МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КРАСНОЯРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА БИОХИМИИ И ФИЗИОЛОГИИ ЧЕЛОВЕКА И ЖИВОТНЫХ
Одобрено на заседании Ученого совета Программа составлена в соответствии с факультета
государственным стандартом
Декан биологического факультета
образования
А.П.Савченко_________________
«Биохимия»
образовательным
высшего по
профессионального
специальности
012300
«___»__________________2002 г. УДК 577.1 ББК 28.072я73 Автор-составитель Н.М. Титова
БИОХИМИЯ Рабочая программа дисциплины для специальности 012300 «Биохимия»
Биохимия: Рабочая программа дисциплины. Красноярск: РИО, КрасГУ, 2002. 18 с. (экспресс-издание)
Предназначена для специальности 012300 «Биохимия» очной формы обучения
КрасГУ, 2002
Красноярск 2002
2
экзаменов.
I. ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ Цель курса – изучение структуры и свойств важнейших биологических
Дипломированный
специалист
должен
иметь
представления
о
принципиальной схеме обмена веществ, запасания и использования энергии в живых
химических
организмах; метаболических процессах, связи между ними и их регуляции в условиях
превращений в организме и значение этих превращений для понимания физико-
физиологической нормы и при патологических состояниях; пространственном и
химических основ жизнедеятельности, молекулярных механизмов наследственности,
временном распределении биомолекул в клетке и во всем организме; уметь выявлять
регуляции и адаптации биохимических процессов в организме при изменении условий
связи между строением химических соединений и их биологической функцией; выяснять
окружающей среды.
каким образом осуществляются различные регуляторные механизмы, посредством
соединений
-белков,
нуклеиновых
кислот,
углеводов,
липидов;
их
Задачи курса –формирование у студентов определенной суммы знаний и умений по биохимии. Студенты должны знать : историю развития биохимии и место биохимии в
которых
клетка
или
организм
контролирует
свою
деятельность;
осуществлять
организацию и проведение научных исследований.
системе биологических дисциплин; вклад русских и российских ученых в развитие Тематический план курса
биохимии; строение, физико-химические свойства и биологическую роль важнейших природных соединений; метаболизм углеводов, белков, липидов, нуклеиновых кислот и регуляцию этих процессов; воспроизводство и реализацию генетической информации в клетке; интеграцию биохимических процессов в клетке и организме. Студенты должны
№ п/п
уметь : систематизировать знания, полученные при изучении лекций, учебников, монографий
и
других
источников
информации;
свободно,
грамотно
излагать
теоретический материал, вести дискуссии; использовать современные физико-химический
1.
и химические подходы, приемы и методы для изучения биохимических процессов как in vivo, так и in vitro; применять полученные знания для постановки и проведения экспериментальной работы; использовать полученные знания при изучении других биологических дисциплин; применять полученные знания в биохимическом мониторинге
2.
Объем учебного времени по формам работы (в часах) Лекции Лабораторные Самост. работы работа (семинары) Статическая биохимия (строение, 32 32 10 свойства и биологическая роль молекул, входящих в состав организма) – 4 семестр Динамическая биохимия (обмен 80 64 30 веществ и энергии в организме) – 5, 6 семестры Наименование разделов дисциплины
окружающей среды, в оценке нарушений метаболических процессов при патологических состояниях. Место курса в системе естественнонаучного образования. Биохимия –
ВСЕГО ПО РАЗДЕЛАМ: ИТОГО:
112 248
96
40
дисциплина, располагающаяся на стыке биологических и точных дисциплин, изучающая химические и физические явления в живых организмах. Раскрывая биохимические основы различных проявлений жизнедеятельности, биохимия оказывает огромное влияние на
Формы проведения занятий : лекции, лабораторные занятия (распределение часов по семестрам и видам работ приведено выше), коллоквиумы.
развитие всех разделов биологии. Требования к уровню освоения содержания курса.
Для освоения курса
необходима должная общебиологическая и химическая подготовка (прохождение таких дисциплин как ботаника, зоология, анатомия и физиология, общая, органическая, аналитическая и физколлоидная химия). Освоение курса слагается из прослушивания лекций по курсу, выполнения лабораторных работ по определенным темам, ознакомления с основной и частично дополнительной литературой, решения задач, самостоятельной проработке некоторых тем, прохождения рубежных контролей, сдачи зачета и двух 3
4
II. СОДЕРЖАНИЕ КУРСА
конформации нуклеозидов и нуклеотидов. Минорные компоненты нуклеиновых кислот.
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
Первичная структура нуклеиновых кислот. Фосфодиэфирная связь.. Нуклеотидный состав
Введение: Биохимия как наука о строении химических веществ, входящих в
ДНК и РНК. Правила Э. Чаргаффа. Изучение первичной структуры ДНК методом
состав живой материи, их преобразованиях, лежащих в основе разнообразных проявлений
Сенгера, Максама - Гилберта. Вторичная структура ДНК. Модель Уотсона - Крика.
жизни, о связи между молекулярной структурой и биологической функцией химических
Характеристика В, А, С, Z - форм ДНК. Роль водородных связей и гидрофобных
компонентов живых организмов. Роль и место биохимии в системе естественных наук.
взаимодействий в стабилизации биспиральной молекулы ДНК. Третичная структура ДНК.
Разделы современной биохимии. Перспективы биохимических исследований.
Уровни суперспирализации ДНК в хроматине. Физико-химические свойства ДНК.
Белки
Структура и свойства транспортных, рибосомальных, и матричных РНК у эукариот и
Белки и их функции. Элементарный состав белков. Методы выделения и очистки
прокариот. Вторичная и третичная структуры рибонуклеиновых кислот. Малые ядерные
белков. Аминокислотный состав белков. Классификация аминокислот, заменимые и незаменимые аминокислоты, общие свойства аминокислот. Структурная организация
РНК, их строение и биологическая роль. Ферменты
белков. Первичная структура белков, методы исследования. Структурные особенности
Химическая природа ферментов. Сущность явлений катализа. Особенности
пептидной связи. Номенклатура пептидов и полипептидов. Природные пептиды:
ферментативного катализа. Уровни структурной организации ферментов. Простые и
глутатион, карнозин, ансерин, грамицидин S, окситоцин, энкефалины. Вторичная
сложные ферменты (холоферменты). Кофакторы: коферменты, простетические группы,
структура белков: α-спираль, ее основные характеристики, β-структура, β-изгиб. Роль
ионы металлов. Роль витаминов в функционировании ферментов. Активные и
водородных
аллостерические
связей
в
формировании
вторичной
структуры.
Сверхвторичные
центры, их
характеристика.
Теории
ферментативного
катализа.
(надвторичные) структуры белка. Третичная структура белков. Типы нековалентных
Образование и превращение фермент-субстратного комплекса. Энергия активации
связей, стабилизирующих третичную структуру. Роль S-S-мостиков в формировании
ферментативного процесса. Факторы, влияющие на эффективность ферментативного
третичной структуры некоторых белков. Четвертичная структура белков. Количество и
катализа. Специфичность действия ферментов, виды специфичности. Работы Э. Фишера и
типы
стабилизирующие
Д. Кошланда. Стационарная кинетика ферментативных реакций. Факторы, влияющие на
четвертичную структуру. Функциональное значение четвертичной структуры белков.
скорость реакций, катализируемых ферментами: концентрация субстратов и кофакторов,
Физико-химические свойства белков: молекулярная масса, методы ее определения,
концентрация фермента, температура, рН. Уравнение Михаэлиса-Ментен. Понятие
оптические, кислотно-основные свойства. Простые белки - протамины, гистоны,
субстратной константы, константы Михаэлиса, максимальной скорости реакции. Единицы
проламины, глютелины. Сложные белки. Хромопротеины: миоглобин, гемоглобин,
ферментов. Ингибиторы ферментов. Классификация. Необратимое ингибирование на
гемоглобин, цитохромы, флавопротеины, хлорофилл. Гемоглобин – строение, функции.
примере ацетилхолинэстеразы и сукцинатдегидрогеназы. Обратимые ингибиторы.
Формы гемоглобина. Кооперативное присоединение кислорода к гемоглобину и его
Активаторы ферментов. Металлоэнзимы и металлоэнзимные комплексы. Локализация
регуляция 2,3-дифосфоглицератом и протонами водорода. Аномальные гемоглобины.
ферментов в клетке. Изоферменты, биологическая роль. Регуляция активности ферментов.
Гликопротеины и протеогликаны. Фосфопротеины. Липопротеины. Металлопротеины.
Изостерическая регуляция. Аллостерический контроль активности ферментов. Регуляция
Нуклеопротеины. Фибриллярные белки - коллаген, эластин, кератины. Строение и
ферментов ковалентной модификацией. Регуляция ферментов ограниченным протеолизом
биологическая роль.
(активация
субъединиц.
Взаимодействия
между
субъединицами,
зимогенов). и
Регуляция
номенклатура
активности
ферментов.
мультиэнзимных
Нуклеиновые кислоты
Классификация
Биологическая роль нуклеиновых кислот. Клеточные, вирусные (фаговые) ДНК и
ферментов. Ферменты в клинической диагностике. Энзимопатии.
РНК. Химический состав нуклеиновых кислот. Пуриновые и пиримидиновые основания строение,
физико-химические
свойства.
Углеводный
компонент.
Нуклеозиды
и
нуклеотиды, их строение и номенклатура, физико-химические свойства. Анти- и син5
6
Характеристика
комплексов.
отдельных
классов
Углеводы
производные
циклопентапергидрофенантрена.
Классификация
стероидов.
Стеролы
Углеводы, их биологическая роль, классификация и номенклатура. Моносахариды
(стерины). Зоо-, фито- и микостерины. Холестерин - важнейший зоостерин - строение,
(альдегиды и кетоны). Стереоизомерия моносахаридов. Энантиомеры, диастереомеры,
свойства, биологическая роль. Желчные кислоты. Главные желчные кислоты - холевая и
эпимеры. Образование циклических форм моносахаридов - фуранозный и пиранозный
хенодезоксихолевая. Строение, свойства, биологическая роль. Вторичные желчные
циклы. α- и β- аномеры моносахаридов. Явление мутаротации. Конформационные
кислоты. Образование конъюгатов желчных кислот с глицином и таурином, значение
формулы моносахаридов. Структура, свойства и распространение в природе основных
этого
представителей моносахаридов (Д-глюкоза, Д-фруктоза, Д-манноза, Д-галактоза, Д-
дитерпены, тритепены, тетратерпены.
процесса.
Терпены,
общая
характеристика.
Монотерпены,
сесквитерпены,
рибоза, Д-рибулоза, Д-ксилоза , Д-ксилулоза, Д- и L- арабиноза и др). Простые
Витамины
производные моносахаридов. Дезоксисахара: 2-дезокси-Д-рибоза, рамноза, фукоза.
Общие представления о витаминах и их классификация. Номенклатура витаминов
Аминосахара и их ацетильные производные. Уроновые кислоты. Альдаровые и
- буквенная, химическая, физиологическая. Жирорастворимые витамины. Витамины
альдоновые кислоты. Сахароспирты (альдиты, полиолы): рибит, сорбит, маннит, ксилит,
группы А: ретинол, ретиналь, ретиноевая кислота. Витамины группы Д : витамин Д2 и Д3.
мио-инозит. N-ацетилнейраминовая кислота и ее производные. Фосфорные эфиры
Витамины
моносахаридов. Олигосахариды. Образование гликозидной связи. Редуцирующие и
менахиноны). Витамин F (комплекс ненасыщенных жирных кислот). Водорастворимые
нередуцирующие олигосахариды. Линейные и разветвленные олигосахариды. Структура,
витамины. Витамин В1 (тиамин). Витамин В2 (рибофлавин). Витамин В3 (пантотеновая
свойства и распространение в природе основных дисахаридов (сахароза, мальтоза,
кислота). Витамин В5, РР (никотиновая кислота, никотинамид). Витамин В6 (пиродоксин,
лактоза, целлобиоза, изомальтоза, трегалоза). Три- и тетрасахариды (раффиноза,
пиридоксаль, пиридоксамин). Витамин В12 (кобаламин). Витамин Вс, В9 (фолиевая,
стахиоза).
Резервные
птероилглутаминовая кислота). Витамин С (аскорбиновая кислота). Витамин Н (биотин).
полисахариды - крахмал, гликоген, инулин и др. - структура свойства и биологическая
Витамин Р (рутин, биофлавоноиды). Витамин U (S-метилметионин). Витаминоподобные
роль. Структурные полисахариды - целлюлоза, хитин, полисахариды водорослей и грибов.
вещества - витамин В15 (пангамовая кислота), витамин Вт (карнитин), витамин Q
Глюкозамингликаны (мукополисахариды). Гиалуроновая кислота, хондроитинсульфаты,
(убихинон),
дерматансульфаты, кератансульфаты, гепарин и гепарансульфат. Строение, свойства и
пиролохинолинхинон
биологическая роль. Пространственная структура олиго- и полисахаридов.
гипервитаминозы.
Полисахариды
(гликаны).
Гомо-
и
гетерополисахариды.
группы
Е
холин,
(α,β,γ-токоферолы).
п-аминобензойная (PQQ).
Витамины
кислота,
Провитамины.
группы
инозит,
Антивитамины.
К
(филлохиноны,
липоевая Гипо-,
кислота,
авитаминозы,
ДИНАМИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
Липиды Общая характеристика и классификация липидов. Простые, сложные, омыляемые и неомыляемые липиды. Жирные кислоты: насыщенные , моноеновые, полиеновые,
Биоэнергетика Роль высокоэнергетических фосфатов в биоэнергетике. Нуклеозидфосфаты,
циклические, оксикислоты. Физико-химические свойства жирных кислот. Воска- сложные
креатинфосфат,
эфиры высших спиртов и высших монокарбоновых кислот. Представители восков:
Свободная энергия гидролиза АТФ и других органических фосфатов. Биологическое
спермацет, ланолин, пчелиный воск и др. Триацилглицеролы - строение, свойства,
окисление. Классификация процессов биологического окисления, локализация их в
биологическая
клетке. Ферменты, участвующие в биологическом окислении: оксидазы, аэробные
роль.
Глицерофосфолипиды:
фосфатидилхолины,
фосфоенолпируват,
карбомоилфосфат.
Биологическая
роль
АТР.
и
фосфатидилинозитолы,
анаэробные дегидрогеназы, гидроксипероксидазы (пероксидазы, каталаза), диоксигеназы,
фосфатидилглицеролы, дифосфатидилглицеролы (кардиолипины) - строение, физико-
монооксигеназы (оксидазы со смешанной функцией, гидроксилазы). Свободное окисление
химические
фосфатидилэтаноламины,
фосфатидилсерины,
мембран.
и его биологическая роль. Участие цитохрома Р-450 в микросомальном окислении
Образование
эндогенных органических соединений и ксенобиотиков. Окисление, сопряжённое с
церамида. Сфингомиелины - свойства, биологическая роль. Гликолипиды - цереброзиды,
фосфорилированием АДР. Субстратное фосфорилирование на примере реакций,
церамидолигосахариды, ганглиозиды. Строение, биологическая роль. Стероиды -
катализируемых
свойства,
Сфингофосфолипиды.
участие
Строение
в
построении
сфингозина
7
и
биологических
дигидросфингозина.
глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназой 8
и
енолазой.
Понятие
знергетического заряда клетки. Цепь переноса электронов и протонов внутренней
Энергетический баланс превращения остатка глюкозы в гликогене до лактата. Биосинтез
мембраны митохондрий (дыхательная цепь, редокс-цепь). Компоненты дыхательной цепи:
гликогена, роль UДФ-глюкозы. Характеристика гликогенсинтазы. Реципрокная регуляция
флавопротеины, железосерные белки, коэнзим Q, цитохромы в, с1, с, аа3. Топография
расщепления и синтеза гликогена, роль гормонов в этих процессах. Спиртовое брожение.
дыхательных переносчиков в редокс-цепи. Окислительно-восстановительные потенциалы
Эндогенный и экзогенный этанол. Роль печени в метаболизме этанола. Глюконеогенез.
дыхательных
Внутриклеточная
переносчиков.
Энергетическое
значение
ступенчатого
транспорта
локализация
процесса.
Реакции,
участвующие
в
преодолении
электронов от окисляемых субстратов к молекулярному кислороду. Окислительное
необратимых стадий: образование фосфоенолпирувата, фруктозо-6-фосфата, глюкозы.
фосфорилирование
в
Глюконеогенез в печени, скелетных мышцах и мозговой ткани - особенности. Регуляция
фосфорилирования
Р/О,
дыхательной
цепи.
Коэффициент
окислительного и
глюконеогенеза. Цикл Кори (глюкозолактатный цикл). Катаболизм лактозы и галактозы.
фосфорилирования в дыхательной цепи на основании редокс-потенциалов, действия
Два пути окисления фруктозы в печени. Нарушения углеводного обмена. Аэробный
специфических ингибиторов (ротенон, амитал, антимицин А, цианид, СО, NaN3),
метаболизм
Р/2е.
Локализация
пунктов
сопряжения
окисления
пирувата.
Митохондрии
-
декарбоксилирование
структура пирувата.
и
энергетические
выделение белково-липидных комплексов. Организация компонентов дыхательной цепи в
Окислительное
виде 4-х комплексов: NADH-дегидрогеназы (комплекс I), сукцинатдегидрогеназы
пируватдегидрогеназого комплекса. Суммарное уравнение и энергетический баланс декарбоксилирования
Строение
функции.
(комплекс II), цитохромов вс1 (комплекс III), цитохромоксидазы (комплекс IV). Роль
окислительного
коэнзима Q и цитохрома с в интеграции комплексов. Коллекторная функция NAD+ и
пируватдегидрогеназного
коэнзима Q.в дыхательной цепи. Полные и редуцированные дыхательные цепи.
механизм. Цикл лимонной кислоты. Отдельные реакции цикла, их термодинамические
Представления о механизмах сопряжения окисления и фосфорилирования в дыхательной
характеристики.
цепи. Хемиосмотическая теория Митчелла. Электрохимический протонный градиент как
Необходимость анаплеротических путей, пополняющих запас компонентов, участвующих
форма запасания энергии. Строение АТP-синтазного комплекса. Механизм образования
в цикле. Зависимое от АТP и биотина карбоксилирование пирувата - анаплеротический
АТP. Обратимость реакции, катализируемой АТP-синтазой. Разобщение транспорта
путь синтеза оксалоацетата. Роль цикла лимонной кислоты в катаболизме углеводов.
электронов и синтеза АТP, действие 2,4 динитрофенола. Окисление цитоплазматического
Амфиболическое
NADH в дыхательной цепи. Глицеролфосфатный и малат-аспартатный челночные
цитратсинтазы, изоцитратдегидрогеназы и α-кетоглутаратдегидрогеназного комплекса.
механизмы.
Пентозофосфатный путь (гексозомонофосфатный шунт) - альтернативный путь окисления
комплекса:
Суммарное
значение
ковалентная
уравнение
цикла
пирувата.
мультиферментного
окисления
Кребса.
Регуляция
модификация, ацетилСоА
Регуляция
цикла
активности
аллостерический в
цикле
Кребса
на
Кребса.
уровне
Обмен углеводов
глюкозо-6-фосфата. Внутриклеточная локализация процесса. Отдельные реакции их
Катаболизм углеводов. Расщепление углеводов в пищеварительном тракте.
термодинамические характеристики. Суммарное уравнение пентозофосфатного пути.
Амилолитические ферменты, характеристика. Всасывание моносахаридов в тонком
Циклический характер этого процесса, участки перекреста с гликолизом. Регуляция
кишечнике и их дальнейший транспорт. Анаэробное расщепление глюкозы. Гликолиз.
пентозофосфатного пути на уровне глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы. Биохимическая роль
Внутриклеточная
пентозофосфатного пути окисления глюкозы.
локализация
термодинамические
процесса.
характеристики.
Отдельные
Окисление
реакции
гликолиза,
их
Д-глицеральдегид-3-фосфата,
сопряжённое с фосфорилированием карбокcильной группы, механизм сопряжения. Образование
фосфоенолпирувата.
кишечном тракте. Липолитические ферменты - липаза, фосфолипазы, сфиногмиелиназы.
фосфоглицераткиназой и пируваткиназой. Энергетический баланс анаэробного гликолиза.
Эмульгирование жиров, роль желчных кислот. Всасывание продуктов расщепления
Регуляция гликолиза на уровне гексокиназы, фосфофруктокиназы пируваткиназы.
липидов в тонком кишечнике. Тканевой липолиз. Участие в этом процессе триглицерид-,
Регенерация NAД+, роль лактатдегидрогеназы в этом процессе. Образование 2,3-
диглицирид-
дифосфоглицерата
гликогена
сывороточного альбумина в транспорте кровью жирных кислот. Активирование жирных
гликогенфосфорилазы.
кислот, роль в этом процессе ацилСоА-синтетазы. Транспорт ацилСоА-производных
в
шунте механизм
АТP
в
Рапопорта-Люберинга. действия 9
и
реакциях,
Катаболизм липидов. Ступенчатое расщепление липидов пищи в желудочно-
катализируемых
(гликогенолиз).Строение,
Ресинтез
Обмен липидов
Рашепление
регуляция
и
моноглицеридлипаз.
Липопротеинлипаза
10
плазмы
крови.
Роль
жирных кислот из цитозоля в митохондрии, участие карнитина. Механизм β-окисления
Катаболизм аминокислот. Переаминирование. Роль витамина В6 в этом процессе.
насыщенных жирных кислот с четным числом углеродных атомов. Особенности
Дезаминирование
окисления жирных кислот с нечетным числом атомов углерода. Метаболизм пропионовой
глутаминовой
кислоты. Окисление моноеновых и полиеновых жирных кислот. Суммарное уравнение β-
дезаминирование при участии оксидаз D-и L-аминокислот. Декарбоксилирование
окисления жирных кислот. Биосинтез жирных кислот. Строение комплекса синтазы
аминокислот, образование некоторых биогенных аминов. Метаболизм аммиака. Пути
жирных кислот. Роль ацилпереносящего (ACP) белка и его 4-фосфопантотеновой “ручки”
обезвреживание аммиака. Биосинтез мочевины (орнитиновый цикл Кребса). Суммарное
в функционировании мультиферментного комплекса. Источники NАДРН для биосинтеза
уравнение синтеза мочевины. Катаболизм углеродного скелета аминокислот. Гликогенные
жирных кислот. Образование малонилСоА. Механизм наращивания углеродной цепи
и кетогенные аминокислоты. Аминокислоты, превращающиеся в ацетилСоА через
жирной кислоты. Циклический характер биосинтеза жирных кислот. Четыре этапа цикла:
пируват:
восстановление,
уравнение
превращающиеся в ацетилСоА через ацетоацетилСоА: фенилаланин, тирозин, лизин,
биосинтеза пальмитиновой кислоты. Энергетические затраты на синтез жирных кислот.
триптофан, лейцин. Аминокислоты, превращающиеся в α-кетоглутарат: аргинин,
Роль митохондрий и ЭПР в удлинении углеродного скелета пальмитиновой кислоты и
гистидин, глутаминовая кислота, глутамин, пролин. Аминокислоты, превращающиеся в
образование моноеновых жирных кислот - пальмитоолеиновой и олеиновой. Десатуразы.
оксалоацетат: аспарагиновая кислота, аспарагин. Аминокислоты, превращающиеся в
Регуляция процессов окисления и биосинтеза жирных кислот. Образование и
фумарат: фенилаланин, тирозин. Образование активного сульфата при катаболизме
превращение кетовых тел: ацетоацетата, β-гидроксибутирата, ацетона. Биосинтез
цистина
глицерофосфолипидов. Роль СТР в этом процессе. Биосинтез сфингофосфолипидов и
аденозилметионина и реакции, идущие с его участием. Роль тетрагидрофолиевой кислоты
гликолипидов.
процесса.
в метаболизме аминокислот. Наследственные дефекты метаболизма аминокислот.
Образование изопентенилдифосфата - активной изопреноидной единицы, участвующей в
Превращение аминокислот в специализированные продукты. Синтез серотонина и
синтезе холестерина и других биологически активных соединений (каротиноидов,
мелатонина.
витаминов Е, К и А). Три стадии в биосинтезе холестерина: образование мевалоновой
катехоламинов. Биосинтез полиаминов. Синтез креатина и креатинина. Синтез гема.
кислоты,
Образование конъюгатов глицина и таурина с желчными кислотами.
конденсация,
Биосинтез
образование
холестерин.
дегидратация,
холестерина.
сквалена,
насыщение.
Внутриклеточная
многоступенчатое
ОксиметилглутарилСоА-редуктаза
-
Суммарное
локализация
превращение
ланостерина
аллостерический
в
(α-глицерофосфатный)
и
β-моноацилглицерольный.
Транспорт
цистеин,
цистеина.
Биосинтез
и
его
типы.
Характеристика
триптофан,
Метионин
меланинов.
как
Окислительное
L-глутаматдегидрогеназы.
серин, треонин,
метилирующий
Биосинтез
глицин.
агент.
тиреоидных
дезаминирование Окислительное
Аминокислоты,
Образование
гормонов.
S-
Биосинтез
Обмен нуклеиновых кислот
фермент,
Катаболизм нуклеиновых кислот . Характеристика нуклеаз - эндонуклеазы,
регулирующий скорость синтеза холестерина. Два пути биосинтеза триацилглицеролов: фосфатидный
аланин,
и
аминокислот
кислоты.
экзонуклеазы,
дезоксирибонуклеазы,
рибонуклеазы,
рестриктазы.
Обмен
синтезированных триацилглицеролов из кишечника в кровь. Образование хиломикронов.
нуклеозидфосфатов. Расщепление пуриновых оснований. Мочевая кислота - основной
Биосинтез желчных кислот.
продукт катаболизма пуриновых нуклеотидов у человека. Расщепление пиримидиновых
Обмен белков
оснований. Биосинтез пуриновых нуклеотидов. Источники азота и углерода в пуриновом
Общая суточная потребность в белках взрослого человека. Полноценные и
цикле. Последовательность реакций в синтезе пуриновых нуклеотидов. Образование
тракте.
фосфорибозилпирофосфата. Инозинмонофосфат (IMP) - предшественник АМР и GМР.
Протеолитические ферменты. Активация пепсиногена, трипсиногена, химитрипсиногена,
Превращение АМР и GМР под действием специфических киназ в нуклеозидди- и
прокарбоксипептидаз, проэластазы. Трипсин - ключевой фермент активации всех
трифосфаты. Регуляция биосинтеза пуриновых нуклеотидов по принципу обратной связи.
проферментов, синтезируемых поджелудочной железой. Всасывание продуктов гидролиза
Биосинтез пиримидиновых нуклеотидов. Источники азота и углерода в пиримидиновом
белков. Транспорт аминокислот через мембрану кишечного эпителия (симпорт с
цикле.
катионами натрия) и других клеток (γ-глутамильный цикл). Расщепление тканевых
нуклеотидов. Биосинтез дезоксирибонуклеотидов. Участие в этом процессе тиоредоксина
неполноценные
белки.
Расщепление
белков
в
желудочно-кишечном
Уридинмонофосфат
(UMP)
-
предшественник
белков. Внутриклеточные протеазы. Биологическое значение тканевого протеолиза. 11
12
других
пиримидиновых
и тиоредоксинредуктазы. Превращение dUMP в dTMP, роль тимидилатсинтетазы и
циклический процесс. Терминация трансляции. Белковые факторы терминации. Точность
дигидрофолатредуктазы.
процесса трансляции. Энергетические затраты на синтез белка. Ингибиторы трансляции.
Воспроизводство и реализация генетической информации
Посттрансляционное сворачивание белковой молекулы. Роль шаперонов в этом процессе.
Биосинтез ДНК у про- и эукариот. Полуконсервативный механизм репликации
Посттрансляционная модификация белков
ДНК, предложенный Дж. Уотсоном и Ф. Криком. Компоненты реплицирующего аппарата
Регуляция биохимических процессов
клетки. ДНК-полимеразы I, II, III прокариот. ДНК-лигаза, строение, механизм действия.
Катаболические, анаболические и амфиболические пути. Потенциальная опасность
Хеликазы. Топоизомераза I и II. Эукариотические ДНК-полимеразы:α, β, γ. Отличия от
«холостых» циклов в метаболизме. Регуляция метаболизма путем изменения количества
ДНК-полимераз прокариот. Механизм ДНК-полимеразной реакции. Этапы биосинтеза
ферментов.
ДНК. Инициация реплкации. Образование релпикативного комплекса ферментов и
Согласованность клеточного метаболизма с физиологическими потребностями организма.
белковых факторов. Формирование репликативной вилки. Праймосома, компоненты
Внеклеточная регуляция гормонами. Классификация гормонов. Механизм действия
праймосомы. Праймаза, образование праймера. Ведущая и запаздывающая цепи ДНК.
гормонов белковой, пептидной природы и производных аминокислот. Взаимодействие
Синтез запаздывающей цепи прерывистым способом. Фрагменты Оказаки в про- и
этих гормонов с рецепторами на мембране клеток. Аденилатциклаза и образование
эукариотических клетках. Элонгация репликации. Терминация репликации. Биосинтез
вторичного посредника – сAMP. Роль G-белков в трансдукции гормонального сигнала.
РНК на ДНК матрице. РНК-зависимая ДНК полимераза. Точность процесса репликации.
сAMP – аллостерический регулятор протеинкиназ, участвующих в фосфорилировании
Репарация
их
различных внутриклеточных белков. Инозитолтрифосфат, ионы кальция, диацилглицерол
Е.coli,
и сGMP как вторичные мессенджеры. Механизм действия стероидных и тиреоидных
субъединичная структура. Роль σ-фактора в транскрипции. РНК-полимеразы А, В и С
гормонов. Образование комплекса гормон-цитоплазматический рецептор, транслокация
эукариотических клеток, внутриядерная локализация. Асимметричность считывания с
его в ядро, регуляция транскрипции определенных генов.
ДНК..
нуклеотидных
Биосинтез
РНК
последовательностей.
(транскрипция).
Промоторы,
ДНК-зависимая
особенности
РНК-полимераза
Регуляция
метаболизма
путем
изменения
активности
ферментов.
цепей ДНК. Этапы транскрипции - инициация, элонгация и терминация. Зависимая и Лабораторные занятия
независимая от ρ-фактора терминация транскрипции. Особенности транскрипции у эукариот. Регуляция экспрессии генов на уровне транскрипции. Работы Жакоба и Моно.
2 курс, 4 семестр
Белки-регуляторы (активаторы и репрессоры). Регуляция экспрессии лактозного оперона:
Тема «Углеводы».
негативная регуляция, позитивная регуляция комплексом сАМР-БАК (белок активатор
Работа 1. Восстанавливающие свойства углеводов (моно,- ди- и полисахаридов).
катаболизма). Регуляция экспрессии триптофанового оперона : репрессия, аттенуация
Работа 2. Гидролиз крахмала. Анализ промежуточных и конечных продуктов.
транскрипции. Процессинг первичных транскриптов в про- и эукариотических клетках.
Работа 3. Выделение гликогена из печени и скелетных мыщц.
Процессинг мРНК: кэппинг, удаление лишних нуклеотидных последовательностей,
Тема «Липиды».
присоединение поли(А)-фрагмента, сплайсинг. Сплайсосома. Роль малых ядерных РНК в
Работа 1. Определение химических констант триацилглицеролов (кислотное, иодное
вырезании интронов из первичных транскриптов. Рибозимы. Транспорт мРНК из ядра в
число, число омыления).
цитоплазму. Информоферы и информосомы. Генетическая инженерия. Генетический код,
Работа 2. Гидролиз триацилглицеролов молока. Анализ продуктов гидролиза.
основные характеристики. Синтез белка (трансляция). Белоксинтезирующий аппарат
Тема «Белки».
клетки. Синтез белка в прокариотических клетках. Активирование аминокислот.
Работа 1. Качественные реакции на аминокислоты и белки.
Характеристика
Работа 2. Реакции осаждения белков.
аминоацил-тРНК-синтетаз.
Строение
рибосом,
формирование
функциональных центров. Инициация трансляции. Белковые факторы инициации.
Работа 3. Определение изоэлектрической точки казеина.
Образование функционально активной 70 S-рибосомы. Элонгация трансляции. Белковые
Работа 4. Сложные белки.
факторы элонгации. Последовательность событий в процессе элонгации. Элонгация -
Тема «Нуклеиновые кислоты»
13
14
Работа 1. Выделение нуклеиновых кислот из дрожжей.
Работа 3. Определение содержания мочевой кислоты в сыворотке крови.
Работа 2. Гидролиз РНК. Определение структурных компонентов рибонуклеотиидов.
Работа 3. Определение активности панкреатической рибонуклеазы.
Тема «Витамины».
Тема «Обмен белков и аминокислот»
Работа 1. Количественное определение витамина С в различных биообразцах.
Работа
Работа 2. Определение витамина Р в чае.
спектрофотометрический методы, метод Бредфорда).
Тема «Ферменты».
Работа 2. Определение концентрации мочевины в сыворотке крови и моче.
Работа 1. Влияние температуры и рН среды на активность ферментов (на примере α-
Работа 3. Определение активности аргиназы в печени.
амилазы и ацетилхолинэстеразы).
Работа 4. Количественное определение креатинина в моче и сыворотке крови.
Работа 2. Специфичность действия ферментов.
Работа 5. Определение активности аланин- и аспартатаминотрансфераз.
Работа 3. Открытие ферментов класса оксидоредуктаз и гидролаз.
Работа 6. Переаминирование аминокислот в печени крыс.
1.
Количественное
определение
белка
(биуретовый,
микробиуретовый,
Работа 7. Определение активности протеаз в тканях крыс. Работа 8. Оценка биосинтетической функции ткани по соотношению РНК и ДНК к белку.
3 курс, 5 и 6 семестры Тема «Обмен углеводов» Работа 1. Определение содержания глюкозы в сыворотке крови энзиматическим методом.
III. ФОРМЫ КОНТРОЛЯ
Работа 2. Влияние инсулина на содержание глюкозы в крови.
Коллоквиумы, контрольные работы, тест-опросы на каждом лабораторном занятии, зачет
Работа 3. Влияние адреналина на содержание глюкозы в крови.
(4 семестр), экзамен (5, 6 семестры), рубежный контроль.
Работа 4. Определение гликолитической активности эритроцитов. Работа 5. Количественное определение содержания гликогена в печени и скелетных
IV. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КУРСА
мышцах крысы.
Список литературы
Тема «Биоэнергетика» Работа 1. Сравнительное изучение активности сукцинатдегидрогеназы в различных тканях крыс и ее конкурентное торможение. Работа 2. Количественное определение макроэргических соединений в мышцах (АТР и креатинфосфата).
Основной 1. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия - 3-е изд-е, перераб. и доп. - М.: Медицина, 1998.- 704 с. 2. Кнорре Д.Г., Мызина С.Д. Биологическая химия -2-е изд-е, перераб. и доп. - М.: Высш.шк.,1988.- 479 с.
Тема «Обмен липидов»
3. Кольман Я., Рём К.-Г. Наглядная биохимия. – М.: Мир, 2000. – 469 с.
Работа 1. Исследование действия липазы поджелудочной железы.
4. Марри Р., Греннер Д., Мейес П., Радуэлл В. Биохимия человека. В 2-х т. Пер. с англ.
Работа 2. Определение общих липидов в сыворотке крови. Работа 3. Количественное определение липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) в сыворотке крови.
М.: Мир, 1993.
5. Николаев А. Я. Биологическая химия. - М., ООО1998. - 496 с.
Работа 4. Определение общего холестерина в сыворотке крови по методу Илька.
6. Ленинджер А. Основы биохимии. В 3-х т.- М.: Мир, 1983.
Работа 5. Определение общих фосфолипидов в сыворотке крови.
7. Страйер Л. Биохимия. В 3-х т. - М.: Мир, 1984.
Тема «Обмен нуклеиновых кислот»
8. Филиппович Ю. Б. Основы биохимии - 4-е изд-е, перераб. и доп. - М.: Изд-во “Агар”,
Работа
1.
Спектрофотометрический
метод
определения
суммарного
содержания
1999. - 512 с.
нуклеиновых кислот. Работа 2. Определение температуры «плавления» водородных связей в ДНК. 15
Дополнительной 16
1. Белки и пептиды: В 2-х т.- М.: Наука, 1995. – Т.1. – 448 с. 2. Гринстейн Б., Гринстейн А. Наглядная биохимия. – М.: ГЭОТАР МЕДИЦИНА, 2000. –
Биохимия Составитель : Титова Надежда Митрофановна, канд. биол. наук, профессор кафедры биохимии и физиологии человека и животных
119 с. 3. Досон Р., Элиот Д., Элиот У., Джонс К. Справочник биохимика. – М.: Мир, 1991. – 544с. 4. Мецлер Д. Биохимия. В 3-х т. - М.: Мир, 1980.
Редактор О.Ф. Александрова
5. Овчинников Ю.В. Биоорганическая химия. – М.: Наука, 1987. – 815 с.
Корректура автора
6. Проблема белка. Т.1 : Химическое строение белка /Е.М. Попов, П.Д. Решетов, В.М. Липкин и др. – М.: Наука, 1995. – 496 с. 7. Проблема белка. Т.2: Пространственное строение белка /Е.М. Попов, В.В. Демин, Е.Д. Шибанова. – М.: Наука, 1996. – 480 с. 8. Сингер М.. Гены и ген-х т. Пер. с англ. - М.: Мир, 1998. 9. Степанов В.М. Молекулярная биСтруктура и фелков : Учеб. для биол. спец. вузов /Под ред. А.С. Спирина. – М.: Высш.шк., 1996. – 335 с. 10. Elliott W.,Elliott D.C. Biochemistry and Molecular Biology. Second edition - Oxford : University Press, 2001. – 586 p.
Подписано в печать 20.02.2003 Тиражируется на электронных носителях Заказ 254 Дата выхода 25.02.2003 Адрес в Internet: www.lan.krasu.ru/studies/editions.asp Отдел информационных ресурсов управления информатизации КрасГУ 660041 г. Красноярск, пр. Свободный, 79, ауд. 22-05, e-mail:
[email protected]
Издательский центр Красноярского государственного университета 660041 г. Красноярск, пр. Свободный, 79, e-mail:
[email protected]
17
18
