План лекций по биологической химии в осеннем семестре по специальности «Лечебное дело»
Введение в дисциплину. Биохимия и медицина.
Белки. Аминокислоты - структурные единицы белков.
Первичная структура белков.
Структурная организация белков (2-ая, 3-ая, 4-ая).
Основные физико - химические свойства белков.
Ферменты. Общие свойства.
Ферменты. Кофакторы ферментов.
Ферменты и их место в регуляции метаболизма.
Энзимопатии. Применение ферментов в медицине.
Нуклеиновые кислоты: структура, свойства, функции.
Биосинтез ДНК (репликация).
Биосинтез РНК (транскрипция).
Биосинтез белков (трансляция). (1).
Биосинтез белков (трансляция). (2).
Биосинтез белков (трансляция). (3).
16. Ингибиторы матричного биосинтеза и регуляция экспрессии генов у про - и
эукариотов.
Введение в обмен веществ. Биохимия питания.
Строение и функции клеточных мембран.
Тематика лекций и их содержание. 3 семестр по специальности «Лечебное дело»
1. Введение в дисциплину. Биохимия и медицина.
Предмет и задачи биологической химии. Обмен веществ и энергии структурная организация и самовоспроизведение как важнейшие признаки живой материи. Объекты биологического исследования. Место биохимии среди других биологических дисциплин.
Белки. Аминокислоты - структурные единицы белков. Аминокислоты входящие в состав белков, их строение и основные свойства. Пептидная связь и ее особенности.
Первичная структура белков.
Первичная структура белков и зависимость биологических свойств белков от первичной структуры. Видовая специфичность первичной структуры (инсулины разных животных).
4. Структурная организация белков (2-ая, 3-ая и 4-ая).
Конформация пептидных цепей (вторичная и 3-ая структуры). Слабые внутримолекулярные взаимодействия в пептидной цепи; дисульфидные связи. Основы функционирования белков. Активный центр белков. 4-ая структура белков, особенности их строения и функционирования (на примере гемсодержащих белков - миоглобина и гемоглобина).
5. Основные физико-химические свойства белков.
Молекулярный вес, размеры и форма, растворимость, ионизация, гидротация. Методы выделения индивидуальных белков: избирательное осаждение солями и органическими растворителями, гель-фильтрация, электрофорез, ионообменная и афинная хроматография. Методы количественного измерения белков.
6. Ферменты. Общие свойства.
Особенности ферментативного катализа. Специфичность действия ферментов. Изоферменты. Зависимость скорости ферментативных реакций от температуры, рН, концентраций фермента и субстрата. Единицы измерения активности и количества ферментов. Классификация и номенклатура ферментов.
7. Ферменты. Кофакторы ферментов.
Классификация коферментов ферментов. Коферментные функции витаминов, (на примере трансаминаз, витаминов Вг, Вб, РР).
8. Ферменты и их место в регуляции метаболизма.
Организация химических реакций в метаболические пути. Пространственная локализация ферментов. Структура метаболических путей (органоспецифичность, компартментализация). Основные принципы регуляции метаболических путей. Аллостерическая регуляция действия ферментов: белок - белковым взаимодействием;
ассоциацией / диссоциацией протомеров; путем фосфорилирования / дефосфоримирования; частичным (ограниченным) протеолизом.
9. Энзимопатии. Применение ферментов в медицине.
Основные принципы энзимодиагностики. Изоферменты (на примере изоформы лактатдегидрогеназы, изоформы креатинкиназы) и их использование для энзимодиагностики инфаркта миокарда. Применение ферментов в качестве лекарственных средств.
10. Нуклеиновые кислоты: структура, свойства, функция.
Строение нуклеиновых кислот и основные связи, формирующие первичную структуру ДНК и РНК. Вторичная структура ДНК и РНК. Денатурация и ренативация ДНК. Гибридизация ДНК - ДНК и ДНК - РНК; видовые различия первичной структуры нуклеиновых кислот.
11. Биосинтез ДНК (репликация). Стехиометрия реакции. Субстраты, источники
энергии, матрица, ферменты белки ДНК-репликативного комплекса. Синтез ДНК и фазы
клеточного деления. Роль циклинов в регуляции клеточного цикла.
12. Биосинтез РНК (транскипция): стехиометрия реакции.
ДНК как матрица. РНК-полимеразы. Биосинтез рибосомальных, транспортных и матричных РНК. Понятие о мозаичной структуре генов, первичных транскиптонах и их посттранскрипционном процессинге (созревание РНК).
13. Биосинтез белков (трансляция). (1)
Реализация генетической информации в фенотипические признаки, которые осуществляются в направлении ДНК -> м РНК -> белок ( основной постулат молекулярной биологии). Концепция один ген - один белок или один - ген - одна полипептидная цепь. Представление о коллинеарности - соответствие нуклеотидной последовательности экзонов гена и аминокислотной последовательности соответствующего белка.
14. Биосинтез белков (трансляция). (2).
Биологический код - способ перевода 4-х значной нуклеотидной записи информации в двадцатизначную аминокислотную последовательность. Свойства биологического кода: триплетность, специфичность, вырожденность, универсальность. Однонаправленность и неперекрываемость, сигналы терминации.
15. Биосинтез белков (трансляция). (3).
Отсутствие комплементарности между нуклеотидам и РНК и аминокислотами т РНК. тРНК как адаптор, осуществляющий перевод информации с языка нуклеотида на язык аминокислот. Взаимодействие кодонов м РНК с антикодонами т РНК Биосинтез аминоацил -тРНК. Специфичность аминоацил - т РНК - синтетаз. Последовательность событий при образовании полипептидной цепи на рибосоме: инициация, элонгация, терминация. Посттрансляционный процессинг белков.
16. Ингибиторы матричного биосинтеза и регуляция экспрессии генов у про- и
эукариотов.
Ингибиторы репликации, транскрипции и трансляции.
Вирусы и токсины. Интерфероны. Адаптивная регуляция экспрессии генов у про- и эукариотов. Теория оперона. Функционирование оперонов, регулируемых по механизму индукции и репрессии. Роль энхасеров (усилителей) и селенсеров (тушителей), амплификации (увеличение копий) и перестройки генов, процессинга в регуляции синтеза белков у эукариотов.
17. Введение в обмен веществ. Биохимия питания.
Обмен веществ: питание, метаболизм и выделение продуктов метаболизма. Состав пищи человека. Основные органические, минеральные и минорные компоненты. Углеводы, жиры, белки; суточная потребность, переваривание; частичная взаимозависимость при питании. Незаменимые компоненты основных пищевых веществ. Понятие о метаболизме, метаболических путях и ферментах метаболизма. Основные конечные продукты метаболизма у человека: углекислый газ, мочевина и др. вещества.
18. Строение и функции клеточных мембран.
Основные мембраны клетки и их функции. Общие свойства мембран: жидкостность, поперечная асимметрия, избирательная проницаемость.
Липидный состав мембран: фосфолипиды, гликолипиды, холестерин. Роль липидов в формировании липидного бислоя. Белки мембран: интегральные, поверхностные, «заякоренные». Механизмы переноса веществ через биологиские мембраны: простая диффузия, первично-активный транспорт (Na+ - К+ - АТФаза; Са2+ - АТФаза), пассивный симпорт и антипорт.
План
лекции по биологической химии в весеннем семестре. Специальность - «Лечебное дело».
Биоэнергетика. Биологическое окисление.
Дыхательная цепь и окислительное фосфорилирование.
Энергетический обмен. Общие пути катаболизма.
Аэробный и анаэробный распад глюкозы.
Метаболизм гликогена.
Регуляция метаболизма углеводов.
Обмен и функции липидов.
Обмен жирных кислот.
Обмен стероидов.
Обмен и функции азотсодержащих соединений.
Трансаминирование. Аминотрансферазы.
Конечные продукты азотистого обмена.
Биосинтез заменимых аминокислот.
Трансметилирование. Метионин.
Обмен фенилаланина и тирозина.
Регуляция обмена веществ. Гормоны.
Механизм действия гормонов белковой природы.
Стероидные и тиреодные гормоны.
Тематика лекций и их содержание. 4 семестр по специальности «Лечебное дело»
1. Биоэнергетика. Биологическое окисление.
Эндергонические и экзергонические реакции в живой клетке. Макроэргические соединения. Дегидрирование субстритов и окисление водорода (образование воды) как источник энергии для синтеза АТФ. НАД-зависимые и флавиновые дегидрогеназы, НАДН -дегидрогеназа, убихинол - дегидрогеназа (цитохром с редуктаза). Цитохром с оксидаза.
2. Дыхательная цепь и окислительное фосфорилирование.
Строение митохондрий и структурная организация ДЦ. Трансмембранный электрохимический потенциал как промежуточная форма энергии при окислительном фосфорилировании. Регуляция цепи переноса электронов (дыхательный контроль). Терморегуляторная функция тканевого дыхания. Нарушения энергетического обмена: гипоэнергетические состояния как результат гипоксии, гипоавитаминозов и др. причин. Образование активных форм кислорода и их повреждающего действия на клетки.
3. Энергетический обмен. Общие пути катаболизма.
Схема катаболизма основных пищевых веществ. Понятие о специфических путях катаболизма (до образования пирувата) и общем пути катаболизма (окисление пирувата и ацетил КоА). Окислительное декарбоксилирование пировиноградной к-ты: последовательность реакций, строение пируватдегидрогеназного комплекса. Цикл лимонной кислоты: последовательность реакций и характеристика ферментов. Связь между общим путем катаболизма и цепью электронов и протонов.
4. Катаболизм глюкозы. Аэробный распад - основной путь катаболизма глюкозы.
Последовательность реакций и физиологическое значение аэробного распада глюкозы. Использование глюкозы для синтеза жиров в печени и в жировой ткани.
Анаэробный распад глюкозы. Гликолитическая оксидоредукция, пируват как акцептор водорода; субстратное фосфорилирование. Физиологическое значение этого процесса.
5. Метаболизм гликогена. Биосинтез гликогена. Мобилизация гликогена. Изменения обмена глюкозы в печени при смене периода пищеварения на постабсортивный период и состояния покоя на мышечную работу. Роль инсулина, глюкагона, адреналина, аденилатциклазной системы, протеинкиназ. Нарушения (наследственные) обмена моносахаридов и дисахаридов. Гликогенозы и агликогенозы.
6. Регуляция метаболизма углеводов.
Регуляция метаболизма гликогена. Гормоны, регулирующие обмен гликогена (инсулин, глюкагон, адренплин). Регуляция активности гликогенфосфорилазы и гликогенсинтетазы. Регуляция метаболизма гликогена в печени и в мышечной ткани.
7. Обмен и функции липидов.
Важнейшие липиды тканей человека. Жирные кислоты липидов тканей человека. Фосфолипиды и сфинголипиды. Пищевые жиры и их переваривание. Ресинтез триацилглицеринов в стенке кишечника. Образование хиломикронов и транспорт жиров. Роль аполипопротеинов в составе хиломикронов. Состав и строение транспортных липопротеинов крови.
8. Обмен жирных кислот.
Бета - окисление жирных кислот. Расчет суммарного количества молекул АТФ, синтезированных при окислении одной молекулы пальмитоил - КоА. Регуляция скорости бета - окисления. Окисление ненасыщенных жирных кислот. Нарушения окисления жирных кислот. Обмен кетоновых тел. Синтез и окисление кетоновых тел. Кетоацидоз.
Обмен стероидов. Холестерин. Представление о биосинтезе. Регуляция этого процесса. Превращение холестерина в желчные кислоты. Выведение желчных кислот и холестерина из организма. Механизмы возникновения желчнокаменной болезни. Биохимия атеросклероза. Гиперхолестеринемия как фактор риска.
Обмен и функции азотсодержащих соединений.
Общая схема источников и путей расходования аминокислот в тканях. Переваривание белков. Протеиназы ЖКТ. Всасывание аминокислот. Биохимическое значение анализа желудочного сока. Протеиназы поджелудочной железы и панкреатиты. Применение ингибиторов протеаз для лечения панкреатитов.
Трансаминирование: аминотрансферазы; коферментная функция витамина Вб. специфичность трансаминаз. Определение трансаминаз в сыворотке крови при диагностике инфаркта миокарда, заболевание печени. Окислительное дезаминирование аминокислот; глутаматдегидрогеназа.
Конечные продукты азотистого обмена: соли аммония и мочевина. Основные источники аммиака в организме. Роль глутамина в обезвреживании и транспорте аммиака. Глутаминаза почек: образование и выведение солей аммония. Активация глутаминазы почек при ацидозе. Биосинтез мочевины. Нарушения синтеза и выведения мочевины. Гипераммониемия.
13. Биосинтез заменимых аминокислот.
Схема путей синтеза заменяемых аминокислот из глюкозы, (на примере аланина, аспартата, глутамата). Обмен серина и глицина.
14. Трансметилирование.
Метионин и его обмен. Особенности этого обмена. Реакция активации метионина. Примеры реакции трансметилирования. Синтез карнитина и креатина. Обмен цистеина и его связь с обменом метионина.
15. Обмен фенилаланина и тирозина.
Особенности обмена тирозина в разных тканях. Катаболизм тирозина в печени. Монооксигеназы и диоксигеназы. Превращение тирозина в щитовидной железе. Превращение тирозина в надпочечниках и нервной ткани. Фенилкетонурия. Тирозинемия. Алкаптонурия. Альбинизм.
16. Регуляция обмена веществ. Гормоны.
Иерархия регуляторных систем. Схема взаимосвязи регуляторных систем организма. Классификация и номенклатура гормонов. Клетки - мишени и клеточные рецепторы гормонов. Механизмы передачи гормональных сигланов в клетки.
17. Механизм действия гормонов белковой природы.
Аденилатциклазная мессенджерная система. Аденилатциклаза. протеинкиназы. Формы протеинкиназы и роль цАМФ в регуляции их активности. Рецепторы клеточных мембран и аденилатциклазная система. Характеристика компонентов этой системы. Гормоны, активирующие и игибирующие аденилатциклазу. Гуанилатциклазная мессенджерная система. Гуанилатциклаза и ее роль в синтезе ц ГМФ. ц ГМФ - зависимые протеинкиназы.
18. Стероидные и тиреодные гормоны.
Передача сигналов через внутриклеточные рецепторы. Гормоны щитовидной железы. Биосинтез йодтиронинов. Механизм действия и биологические функции йодтиранинов. Заболевания щитовидной железы: гипотиреоз, гипертиреоз.