Ii. лабораторный практикум

Пояснительная записка.

Тематический план.

№ п/п	Наименование темы	Лекции (кол-во часов)	Лабораторные работы (час)	Форма отчетности
ОДО	ОЗО	ОЗО СОП	ОДО	ОЗО	ОЗО СОП	ОДО	ОЗО	ОЗО СОП
	Введение.
	Белки.
	Ферменты.
	Нуклеиновые кислоты.
	Биосинтез белка.
	Обмен белков.
	Углеводы.
	Биоэнергетика.
	Липиды и их биологическая роль.
	Витамины и их биологическая роль.
	Биологические мембраны.
	Принципы регуляции обмена веществ в клетке.
	Лабораторные работы
	Цветные реакции на белки и аминокислоты
	Хроматоргафический метод определения аминокислот
	Кислотный гидролиз и формоловое титрование по Серенсену					-	-
	Физико-химические свойства белков					-	-
	Строение сложных белков					-	-
	Ферменты
	Витамины
	Липиды					-	-
	Углеводы
	Коллоквиумы
	Белки
	Ферменты
	Метаболизм углеводов
	Цикл Кребса и дыхательная цепь
	Катаболизм аминокислот
	Метаболизм липидов
	Витамины
	Итого:							экз	экз	экз

Содержание дисциплины.

Введение. Биохимия как наука о веществах, входящих в состав живой природы, и их превращениях, лежащих в основе жизненных явлений. Роль и место биохимии в системе естественных наук. Значение биохимии для промышленности, сельского хозяйства и медицины. Краткая история биохимии.

Биохимические основы важнейших биологических явлений. Обмен веществ как важнейшая особенность живой материи. Структура клетки и биохимическая характеристика отдельных субклеточных компонентов.

Белки. Биологическая роль белков: значение в построении живой материи и в процессах жизнедеятельности. Аминокислоты, их физико-химические свойства и классификация. Заменимые и незаменимые аминокислоты. Способы связи аминокислот в белке. Пептидные, дисульфидные, ионные, гидрофобные и водородные связи. Первичная, вторичная, третичная и четвертичная структура белков. Альфа-спираль и бета-структура. Домены в структуре белка, их функциональная роль. Методы изучения структуры белков. Физико-химические свойства белков. Методы оценки размеров и формы белковых молекул. Денатурация белков. Принципы классификации белков. Глобулярные и фибриллярные белки. Классификация белков по третичной структуре. Простые и сложные белки. Функциональная классификация белков. Методы выделения белков. Выделение индивидуальных белков. Структура и свойства некоторых пептидов и белков.

Ферменты. Особенности ферментативного катализа. Термодинамические и кинетические характеристики ферментативного катализа. Классификация и номенклатура ферментов. Химическая природа ферментов, их функциональные группы. Активный и аллостерический центры. Коферменты, простетические группы. Роль витаминов, металлов и других кофакторов в функционировании ферментов.

Основные представления о кинетике ферментативных процессов. Специфичность действия ферментов. Влияние различных факторов среды на ферментативные процессы (температуры, концентрации водородных ионов и др.). Влияние ингибиторов на ферментативную активность. Антибиотики. Множественные формы ферментов. Общие представления о механизме ферментативного катализа.

Регуляторные ферменты и изоферменты. Принципы регуляции ферментативных процессов в клетке и регуляция метаболизма. Локализация ферментов в клетке.

Нуклеиновые кислоты. Роль нуклеиновых кислот в формировании и свойствах живой материи. Строение нуклеиновых кислот. Пуриновые и пиримидиновые основания. Углеводные компоненты. Нуклеозиды. Нуклеотиды. Дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК). Структура ДНК. Биологическое значение двухспирального строения ДНК. Физико-химические свойства ДНК. Принцип комплементарности и его биологическая роль. Репликация ДНК. Рибонуклеиновые кислоты (РНК). Структура, свойства и функции основных классов РНК - информационных, рибосомальных, транспортных. Матричный синтез РНК: транскрипция и посттранскрипционные превращения РНК. РНК- вещество наследственности некоторых вирусов. Обратная транскрипция.

Нуклеазы и другие ферменты в распаде, синтезе и функционировании нуклеиновых кислот. Обмен пуриновых и пиримидиновых оснований.

Биосинтез белка. Основные этапы биосинтеза белка. Активация аминокислот. Образование аминоацил-тРНК. Генетический код, его характеристика. Функции информационных РНК в синтезе белка. Рибосомы, их строение и функции в синтезе белка. Полисомы. Процесс трансляции на рибосомах. Посттрансляционные превращения белков. Самоорганизация белковой глобулы. Самосборка четвертичной структуры белка и надмолекулярных структур клетки.

Организация генома у прокариот и эукариот. Функциональное значение отдельных участков ДНК. Промотор. Регуляторные и структурные гены. Хроматин. Регуляция биосинтеза белка. Генная инженерия.

Обмен белков. Ферментативный гидролиз белков. Протеолитические ферменты, их специфичность, активация. Ограниченный протеолиз. Пути образования и распада аминокислот в организме. Переаминирование, его механизм, биологическое значение. Процессы дезаминирования и декарбоксилирования аминокислот. Образование аммиака. Транспорт аммиака. Восстановительное аминирование. Амиды и их физиологическое значение. Особенности обмена отдельных аминокислот и их роль в образовании ряда важнейших биологически активных веществ. Биосинтез мочевины. Азотистые небелковые вещества, их синтез, распад и биологическая роль.

Нарушения структуры и обмена белков. Наследственные заболевания. Алкалоиды, их роль у растений и значение в медицине.

Углеводы и их биологическая роль, классификация и номенклатура. Структура, свойства и распространение в природе основных представителей моносахаридов и полисахаридов. Гликопротеины и гликолипиды. Нейраминовая и ацетилмурамовая кислоты. Гиалуроновая и хондроитинсерная кислоты. Гепарин. Превращение углеводов в пищеварительном тракте. Анаэробный и аэробный распад углеводов. Гликолиз. Спиртовое брожение. Биосинтез полисахаридов. Метаболизм гликогена и его регуляция. Гликозилтрансферазные реакции. Глюконеогенез. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты. Пируватдегидрогеназный комплекс. Цикл трикарбоновых кислот. Окислительное фосфорилирование на уровне субстрата. Энергетическая характеристика аэробной и анаэробной фазы углеводного обмена. Пентозофосфатный путь обмена углеводов, его биологическая роль.

Биоэнергетика. Макроэргические соединения. Нуклеозидфосфаты. Аденозинтрифосфат (АТФ). Креатинфосфат и аргининфосфат. Пути образования АТФ и других макроэргических соединений. Окислительное фосфорилирование. Окислительно-восстановительные процессы. Цепь переноса водорода и электронов (дыхательная цепь). Энергетическое значение ступенчатого транспорта электронов от субстратов окисления к кислороду. НАД- и НАДФ-зависимые дегидрогеназы. Флавиновые ферменты. Убихинон. Цитохромы и цитохромоксидаза. Окислительное фосфорилирование в дыхательной цепи. Представление о механизме сопряжения окисления и фосфорилирования в дыхательной цепи. Митохондрии, структура и энергетические функции. Трансмембранный потенциал ионов водорода как форма запасания энергии.

Липиды и их биологическая роль. Классификация номенклатура липидов. Структура, свойства и распространение в природе. Основные представители триглицеридов, фосфолипидов, цереброзидов, стеринов.

Жирные кислоты, их классификация и номенклатура. Простагландины. Ферментативный распад и синтез триглицеридов и липидов. Окисление жирных кислот. Биосинтез жирных кислот. Мультиферментный комплекс синтетазы жирных кислот.

Витамины и их биологическая роль. Классификация, номенклатура, структура, свойства, распространение в природе. Водорастворимые витамины. Жирорастворимые витамины.

Биологические мембраны. Современные представления о строении биологических мембран. Функции биологических мембран. Общая характеристика пассивного и активного транспорта веществ через биомембраны.

Принципы регуляции обмена веществ в клетке. Химическая природа и физиологическая роль важнейших гормонов. Их роль в регуляции обмена веществ и синтеза белков. Механизм действия стероидных и белковых гормонов. Функции циклических нуклеотидов (3,5-цАМР и 3,5-цГМР) в регуляторных реакциях. Понятие о структуре и функциях нейромедиаторов. Нейропептиды. Связь между обменом белков, углеводов и липидов. Обмен веществ как единая система процессов.

Контрольные вопросы к экзамену для студентов дневного отделения.

1. Характерные особенности живой материи

2. Химический состав живой материи. Основные функциональные группы биологических молекул

3. Физико-химические свойства воды

4. Аминокислоты, их физико-химические свойства, классификация

5. Пептиды. Пептидная связь

6. Классификация белков

7. Первичная и вторичная структура белка

8. Третичная структура белка

9. Четвертичная структура белка

10. Классификация и номенклатура ферментов

11. Химическая природа ферментов, их функциональные группы. Природа активного центра.

12. Основные представления о механизме ферментативного катализа

13. Влияние различных факторов на ферментативный процесс

14. Уравнение Михаэлиса-Ментен и его преобразования

15. Ингибиторы ферментативных реакций

16. Аллостерические ферменты. Изоферменты

17. Углеводы, их биологическая роль. Классификация. Номенклатура

18. Моносахариды

19. Олигосахариды

20. Полисахариды

21. Основные этапы гликолиза

22. Цикл трикарбоновых кислот

23. Пентозофосфатный путь превращения углеводов

24. Фосфоглюконатный путь превращения углеводов

25. Глиоксилатный цикл

26. Глюконеогенез

27. Энергетическая характеристика аэробной и анаэробной фаз углеводного обмена

28. Основные стадии клеточного дыхания

29. Окислительное декарбоксилирование пирувата. Пируватдегидрогеназный комплекс

30. Характеристика цепи переноса электронов (дыхательная цепь)

31. НАД и НАДФ зависимые дегидрогеназы

32. Флавиновые ферменты

33. Коэнзим-А. Химическое строение и биологическая роль

34. Основные гипотезы механизмов сопряжения и фосфорилирования. Окислительное фосфорилирование в дыхательной цепи

35. Витамины, их биологическая роль

36. Классификация, номенклатура и распределение витаминов в природе

37. Жирорастворимые витамины

38. Классификация и номенклатура липидов

39. Классификация и номенклатура жирных кислот

40. Липиды биологических мембран

41. Белки биологических мембран

42. Транспорт веществ и ионов через биологические мембраны

43. Основные этапы окисления жирных кислот

44. Энергетический баланс окисления жирных кислот

45. Энергетический баланс окисления углеводов

46. Основные пути распада аминокислот в организме

47. Периаминирование. Его механизмы и биологическое значение. Образование аммиака

48. Основные пути вывода аммонийного азота из организма животных

49. Механизм действия гормонов

50. Основные ферменты системы циклических нуклеотидов

51. Строение нуклеиновых кислот

52. Пуриновые и пиримидиновые основания. Нуклеозиды. Нуклеотиды

53. Структура ДНК (модель Д. Уотсона и Ф. Крика)

54. РНК – рибонуклеиновые кислоты, их структура и функции

55. Генетический код и его характеристики

56. Репликация ДНК

57. Матричный синтез РНК: транскрипция и посттранскрипционные превращения РНК

58. Основные этапы биосинтеза белка

59. Активация аминокислот. Аминоацил-тРНК

60. Регуляция биосинтеза белка. Гипотеза Жакоба и Моно

Контрольные вопросы к экзамену для студентов заочного отделения.

1. Биохимия как самостоятельная наука. История развития биохимии. Успехи биохимических наук.
2. Теория возникновения Вселенной и жизни на Земле.
3. Свойства живого. Молекулярная логика живого состояния.
4. Химический состав живой материи
5. Вода. Физико-химические свойства молекул воды. Значение воды в осуществлении биохимических процессов.
6. Углерод – основной химический элемент живой материи.
7. Функциональные группировки биологических молекул.
8. Структурная организация эукариотических и прокариотических клеток. Органеллы, выполняемые ими метаболические функции.
9. Митохондрия. Структурная организация, выполняемые функции. Метаболические процессы, осуществляемые посредством митохондрий.
10. Первичная структура белка. Методы исследования пептидов.
11. Вторичная структура белка.
12. Третичная структура белка.
13. Четвертичная структура белка.
14. Сложные белки.
15. Аминокислоты. Качественные и количественные методы исследования аминокислотного состава.
16. Азотистые основания, нуклеозиды, нуклеотиды, нуклеиновые кислоты.
17. РНК. Строение рибосом эу- и прокариотических клеток.
18. Нуклеиновые кислоты.
19. ДНК как хранитель генетической информации. Генетический код.
20. Углеводы. Классификация, физико-химические свойства, биологическое значение.
21. Моносахариды. Качественные методы исследования моносахаридов.
22. Полисахариды.
23. Липиды. Классификация, физико-химические свойства, биологическое значение.
24. Сфинголипиды.
25. Триацилглицериды.
26. Воска.
27. Ферменты. История энзимологии. Молекулярная организация ферментов. Специфичность действия ферментов.
28. Количественныен характеристики активности ферменто в.
29. Кинетика ферментативных реакций Михаэлиса-Ментен. Преобразования уравнения Михаэлиса-Ментен.
30. Природа ферментативного катализа.
31. Коферменты – производные витаминов.
32. Ингибиторы ферментативной активности.
33. Метаболизм. Общая характеристика фаз метаболизма.
34. Катаболизм. Анаэробгный и аэробный этапы катаболизма
35. Метаболические превращения глюкозы в организме высших животных.
36. Гликолиз.
37. Цикл Кребса. Регуляция цикла Кребса.
38. Гликогенолиз.
39. Глиоксилатный цикл.
40. Пути превращения гликогена в организме животных.
41. Пентозофосфатный путь превращения глюкозы
42. Общие пути катаболизма аминокислот.
43. . Катаболические превращения аминокислот.
44. Способы выведения азота из организма животных. Цикл мочевины.
45. Окислительное фосфорилирование. Гипотезы сопряжения.
46. β-Окисление высших жирных кислот.
47. Макроэргические соединения.
48. Репликация ДНК.
49. Транскрипция. Процессинг РНК.
50. Этапы биосинтеза белка. Трансляция.
51. Концепции строения биологической мембраны. Количественный и качественный состав биомембран. Фугкции биомембран.
52. Компоненты биомембран, их функции, классификации и подвижность.
53. Витамины. Классификация и биологическая функция витаминов.
54. .Водорастворимые витамины. Витамин В₁₂.
55. Водорастворимы витамины. Витамин В₂.
56. Водорастворимые витамины. Никотиновая кислота.
57. Водорастворимые витамины. Витамин В₆.
58. Водорастворимые витамины. Пантотеновая кислота.
59. .Водорастворимые витамины. Витамин С.

Контрольные вопросы для студентов сокращенной образовательной программы.

1. Вода. Физико-химические свойства молекулы воды. Значение воды в осуществлении биохимических процессов.
2. Биохимия – как самостоятельная наука. История развития биохимии. Успехи биохимических наук.
3. Функциональные группировки биологических молекул.
4. Химический состав живой материи
5. Углерод – основной компонент живой материи.
6. Теории возникновения Вселенной и жизни на Земле. Молекулярная логика живого.
7. Концепции строения биологической мембраны. Количественный и качественный состав биомембран. Функции биомембран.
8. Компоненты биомембран, их функции, классификации и подвижность.
9. Липиды. Классификация, физико-химические свойства, биологическое значение
10. Жирные кислоты.
11. Триацилглицеролы (жиры).
12. Воска.
13. Сфинголипиды.
14. Углеводы. Классификация, физико-химические свойства, биологическое значение
15. Моносахариды, их классификация и физико-химические свойства.
16. Олигосахариды.
17. Полисахариды.
18. Аминокислоты. Качественные и количественные методы исследования аминокислотного состава.
19. Первичная структура белка. Методы исследования пептидов.
20. Вторичная структура белка.
21. Третичная структура белка.
22. Четвертичная структура белка.
23. Сложные белки.
24. Азотистые основания, нуклеозиды, нуклеотиды, нуклеиновые кислоты
25. Нуклеиновые кислоты.
26. ДНК. Структурная организация. Правила Чаргаффа.
27. ДНК как хранитель генетической информации. Генетический код.
28. РНК. Строение рибосом эу- и прокариотических клеток.
29. Ферменты. История энзимологии. Молекулярная организация ферментов. Специфичность действия ферментов.
30. Кинетика ферментативных реакций Михаэлиса – Ментэна. Преобразования уравнения Михаэлиса – Ментэна.
31. Природа ферментативного катализа.
32. Ингибиторы ферментативной активности.
33. Коферменты – производные витаминов.
34. Водорастворимые витамины. Витамин В2, его коферментная форма и функции.
35. Водорастворимые витамины. Витамин В3, его коферментная форма и функции.
36. Водорастворимые витамины. Витамин В5, его коферментная форма и функции.
37. Водорастворимые витамины. Витамин В6, его коферментная форма и функции.
38. Водорастворимые витамины. Витамин В1, его коферментная форма и функции.
39. Витамины, их классификация и физико-химические свойства.
40. Водорастворимые витамины. Витамин В5, его коферментная форма и функции.
41. Водорастворимые витамины. Витамин В6, его коферментная форма и функции.
42. Цикл Кребса. Регуляция цикла Кребса
43. Этапы биосинтеза. Трансляция.
44. Транскрипция. Процессинг РНК.
45. Репликация ДНК.

Рекомендуемая литература.

А) Основная

1. Ленинджер А. Основы биохимии. В 3-х т., М., 1985.

2. Мацлер Д. Биохимия. Химические реакции в живой клетке: в 3-х т., М., 1980.

3. Страйер И. Биохимия: в 3-х т., М., 1985.

4. Уайт А. Основы биохимии: в 3-х т., М., 1981.

Б) Дополнительная

1. Альбертс Б., Брей Д., Дыоис Дж., Рефф М., Робертс К., Уотсон Дж. Молекулярная биология клетки в 5-ти т., М.,1986-1987.

2. Мак-Мюррей. Обмен веществ у человека. М., 1980.

3. Марри Р., Греннер Д., Мейес П., Родуэлл В. Биохимия человека. М., 1993.

II. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ.

Пояснительная записка.

Методические указания к лабораторному практикуму разработаны в соответствии с программой преподавания общего курса «Биохимия» для студентов биологического факультета. Лабораторный курс направлен на:

- изучение студентами под руководством преподавателя основ биохимии;

- формирование у студентов практических навыков по использованию лабораторного оборудования для изучения химического строения, физико-химических свойств и функций изучаемых веществ;

- освоение студентами навыков описания практического выполнения и результатов лабораторных работ.