Вопросы к государственному экзамену по биохимии

1.Предмет и задачи биологической химии. Биохимия в системе биологических дисциплин. Основные этапы развития биохимии. Академики А.Н. Бах, А.И. Опарин, Палладин, А.Н. Энгельгардт, А.Е. Браунштейн и их роль в создании отечественной школы биохимиков. Направления и перспективы развития биохимии.

2.Природные аминокислоты. Различные способы классификации аминокислот.

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

3. 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. Принципы выделения, очистки и количественного определения белков.

4.Уровни структурной организации белков. Первичная, вторичная, третичная и четвертичная структура белков. Значение третичной структуры белковой молекулы для проявления ее биологической активности.

5.Методы определения структуры белка. Величина и форма белковых молекул. Глобулярные и фибриллярные белки. Изоэлектрическая точка белков. Специфические методы очистки и идентификации белков (хроматография, электрофорез белков, ультрафильтрация, избирательное осаждение, обратимая денатурация, спектрофотометрия).

6.Физические и химические свойства белков: молекулярная масса, методы ее определения, оптические, кислотно-основные свойства. Денатурация белков и полипептидов.

7.Классификация белков. Простые и сложные белки. Альбумины, глобулины, гистоны, протамины, проламины, глютелины. Фосфопротеины, липопротеины, гликопротеины, нуклеопротеины, хромопротеины (гемопротеины), металлопротеины. Антитела, строение и свойства иммуноглобулинов. Мышечные белки, их сократительная функция. Структура миоглобина, гемоглобина и связывание ими кислорода. Функции белков.

8.Химическая природа ферментов. Простые и сложные ферменты (холоферменты). Коферменты, простетические группы. Кофакторы. Роль витаминов в функционировании ферментов. Активные и аллостерические центры, их характеристика.

9.Теории ферментативного катализа. Образование и превращение фермент-субстратного комплекса. Энергия активации ферментативного процесса. Специфичность действия ферментов, виды специфичности.

10. Факторы, влияющие на скорость реакций, катализируемых ферментами: концентрация субстратов и кофакторов, концентрация фермента, температура, рН. Уравнение Михаэлиса-Ментен.

11.Понятие константы Михаэлиса, максимальной скорости реакции. Единицы активности ферментов. Ингибиторы ферментов. Классификация. Обратимое и необратимое, конкурентное и неконкурентное ингибирование. Необратимое ингибирование на примере ацетилхолинэстеразы и сукцинатдегидрогеназы.

12.Локализация ферментов в клетке. Изоферменты, биологическая роль. Регуляция активности ферментов. Аллостерический контроль активности ферментов. Регуляция ферментов ковалентной модификацией. Регуляция ферментов ограниченным протеолизом (активация зимогенов).

13.Классификация и номенклатура ферментов. Оксидоредуктазы, трансферазы, гидролазы, лиазы, изомеразы, лигазы. Важнейшие представители классов ферментов Роль гидролаз в пищевой промышленности. Ферменты в клинической диагностике. Энзимопатии. Энзимотерапия.

14.Регуляция активности и синтез ферментов. Теория индуцированного синтеза ферментов Жакоба и Моно. Мультиферментные системы. Пируватдегидрогеназа. Иммобилизованные ферменты. Понятие об абзимах. Рибозимы.

15.Витамины, коферменты и другие биологически активные соединения. Роль витаминов в питании животных и человека. Витамины как компоненты ферментов. Жирорастворимые витамины. Витамины А (ретинол), Д (кальциферол), Е (токоферол), К (филлохинон), F (комплекс ненасыщенных жирных кислот), их строение, физиологические функции.

16. Водорастворимые витамины. Витамин В1 (тиамин). Каталитические функции тиаминпирофосфата. Витамин В2 (рибофлавин). Витамин В5 ( никотинамид). Участие витаминов В2 и РР в построении коферментов аэробных и анаэробных дегидрогеназ.

17.Витамин ВЗ (пантотеновая кислота). Витамин В6 (пиродоксол, пиридоксаль, пиридоксамин). Витамин С (аскорбиновая кислота). Ферментативное окисление аскорбиновой кислоты. Витамин Н (биотин). Провитамины. Антивитамины. Гипо-, авитаминозы, гипервитаминозы.

18.Природные углеводы. Классификация углеводов. Структура, свойства и распространение в природе основных представителей моносахаридов (Д-глюкоза, Д-фруктоза, Д-манноза, Д-галактоза, Д-рибоза, Д-рибулоза, Д-ксилоза, Д-ксилулоза, Д- и L- арабиноза и др). Дезоксисахара. Фосфорные эфиры моносахаридов.

19. Дисахариды. Структура, свойства и распространение в природе основных дисахаридов (сахароза, мальтоза, лактоза, целлобиоза). Олиго- и полисахариды. Линейные и разветвленные олигосахариды. Крахмал и гликоген, клетчатка и гемицеллюлозы, их структура и свойства.

20.Общая характеристика и классификация липидов. Простые, сложные, омыляемые и неомыляемые липиды. Жирные кислоты: насыщенные, моноеновые, полиеновые. Физико-химические свойства жирных кислот. Воска- сложные эфиры высших спиртов и высших монокарбоновых кислот, представители восков.

21.Триацилглицериды - строение, свойства, биологическая роль. Глицерофосфолипиды: фосфатидилхолины, фосфатидилэтаноламины, фосфатидилсерины. Строение, физико-химические свойства, участие в построении биологических мембран. Модели строения биологических мембран.

22.Гликолипиды. Строение, биологическая роль. Стероиды -производные циклопентанопергидрофенантрена. Холестерин - важнейший зоостерин - строение, свойства, биологическая роль. Желчные кислоты. Главные желчные кислоты - холевая и хенодезоксихолевая. Строение, свойства, биологическая роль.

23.Пуриновые и пиримидиновые основания. Углеводный компонент. Нуклеозиды и нуклеотиды. Минорные пуриновые и пиримидиновые основания.

Типы нуклеиновых кислот. Роль нуклеиновых кислот в живом организме.

24. Структура ДНК. Физико-химические свойства ДНК. Первичная структура нуклеиновых кислот. Фосфодиэфирная связь. Нуклеотидный состав ДНК и РНК. Правила Э. Чаргаффа. Изучение первичной структуры ДНК дидезоксинуклеотидным методом.

25.Вторичная структура ДНК. Модель Уотсона - Крика. Принцип комплементарности азотистых оснований. Характеристика В, А, С, Z - форм ДНК. Роль водородных связей и гидрофобных взаимодействий в стабилизации биспиральной молекулы ДНК. Третичная структура ДНК. ДНК вирусов и бактерий. Плазмиды.

26.Структура рибонуклеиновых кислот. Типы РНК: ядерная, рибосомная, транспортная, матричная-РНК. Взаимодействие белков и нуклеиновых кислот. Методы изучения структуры нуклеиновых кислот. Амплификация ДНК. Банки данных генов.

27.Метаболизм и его функции. Катаболические и анаболические процессы. Особенности катаболических и анаболических процессов. Единство основных метаболических путей во всех живых системах.

28.Макроэргические соединения и макроэргические связи. АТФ – универсальный источник энергии в биологических системах. Соединения с высоким потенциалом переноса групп (нуклеозид ди- и трифосфаты, пирофосфат, 1,3-дифосфоглицериновая кислота, фосфоенолпировиноградная кислота, ацетилкофермент А и др.)

29.Катаболизм углеводов. Расщепление углеводов в пищеварительном тракте. Амилолитические ферменты, характеристика. Амилазы. Распространение в природе и характеристика отдельных амилаз. Роль амилаз в промышленности и пищеварении.

30.Анаэробное расщепление глюкозы. Гликолиз. Взаимосвязь процессов гликолиза, брожения и дыхания. Спиртовое, молочнокислое, маслянокислое брожение. Работы Л. Пастера, Э. Бухнера. Энергетический баланс анаэробного гликолиза. Регуляция гликолиза на уровне гексокиназы, фосфофруктокиназы. Гликогенолиз.

31.Окислительное декарбоксилирование пирувата. Пируватдегидрогеназа. Суммарное уравнение и энергетический баланс окислительного декарбоксилирования пирувата.

32.Цикл лимонной кислоты. Отдельные реакции цикла. Суммарное уравнение окисления ацетилСоА в цикле Кребса. Роль цикла лимонной кислоты в катаболизме углеводов. Амфиболическое значение цикла Кребса. Регуляция цикла Кребса на уровне цитратсинтазы, изоцитратдегидрогеназы и а-кетоглутаратдегидрогеназного комплекса.

33. Пентозофосфатный путь (гексозомонофосфатный шунт) - альтернативный путь окисления глюкозо-6-фосфата. Отдельные реакции. Регуляция пентозофосфатного пути на уровне глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы. Биохимическая роль пентозофосфатного пути окисления глюкозы. Глиоксилатный цикл.

34.Глюконеогенез. Реакции, участвующие в преодолении необратимых стадий: образование фосфоенолпирувата, фруктозо-6-фосфата, глюкозы. Роль глюконеогенеза. Биосинтез крахмала и гликогена. Нуклеозиддифосфатсахара и их роль в биосинтезе олигосахаридов и полисахаридов. Гликозилтрансферазы.

35.Фотосинтез. Работы К.А. Тимирязева. Растительные пигменты, хлорофиллы. Хроматографический метод С. Цвета и его применение в современной биохимии. Структура фотосинтетического аппарата. Генерация и роль АТФ в процессах фотосинтеза. Фотолиз воды и световые реакции при фотосинтезе.

36.Темновые реакции при фотосинтезе. Цикл Кальвина. Применение меченых атомов при изучении обмена веществ, в частности, химизма фотосинтеза. Сравнение С3 и С4 циклов.

37.Катаболизм липидов. Липолитические ферменты - липаза, фосфолипазы,. Эмульгирование жиров, роль желчных кислот. Всасывание продуктов расщепления липидов в тонком кишечнике. Роль сывороточного альбумина в транспорте кровью жирных кислот.

38.Активирование жирных кислот, роль в этом процессе ацилСоА-синтетазы. Бета-, альфа- и омега-окисление жирных кислот. Механизм β-окисления насыщенных жирных кислот с четным числом углеродных атомов. Окисление моноеновых и полиеновых жирных кислот.

39.Биосинтез жирных кислот, его локализация. Строение комплекса синтетазы жирных кислот. Роль ацилпереносящего белка. Источники НАДРН для биосинтеза жирных кислот. Образование малонилСоА. Четыре этапа цикла: восстановление, конденсация, дегидратация, насыщение. Энергетические затраты на синтез жирных кислот.

40.Роль митохондрий в удлинении углеродного скелета пальмитиновой кислоты и образование моноеновых жирных кислот - пальмитоолеиновой и олеиновой. Образование и превращение кетоновых тел: ацетоацетата, β-гидроксибутирата, ацетона.

41.Биосинтез глицерофосфолипидов. Роль ЦТФ в этом процессе. Два пути биосинтеза триацилглицеролов: фосфатидный и моноацилглицерольный. Транспорт синтезированных триацилглицеролов из кишечника в кровь. Образование хиломикронов. Биосинтез желчных кислот.

42.Биологическое окисление. Классификация процессов биологического окисления. Свободное окисление и окисление, сопряженное с фосфорилированием. Ферменты, участвующие в биологическом окислении: оксидазы, аэробные и анаэробные дегидрогеназы, пероксидазы, каталаза.

43.Окисление, сопряжённое с фосфорилированием АДР. Субстратное фосфорилирование. Цепь переноса электронов и протонов внутренней мембраны митохондрий. Компоненты дыхательной цепи. Окислительно-восстановительные потенциалы дыхательных переносчиков. Коэффициент окислительного фосфорилирования Р/О, Р/2е.

44.Представления о механизмах сопряжения окисления и фосфорилирования в дыхательной цепи. Хемиосмотическая теория Митчелла. Электрохимический протонный градиент как форма запасания энергии. Строение АТР-синтазного комплекса. Механизм образования АТР. Разобщение транспорта электронов и синтеза АТР, действие 2,4 динитрофенола. Ионофоры.

45.Общая суточная потребность в белках взрослого человека. Полноценные и неполноценные белки. Расщепление белков в желудочно-кишечном тракте. Протеолитические ферменты. Активация пепсиногена, трипсиногена, химитрипсиногена. Всасывание продуктов гидролиза белков. Использование протеолитических ферментов в промышленности и медицине.

46.Катаболизм аминокислот. Преобразования аминокислот по аминогруппе, карбоксильной группе и радикалу. Переаминирование. Дезаминирование аминокислот - окислительное, восстановительное, гидролитическое, внутримолекулярное. Декарбоксилирование аминокислот. Преобразования аминокислот по радикалу.

47. Метаболизм аммиака. Пути обезвреживание аммиака. Биосинтез мочевины (орнитиновый цикл Кребса). Катаболизм углеродного скелета аминокислот. Гликогенные и кетогенные аминокислоты.

48.Биосинтез белка. Активирование аминокислот. Характеристика аминоацил-тРНК-синтетаз. Роль т-РНК в процессе биосинтеза белка. Рибосомы. Инициация трансляции, элонгация и терминация. Белковые факторы, участвующие в инициации, элонгации и терминации трансляции. Полисомы.

49. Посттрансляционные изменения в молекуле белка. Роль шаперонов в этом процессе. Транспорт белков, их встраивание в мембраны. Регуляция синтеза белка. Работы Жакоба и Моно. Генетический код, его свойства.

50.Катаболизм нуклеиновых кислот. Характеристика нуклеаз - эндонуклеазы, экзонуклеазы, дезоксирибонуклеазы, рибонуклеазы, рестриктазы. Генная инженерия. Расщепление пуриновых оснований. Мочевая кислота - основной продукт катаболизма пуриновых нуклеотидов у человека. Расщепление пиримидиновых оснований.

51. Биосинтез пуриновых нуклеотидов. Источники азота и углерода в пуриновом и пиримидиновом циклах. Инозиновая и оротовая кислоты как основные промежуточные продукты синтеза пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов. Биосинтез дезоксирибонуклеотидов. Участие в этом процессе тиоредоксина и тиоредоксинредуктазы.

52. Биосинтез нуклеиновых кислот. Репликация ДНК. Полуконсервативный механизм репликации ДНК, предложенный Дж. Уотсоном и Ф. Криком. ДНК-полимеразы I, II, III прокариот. Этапы биосинтеза ДНК. Ведущая и запаздывающая цепи ДНК. Синтез запаздывающей цепи прерывистым способом. Фрагменты Оказаки. ДНК-лигаза.

53. Процесс транскрипции. Этапы транскрипции - инициация, элонгация и терминация. Посттранскрипционный процессинг мРНК –кэпирование, удаление лишних нуклеотидных последовательностей, присоединение поли(А)-фрагмента, сплайсинг. Роль малых ядерных РНК в вырезании нитронов. Транспорт мРНК из ядра в цитоплазму. Информоферы и информосомы.

54.Взаимосвязь между обменами белков, углеводов, жиров и липидов. Способы регулирования метаболизма. Посттрансляционная ковалентная модификация белков (внутриклеточные протеазы, протеинкиназы, протеинфосфатазы), метилирование, гликозилирование, амидирование и дезамидирование и др. модификации. Регулирование активности ферментов субстратом, продуктом и метаболитами.

55.Гормоны. Классификация гормонов. Заболевания, связанные с нарушением выработки гормонов. Механизм действия гормонов белковой, пептидной природы и производных аминокислот. Стимуляторы роста растений и микроорганизмов; гербициды; антибиотики; фитонциды и их регуляторная роль.

56.Понятие о вторичных метаболитах, их классификация. Виды эколого-биохимических взаимодействий между организмами различных систематических групп, опосредуемые вторичными метаболитами. Хеморегуляторы, хемоэффекторы, хемомедиаторы, их роль в экосистемах.