2

Введение

В основу настоящей программы положены следующие разделы: физикохимические основы биохимии; структура и физико-химические свойства

низкомолекулярных соединений, входящих в состав биологических объектов; структура и свойства биополимеров; обмен веществ и энергии в живых

системах; хранение и реализация генетической информации; взаимосвязь и

регуляция процессов обмена веществ в организме.

Программа разработана экспертным советом Высшей аттестационной комиссии по биологическим наукам.

1. Общие вопросы Предмет и задачи биологической химии. Биохимия в системе биологических дисциплин. Связь биологической химии с сопредельными дисциплинами — биофизикой, биоорганической химией, цитологией, микробиологией, генетикой, физиологией. Место биохимии в системе наук, связанных с физико-химической биологией. Основные этапы развития биохимии. Молекулярная биология и генетика и их связь с биохимией. Практические приложения биохимии; биохимия как фундаментальная основа биотехнологии. Направления и перспективы развития биохимии.

Жизнь как особая форма движения материи. Проблема возникновения жизни и предбиологической эволюции. Роль структурной организации клетки в явлениях жизни. Компартментация веществ и процессов в клетке. Значение обмена веществ (катаболизм и анаболизм) в явлениях жизни. Принципы регуляции процессов обмена веществ в клетке. Генетическая информация и ее значение. Эволюционная биохимия.

Академики А.Н. Бах, А.И. Опарин, В.С. Гулевич, А.В. Палладин, А.Н. Белозерский, В.А. Энгельгардт, А.Е. Браунштейн, С.Е. Северин и их роль в создании отечественной школы биохимиков. Развитие биохимии, и ее связи с практикой: агрономией, микробиологией, биотехнологией, медициной и ветеринарией. Важнейшие журналы, справочные и обзорные издания по биохимии. Понятие о биоинформатике. Базы данных о белковых структурах, ДНКпоследовательностях, ферментах.

Общая характеристика веществ, входящих в состав организмов, их роль и значение. Роль минеральных элементов, белков, липидов, углеводов, витаминов в обмене веществ и в питании человека и животных. Калорийность и усвояемость пищевых продуктов. Незаменимые факторы питания.

2. Физико-химические основы биохимии Физико-химическая характеристика воды как универсального растворителя в биологических системах. Вода и ее роль в живых организмах. Основные понятия электрохимии водных растворов. Закон действующих масс, константы диссоциации кислот и оснований, водородный показатель (рН), буферные растворы. Основные физико-химические методы, применяемые в биохимии: спектрофотометрия, флуорометрия, ЭПР- и ЯМР- спектроскопия, хроматография, калориметрия, электрофорез, вискозиметрия, рентгеноструктурный анализ. Основы химической кинетики: молекулярность и порядок реакции; константы скоростей химических реакций и факторы, влияющие на скорости и равновесия реакций. Гомогенный и гетерогенный катализ.

3. Структура и физико-химические свойства низкомолекулярных соединений, входящих в состав биологических объектов Природные аминокислоты. Различные способы классификации аминокислот. Общие и специфические реакции функциональных групп аминокислот. Ионизация аминокислот. Методы разделения аминокислот и пептидов.

Природные олигопептиды. Глютатион и его значение в обмене веществ.

Аминокислоты как составные части белков. Физические и химические свойства протеиногенных аминокислот. Селеноцистеин. Непротеиногенные кислоты. Незаменимые аминокислоты. Полипептиды.

Природные углеводы и их производные. Классификация углеводов. Стереохимия углеводов. Наиболее широко распространенные в природе гексозы и пентозы и их свойства. Конформация моносахаридов. Взаимопревращения моносахаридов. Гликозиды, амино-, фосфо- и сульфосахариды. Дезоксисахара. Методы разделения и идентификация углеводов.

Липофильные соединения и классификация липидов. Жирные кислоты.

Изомерия и структура ненасыщенных жирных кислот. Полиненасыщенные жирные кислоты. Нейтральные жиры и их свойства. Фосфолипиды. Гликолипиды и сульфолипиды. Стерины, холестерин, желчные кислоты. Диольные липиды. Полярность молекулы фосфатидов. Участие фосфатидов и других липидов в построении биологических мембран. Воска и стероиды. Изопреноиды. Терпеноиды и каротиноиды.

Пуриновые и пиримидиновые основания. Нуклеозиды и нуклеотиды.

Циклические нуклеотиды. Минорные пуриновые и пиримидиновые основания. Комплексообразующие свойства нуклеотидов.

Витамины, коферменты и другие биологически активные соединения.

Роль витаминов в питании животных и человека. Витамины как компоненты ферментов. Жирорастворимые витамины. Витамин А. Каротиноиды и их значение как провитаминов А. Витамин Д и его образование. Витамин Е. Витамин К. Нафтохиноны и убихинон. Водорастворимые витамины. Витамин B1. Каталитические функции тиаминпирофосфата. Витамины B2 и PP. Участие витаминов В2 и РР в построении коферментов аэробных и анаэробных дегидрогеназ. Витамин B6 и его каталитические функции. Пантотеновая кислота. Липоевая кислота. Витамин B12. Фолиевая кислота и дигидроптеридин.

Другие витамины и витаминоподобные вещества комплекса В. Витамин С.

Ферментативное окисление аскорбиновой кислоты. Биофлавоноиды, рутин.

Витамины – антиоксиданты. Витамины – прокоферменты. Витамины – прогормоны. Прочие известные в настоящее время витамины. Антивитамины.

Динуклеотидные коферменты. Нуклеотиды как коферменты. Простагландины как производные полиненасыщенных жирных кислот. Биогенные амины.

Ацетилхолин. Железопорфирины. Хлорофилл и другие растительные пигменты.

Минеральный состав клеток. Микроэлементы. Методы аналитической бионеорганической химии.

4. Структура и свойства биополимеров Специфическая роль белковых веществ в явлениях жизни. Принципы выделения, очистки и количественного определения белков. Пептидная связь, ее свойства и влияние на конформацию полипептидов. Теория строения белковой молекулы. Ковалентные и нековалентные связи в белках. Работы А.Я.

Данилевского, Э. Фишера, Ф. Сенгера, Л. Полинга. Уровни структурной организации белков. Первичная, вторичная, третичная и четвертичная структура белков. Метода определения первичной структуры белка. Упорядоченные и неупорядоченные вторичные структуры. Супервторичные структуры. Примеры. Принципы и методы изучения структуры белков. Соотношение между первичной структурой и структурами более высокого порядка в белковой молекуле. Значение третичной структуры белковой молекулы для проявления ее биологической активности. Амфипатия полипептидных цепей. Динамичность структуры белка. Величина и форма белковых молекул. Глобулярные и фибриллярные белки. Структура фибриллярных белков. Изоэлектрическая точка белков. Физические и химические свойства белков. Методы изучения белков. Конформационная динамика белковой молекулы. Денатурация белков и полипептидов. Фолдинг и рефолдинг. Шапероны. Прионы. Комплексы белков с низкомолекулярными соединениями, белок-лигандные взаимоотношения. Сольватация белков. Кристаллические белки. Методы определения пространственного расположения полипептидных цепей. Олигомерные комплексы белков. Классификация белков. Простые и сложные белки.

Альбумины, глобулины, гистоны, протамины, проламины, глютелины. Фосфопротеины, липопротеины, гликопротеины, нуклеопротеины, хромопротеины (гемопротеины), металлопротеины. Гомологичные белки и гомологичные последовательности аминокислот в полипептидах. Предсказание пространственной организации белка на основании первичной структуры. Семейства и суперсемейства белков. Протеомика. Специфические методы очистки белков (хроматография, электрофорез белков, иммунопреципитация, выявление и картирование эпитопов с помощью моноклональных антител, ультрафильтрация, избирательное осаждение, обратимая денатурация). Реакционная способность боковых цепей аминокислотных остатков в молекулах нативных и денатурированных белков. Взаимодействие белков и малых лигандов.

Структура миоглобина, гемоглобина и связывание ими кислорода.

Олиго- и полисахариды. Дисахариды и трисахариды. Крахмал и гликоген, клетчатка и гемицеллюлозы, их структура и свойства. Гетерополисахариды, гликозаминогликаны. Протеогликаны. Методы изучения первичной, вторичной и более высоких уровней структурной организации полисахаридов, гликопротеинов и протеогликанов.

Полиморфизм амфифильных соединений в водных растворах (мицеллы, эмульсии, ламеллы, бислойные структуры). Модели строения биологических мембран. Липосомы; методы их получения и изучения. Фазовые переходы в агрегатах амфифильных соединений. Проницаемость биологических мембран. Электрохимия осмотических явлений. Методы изучения биологических мембран (репортерные метки, микрокалориметрия, флуоресцентное зондирование, светорассеяние).

Типы нуклеиновых кислот. Роль нуклеиновых кислот в живом организме. Полинуклеотиды. Структура ДНК. Принцип комплементарности азотистых оснований. Минорные основания. А-, В-, С-, Т- и Z- формы ДНК. Суперспирализация ДНК. Структура и функционирование хроматина. ДНК хлоропластов и митохондрий. ДНК вирусов и бактерий. Плазмиды. Особенности строения дезоксирибонуклеиновой кислоты. Роль ДНК как носителя наследственной информации в клетке. Структура рибонуклеиновых кислот.

Типы РНК: ядерная, рибосомная, транспортная, м- РНК. Взаимодействие белков и нуклеиновых кислот. Методы изучения структуры нуклеиновых кислот. Клонирование ДНК. Банки данных генов. Генная инженерия. Генотерапия. Понятие о геномике.

5. Обмен веществ и энергии в живых системах Круговорот веществ в биосфере. Биологические объекты как стационарные системы. Сопряжение биохимических реакций. Метаболические цепи, сети и циклы. Обратимость биохимических процессов. Катаболические и анаболические процессы. Единство основных метаболических путей во всех живых системах.

Ферментативный катализ, белки-ферменты. История развития энзимологии. Понятие о ферментах как о белковых веществах, обладающих каталитическими функциями. Методы выделения и очистки ферментов. Основные положения теории ферментативного катализа. Энергия активации ферментативных реакций. Образование промежуточного комплекса «ферментсубстрат», доказательства его образования. Понятие об активном центре фермента и методы его изучения. Теория индуцированного активного центра.

Кинетика ферментативного катализа. Обратимость действия ферментов. Стационарное приближение при рассмотрении ферментативных реакций.

Начальная скорость ферментативной реакции и метод ее определения. Уравнение Михаэлиса-Бриггса-Холдейна. Константа Михаэлиса и методы ее нахождения. Единицы активности ферментов. Стандартная единица, удельная и молекулярная активность. Активность и числа оборотов фермента.

Критерии чистоты ферментных препаратов. Двухкомпонентные и однокомпонентные ферменты. Динамичность структуры и ферментативный катализ.

Химические механизмы ферментативного катализа (сериновые протеазы, пиридоксалевый катализ, карбоаегидраза, рибонуклеаза и др.). Кофакторы в ферментативном катализе. Простетические группы и коферменты. Химическая природа коферментов. Коферменты алифатического, ароматического и гетероциклического ряда. Витамины как предшественники коферментов.

Значение металлов для действия ферментов. Негеминовые железопротеиды.

Влияние физических и химических факторов на активность ферментов. Действие температуры и концентрации водородных ионов. Специфические активаторы и ингибиторы ферментативных процессов. Механизм ингибирования ферментов. Обратимое и необратимое, конкурентное и неконкурентное ингибирование. Изостерические и аллостерические лиганды-регуляторы. Кооперативность в ферментативном катализе. Фермент как молекулярная машина. Модели кооперативного функционирования ферментов. Локализация ферментов в клетке. Специфичность ферментов. Классификация ферментов и ее принципы. Оксидоредуктазы, важнейшие представители. Трансферазы, важнейшие представители. Гидролазы, распространение в природе, важнейшие представители, значение их в пищевой технологии. Лиазы, важнейшие представители. Изомеразы, важнейшие представители. Лигазы, важнейшие представители. Регуляция активности и синтез ферментов. Аллостерические ферменты. Теория индуцированного синтеза ферментов Жакоба и Моно.

Множественные формы ферментов, изоферменты. Мультиферментные системы. Пируватдегидрогеназа. Иммобилизованные ферменты. Использование ферментов в биотехнологии и медицине. Энзимотерапия. Понятие об абзимах. Рибозимы.

Основные понятия биоэнергетики. АТФ – универсальный источник энергии в биологических системах. Соединения с высоким потенциалом переноса групп - макроэргические соединения (нуклеозид ди- и трифосфаты, пирофосфат, гуанидинфосфаты, ацилтиоэфиры). Энергетическое сопряжение.

Фосфорильный потенциал клетки. Нуклеозид ди- и трифосфаткиназы. Аденилаткиназная и креатинкиназная реакции.

Терминальное окисление. Механизмы активации кислорода. Оксидазы.

Коферменты окислительно-восстановительных реакций (НАД+/НАДН, НАДФ+/НАДФН, ФМН/ФМН-Н2, ФАД/ФАД-Н2). Электронтрансферазные реакции. Убихинон, железо-серные белки и цитохромы как компоненты дыхательной цепи. Локализация окислительных процессов в клетке. Митохондрии и их роль как биоэнергетических машин. Локализация электрон- трансфераз в биологических мембранах. Структура дыхательной цепи. Химиосмотическая теория сопряжения окислительного фосфорилирования и тканевого дыхания. Н и его значение. Циклический векторный перенос протона.

Биологические генераторы разности электрохимических потенциалов ионов.

Электрохимическое сопряжение в мембранах и окислительное фосфорилирование, синтез АТФ. Механизмы окислительного и фотофосфорилирования.

Разобщители и ионофоры. Механизмы разобщения окислительного фосфорилирования и тканевого дыхания. АТФ-азы их строение и функция. Общность мембранных преобразователей митохондрий, хлоропластов и хроматофоров. Эффективность аккумуляции энергии, сопряженной с переносом электронов. Альтернативные функции биологического окисления. Термогенез. Дыхательные цепи микросом. Цитохром Р-450 и окислительная деструкция ксенобиотиков. Активные формы кислорода, их образование и обезвреживание. Значение активных форм кислорода для функционирования клетки.

Свет – источник жизни на Земле. Фотосинтез как основной источник органических веществ на Земле. Работы К.А. Тимирязева. Растительные пигменты, хлорофиллы. Хроматографический метод С. Цвета и его применение в современной биохимии. Структура фотосинтетического аппарата. Строение и состав хлоропластов. Молекулярные механизмы функционирования хлоропластов. Хлорофилл и фотосинтетические антенны. Структура фотосинтетических реакционных центров. Генерация и роль АТФ в процессах фотосинтеза. Фотолиз воды и световые реакции при фотосинтезе. Работы А.П.

Виноградова. Темновые реакции при фотосинтезе. Ферредоксины. Цикл Кальвина. Применение меченых атомов при изучении обмена веществ, в частности, химизма фотосинтеза. Роль пигментов в процессе фотосинтеза.

Хемосинтез. Исследования С.Н. Виноградского. Химизм хемосинтеза. Генерация и роль АТФ в процессах хемосинтеза.

Биохимия пищеварения. Органная специфичность пищеварительных протеаз, липаз, гликозидаз. Распад белков, липидов и углеводов в процессе пищеварения. Роль желчных кислот в метаболизме липофильных соединений. Пристеночное пищеварение в кишечнике. Транспорт метаболитов через биологические мембраны. Понятие об активном транспорте, секреции, пиноцитозе.

Углеводы и их ферментативные превращения. Фосфорные эфиры сахаров и роль фосфорной кислоты в процессах превращения углеводов в организме.

Ферменты, катализирующие взаимопревращения сахаров и образование фосфорных эфиров. Продукты окисления и восстановления моносахаридов.

Роль многоатомных спиртов в углеводном обмене. Образование уроновых кислот и биогенез пентоз у растений. Гликозиды и дубильные вещества, их свойства, ферментативные превращения и роль в пищевой промышленности.

Ферменты, гидролизующие олигосахариды. Нуклеозиддифосфатсахара и их роль в биосинтезе олигосахаридов и полисахаридов. Гликозилтрансферазы.

Амилазы. Распространение в природе и характеристика отдельных амилаз.

Роль амилаз в промышленности и пищеварении. Взаимопревращения крахмала и сахарозы в растениях. Биосинтез крахмала и гликогена. Полифруктозиды, клетчатка и гемицеллюлозы, их свойства, ферментативные превращения и роль в пищевой промышленности. Гетерополисахариды, гликозаминогликаны, их синтез и участие в построении соединительной ткани. Углеводы водорослей (агар, альгиновая кислота, каррагинан). Общая характеристика процессов распада углеводов. Гликолиз и гликогенолиз как метаболическая система. Взаимосвязь процессов гликолиза, брожения и дыхания. Спиртовое, молочнокислое, маслянокислое брожение. Работы Л. Пастера. Значение работы Э. Бухнера. Основные и побочные продукты брожения. Химизм анаэробного и аэробного распада углеводов. Структура и механизм действия отдельных ферментов гликолиза и гликогенолиза. Энергетическая эффективность гликолиза, гликогенолиза и брожения. Аэробный и анаэробный распад углеводов. Механизм окисления пировиноградной кислоты. Цикл дикарбоновых и трикарбоновых кислот. Энергетическая эффективность цикла.

Структура и механизм действия отдельных ферментов цикла ди- и трикарбоновых кислот. Прямое окисление углеводов. Пентозофосфатный путь. Глиоксилатный цикл. Образование органических кислот в растениях и при так называемых «окислительных брожениях». Глюконеогенез. Растительное сырье и микробиологические процессы как источник пищевых органических кислот.

Липолиз. Ферментативный гидролиз жиров. Липазы, распространение в природе и характеристика. Липоксигеназы, их свойства, механизм действия и роль в пищевой промышленности. Окислительный распад жирных кислот.

Энергетическая эффективность распада жирных кислот. Роль карнитина в метаболических преращениях жирных кислот. Бета-, альфа- и омегаокисление жирных кислот. Коэнзим А и его роль в процессах обмена жирных кислот. 4-фосфопантетеин и его роль в биосинтезе жирных кислот. Биосинтез жирных кислот. Синтаза жирных кислот. Биосинтез триглицеридов. Превращение жиров при созревании и прорастании семян и плодов. Ферментативные превращения фосфатидов. Строение и функции мембран в клетке. Значение фосфатидов в пищевой промышленности. Биосинтез холестерина и его регуляция. Значение холестерина в организме. Синтез желчных кислот. Стероиды как провитамины Д. Эфирные масла и их превращение в растениях.

Каучук и гутта. Биосинтез изопреноидов, терпеноидов и каротиноидов.

Пути включения углерода, азота, серы и др. неорганических соединений в органические вещества. Ассимиляция молекулярного азота и нитратов.

Нитрогеназа, нитратредуктаза и нитритредуктаза. Первичный синтез аминокислот у растительных организмов и микробов. Заменимые и незаменимые аминокислоты. Пути повышения пищевой ценности растительных белков.

Кетокислоты как предшественники аминокислот. Прямое аминирование. Переаминирование и другие пути превращения аминокислот. Аминотрансферазы. Другие пути биосинтеза аминокислот. Вторичное образование аминокислот при гидролизе белков. Специфический распад и превращения отдельных аминокислот. Протеолитические ферменты — пептидгидролазы, общая характеристика и распространение в природе. Отдельные представители (пепсин, трипсин, химотрипсин, папаин, сычужный фермент, амино- и карбоксипептидазы, лейцинаминопептидаза). Активирование протеиназ типа папаина сульфгидрильными соединениями. Лизосомы. Использование протеолитических ферментов в промышленности и медицине. Биохимия распада аминокислот. Дезаминирование аминокислот. Типы дезаминирования. Роль аспарагина, глютамина и мочевины в обмене азота. Орнитиновый цикл. Структура и механизм действия трансаминаз и отдельных ферментов цикла мочевинообразования. Амины и алкалоиды, пути их образования и превращений. Распад нуклеопротеинов. Нуклеазы. Синтез и распад пуриновых нуклеотидов.

Уреотелия, урикотелия и аммониотелия. Синтез и распад пиримидиновых нуклеотидов. Синтез гема. Распад гема и обезвреживание билирубина.

Молекулярные основы подвижности биологических систем. Структура поперечно-полосатой и гладкой мускулатуры. Сократительные белки. Модели функционирования мышц. Подвижность жгутиков и ресничек у микроорганизмов.

Поддержание ионного гомеостаза клеток. Транспортные АТФазы и ионные каналы.

Биохимические основы передачи нервного импульса. Ионные потоки при возбуждении нерва. Синаптическая передача возбуждения. Медиаторы центральной нервной системы. Ацетилхолин, ацетихолинэстераза, рецепция ацетилхолина. Рецептор ацетилхолина как пример лиганд-зависимого ионного канала.

6. Хранение и реализация генетической информации Понятия ген и оперон. Клеточный цикл. Активный и неактивный хроматин. Структура хромосом. Роль нуклеиновых кислот в биосинтезе белков.

Биосинтез нуклеиновых кислот и ДНК-полимеразы. Репликация ДНК. Циклическая ДНК и технология включения генов в плазмиды. Мутации и направленный мутагенез. Работы С. Очоа и А. Корнберга. РНК- полимеразы.

Информационная РНК как посредник в передаче информации от ДНК к рибосоме. Синтез мРНК, процесс транскрипции, информосомы. Посттранскрипционный процессинг мРНК. Биосинтез белка. Активирование аминокислот. Транспортные РНК и их роль в процессе биосинтеза белка. Генетический код. Рибосомы: структура, состав и функции. Механизм считывания информации в рибосомах. Процесс трансляции. Инициация трансляции, элонгация и терминация. Полисомы. Регуляция синтеза белка. Посттрансляционные изменения в молекуле белка, процессинг. Транспорт белков, их встраивание в мембраны, и проницаемость биологических мембран для биополимеров. Проблемы клонирования ДНК. Цепные полимеразные реакции нуклеиновых кислот и их применение в биологии и медицине.

7. Взаимосвязь и регуляция процессов обмена веществ в организме Единство процессов обмена веществ. Связь процессов катаболизма и анаболизма, энергетических и конструктивных процессов. Энергетика обмена веществ. Взаимосвязь между обменами белков, углеводов, жиров и липидов. Ключевые ферменты. Способы регулирования метаболизма. Регулирование экспрессии генов. Наследственные болезни. Посттрансляционная ковалентная модификация белков (внутриклеточные протеазы, протеинкиназы, протеинфосфатазы), метилирование, гликозилирование, амидирование и дезамидирование и др. модификации. Регулирование активности ферментов субстратом, продуктом и метаболитами. Молекулярные основы гомеостаза клетки.

Кровь, плазма, лимфа. Транспорт кислорода эритроцитами. Кривые диссоциации оксигенированного гемоглобина. Карбоксиангидраза. Буферные системы крови. Система свертывания крови. Белки плазмы крови и функциональная биохимия форменных элементов крови. Биохимические основы иммунитета. Понятие о цитокинах и хемокинах. Рецепторы цитокинов и хемокинов.

Гормоны. Классификация гормонов. Рецепторы гормонов. Тканевая и видовая специфичность рецепторов гормонов. Гормоны с трансмембранным механизмом действия. Мембранные рецепторы и вторичные посредники.

Аденилатциклаза и фосфодиэстераза. Ц-АМФ как вторичный месседжер и ковалентная модификация белков-ферментов. G-белки. Рецепторзависимые ионные каналы. Инозитол-трифосфат и Са2+ как вторичные посредники.

Гормонзависимая химическая модификация белков. Протеинкиназы. Простагландины. Внутриклеточные и ядерные рецепторы гормонов, их влияние на экспрессию генов. Стимуляторы роста растений и микроорганизмов; гербициды; антибиотики; фитонциды и их регуляторная роль. Рецепция света живыми системами. Апоптоз, молекулярные механизмы апоптоза и митоптоза.

1. Комов В.П., Шведова В.Н. Биохимия: учеб. для вузов. - М.: Дрофа, 2004. - 640 с.

2. Филиппович Ю.Б. Биологическая химия: Учеб. для вузов. - М.: Академия, 2009. - 256 с.

3. Баранов Н.П., Старых Ю.А., Ушканова И.В. Практикум по биохимии. – Сургут: Изд-во Суогут, 2001. – 119 с.

4. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. - М: Медицина, 1998.- 704 с.

5. Биохимия человека: В 2-х т. / Марри Р., Греннер Д., Мейес П. и др.; Под ред. Л.М.

Гиндомана. - М.: Мир, 1993.

6. Биохимические методы анализа/ Под ред. Б.Б. Дзантиева. – М.: Наука, 2010. – 391 с.

7. Бунева В.Н. Биохимия: уч. Пособие. – Новосибирск: НГУ, 2005. – 130 с.

8. Васильев В.В., Иванова Т.В. Учебно-методические указания к практическим занятиям по курсу «Биохимия». – Барнаул, 9. Гидранович. В.И., Гидранович А.В. Биохимия: уч. пособие. – Минск: ТетраСистемс, 2010.

10. Кнорре Д.Г., Мызина С.Д. Биологическая химия.- М.:Высш.шк.,1998. - 479 с.

11. Ленинджер А.Л. Основы биохимии: В 3-х т. / Пер. с англ. В.В. Борисова и др.; - М.:

Мир, 1985.

12. Тюкавкина Н.А. Биоорганическая химия. –М.: Дрофа, 2005.-543 с.

13. Филлипович Ю.Б., Коничев А.С., Севастьянова Г.А. и др. Биохимические основы жизнедеятельности человека: учеб. пособие. - М.: ВЛАДОС, 2005. - 407 с.

14. Эллиот В., Эллиот Д. Биохимия и молекулярная биология: Пер. с англ. М., 1999.

15. Nelson D., Cox M. Lehninger Principles of Biochemistry. W.P., 2000.

16. Кольман Я., Рем К.-Г. Наглядная биохимия: Пер. с нем. М.: Мир, 2000.

17. Stryer L. Biochemistry. New York, 2000.

ВВЕДЕНИЕ В ЭНДОКРИНОЛОГИЮ. Понятие о гормонах и их системе. Соотношение и взаимодействие эндокринной и нервной регуляции в развитии и поддержании адаптивных реакций организма. Особенности структурной и функциональной организации эндокринных желез.

СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ЭНДОКРИННОЙ

СИСТЕМЫ. Гипоталамус. Гипофиз. Щитовидная железа. Паращитовидные железы.

Поджелудочная железа. Надпочечники. Половые железы. Эндокринная функция печени, почек и сердца.

ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ГОРМОНАХ. Гормоны. Общая характеристика, химическая классификация. Специфичность. Биологическая роль. Дистантность действия.

Классификация гуморальных регуляторов. Основные типы дейстивя гормонов. Закономерности организации эндокринных функций, биодинамика и биокинетика гормонов:

синтез, секреция, транспорт и экскреция стероидных, белково-пептидных гормонов и гормонов производных аминокислот.

МЕХАНИЗМЫ ДЕЙСТВИЯ ГОРМОНОВ. Современные представления о механизмах действия гормонов. Понятие о рецепторах гормонов. Основные пути и молекулярные механизмы внутриклеточной реализации метаболических и морфогенетических эффектов гормональной атаки мембранных рецепторов клеток мишеней. Понятие о ключевых ферментах. Механизмы фосфорилирования и дефосфорилирования. Изменения клеточной проницаемости, транспортных мембранных систем, механизмов экспрессиии генетической информации.

Внутриклеточные рецепторные белки их доменная структура. Влияние на структуру ДНК и механизмы экспрессии генетической информации. Агонисты и антагонисты гормонов.

ГОРМОНАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ. Углеводный обмен. Роль глюкозы в энергетических и пластических обменных процессах. Жировой обмен. Роль липидов в метаболических процессах. Белковый обмен. Пластическая и энергетическая ценность белков. Основные пути гормональных влияний на анаболизм белков.

ГОРМОНАЛЬНАЯ КООРДИНАЦИЯ ОСНОВНЫХ ПРОЦЕССОВ

ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬ-НОСТИ. Гормональный контроль процессов роста. Гормональное управление процессами развития и дифференцировки. Гормоны и половое созревание.

Гормональная регуляция процессов размножения. Гормоны и адаптация. Гормоны и стресс. Гормоны и терморегуляция.

а) основная литература:

1. Гидранович. В.И., Гидранович А.В. Биохимия: учеб. пособие. – Минск: ТетраСистемс, 2010. – 528 с.

2. Комов В.П., Шведова В.Н. Биохимия: учеб. для вузов. - М.: Дрофа, 2004. - 640 с.

3. Филлипович Ю.Б., Коничев А.С., Севастьянова Г.А. Биохимические основы жизнедеятельности человека: учеб. пособие. - М.: ВЛАДОС, 2005. - 407 с.

б) дополнительная литература:

4. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. - М.: Медицина, 1998. - 704 с 5. Балаболкин В.М. Эндокринология. – М.: Универсум паблишинг, 1998. – 416 с.

6. Држевецкая И.А. Основы физиологии обмена веществ и эндокринной системы. М.:Высш. Школа, 1994. - 256 с.

7. Клиническая эндокринология/ Под ред. Н.Т. Старковой. – СПб: Питер, 2002. – 576 с.

8. Киршенблат Я.Д. Общая эндокринология. – М.: Высш. шк., 1995. – 316 с.

9. Розен В.Б. Основы эндокринологии. – М.: Изд-во МГУ, 1994. – 384 с.

АЛКАЛОИДЫ. Алколоиды. Классификация алколоидов. Классификация по химической природе, классификация по характеру физиологического воздействия, классификация по видам растений их содержащих.

Группа морфина: наркотин, папаверин, кодеин, тебаин. История открытия и изучения алколоидов группы морфина. Физиологическое воздействие на организм человека.

Механизмы воздействия. Синтетические анальгетики. Использование алколоидов группы морфина в качестве лекарственных препаратов. Группа кокаина. Источники получения.

Физиологическое воздействие на организм человека. Механизм действия.

Группа атропина. Источники получения алколоидов группы атропина. Механизм действия атропина, гиосциамина, скополамина. Синтетические психотропные препараты.

Группа никотина. Основные представители группы: никотин, анабозин, кониин. Физиологическое воздействие на организм человека. Группа колхицина. Получение колхицина.

Использование колхицина в селекции и медецине.

ТЕРПЕНЫ. Терпены. Монотерпены. Камфора, ментол, гераниол, линалоол, цитранеллол. Источники монотерпенов. Роль терпенов в жизни растений использование монотерпенов в химии и медицине.

ЯДЫ И ТОКСИНЫ. Яды и токсины. Общая характеристика ядов и токсинов. Яды амфибий и рыб. Токсины членистоногих. Токсины высших растений. Микотоксины. Методы определения микотоксинов в пищевых продуктах. Токсины водорослей и морских беспозвоночных.

а) основная литература:

1. Биохимия растений: учеб. пособие/ Л.А. Красильникова, О.А. Авксентьева, В.В.

Жмурко, Ю.А. Садовниченко. - Ростов н/Д: Феникс, 2004. - 224 с.

2. Тюкавкина Н.А. Биоорганическая химия. – М.: Дрофа, 2005. – 543 с.

3. Физиология растений: учеб. для вузов / Под. ред. И.П. Ермакова. – М.: Академия, 2005. – 640 с.

б) дополнительная литература:

1. Айзенман Б.Е. Смирнов В.В. Бондаренко А.С. Фитонциды и антибиотики высших растений. – Киев:Наук. думка, 1984. – 280 с.

2. Бриттон Г. Биохимия природных пигментов. – М.: Мир, 1986. – 422 с.

3. 2. Бунева В.Н. Биохимия: учеб. пособие. - Новосибирск, 2005. - 130 с.

Граник В.Г. Основы медицинской химии. – М., 2001. – 384 с.

4. Гудвин Т., Мерсер Э. Введение в биохимию растений: В 2-х т. – М.: Мир, 1986. – 93 с.

5. Кнорре Д.Г., Мызина С.Д. Биологическая химия. – М., 2000. – 479 с.

6. Кудрин А.Н. Фармакология. – М.: Медицина, 1991. – 496 с.

7. Метлицкий Л.В., Озерецковская О.Л. Как растения защищаются от болезней. – М.:

Наука, 1985. – 189 с.

8. Миллер Т. Жизнь в окружающей среде. – М.: Прогресс-Пангея, 1993. – 250 с.

9. Овчинников Ю.А. Биоорганическая химия. – М.:Просвещение, 1987. – 816 с.

10. Племенков В.В. Введение в химию природных соединений. – Казань, 2001. – 11. Семенов А.А. Очерк химии природных соединений. – Новосибирск: Наука, 2000.

– 815 с.

12. Физиологические и биохимические методы анализа растений: практикум /Под ред. Г.Н. Чупахиной. - Калининград, 2000. - 59 с.

13. Юнусов С.Ю. Алкалоиды. – Ташкент, 1981. – 418 с.

Вопросы кандидатского минимума по биохимии 1. Предмет и задачи биологической химии. Биохимия в системе биологических дисциплин. Связь биологической химии с сопредельными дисциплинами.

2. Значение обмена веществ (катаболизм и анаболизм) в явлениях жизни. Принципы регуляции процессов обмена веществ в клетке.

3. Общая характеристика веществ, входящих в состав организмов, их роль и значение.

4. Физико-химическая характеристика воды как универсального растворителя в биологических системах. Вода и ее роль в живых организмах.

5. Основные физико-химические методы, применяемые в биохимии: спектрофотометрия, флуорометрия, ЭПР- и ЯМР- спектроскопия, хроматография, калориметрия, электрофорез, вискозиметрия, рентгено- структурный анализ.

6. Природные аминокислоты. Различные способы классификации аминокислот. Общие и специфические реакции функциональных групп аминокислот. Методы разделения аминокислот и пептидов 7. Природные олигопептиды. Глютатион и его значение в обмене веществ 8. Аминокислоты как составные части белков. Физические и химические свойства протеиногенных аминокислот. Непротеиногенные кислоты.

9. Природные углеводы и их производные. Классификация углеводов. Широко распространенные в природе гексозы и пентозы и их свойства.

10. Методы разделения и идентификация углеводов.

11. Липофильные соединения и классификация липидов. Простые липиды, строение и свойства.

12. Основные классы сложных липидов, строение и свойства. Роль липидов в образовании клеточных мембран.

13. Терпены и стероиды, строение, свойства и биологическая роль.

14. Витамины, их роль в питании животных и человека. Витамины как компоненты ферментов.

15. Жирорастворимые витамины. Водорастворимые витамины.

16. Принципы выделения, очистки и количественного определения белков.

17. Пептидная связь, ее свойства и влияние на конформацию полипептидов. Теория строения белковой молекулы. Ковалентные и нековалентные связи в белках.

18. Уровни структурной организации белков. Принципы и методы изучения структуры белков.

19. Физические и химические свойства белков. Денатурация белков и полипептидов.

20. Классификация белков. Простые и сложные белки.

21. Олиго- и полисахариды: строение, свойства и биологическая роль.

22. Методы изучения структурной организации полисахаридов, гликопротеинов и протеогликанов.

23. Модели строения биологических мембран. Проницаемость биологических мембран. Методы изучения биологических мембран.

24. Типы нуклеиновых кислот. Роль нуклеиновых кислот в живом организме.

25. Структурные компоненты и пространственная организация нуклеиновых кислот 26. Методы изучения структуры нуклеиновых кислот.

27. Катаболические и анаболические процессы. Единство основных метаболических путей во всех живых системах.

28. Понятие о ферментах как о белковых веществах, обладающих каталитическими функциями. Методы выделения и очистки ферментов.

29. Ферментативный катализ. Основные положения теории ферментативного катализа.

30. Строение и свойства ферментов.

31. Механизм действия ферментов и основы ферментативной кинетики.

32. Влияние физических и химических факторов на активность ферментов. Специфические активаторы и ингибиторы ферментативных процессов.

33. Классификация ферментов и ее принципы. Важнейшие представители основных классов ферментов.

34. Основные понятия биоэнергетики. Макроэргические соединения. АТФ – универсальный источник энергии в биологических системах.

35. Дыхательная цепь транспорта электронов. Убихинон, железо-серные белки и цитохромы как компоненты дыхательной цепи.

36. Механизмы окислительного и фотофосфорилирования. Механизмы разобщения окислительного фосфорилирования и тканевого дыхания.

37. Активные формы кислорода, их образование и обезвреживание. Значение активных форм кислорода для функционирования клетки.

38. Фотосинтез как основной источник органических веществ на Земле.

39. Органная специфичность пищеварительных протеаз. Распад белков в процессе пищеварения. Транспорт метаболитов через биологические мембраны.

40. Пищеварительные гликозидазы. Распад углеводов в процессе пищеварения.

41. Пищеварительные липазы. Распад липидов в процессе пищеварения. Роль желчных кислот в метаболизме липофильных соединений.

42. Гликозиды и дубильные вещества, их свойства, ферментативные превращения и роль в пищевой промышленности.

43. Полифруктозиды, клетчатка и гемицеллюлозы, их свойства, ферментативные превращения и роль в пищевой промышленности.

44. Гетерополисахариды, гликозаминогликаны, их синтез и участие в построении соединительной ткани.

45. Гликолиз и гликогенолиз как метаболическая система.

46. Спиртовое, молочнокислое, маслянокислое брожение.

47. Взаимосвязь процессов гликолиза, брожения и дыхания.

48. Механизм окисления пировиноградной кислоты. Цикл дикарбоновых и трикарбоновых кислот. Энергетическая эффективность цикла.

49. Глюконеогенез. химизм, биологическая роль.

50. Пентозофосфатный путь окисление глюкозы, химизм, регуляция, биологическая 51. Липолиз. Ферментативный гидролиз жиров. Липазы, распространение в природе и характеристика.

52. Липоксигеназы, их свойства, механизм действия и роль в пищевой промышленности.

53. Окислительный распад жирных кислот. Энергетическая эффективность распада жирных кислот. Коэнзим А и его роль в процессах обмена жирных кислот.

54. Биосинтез жирных кислот. Синтаза жирных кислот. Биосинтез триглицеридов.

55. Строение и функции мембран в клетке.

56. Биосинтез холестерина и его регуляция. Значение холестерина в организме.

57. Биохимия распада аминокислот. Дезаминирование аминокислот. Типы дезаминирования.

58. Первичный синтез аминокислот у растительных организмов и микробов. Вторичное образование аминокислот при гидролизе белков.

59. Распад нуклеопротеинов. Нуклеазы.

60. Распад гема и обезвреживание билирубина 61. Молекулярные основы подвижности биологических систем. Структура поперечнополосатой и гладкой мускулатуры. Сократительные белки.

62. Поддержание ионного гомеостаза клеток. Транспортные АТФазы и ионные каналы.

63. Биохимические основы передачи нервного импульса. Ионные потоки при возбуждении нерва.

64. Синаптическая передача возбуждения. Медиаторы центральной нервной системы.

65. Хранение и реализация генетической информации.

66. Единство процессов обмена веществ. Взаимосвязь между обменами белков, углеводов, жиров и липидов. Ключевые ферменты.

67. Белки плазмы крови и функциональная биохимия форменных элементов крови.

68. Биохимические основы иммунитета.

69. Регуляция процессов обмена веществ в организме. Гормоны. Классификация гормонов. Рецепторы гормонов. Механизмы действия гормонов.

70. Стимуляторы роста растений и микроорганизмов; гербициды; антибиотики; фитонциды и их регуляторная роль.