1. Химический состав живых организмов
Скачать 0.91 Mb.
|
| Тема 5. Биохимия межклеточного матрикса Внеклеточный матрикс. Функции межклеточного матрикса. Макромолекулы внеклеточного матрикса: коллагены, гликозаминогликаны, протеогликаны. Соединительная ткань. Гликопротеины и протеогликаны. Присоединение олигосахаридов к белкам с помощью О-гликозилирования серина, N-гликозилирования аспарагина, С-глико-зилирования триптофана, гликозилфосфатидилинозитола. Коллаген. Полиморфизм коллагена. Структура коллагена: три полипептидные спирали 310, аминокислотный состав. Тропоколлаген. Внутриклеточный синтез проколлагена: сигнальный пептид, пост-трансляционная модификация остатков пролина и лизина в гидроксипролин и гидроксилизин (роль витамина С), гликозилирование остатков гидроксилизина, глобулярные домены на N- и С-концах, содержащие дисульфидные связи, образование тройной спирали, секреция из клетки. Образование вне клетки коллагеновых фибрилл при отщеплении концевых пептидов от проколлагена внеклеточными протеазами. Патологии, связанные со снижением активности внеклеточных протеаз. Коллагены с сетчатой структурой. Аллизин. Синтез с помощью лизилоксидазы. Укрепление коллагеновых фибрилл поперечными сшивками с помощью продуктов реакции Шиффа, их восстановленных производных и продуктов альдольной конденсации (ПАК). Дегидромеродесмозин (продукт тройной сшивки лизина с ПАК). Пролил- и лизилгидроксилазы: структура и механизм действия. Протеиндисульфидизомеразная активность β-субъединицы пролилгидроксилазы. Роль аскорбиновой кислоты в поддержании двухвалентного состояния иона железа в активном центре лизил- и пролилгидроксилаз. Изофермент лизилгидроксилазы, обладающий активностью гликозилтрансферазы. Лизилоксидаза. Простетическая группа лизилоксидазы − лизилтирозилхинон, синтезированный при участии Cu2+. Механизм действия лизилоксидазы. Распад коллагена. Регуляция синтеза коллагена. Эластин. Аминокислотный состав и структура эластина: отсутствие устойчивых вторичных и третичных структур. Поперечные сшивки между большим количеством аминокислотных остатков: значение десмозина и лизиннорлейцина. Альдольгистидин. Патологии, связанные с уменьшением синтеза десмозинов. Распад эластина. Эластаза. Гликозаминогликаны и протеогликаны. Функции гликозаминогликанов и протеогликанов в организме. Строение гликозаминогликанов (повторяющиеся дисахаридные единицы). Классы гликозаминогликанов в зависимости от структуры: гиалуроновая кислота (глюкуроновая кислота и N ацетилглюкозамин), хондроитинсульфаты (глюкуроновая кислота и N-ацетилгалактозамин-4(6)-сульфат), кератансульфаты (галактоза и N-ацетилглюкозамин-6-сульфат), дерматансульфат (идуроновая кислота и N-ацетилгалактозамин-4-сульфат), гепарин и гепарансульфат (глюкуронат-2-сульфат и N-ацетилглюкозамин-6-сульфат). Метаболизм гликозаминогликанов. Синтез гликозаминогликанов. Образование глюкуроновой кислоты при окислении UDP-глюкозы. Пост-трансляционная модификация: введение сульфатных групп с помощью ФАФС и эпимеризация глюкуроновой кислоты в идуроновую кислоту. Синтез гепарина и гепарансульфата: сходство и отличия. Регуляция синтеза гликозаминогликанов. Внеклеточный и внутриклеточный распад гликозаминогликанов. Мукополисахаридозы. Малые и большие протеогликаны. Функции протеогликанов. Структура протеогликанов: коровые (сердцевинные) белки с присоединенными гликозаминогликанами, связующие белки. Примеры протеогликанов: агрекан, синдекан, глипикан, фибромодулин. Лекция 12. Тема 6. Биохимия дыхания Кислород как конечный акцептор в цепи переноса электронов. Механизмы переноса и депонирования кислорода. Миоглобин, гемоглобины человека (гемоглобины взрослого человека, гемоглобины, синтезирующиеся в период внутриутробного развития плода). Окси- и дезоксигемоглобины. Строение гемоглобина. Гем − простетическая группа миоглобина и гемоглобинов. Ферро- и ферригем. Гемин. Окисление гема в присутствии воды. Структура отдельных субъединиц гемоглобинов. Вторичная и четвертичная структуры гемоглобина. Солевые связи в структуре дезоксигемоглобина. Участок связывания кислорода и роль остатков гистидина в функционировании белка. Механизм кооперативного связывания молекул кислорода с субъединицами гемоглобина; напряженное (Т) и релаксированное (R) состояния гемоглобина, характеризующиеся низким и высоким сродством к кислороду. Влияние на сродство гемоглобина к кислороду углекислого газа, кислой среды и 2,3 дифосфоглицерата. Особенности строения и функционирования гемоглобина плода. Роль 2,3 дифосфоглицерата в адаптации организма к высоте и к гипоксии. Эффект Бора. Механизмы переноса углекислого газа от тканей к легким. Транспорт углекислого газа гемоглобином в виде карбамата и в виде бикарбоната. Карбоангидраза. Аномальные гемоглобины. Наследственные нарушения первичной структуры и функций гемоглобина А. Серповидно-клеточная анемия. Структура переносчиков кислорода у беспозвоночных. Эритрокруорины. Хлоркруорины. Негемовые железосодержащие гемэритрины и медьсодержащие гемцианины. Леггемоглобины растений. Биосинтез гема. Образование 5-аминолевулиновой кислоты в митохондриях из глицина и сукцинил-СоА в присутствии пиридоксальфосфата. Конденсация двух молекул 5 аминолевулиновой кислоты в молекулу порфобилиногена в цитоплазме. Дезаминирование порфобилиногена с образованием гидроксиметилбилана. Ферментативное превращение гидроксиметилбилана в уропорфобилиноген III. Декарбоксилирование ацетатных остатков уропорфобилиногена III в метильные остатки копропорфириногена III. Уропорфириноген I и копропорфириноген I. Окисление в митохондриях пропионовых остатков копропорфириногена III в винильные остатки протопорфириногена IX. Окисление метиленовых мостиков протопорфириногена IX и образование сопряженной π-электронной системы протопорфирина IX. Присоединение к протопорфирину IX двухвалентного железа с образованием гема. Регуляция синтеза гема и гемоглобина: ингибирование конечным продуктом экспрессии гена аминолевулинатсинтазы. Транспорт железа в плазме крови и его поступление в клетки. Регуляция поступления железа в клетки путем регуляции синтезов апоферритина и рецепторов трансферрина. Катаболизм гемоглобина. Разрушение эритроцитов при снижении содержания сиаловых кислот в составе гликопротеинов плазматической мембраны. Распад гемоглобина на гем и глобин. Гидролиз глобина в лизосомах. Превращение гема в билирубин и выведение его из организма. Окисление α-метенильного мостика порфирина микросомальной гем-оксигеназной системой с образованием линейного тетрапиррола − биливердина. Механизм реакции образования биливердина. Восстановление центрального метенильного мостика биливердина до метиленовой группы билирубина. Связывание билирубина с альбумином (непрямой билирубин) и перенос в клетки печени. Конъюгация билирубина с глюкуроновой кислотой (прямой билирубин). Превращение билирубиндиглюкуронидов в уробилиногены, уробилины и стеркобилины. Гипербилирубинемия. Лекция 13. Тема 7. Свертывающая система крови. Повреждение кровеносного сосуда. Фазы свертывания крови. Факторы свертывания крови. Структура фибриногена. Превращение фибриногена в мономер фибрина под действием тромбина (фактора свертывания крови IIa). Домены Е и D в структуре фибрина. Образование полимерного геля фибрина. Стабилизация геля фибрина с помощью поперечных связей между глутамином одной молекулы фибрина и лизином другой молекулы. Внешний и внутренний (контактный) механизмы свертывания крови. Каскадный механизм активации ферментов свертывающей системы крови (сериновых протеиназ). Коагулянтная фаза свертывания крови, приводящая к активации тромбина: три последовательных ферментативных комплекса для активации ферментов прокоагулянтного пути частичным протеолизом VIIаIIICa2+, IXaVIIIaCa2+, XaVaCa2+. Роль витамина К в образовании остатков карбоксиглутаминовой кислоты в проферментах свертывающей системы крови. Структура тромбина: экзосайты I и II. Пространственные структуры факторов свертывания крови Va (акцелерина), Xa (фактора Стюарта Прауэра). Наследственные заболевания, связанные с недостаточностью компонентов системы свертывания крови. Антикоагулянтная фаза свертывания крови. Активация частичным протеолизом белка С комплексом тромбомодулин−тромбинCa2+. Инактивация частичным протеолизом с помощью активного белка С факторов свертывания крови Va и VIIIa. Ингибиторы ферментов свертывания крови: антитромбин, 1-антитрипсин, 2-макроглобулин, антиконвертин. Фибринолиз. Плазминоген и плазмин. Тканевый активатор плазминогена (ТАП). Урокиназный активатор плазминогена (УАП). Гидролиз фибрина с помощью плазмина. Ингибиторы фибринолиза: 1-антиплазмин, ингибиторы активации плазминогена первого (ИТАП-1, или TAPI1) и второго (ИУАП-2, или UAPI2) типов. Тромбозы. Лекция 14. Тема 8. Биохимические основы защитных реакций Иммунная защита. Гуморальный и клеточный иммунитет. В- и Т-лимфоциты. Стратегия иммунной защиты. Строение антител. Легкие и тяжелые цепи иммуноглобулинов, их вариабельные, константные, шарнирные участки. Центры гликозилирования. Антигенсвязывающий центр. Fab- и Fc-фрагменты. Функции антител. Классы иммуноглобулинов: А, D, E, G и M. Мономерная и пентамерная формы иммуноглобулина М. Основной иммуноглобулин сыворотки здорового человека − IgG. Сывороточный и секреторный иммуноглобулин А (первая линия защиты на слизистых поверхностях). Молекулярные механизмы, обеспечивающие многообразие антител. Лекция 15. Механизмы противовирусной защиты. Классификация интерферонов: -лейкоцитарный, -фибробластный, -иммунный, и их свойства. Индукторы синтеза интерферонов. Механизм действия интерферонов. Взаимодействие с рецептором клетки, димеризация рецепторов, активация тирозинкиназы (JAK-киназы), фосфорилирование рецептора, связывание с SH2-доменом фосфорилированного рецептора STAT-белков, их фосфорилирование JAK-киназами, образование димера фосфорилированных STAT-белков, проникновение в ядро, взаимодействие с элементами ДНК (ISRE, GAS), ответственными за связывание комплекса STAT-белков, образование активного фактора транскрипции, инициация транскрипции ISRE-элементов ДНК. Рецепторы интерферона I и II типов. Структура и функции Янус-киназ (JAK): киназный и псевдокиназный домены. SH2-(тирозинсвязывающие) домены. Структура и функции STAT-белков. Продукты интерферон-индуцируемых генов, подавляющие репродукцию вирусов. Индукция интерфероном синтеза 2’,5’-олигоаде-нилатсинтетазы, РНК-азы L, дцРНК-зависимой протеинкиназы (PKR), РНК-зависимой дезаминазы (ADAR), белков Мх. Изоформы 2’,5’-олигоаденилатсинтетазы и их функции. Активация с помощью 2’,5’-олигоаденилата РНКазы L. Структура и механизм действия РНКазы L. Анкириновые повторы – универсальный белковый модуль для взаимодействия белок-белок или белок-нуклеиновая кислота. Протеинкиназа R: ингибирование киназного домена регуляторным доменом в отсутствие нуклеиновой кислоты, активация фермента связыванием с регуляторным доменом двуцепочечной РНК или белка-активатора РАСТ и последующим специфичным аутофосфорилированием димера PKR, связывание фосфорилированным димером PKR фактора инициации трансляции еIF2 (многосубъединичного G-белка) и фосфорилирование его α-субъединицы, ингибирование фосфорилированным еIF2α фактора обмена гуаниновых нуклеотидов (eIF2В), остановка синтеза белка в зараженной клетке. Структура и механизм действия РНК-зависимой дезаминазы (ADAR). Остановка транскрипции вирусной РНК из-за связывания белков Мх с вирусной РНК-полимеразой. Структура и механизм функционирования индуцибельной NO-синтазы: синтез цитотоксических концентраций NO. Антигены главного комплекса гистосовместимости. Лекция 16. Механизмы детоксикации и выведения ксенобиотиков. Группы ксенобиотиков (чужеродных соединений). Механизмы защиты организма от действия ксенобиотиков. Негативные воздействия ксенобиотиков на клетки организма и общие проявления интоксикации: повреждения плазматической мембраны, нарушения функций митохондрий, нарушения внутриклеточного ионного гомеостаза, активация ферментов деградации веществ, высвобождение свободных радикалов. Индукция систем метаболизма ксенобиотиков. Три фазы метаболизма ксенобиотиков. Первая стадия обезвреживания чужеродных соединений ─ создание или высвобождение функциональной группы. Микросомальное окисление ксенобиотиков. Достоинства этой системы. Реакции создания функциональных групп: гидроксилирование, окисление по атомам серы и азота, эпоксидирование, окислительное деалкилирование, окислительное дезаминирование, окислительное дегалогенирование, восстановление нитро- и азосоединений, десульфирование. Микросомальные ферментные системы: цитохром Р450, флавинсодержащие монооксигеназы, альдегиддегидрогеназа. Цитохром Р-450, его изоформы. Гидроксилирование чужеродных соединений в комплексе NADPH−цитохром P450 редуктаза−цитохром Р450 и NADPH−цитохром b5− цитохром P450. Низкоспиновое и высокоспиновое состояния ферри-формы гема. Механизм реакции окисления с помощью цитохрома Р450. Каталитический цикл флавинсодержащих монооксигеназ (ФМО). Субстратная специфичность ФМО. Цитозольная алкогольдегидрогеназа. Микросомальная и цитозольная альдегиддегидрогеназы. Механизм действия пероксидаз. Каталитический цикл моноаминооксидаз. Ксантиноксидаза. Недостатки ферментных систем первой фазы биотрансформации ксенобиотиков. Вторая стадия обезвреживания ксенобиотиков ─ реакции конъюгации чужеродных соединений с глюкуроновой кислотой, глицином, сульфатом, глутатионом, цистеином и др. Участие трансфераз в реакциях конъюгации. UDP-глюкуронозил-трансфераза. Образование глюкуроновой кислоты из UDP-глюкозы. Механизм действия фермента. Сульфотрансфераза. ФАФС. Механизм действия сульфотрансфераз. Метилтрансфераза. Ацилтрансфераза. Варианты реакций конъюгации функциональных групп чужеродных соединений с глутатионом. Изоформы глутатион-S-трансфераз (ГСТ). Механизм действия ГСТ. Достоинства ферментных систем второй фазы биотрансформации ксенобиотиков. Третья фаза − связывание, транспорт и выведение конъюгатов чужеродных соединений из клетки и из организма. Переносчики конъюгатов ксенобиотиков в плазме крови: альбумин, липопротеины и 1-глико-протеин. АВС-транспортеры. Доменная структура АВС-белков, механизм переноса через клеточную мембрану. Биодеградация ксенобиотиков в окружающей среде. Механизмы возникновения множественной лекарственной устойчивости. Р-гликопротеин. Белок р53. Антионкоген РТЕN. 5. Образовательные технологии Виды/формы образовательных технологий. Преподавание курса ведется в виде лекций. Студенты готовят доклады-рефераты, затрагивающие актуальные темы физиологической химии и медицинской биохимии. Тем самым обеспечивается обратная связь с аудиторией. Лектор может оперативно влиять на ход лекции, отвечая на вопросы по актуальным темам медицинской биохимии. Таким образом, реализуется также интерактивная форма обучения. Активность студентов на лекции стимулируется тем, что за оригинальные рефераты отличившемуся студенту приписываются дополнительные бонусные баллы, которые учитываются при получении оценки-«автомата» за семестр. Преподаватель курса является действующим специалистом в области молекулярно-биологической и физиологической химии, и заинтересован в освоении студентами основ этих дисциплин. В связи с этим студентам часто предлагаются актуальные для медицинской биохимии темы рефератов, построенные на основе современных исследовательских данных, полученных научными сотрудниками и представленных, в основном, в реферируемых зарубежных журналах. 6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины. Формой текущего контроля при прохождении дисциплины «Физиологическая химия» является контроль посещаемости занятий, написание контрольных работ, сдача коллоквиумов, написание и представление реферата. Для того, чтобы быть допущенным к экзамену, студент должен выполнить следующее:
В случае отсутствия на контрольной работе по уважительной причине (наличие медицинской справки) контрольную работу можно переписать в течение недели от окончания срока действия справки. Время и место обговаривается отдельно с преподавателем.
|
Похожие:
 | Лабораторная работа «Химический состав клетки» Многообразие живых организмов. Основные свойства живых организмов: клеточное строение, сходный химический состав, обмен веществ и... | | Конспект №1 «Химический состав клетки» В состав живых организмов входит большая часть химических элементов Периодической системы Д. И. Менделеева. Для 24 известны функции,... |
 | 1. Химический состав живых организмов Учебно-методический комплекс предназначен для студентов III курса факультета естественных наук, направление подготовки 020400 "Биология"... | | 1. Химический состав живых организмов Учебно-методический комплекс предназначен для студентов III курса факультета естественных наук, направление подготовки 06. 03. 01... |
| 1. Химический состав живых организмов Учебно-методический комплекс предназначен для студентов III курса факультета естественных наук, направление подготовки 020201 "Биология"... | | Химический состав клетки «Генетика – наука о наследственности и изменчивости организмов» или Презентация на тему |
| Разнообразие растений ... | | Тематическое планирование по биологии. Составлено с учетом программы и учебника ... |
| Лекции Название лекции Круг вопросов Период: октябрь-январь 1 Входной тест 2 Биология как наука. Свойства живых организмов. Методы исследования живых организмов. Уровни жизни | | Признаки живых организмов. Основные отличия живых организмов и неживой природы Решить эту задачу можно на основе преемственного развития ведущих биологических законов, теорий, идей, обеспечивающих фундамент для... |
| Уважаемые коллеги! Информируем, что к III общероссийскому семинару... Биология как наука. Свойства живых организмов. Методы исследования живых организмов. Уровни жизни | | Тематическое планирование по биологии, 6 класс Многообразие живых организмов, основные признаки. Отличие живого от неживого Основные признаки живых организмов |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... В курс биологии 7-го класса включен материал по сравнительной характеристике основных групп живых организмов. Это позволяет школьникам... | | Рабочая программа По предмету «Биология. Многообразие живых организмов»... Программа предназначена на изучение предмета «Биология. Многообразие живых организмов» в образовательных учреждениях |
| Окб астрон Приемник (3) электромагнитных сигналов имеет устройство для извлечения частотных составляющих, характерных для живых организмов,... | | Рабочая программа по курсу «Биология. Многообразие живых организмов» Н. И. Сонин, В. Б. Захаров, Е. Т. Захарова «Биология. Многообразие живых организмов». Программа является продолжением линии Н. И.... |
