Заведующий кафедрой физики

________________ В.Л. Лучин

“___”_____________ 2011 г.

ПЕРЕЧЕНЬ

вопросов к экзамену по дисциплине «Молекулярная биофизика»

1. Предмет молекулярной биофизики. Физические свойства макромолекул. Понятия конформации и конфигурации макромолекул.

2. Общая классификация взаимодействий в биомолекулах по принципу природы энергетического эффекта. Потенциал взаимодействия.

3. Ван-дер-ваальсовы взаимодействия: потенциал ориентационных и индукционных взаимодействий.

4. Ван-дер-ваальсовы взаимодействия: природа дисперсионных взаимодействий. Потенциал дисперсионных взаимодействий.

5. Общий потенциал ван-дер-ваальсовых взаимодействий в биомолекулах. Атом-атомные потенциалы Букингема и Леннарда-Джонса.

6. Электростатические взаимодействия. Парциальные заряды и природа их возникновения.

7. Водородная связь. Потенциал водородной связи. Экспериментальные методы идентификации водородной связи.

8. Особенности структурной организации воды. Льдообразная и жидкая вода. Аномалия плотности, сжимаемости, теплоемкости воды и их объяснение.

9. Гидратация полярных и неполярных групп. Клатратные гидраты. Гидрофобные взаимодействия и природа их возникновения.

10. Энтропийные составляющие свободной энергии Гиббса, обусловленные изменением числа степеней свободы системы.

11. Первичная структура нуклеиновых кислот. Нуклеотиды и их строение.

12. Вторичная структура нуклеиновых кислот.

13. Конформационные параметры НК. Параметры, описывающие геометрию спиральной молекулы, конформационные параметры сахарофосфатного остова, эндо- и экзо-конформации сахара.

14. A- и B-семейства ДНК. Условия существования, биологическая роль и основные параметры A, B, C, Z форм ДНК. Особенности Z-формы ДНК.

15. Кольцевые и сверхспирализованные ДНК. Биологическая роль сверхспирализации. Гиразы и топоизомеразы.

16. Шпилечные структуры ДНК и их биологическая роль. Особенности связывания лигандов со шпилечными структурами.

17. Упаковка генетического материала в клетках прокариот и эукариот. Стабилизация компактных форм ДНК.

18. РНК и биосинтез белка. Аминокислотный код. Матричная РНК. Мутации и их виды. Транскрипция и обратная транскрипция.

19. РНК и биосинтез белка. Транспортные РНК – функции и пространственное строение. Гипотеза качания.

20. РНК и биосинтез белка. Рибосомные РНК. Трансляция.

21. Динамика нуклеиновых кислот. Временнáя шкала градации внутренней подвижности НК. Уровни иерархии сложности моделей внутренней подвижности.

22. Модель внутренней подвижности ДНК Инглендера. Уравнение Синус-Гордона. Кинки. Интерпретация эффектов дальнодействия в НК.

23. Виды белков, их строение и функции.

24. Структурная организация белков. Связь структуры и функции белка.

25. Стереохимия L-аминокислотных остатков.

26. Конформационная подвижность белка. Сворачивание полипептида в белковую глобулу. Парадокс Ливенталя.

27. Структура белковой глобулы. Механизм ограниченной диффузии. Модель армированной капли.

28. Конформационная релаксация белка. Переходы спираль-клубок в белках.

29. Физико-химические особенности биополимеров в физиологическом растворе. Содержание ионов металлов в организме человека и опухолевых тканях.

30. Специфическое и неспецифическое связывание ионов металлов с биополимерами.

31. Механизм и модели специфического связывания. Биологическая роль связывания ионов металлов с биополимерами.

32. Теория Дебая-Хюккеля для неспецифического связывания. Дебаевский радиус экранирования и его физический смысл.

33. Полиэлектролитная теория Мэннинга.

34. Теория Харриса и Райса.

35. Полиэлектролитная теория Флори и Птицына.

36. Моделирование связывания ионов металлов с биополимерами.

37. Молекулярные электростатические потенциалы (МЭП). Потенциальная энергия взаимодействия катионов с отдельными группами НК.

38. Термостабильность ДНК в растворах одно- и многовалентных ионов. Дестабилизирующее действие анионов на структуру НК. Ряд Гофмейстера.

39. Представление об электронно-конформационных взаимодействиях в биополимерах.

40. Миграция энергии электронного возбуждения. Индуктивно-резонансный механизм.

41. Миграция энергии электронного возбуждения. Обменно-резонансный механизм.

42. Миграция энергии электронного возбуждения. Экситонный механизм.

43. Механизм переноса электрона. Концепция туннельного транспорта электрона.

44. Решение уравнения Шредингера для переноса электрона в двухуровневой системе.

Утверждено на заседании кафедры физики, протокол № 2 от 18 октября 2011 г.

Лектор к.ф.-м.н., ст. преподаватель ________________ К.А. Рыбакова