- •Программа экзамена по биохимии для инженеров по специальности биотехнология
- •Тема 1. Химическая организация клетки. Статическая биохимия.
- •Тема 2. Основные положения цитологии. Локализация биохимических процессов в клетке. Принцип компартментализации.
- •Тема 3. Метаболическая биохимия
- •Тема 4. Молекулярные механизмы передачи генетической информации
- •Тема 5 Вторичные метаболиты
- •Необходимо знать следующее:
- •Литература Основная:
- •Дополнительная:
Программа экзамена по биохимии для инженеров по специальности биотехнология
Содержание дисциплины:
химическая организация, строение и функции клетки эукариотов и прокариотов;
строение, состав и физиологическая роль клеточной стенки и цитоплазматической мембраны;
внутриклеточные органеллы;
принципы биоэнергетики;
пути и механизмы преобразования энергии в живых системах;
аэробные и анаэробные окислительно-восстановительные процессы;
фотосинтез и хемосинтез;
азотфиксация;
биосинтез веществ в клетках;
организация биосинтетических процессов в клетках эукариот и прокариот;
вторичные метаболиты;
транспорт субстратов и продуктов, основные механизмы, организация и регуляция транспортных процессов;
молекулярные механизмы передачи генетической информации.
Тема 1. Химическая организация клетки. Статическая биохимия.
Биохимия - наука о веществах, которые входят в состав живой природы, и их превращениях, лежащих в основе разнообразных проявлений жизнедеятельности. Теоретическая и практическая значимость биохимии, связь с другими естественными науками. История биохимии
Статическая биохимия: изучение химического состава и строения веществ, содержащихся в живых организмах.
Динамическая биохимия: изучение обменных процессов как основы деятельности живых организмов.
Основные методы биохимии.
Границы жизни, домены живого мира.
Химический состав живой материи.
Понятие о макро- и микроэлементах.
Аминокислоты и белки.
Аминокислоты. Химическая структура и физико-химические свойства аминокислот. Стереохимия, амфотерность, реакционная способность аминокислот. L и D -аминокислоты. Заменимые и незаменимые аминокислоты.
Пептиды. Характеристика пептидной связи. Классификация, методы анализа.
Аминокислотный состав белков. Строение, стереохимия, физико-химические свойства и классификация протеиногенных аминокислот.
Пространственная структура белковой молекулы. Понятие о первичной, вторичной (α-спирали и β-структуры), третичной структурах белка. Строение и функциональная роль доменов. Фолдинг белков. Глобулярные и фибриллярные белки. Четвертичная структура белков. Надмолекулярные белковые комплексы. Характеристика связей, стабилизирующих структуру белков. Внутри- и межмолекулярные взаимодействия, определяющие пространственную структуру белков. Денатурация и ренатурация белков. Функции белков. Влияние иерархической структуры белков на их биологические функции. Методы выделения и идентификации белков. Классификация белков. Глобулярные и фибриллярные белки. Простые и сложные белки, их группы и отдельные представители в живых организмах. Строение, свойства и биологическая роль хромопротеинов (флавопротеины и гемопротеины), гликопротеинов, липопротеинов, металлопротеинов, фосфопротеинов и нуклеопротеинов. Инсулин. Коллагены. Эластин. Шелк. Кератины. Казеин. Актин. Миозины. Тубулин. Кальмодулин. Лизоцим. Белки - переносчики и депо кислорода. Миоглобин. Гемоглобин. Гемоцианин. Иммуноглобулины. Гаптены. Вещества групп крови. Иммуноглобулины. Белки системы свертывания крови. Геномные белки . Физико-химические свойства белков. Молекулярная масса и размер молекул белков. Ультрацентрифугирование. Коэффициент седиментации. Единица Сведберга. Амфотерные свойства и изоэлектрическая точка белков. Коллоидные свойства раствора белка. Методы очистки и идентификации белков
Процессы репликации, транскрипции и трансляции. Биосинтез белка. Активация аминокислот. Антибиотики - ингибиторы трансляции. Белки - шапероны. Процессинг вновь синтезированных белков.
Ферменты
Общее понятие о ферментах и отличие их от катализаторов небиологической природы. Химическая природа и строение фермента. Кофакторы, коферменты, простетическая группа. Коферментные формы витаминов. Участие металлов в ферментативных процессах. Активные и регуляторные центры. Обратимость действия ферментов. Специфичность ферментов и ее виды. Обнаружение ферментов в биологических объектах.
Шифр ферментов. Классы ферментов: оксидоредуктазы, трансфе- разы, гидролазы, лиазы, изомеразы, лигазы /синтетазы/ - типы катализируемых реакций и отдельные представители из каждого класса ферментов. Применение ферментов в биотехнологии. Ферменты гликолиза. Пируват-дегидрогеназный и альфа-кетоглутарат-дегидрогеназный комплексы. Ферменты цикла Кребса. Трансаминазы. Пиридоксалевый катализ. Протеазы. Специфичность и функции протеаз. Ингибиторы протеаз. Убиквитины. Циклины. Гидролазы. Дегидрогеназы. АТФ-азы. Рибулёзобисфосфат карбоксилаза. Киназы. ДНК-полимеразы. РНК-полимераза. ДНК-лигаза. Оксидазы. Цитохромы. Каталаза, пероксидаза. Супероксиддисмутаза.
Кинетика ферментативных реакций. Скорость ферментативной реакции. Единицы активности ферментов. Влияние концентрации субстрата и концентрации фермента на скорость ферментативной реакции. Константа Михаэлиса. Влияние температуры, рН, активаторов и ингибиторов на скорость ферментативной реакции. Активация и ингибирование ферментов.
Нуклеозиды, нуклеотиды, нуклеиновые кислоты
Распространение и локализация в биообъектах, разнообразие, состав, биологическая роль. Азотистые основания (Пурины. Пиримидины). Углеводные компоненты (Рибоза. Дезоксирибоза). Химическое строение, функции. 3'-5' - межнуклеотидная связь. Структурная организация олигонуклеотидов, полинуклеотидов (нуклеиновых кислот).
Химический состав нуклеиновых кислот. Структурные компоненты нуклеиновых кислот. Номенклатура нуклеозидов и нуклеотидов. Фосфодиэфирная связь.
Строение и биологическая роль ДНК. Правило Чаргаффа. Принцип комплементарности (комплементарные пары нуклеиновых оснований).
Характеристика первичной структуры ДНК. Формы двойной спирали ДНК. Связи, стабилизирующие структуру ДНК. Одно- и двуцепочечные, кольцевые и линейные молекулы ДНК.
Структура, свойства, функции, типы РНК (матричных, рибосомальных и транспортных РНК). Физико-химические свойства ДНК и РНК.
Свободные нуклеотиды и их производные. АТФ, ее строение и роль. Динуклеотиды.
Углеводы
Общая характеристика и классификация углеводов. Биологическая роль и распространение в природе. Особенности строения, изомерии, конформации и биохимических свойств моносахаридов. D- и L- конфигурации. Практическая значимость моносахаридов и их производных. Дезоксисахара и аминосахара
Строение, свойства и биологическая роль основных природных дисахаридов (лактоза, мальтоза, сахароза, фруктоза).
Олигосахариды.
Полисахариды: гомо- и гетерогликаны. Строение, свойства и значение крахмала, гликогена, целлюлозы, хитина. Гетерогликаны. и связи. Классификация, распространение и биологическая роль. Протеогликаны. Гликозаминогликаны. Практическое использование олиго- и полисахаридов.
Пищевые и структурные углеводы.
Липиды
Строение, физико-химические свойства и функциональная роль липидов. Классификация и номенклатура жирных кислот. Насыщенные и ненасыщенные (моно- и полиеновые) кислоты и их эфиры. Жиры и масла. Глицериды и фосфоглицериды. Терпены и стероиды. Строение и транспортные свойства клеточных мембран. Эйкозаноиды: простагландины и лейкотриены. Сфинголипиды.
Ацилглицерины. Воски. Фосфолипиды: глицерофосфолипиды и сфингомиелины. Гликолипиды: цереброзиды и ганглиозиды. Стероиды: структура, свойства важнейших представителей (холестерол желчные кислоты, стероидные гормоны, витамины группы Д). Биологическая роль и практическое использование липидов.
Внутриклеточный липолиз: гидролиз жира в клетке, окисление глицерина и жирных кислот. Ацетил КоА-конечный продукт -окисления жирных кислот. Синтез триацилглицеридов. Взаимосвязь между обменом углеводов и липидов.
Витамины
Классификация и номенклатура витаминов. Структура, свойства, роль в обмене веществ водорастворимых и жирорастворимых витаминов, провитаминов. Гиповитаминоз, авитаминоз. Жирорастворимые витамины: А, Д, Е, К – химическая природа, биологическая роль, пищевые источники. Провитамины. Водорастворимые витамины: В1, В2, В3, В12, С, Н /биотин/ - химическая природа, роль в обмене, пищевые источники.