмолекулярных белковых структур.
Белково-нуклеиновые взаимодействия в процессе регуляции активности генома, при самосборке субклеточных структур, вирусов и фагов.
Белково-липидные взаимодействия и формирование биологических мембран. Липопротеины, их классификация и функции.
Межклеточная химическая сигнализация и ее типы. Рецепторы пептидных гормонов и нейротрансмиттеров.
Молекулярные аспекты взаимодействия различных видов животных, растений и микроорганизмов в экосистемах.
Молекулярная биология развития.
Вопросы для самопроверки:
Понятие о ключевых регуляторных белках у животных и человека (белки теплового шока и пр.).
Белковые факторы транскрипции эукариот: особенности их структуры и взаимодействия с ДНК.
Рецепторы гормонов, их типы и особенности узнавания ДНК.
Литература:
Коничев А.С., Севастьянова Г.А. Молекулярная биология. – М.: ACADEMA, 2003.
Корочкин Л.И. Как гены контролируют развитие клеток // Соросовский образовательный журнал. 1996. № 1. С. 17-22.
Кувичкин В.В. ДНК-липидные взаимодействия in vitro и in vivo // Успехи современной биологии. М. 2000. Т. 120. Вып. 5. С. 466-476.
Спирин А.С. Регуляция трансляции мРНК связывающими факторами у высших эукариот // Успехи биологической химии. М. 1996. Т. 36. С. 3-48.
|
