План лекций на осенний семестр - 2009 год

Тематический план лекций по Биохимии на осенний семестр – 2009 год

Лекция 1

Введение: предмет изучения биологической химии; место биохимии в системе медицинских наук: значение биохимических знаний в работе врача. Белки - генетически детерминированные полимеры. Строение белковых мономеров - аминокислот. Классификация аминокислот по полярности их радикалов. Первичная структура белков - строение и разнообразие. Вторичная и третичная структуры: формирование, типы связей, участвующий в их образовании, виды. Понятие о конформации и конформационной лабильности. Строение центра связывания белка с лигандом, как основа функционирования белков. Специфичность связывания белка с лигандом.

Лекция 2

Четвертичная структура белков: строение, тины связей, возникающие между протомерами. комплементарностъ взаимодействующих контактных поверхностей. Функционирование олигомерных белков на примере гемоглобина: связывание с кислородом, кооперативные взаимодействия протомеров. Регуляция связывания кислорода с гемоглобином в тканях: эффект Бора, Понятие об аллостерической регуляции функций белка на примере взаимодействия гемоглобина с 2,3-бнсфосфоглнцератом. Физико-химические свойства белков: ионизация, гидратация, растворимость. Методы выделения индивидуальных белков.

Лекция 3

Ферменты. Особенности ферментативного катализа. Субстратная специфичность ферментов. Специфичность пути превращения субстрата (каталитическая специфичности). Классификация и номенклатура ферментов. Зависимость скорости ферментативной реакции от температуры, рН, концентрация фермента и субстратов. Единицы измерения активности и количества ферментов. Кофакторы ферментов: ноны металлов и коферменты. Коферментмые функции витаминов. Механизм действия ферментов.

Лекция 4

Ингибиторы ферментов: обратимые и необратимые, конкурентные. Лекарственные препараты - ингибиторы ферментов. Регуляция действия ферментов: аллостерические ингибиторы и активаторы; каталитический и регуляторный центры, четвертичная структура аллостерических ферментов, кооперативные изменения конформации протомеров ферментов. Частичный протеолиз и белок - белковые взаимодействия. Регуляция активности ферментов путем фосфорилировамия и дефосфорилирования. Роль протеинкиназ и протеинфосфатаз, активация их при проведении сигналов. Различия ферментного состава органов и тканей. Органоспецифические ферменты. Изоферменты. Изменения активности ферментов при болезнях. Наследственные энзимопатии. Определение ферментов в плазме крови с целью диагностики болезней Применение ферментов для печения болезней и как аналитических реактивов при лабораторной диагностике.

Лекция 5

Многообразие белков, связь ПК структуры с функцией. На примере белков межклеточного матрикса и иммунной системы. Белки межклеточного матрикса - коллаген и эластин: особенности первичной структуры, формирование «информации, связь с функцией. Белки иммунной системы - иммуноглобулины. Строение антител, структура активного центра и избирательность взаимодействия со специфическим антигеном. Значение с-концевого участка антител в удалении комплекса в удалении комплекса антиген-антитело. Классификация иммуноглобулинов, особенности их структуры и функции.

Лекция 6

Матричные биосинтезы обеспечивающие передачу генетических признаков от поколения к поколению и реализацию генотипа в фенотип. Структура и функция ДНК. Синтез ДНК: матрица, затравка, субстраты, кофактор, ферменты и белки репликации (по готовой схеме). Связь репликации с клеточным центром. Полимеразная цепная реакция - метод получения многочисленных копий любого участка ДНК. Репарация ДНК: матрица, субстраты и ферменты. РНК, строение и функции. Синтез РНК: субстраты, кофактор, РНК-полимераза. Транскриптоны. Постранскрипционная достройка РНК.

Лекция 7

Генетический код и его свойства. Основные компоненты белоксинтезирующей системы. Значение тРНК в декодировании генетической информации. Синтез белка: основные этапы функционирования рибосом (по готовой схеме). Посттрансляционные изменения полипептидных испей и образование функционально-активных белков. Ингибиторы матричных биосинтезов: антибиотики, вирусные и бактериальные токсины. Использование ингибиторов матричных биосинтезов в качестве лекарств. Регуляция действия генов. Строение и функционирование lac и gis-оперонов кишечной палочки. Индукция и репрессия синтеза белков в организме человека: организация регуляторных блоков эукариотического гена, примеры функционирования, роль гормонов.

Лекция 8

Клеточная дифференцировка и онтогенез как результат действия генов (по схеме кластера генов, кодирующих ε, γ, δ, β-цепи гемоглобина). Молекулярные механизмы генетической изменчивости: типы молекулярных мутаций, биологические последствия. Генотипическая гетерогенность популяций и полиморфизм белков. Примеры наследственных болезней: серповидноклеточная анемия, фенилкетонемия и др. Наследственная непереносимость пищевых веществ (лактоза), лекарств (дитилин) Понятие о биохимической индивидуальности человека. Значение ПЦР в ДНК-дианостике.

Лекция 9

Происхождение разнообразия антител. Особенности структуры ДНК при дифференцировке и созревании β-лимфоцитов. Транспозиция V, D, J-участков генов в ходе формирования полных генов L и Н-цепей (по готовой схеме). Образование гипервариабельных участков V-сегментов и Н и L-генов за счёт соматических мутаций С-области Н-цепей определяют классы Jg. Перестройка ДНК в ходе переключения классов Jg. Иммунодефициты: наследственные, приобретённые, СПИД. Использование ПЦР в создании теста на СПИД.

Лекция 10

Структурная организация мембран, основные компоненты мембран и их функции. Особенности строения и локализации белков в мембранах. Механизмы переноса веществ через мембраны Участие мембран в организации и регуляции метаболизма. Рецепторы мембран - локализация, механизм трансформации биологического сигнала: аденилатциклазная система, инозитолтрифосфатная система, рецептор инсулина. Особенности передачи сигнала стероидных гормонов.

Лекция 11

Обмен веществ и энергии. Эндергонические и экзергонические реакции в живой клетке. Макроэргические соединения (ФЕП, НТФ, сукцинил-КоА и др.), цикл АТФ/АДФ. Дегидрирование субстратов и окисление водорода (образование воды) как источник энергии для синтеза АТФ. Структурная организация дыхательной цепи. Окислительное фосфорилирование АДФ, коэффициент Р/О. Трансмембранный электрохимический потенциал как промежуточная форма энергий при окислительном фосфорилировании. Регуляция цепи переноса электронов (дыхательный контроль). Разобщение тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования.

Лекция 12

Катаболизм основных пищевых веществ - углеводов, жиров, белков: понятие о специфических путях катаболизма: образование пирувата из углеводов и большинства аминокислот и образования ацетил-КоА из жирных кислот и некоторых аминокислот. Общий путь катаболизма как конечный этап окисления субстратов до СО₂, включающий окисление пирувата и ацетил-КоА, Окислительное декарбоксилирование пирувата. Суммарное уравнение. Строение пируватдегидрогеназного комплекса ферментов. Этапы реакции. Цикл лимонной кислоты. Последовательность реакций и характеристика ферментов. Связь между общим путем катаболизма и дыхательной цепью. Механизмы регуляции общего пути катаболизма. Анаболитические функции общего пути катаболизма. Терморегуляторная функция тканевого дыхания. Нарушение энергетического обмена, гипоэнергетическое состояние, гипоксия.

Лекция 13

Основные углеводы животных, их содержание в тканях, биологическая роль. Освоение углеводы пищи. Переваривание. Глюкоза как важнейший метаболит углеводного обмена. Механизм трансмембранного переноса глюкозы и других моносахаридов и клетки. Нарушение переваривания и всасывания углеводов. Метаболизм глюкозы в клетке. Образование глюкозо-6-фосфата - первая реакция различных путей превращения глюкозы в клетке. Гликоген - резервная форма глюкозы. Строение, свойства и распространение гликогена. Биосинтез гликогена. Распад (мобилизация) гликогена. Последовательность реакций в этих процессах. Синтез, распад гликогена в печени как процессы, регулирующие содержание глюкозы в крови. Различия мобилизации гликогена в печени и мышцах. Регуляция синтеза и распада гликогена гормонами.

Лекция 14

Катаболизм глюкозы. Аэробный распад - основной путь катаболизма глюкозы у человека. Последовательность реакции до образования пирувата - аэробный гликолиз как специфический для глюкозы путь катаболизма. Энергетический эффект аэробного гликолиза и аэробного распада глюкозы. Распространение и физиологическое значение аэробного распада глюкозы. Анаэробный распад глюкозы (анаэробный гликолиз). Различие конечных акцепторов протонов при аэробном и анаэробном гликолизе. Регенерирование НАД⁺ при восстановлении пирувата в лактат как реакция, обеспечивающая непрерывное протекание гликолитического процесса в тканях при ограниченном поступлении кислорода или отсутствии в клетках митохондрий. Регуляция катаболизма глюкозы.

Лекция 15

Глюконеогенез - биосинтез глюкозы из веществ не углеводной природы. Субстраты глюконеогенеза в различных физиологических состояниях: при голодании и при физической нагрузке. Последовательность реакции глюконеогенеза. Необратимые реакции глюконеогенеза. Пути обмена лактата, цикл Корн. Регуляция гликолиза и глюконеогенеза. Фруктозо-2,6-дифосфата как аллостерический активатор гликолиза и ингибитора глюконеогенеза в печени. Роль инсулина и глюкагона. Значение гликолиза в печени для синтеза жиров. Аллостерическая регуляция гликолиза и глюконеогенеза энергетическим зарядом клетки.

Лекция 16

Регуляция содержания глюкозы в крови при смене периода пищеварения на постабсорбтивный период и состояние покоя, на мышечную работу. Роль инсулина, глюкагона, адреналина, аденилатциклазной системы, протеинкиназ. Представление о пектозофосфатном пути превращения глюкозы. Окислительные реакции (до стадии рибулозо-5-фосфата). Неокислительный путь синтеза пентоз. Обращение неокислителыюго пути синтеза пентоз. Суммарные результаты пентозофосфатных путей синтеза пентоз. Распространение и физиологическое значение этих процессов.

Лекция 17

Биохимия межклеточного матрикса. Синтез и созревание коллагена (посттрансляционные модификации, частичный протеолиз, образование тройной спирали). Полиморфизм коллагена, особенности структуры и функции разных типов коллагена. Катаболизм коллагена, виды коллагеназ. Гидроксипролин как показатель скорости распада коллагена. Заболевания, связанные с нарушением синтеза и созревания коллагена. Значение десмозина в функционировании эластина. Нарушение структуры эластина и их последствия. Гликозаминглнканы к протеогликаны: структура, функции. Мукополисахаридозы. Специализированные белки межклеточного матрикса: фибронектин, ламинин, остеонектин, тенасдин. Структурная организация межклеточного матрикса на примере костной, кожной и хрящевой тканей и базальных мембран.