5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
№ п/п
|
Наименование раздела дисциплины
|
Содержание раздела
|
1.1
|
Структура, физико-химические свойства и биологическая роль углеводов
|
Введение в предмет. Характеристика основных классов соединений, входящих в состав живой материи. Биологическая роль, классификация и номенклатура углеводов. Моносахариды: кольчато-цепная и оптическая изомерия, явление мутаротации. Структура, свойства и распространение в природе основных представителей моносахаридов (D-глюкоза, D-фруктоза, D-манноза, D-галактоза, D-рибоза, D-рибулоза, D-ксилоза, D-ксилулоза, D- и L-арабиноза и др.). Простые производные моносахаридов. Дезоксисахара: 2-дезокси-D-рибоза, рамноза, фукоза. Аминосахара и их ацетильные производные. Уроновые кислоты. Сахароспирты (альдиты, полиолы): рибит, сорбит, маннит, ксилит. Фосфорные эфиры моносахаридов. Олигосахариды. Образование гликозидной связи. Восстанавливающие и невосстанавливающие, линейные и разветвленные олигосахариды. Структура, свойства и распространение в природе основных дисахаридов (сахароза, мальтоза, лактоза, целлобиоза, трегалоза), три- и тетрасахаридов (рафиноза, стахиоза).
Биологическая роль, структура и свойства гомо- и гетерополисахаридов (гликанов). Резервные полисахариды: (крахмал, гликоген). Структурные полисахариды (целлюлоза, хитин). Глюкозамингликаны (мукополисахариды). Гиалуроновая кислота, хондроитинсульфаты, гепарин. Гетерополисахариды крови. Пространственная структура олиго- и полисахаридов. Канонические (структурная, энергетическая, метаболическая) и неканонические (рецепторная, информационная, регуляторная) функции углеводов.
|
1.2.
|
Структура, физико-химические свойства и биологическая роль липидов
|
Биологическая роль, общая характеристика и классификация липидов. Простые омыляемые (жиры, воски, стериды), сложные омыляемые (фосфолипиды, сфинголипиды, гликолипиды) и неомыляемые (стероиды, терпены, простагландины) липиды. Жирные кислоты: насыщенные, моноеновые, полиеновые, циклические, оксикислоты. Простые и смешанные триглицериды. Воски (пчелиный воск). Глицерофосфолипиды: строение, физико-химические свойства, участие в построении биологических мембран. Сфингофосфолипиды. Гликолипиды. Стероиды: строение и классификация стероидов. Стеролы (стерины). Холестерин. Желчные кислоты и их конъюгаты. Биологические функции липидов.
|
1.3
|
Строение, свойства, биологическая роль нуклеотидов и нуклеиновых кислот
|
Биологическая роль нуклеотидов. Химический состав нуклеиновых кислот. Строение, номенклатура и физико-химические свойства нуклеозидов и нуклеотидов. Пуриновые и пиримидиновые основания. Минорные основания. Углеводный компонент в составе нуклеиновых кислот.
Первичная структура нуклеиновых кислот. Нуклеотидный состав ДНК и РНК и фосфодиэфирная связь. Изучение первичной структуры. Вторичная структура ДНК (дуплекс). Комплементарность пуриновых и пиримидиновых оснований, правила Чаргаффа. Третичная структура ДНК. Физико-химические свойства ДНК. Сверхспирализация. Строение хромосом эукариот. Структура, свойства и функции транспортных, рибосомальных и матричных РНК. Вторичная и третичная структуры рибонуклеиновых кислот. Вирусные и фаговые РНК.
|
1.4
|
Структура, физико-химические свойства и биологическая роль белков
|
Строение, свойства и классификация аминокислот. Заменимые и незаменимые аминокислоты. Оптическая изомерия аминокислот. Изоэлектрическая точка. Образование пептидной связи.
Структура, свойства и функции белков. Принципы классификации белков по форме, происхождению, аминокислотному составу, растворимости, биологической активности. Физико-химические свойства белков. Методы выделения и очистки, определения молекулярной массы белков. Денатурация белка.
Структурная организация белков. Первичная структура белков: методы исследования. Структурные особенности пептидной связи. Номенклатура пептидов и полипептидов. Природные пептиды. Формирование вторичной структуры белков: α-спираль, ее основные характеристики, β-структура «складчатого листа». Третичная структура белков. Типы взаимодействий, обеспечивающие поддержание вторичной и третичной структуры белка. Самоорганизация третичной структуры белка. Четвертичная структура белков и ее функциональное значение (инсулин, гемоглобин, -иммуноглобулин, каталаза). Субъединицы (протомеры) и эпимолекулы (мультимеры).
Простые белки: протамины, гистоны, проламины. Сложные белки: хромопротеины. Миоглобин, гемоглобин, цитохромы, флавопротеины, хлорофилл. Гликопротеины и протеогликаны. Фосфопротеины. Липопротеины. Металлопротеины. Цинксодержащий гексамерный комплекс инсулина: строение, биологическое значение. Негемовое железо в белках. FeS-белки дыхательной цепи.
|
1.5
|
Витамины и ферменты
|
Витамины: биологическая роль, классификация и номенклатура. Витамерия. Провитамины. Антивитамины. Гипо- и авитаминозы, гипервитаминозы.
Водорастворимые витамины. Витамин В1 (тиамин), химическая природа и механизм действия. Витамин В2 (рибофлавин), участие в редокс-процессах. Витамин В3 (никотиновая кислота, никотинамид), перенос атома водорода в составе НАД. Витамин В5 (пантотеновая кислота), образование коэнзима А. Витамин В6 (пиродоксин, пиридоксаль, пиридоксамин), реакции переаминирования. Витамин В12 (кобаламин), витамины Вс, В9 (фолиевая, птероилглутаминовая кислота) перенос функциональных групп. Витамин С (аскорбиновая кислота). Витамин Н (биотин), реакции декарбоксилирования. Витамин Р (рутин, биофлавоноиды). Витамин U (S-метилметионин).
Жирорастворимые витамины. Витамины группы А (ретинол, ретиналь, ретиноевая кислота), их участие в зрительном акте. Витамины группы D (D1 (кальциферол) D2 (эргокальциферол) и D3 (холекальциферол), их роль в фосфорно-кальциевом обмене. Витамины группы Е (α -, β-, γ-токоферолы), окислительно-восстановительные процессы. Витамины группы К (филлохиноны, менахиноны), система свертывания крови. Викасол. Витаминоподобные вещества: витамин F (комплекс ненасыщенных жирных кислот), витамин В15 (пангамовая кислота), витамин Вт (карнитин), витамин Q (убихинон), холин, п-аминобензойная кислота, инозит, липоевая кислота.
Понятие о ферментах (энзимах). Классы и подклассы. Строение, каталитическая активность, механизм действия. Центры связывания субстрата, каталитический и регуляторный (аллостатический) центры фермента. Простые и сложные ферменты. Кофакторы: коферменты, простетические группы, ионы металлов. Количественные характеристики каталитической активности. Уравнение Михаэлиса-Ментен. Активация и ингибирование ферментов.
Оксидоредуктазы, понятие о дегидрогеназах, оксидазах, оксигеназах, гидроксилагах, цитохромах. Трансферазы: ацилтрансферазы (холинацетилтрансфераза), гликозилтрансфераза (гликогенфосфорилаза), аминотрансферазы, фосфотрансферазы (гексокиназа). Гидролазы: эстеразы (фосфатазы и липазы), эсеразы (сахараза), пептидазы (аминопептидазы, карбоксипептидазы, дипептидгидралазы), пептидил-пептидогидролазы (сериновые, тиоловые, карбоксильные). Лиазы: С-С-лиазы (карбоксилазы, альдегидлиазы), С-N-лиазы. Изомеразы (фосфоглицератфосфомутаза, альдозомутаротаза). Лигазы (C-N-, С-С-, С-О-, С-S-синтетазы). Роль витаминов в функционировании ферментов.
|
2.1
|
Обмен углеводов
|
Обмен веществ и энергии в живых системах. Понятие метаболизма. Катаболические, анаболические, амфиболические пути. Общие и специфические метаболические пути. Роль макроэргических соединений в обмене веществ. Афтотрофные, гетеротрофные и миксотрофные, аэробные и анаэробные организмы.
Катаболизм углеводов. Расщепление углеводов в пищеварительном тракте. Амилолитические ферменты: характеристика. Всасывание моносахаридов в тонком кишечнике и их дальнейший транспорт. Глюкозные транспортеры. Анаэробное расщепление глюкозы. Гликолиз. Реакции и энергетический баланс анаэробного гликолиза. Регуляция гликолиза. Расщепление гликогена (гликогенолиз). Спиртовое брожение. Эндогенный и экзогенный этанол. Роль печени в метаболизме этанола.
Аэробный катаболизм углеводов. Аэробный метаболизм пирувата. Цикл трикарбоновых кислот. Суммарное уравнение окисления ацетил-СоА в цикле Кребса. Пентозофосфатный путь окисления глюкозо-6-фосфата. Биосинтез углеводов. Биосинтез гликогена. Нарушения углеводного обмена.
|
2.2
| Обмен липидов |
Расщепление пищевых и тканевых липидов: ступенчатое расщепление липидов пищи в желудочно-кишечном тракте. Липолитические ферменты (липаза, алиэстераза), регуляция их активности. Роль желчных кислот. Всасывание продуктов расщепления липидов в тонком кишечнике. Липолиз в тканях. Роль сывороточного альбумина в транспорте кровью жирных кислот. Катаболизм жирных кислот. Активирование жирных кислот. Механизм β-окисления насыщенных жирных кислот с четным числом углеродных атомов. Особенности окисления жирных кислот с нечетным числом атомов углерода. Метаболизм пропионовой кислоты. Окисление моноеновых и полиеновых жирных кислот. Суммарное уравнение β-окисления жирных кислот. Образование и превращение кетоновых тел: ацетоацетата, β-гидроксибутирата, ацетона.
Биосинтез жирных кислот, его локализация в клетке. Строение комплекса синтазы жирных кислот. Механизм наращивания углеродной цепи жирной кислоты. Циклический характер биосинтеза жирных кислот: восстановление, конденсация, дегидратация, насыщение. Биосинтез пальмитиновой кислоты. Энергетические затраты на синтез жирных кислот. Образование моноеновых жирных кислот – пальмитоолеиновой и олеиновой. Регуляция процессов окисления и биосинтеза жирных кислот. Пути биосинтеза триацилглицеролов: фосфатидный (α-глицерофосфатный) и β-моноацилглицерольный.
Биосинтез холестерина. Внутриклеточная локализация процесса. Образование изопентенилдифосфата. Три стадии в биосинтезе холестерина. Биосинтез желчных кислот. Биосинтез глицерофосфолипидов.
|
2.3
|
Обмен аминокислот и нуклеотидов
|
Расщепление тканевых и пищевых белков. Катаболизм аминокислот. Метаболизм аммиака. Биосинтез гема. Анаболизм и катаболизм пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов.
|
2.4
|
Биоэнергетика
|
Биологическое окисление. Роль высокоэнергетических фосфатов в биоэнергетике. Биологическая роль АТP. Биологическое окисление. Классификация процессов биологического окисления, локализация их в клетке. Ферменты, участвующие в биологическом окислении. Участие цитохрома Р-450.
Субстратное и окислительное фосфорилирование. Дыхательная цепь. Окисление, сопряжённое с фосфорилированием АDР. Цепь переноса электронов и протонов внутренней мембраны митохондрий (дыхательная цепь, редокс-цепь). Компоненты дыхательной цепи. Энергетическое значение ступенчатого транспорта электронов от окисляемых субстратов к молекулярному кислороду. Окислительное фосфорилирование в дыхательной цепи. Локализация пунктов сопряжения окисления и фосфорилирования в дыхательной цепи. Действие специфических ингибиторов (цианид, азид оксид углерода и др.). Организация компонентов дыхательной цепи. Роль коэнзима Q и цитохрома.
Механизмы образования и использования АТP в живых системах. Представления о механизмах сопряжения окисления и фосфорилирования в дыхательной цепи.
Механизм фотосинтеза. Хлорофилл и его роль в биоэнергетике растений.
|
2.5
|
Интеграция клеточного обмена
|
Уровни регуляции жизненных процессов в живой природе: метаболитный, оперонный, клеточный, организменный. Регуляция путем метаболизма изменения активности и количества ферментов. Согласованность клеточного метаболизма с физиологическими потребностями организма. Внеклеточная регуляция гормонами. Классификация гормонов. Механизм действия гормонов белковой, пептидной природы и производных аминокислот. Мембранный, мембранно-внутриклеточный и цитозольный механизмы.
|
3.1
|
Репликация ДНК
|
Механизмы хранения, передачи и реализации генетической информации. Формула ДНК – РНК – белок. Биосинтез ДНК у про- и эукариот. Полуконсервативный механизм репликации ДНК. Суперспирализация. Компоненты реплицирующего аппарата клетки. Расплетающие белки. Фрагменты Оказаки. Механизм ДНК-полимеразной реакции. Этапы биосинтеза ДНК. Биосинтез ДНК на РНК-матрице.
|
3.2
|
Транскрипция (биосинтез РНК)
|
Биосинтез РНК. Промоторы: особенности их нуклеотидных последовательностей. Этапы транскрипции: инициация, элонгация и терминация. Шпильки.
|
3.3
|
Трансляция (биосинтез белка)
|
Генетический код: основные характеристики. Триплеты (кодоны). Биосинтез белка. Белок-синтезирующий аппарат клетки. Активирование аминокислот. Инициация трансляции. Элонгация трансляции. Терминация трансляции. Энергетические затраты на синтез белка. Ингибиторы трансляции.
| |
