1118
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации
Московская государственная академия тонкой химической технологии имени М.В. Ломоносова
Кафедра биотехнологии и бионанотехнологии
Кафедра химии и технологии биологически активных соединений
О.В. Есипова, Н.А. Брагина
ОСНОВЫ БИОХИМИИ
Учебно-методическое пособие
(для самостоятельной работы студентов)
Москва 2010
http://www.mitht.ru/e-library
УДК 571
ББК 28.072
Рецензент: д.б.н., проф. Семенова М.Л. (кафедра эмбриологии Биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова)
Рекомендовано к изданию кафедрой Биотехнологии и бионанотехнологии МИТХТ им. М.В.Ломоносова (протокол № 2 от 14.09.10 г.)
Есипова О.В., Брагина Н.А.
Основы биохимии. Учебно-методическое пособие. – М.: МИТХТ им.
М.В. Ломоносова, 2010. – 32 c.
Утверждено |
Библиотечно-издательской |
комиссией |
МИТХТ |
им. М.В. Ломоносова в качестве учебно-методического |
пособия. |
||
Поз. № 259/2010 |
|
|
|
Учебно-методическое пособие «Основы биохимии» содержит типовые тестовые задания, примеры контрольных работ, список примерных тем рефератов, вопросы к зачету и предназначено для самостоятельной работы и подготовки студентов 3 курса бакалавриата, обучающихся по направлению «Химическая технология и биотехнология», к зачету по данной дисциплине.
МИТХТ им. М.В.Ломоносова, 2010 г.
http://www.mitht.ru/e-library
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………4
УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ «ОСНОВЫ БИОХИМИИ»…………………………………………………..……..5
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ СТУДЕНТОВ…………………………………………………………..8
ТИПОВЫЕ ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ……………………………….11
ОТВЕТЫ К ТЕСТОВЫМ ЗАДАНИЯМ…………………………….24
ПРИМЕР ДОМАШНЕГО ЗАДАНИЯ………………………………25
ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ СТУДЕНТОВ (Примерные темы кратких сообщений)………...26
ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЗАЧЕТУ……………………...27
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА………………………………..30
ПРИЛОЖЕНИЕ ………………………………………………………31
3
http://www.mitht.ru/e-library
ВВЕДЕНИЕ
Знания основ биохимии необходимы будущим специалистам в области химии полимеров, основного органического и нефтехимического синтеза и других областях химической технологии, а также биотехнологии, поскольку биохимические особенности и возможности живых систем могут усилить достижения отдельных химических технологий. Целью изучения дисциплины
«Основы биохимии» является формирование у студентов общего представления об основных классах биологических молекул (белках,
нуклеиновых кислотах, углеводах, липидах), их строении и функциях;
строении про- и эукариотических клеток; о принципах обмена веществ и механизмах передачи генетической информации. Настоящая дисциплина является основой для изучения будущими бакалаврами, обучающимися по направлению «Химическая технология и биотехнология», методов генетической и клеточной инженерии и других биотехнологических методов,
которые будут излагаться далее в курсе «Основы биотехнологии».
Для того, чтобы студенты имели структурированную информацию о содержании дисциплины, в пособие включена учебная программа курса лекций. Для самостоятельной проверки степени усвоения материала дисциплины предлагается 70 тестовых заданий и ответы к ним. Тестовые задания предусматривает выбор одного или нескольких правильных ответов, нахождение соответствия между различными терминами,
понятиями и определениями. Решение предложенных заданий позволит студентам повторить и закрепить терминологию и обратить внимание на ключевые моменты курса. Задания для самостоятельной подготовки в виде тем рефератов предполагают составление студентами сообщения по выбранной теме с использованием рекомендуемой для самостоятельного изучения литературы. Представляется, что данное учебно-методическое пособие будет весьма полезным при подготовке студентов 3 курса бакалавриата по дисциплине «Основы биохимии».
4
http://www.mitht.ru/e-library
УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ «ОСНОВЫ БИОХИМИИ»
Учебная программа курса “Основы биохимии” состоит из трех основных частей.
Первая часть (вводная) дает общие представления о биомолекулах, особенностях живой материи, химической эволюции.
Рассматривается общая структура клеток, особенности эукариот,
прокариот и вирусов, особо подчеркивается роль нековалентных взаимодействий в функционировании клеток.
Вторая часть курса посвящена изучению четырех основных классов биомолекул: белков, нуклеиновых кислот, липидов и углеводов.
Для каждого класса биомолекул рассматриваются общие структурные свойства, структура мономерных звеньев, физические и химические свойства. Отдельно разбираются вопросы, связанные с участием белков и нуклеиновых кислот в функционировании клеток (функции белков в клетке, ферментативная кинетика, процессы передачи генетической информации и биосинтез белка). Кроме того, этот раздел кратко знакомит студентов с понятием о биологических мембранах и о биологических функциях углеводов.
Третья часть курса освещает вопросы, связанные с клеточным метаболизмом и регуляцией биохимических процессов.
Рассматриваются стадии метаболизма, структура и свойства АТФ,
основные стадии обмена различных классов веществ (гликолиз,
окисление жирных кислот, цикл лимонной кислоты, сопряженное окислительное фосфорилирование), общие представления о биосинтезе биомолекул. Даются общие понятия о механизмах передачи информации в клетке, общие представления о гормонах и механизме их действия в организме.
5
http://www.mitht.ru/e-library
СОДЕРЖАНИЕ
1. Введение в биохимию. Строение клетки.
Предмет, объекты и методы исследования биохимии. Общие представления о биомолекулах. Основные классы биомолекул.
Химическая эволюция. Способность биомолекул к самоорганизации.
Клетка – основная единица живого объекта. Строение про- и
эукариотических клеток, сходство и отличия. Характеристика и функции органоидов клетки. Вирусы.
2. Белки, пептиды и аминокислоты. Ферменты.
Белки, их биологические функции. Общие структурные свойства аминокислот. Пептидная связь. Уровни структурной организации белковых молекул. Глобулярные и фибриллярные белки. Структура и функции гемоглобина. Ферменты – классификация и номенклатура.
Кинетика ферментативных реакций. Активный центр. Аллостерическая регуляция. Кофакторы и коферменты.
3. Нуклеиновые кислоты. Биосинтез белка.
Структура нуклеиновых кислот. Гетероциклические основания,
нуклеозиды, нуклеотиды, номенклатура. ДНК и РНК, их пространственная структура. Биологическая роль ДНК. Репликация ДНК, транскрипция, трансляция. Биосинтез белка и его регуляция.
Генетический код. Структура тРНК. Индукция синтеза белков, опероны,
репрессоры, промоторы. Мутации генов.
4. Липиды.
Липиды – номенклатура и строение, биологическая роль.
Глицеролипиды, гликолипиды, холестерин. Фосфолипиды.
Полиморфизм липидов. Липидный бислой. Структура биологических
6
http://www.mitht.ru/e-library
мембран. Транспорт через мембраны. Мембраны как преобразователи внешних сигналов и энергии. Механизм работы АТФаз. Передача гормональных сигналов и нервного импульса.
5. Углеводы.
Классификация углеводов. Моносахариды, дисахариды,
олигосахариды и полисахариды. Особенности строения. Понятие о гликозидной связи. Полисахариды (крахмал, гликоген, целлюлоза и др.). Гликопротеины и гликолипиды. Биологические функции углеводов.
6. Метаболизм. Регуляция биохимических процессов.
Общие принципы обмена веществ. Катаболизм и анаболизм. АТФ,
структура и свойства. Гликолиз. Окисление жирных кислот. Цикл лимонной кислоты. Перенос электронов и окислительное фосфорилирование. Представления о биосинтезе углеводов, липидов,
аминокислот и нуклеотидов.
Общие представления о гормонах. Стероидные гормоны.
Биогенные амины. Механизмы внутриклеточного ответа. Вторичные мессенджеры.
7
http://www.mitht.ru/e-library
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ СТУДЕНТОВ
1.Сходство и отличия про- и эукариотических клеток.
2.Отличия растительной клетки от животной.
3.Строение и функции ядра, рибосом.
4.Строение и функции митохондрий, лизосом, пероксисом.
5.Строение и функции эндоплазматического ретикулума,
аппарата Гольджи.
6.Международная классификация ферментов. Что такое единица активности фермента, удельная активность?
7.Простые и сложные ферменты. Что такое активный центр фермента? Какими свойствами должен обладать субстрат? Что такое число оборотов фермента?
8.Уравнение и график Михаэлиса-Ментен. Физический смысл
иразмерность константы Михаэлиса.
9.Уравнение Лайнуивера-Берка. Графики Лайнуивера-Берка для конкурентного и неконкурентного ингибирования (с
объяснением).
10.Типы специфичности ферментов (с объяснением и примерами).
11.Типы ингибирования ферментов (с объяснением).
12.Виды регуляции ферментативной активности (с
объяснением).
13.Аллостерическая регуляция активности олигомерных белков (на примере гемоглобина).
8
http://www.mitht.ru/e-library
14.Написать структурную формулу тетрапептида и его трехбуквенное обозначение: LENA, PETR, DIMK (или какого-либо другого).
15.В каких процессах осуществляется передача генетической информации на молекулярном уровне? Дайте определение каждому из этих процессов.
16.Что такое репликация ДНК? Составьте список основных ферментов, участвующих в этом процессе и укажите, какие функции они выполняют.
17.Составьте список субстратов и ферментов, необходимых для синтеза лидирующей цепи репликативной вилки при репликации ДНК, и укажите, какие функции они выполняют.
18.Какую функцию выполняет фермент ДНК-лигаза, в какой цепи репликативной вилки он работает? Изобразите схематически реакцию, катализируемую данным ферментом.
19.Какой фермент осуществляет биосинтез всех видов РНК?
Что является субстратом и матрицей для обратной транскриптазы?
20.Что такое транскрипция? Назовите регуляторные элементы процесса транскрипции и основные ее этапы.
21.Назовите особенности генетического кода. С какой аминокислоты начинается биосинтез белков, какой кодон ей соответствует? Какие кодоны являются бессмысленными?
22.Какие типы РНК участвуют в биосинтезе белка, каковы их функции?
23.Назовите основные этапы трансляции.
24.Вторичная структура транспортной РНК.
9
http://www.mitht.ru/e-library
25. Написать структурную формулу нуклеозида:
дезоксиаденозида, уридина, риботимидина, гуанозина. Указать нумерацию в остатках гетероциклического основания и углевода.
26.Написать структурную формулу нуклеотида: 3’-GMP, 5’- CDP, 3’-UTP (или какого-либо другого). Указать нумерацию в остатках гетероциклического основания и углевода.
27.Написать структурную формулу дисахарида: D-
галактоза( 1 3)D-аллоза (или какого-либо другого).
28. Написать структурную формулу фосфолипида:
фосфатидилэтаноламина, содержащего остатки пальмитиновой и
линоленовой кислот (или какого-либо другого).
29.Что такое полиморфизм липидов. Формы агрегации липидов.
30.Понятие о жидко-кристаллическом состоянии липидного бислоя. Что такое латеральная диффузия и флип-флоп.
10
http://www.mitht.ru/e-library