Лекция Что такое жизнь с точки зрения химика. Зачем "Науки о живом"
Вид материала | Лекция |
СодержаниеТема 1: общие свойства и структура ферментов Тема 2: кинетика и механизмы ферментативного катализа Тема 3: прикладная энзимология Химические основы биологических процессов |
- Что такое спектральный анализ с точки зрения химика и физика?, 361.33kb.
- Реферат Что такое жизнь с точки зрения физики, 134.02kb.
- Что такое астрология с точки зрения науки, или, нужно ли научно изучать астрологию, 396.53kb.
- Лекция 1 Введение. Общие сведения об операционных системах, 196.75kb.
- Н. А. Добролюбов в своей знаменитой статье «Что такое \"обломовщина\"?» писал об этом, 29.53kb.
- И. С. Кон в поисках себя личность и ее самосознание, 4137.97kb.
- Во все времена, политика оказывала огромное влияние на функционирование государства, 53.86kb.
- Лекция 4 Мотивационные состояния человека, определяющие линию его поведения Мотивация, 224.26kb.
- Григорий Петрович «Учение о спасении и гармоничном развитии», 81.86kb.
- Предпосылки возникновения буддизма, 213.95kb.
Программа по курсу ХОБП.
Осенний семестр 2009 года.
I часть – ХПС
Лекция 1. Что такое жизнь с точки зрения химика.
- Зачем "Науки о живом" химику?
- Определение живого. Основные свойства живого
- Многообразие и систематика
- Строение клеток
- Биологические полимеры - три основных типа
- Типы химической связи
- Свойства воды как растворителя для биологических макромолекул
Лекция 2. Структура и функция белка.
- Уровни организации структуры белка
- Белок - линейный информационный полимер, обладающий полярностью
- Аминокислоты: классификация по структуре бокового радикала
- Метод определения первичной структуры белка - масс-спектрометрия
- Типы вторичной структуры белка, водородная связь в полипептидной цепи
- Третичная структура белка, конформация
- Моделирование структуры аналогов, компьютерная симуляция
- Сложная поверхность белка, специфичность взаимодействия с другими молекулами
- Четвертичная структура белка
- Cупрамолекулярные комплексы
- Функции белков
- Мутации в молекуле белка
- Протеом - белковый портрет клетки
Лекция 3. Биологические мембраны, обмен веществом.
- Биологические мембраны. Определение, строение и свойства
- Липиды. Классификация, химическая структура.
- Гидрофобные взаимодействия
- Липидные мицеллы, бислои, липосомы
- Мембранные белки. Особенности строения.
- Мембранный транспорт
- Ионные каналы и насосы.
Лекция 4. Обмен энергией.
- Обмен энергией как предмет изучения биоэнергетики.
- Аденозинтрифосфат (АТР) - универсальный реакционный модуль биохимических реакций.
- Термодинамика биохимических реакций.
- Фотосинтез,
- Электрохимический потенциал
- Транспорт протонов,: бактериородопсин как протонный насос
Лекция 5. Структура нуклеиновых кислот.
- Нуклеиновые кислоты - высокомолекулярные, линейные, полярные биополимеры. ДНК и РНК.
- Первичная структура полимерной цепи ДНК
- Вторичная структура двутяжевой ДНК. Изогеометричность комплементарных пар, стэкинг
- Топология ДНК - суперспирализация.
Лекция 6. Биосинтез нуклеиновых кислот.
I. Понятие о репликации
- Полуконсервативный механизм
- Механизм полимеризации.
- ДНК - полимераза.
- Три этапа - инициация, элонгация и терминация.
- Проблема полярности. Фрагменты Оказаки
- Топологическая проблема репликации.
- Ингибиторы топоизомеразы; антибиотики, противовирусные и противораковые препараты.
II. Понятие о транскрипции.
- Механизм полимеризации.
- РНК-полимераза.
- Три этапа - инициация, элонгация и терминация. .
- Сигналы транскрипции, промотор.
- Ингибиторы транскрипции; яды, антибиотики, противовирусные и противораковые препараты.
- Обратная транскриптаза.
Лекция 7. Биосинтез белка.
- Первичная структура однотяжевой РНК. Отличия от ДНК
- Вторичная структура однотяжевой РНК
- Третичная структура РНК.
- Мимикрия пространственной структуры РНК и белка.
- РНК-ферменты - рибозимы
- Функции нуклеиновых кислот
- Понятие о трансляции. Основная "догма" молекулярной биологии.
- Генетический код, его свойства.
- Декодирование. Активация аминокислот. Аминоациладенилат.
- Рибосома - наноробот для биосинтеза белка.
- Схема реакции и процесса образования пептидной связи.
Лекция 8. Регуляция экспрессии генов. Система передачи сигнала.
- Фенотип клетки. Протеом
- Прокариоты: Операторно - промоторный участок ДНК, регуляторный белок, оперон.
- 2 типа контроля у прокариот: негативный и позитивный
- 4 варианта регуляции экспрессии генов прокариот при участии лиганда.
- Триптофановый оперон.
- Для эукариот характерна избыточность и неоднозначность регуляции.
- Сигналы для клетки. Ответы клетки.
- Блоки, каскады, дифференцировка. Пример - эмбриогенез.
- Три типа систем передачи сигнала. 4 свойства системы передачи сигнала
- Усиление и объединение сигнала. Каскад фосфокиназ
- Модель нейронной сети. Нелинейность функции выхода, обучаемость, устойчивость.
- Рак как множественное нарушение системы передачи сигнала для деления клеток.
Лекция 9. Геном, плазмиды, вирусы.
- Динамика генома.
- Рекомбинация ДНК.
- Плазмиды - "генетические аксессуары". Структура плазмид.
- Вирусы – неживые супрамолекулярные комплексы. Примеры вирусов прокариот и эукариот. Ретровирусы.
- Геном. Определение. Размеры.
- Ген. Определение. Структура.
- Строение генов эукариот
- Сплайсинг, химия сплайсинга, "конструктор РНК"
- Домены в структуре белка.
- Иммунный ответ, иммуноглобулины
- Комбинаторика экзонов антител.
Лекция 10. Генетическая инженерия.
- Анализ геномов.
- Определение первичной структуры ДНК; автоматический синтез ДНК.
- Полимеразная цепная реакция.
- Рестриктазы. Полиморфизм длины рестрикционных фрагментов.
- Дактилоскопия ДНК
- Клонирование. Примеры терапевтического клонирования.
- Конструирование рекомбинантных ДНК.
- Генная инженерия - 4 основных этапа. Векторная ДНК, введение ДНК в клетку, клонирование, идентификация клонов.
- Трансгенные организмы
- Генотерапия
Программа по курсу ХОБП. Часть II – Энзимология.
Осенний семестр 2009 года.
-
ТЕМА 1: ОБЩИЕ СВОЙСТВА И СТРУКТУРА ФЕРМЕНТОВ
- Ферменты как природные катализаторы. Основные отличия ферментативного катализа от традиционного химического. Ферменты в химии.
- Источники ферментов. Нахождение ферментов в природных объектах,
локализация ферментов в клетке.
- Биосинтез ферментов. Посттрансляционная модификация.
Сборка ферментов. Кофакторы и простетические группы.
- Методы выделения биополимеров: особенности и трудности. Методы фракционирования белков. Хроматография, электрофорез и изоэлектрическая фокусировка. Критерии чистоты ферментных препаратов
- Энергия и силы в биосистемах. Взаимодействия в белковой молекуле: ковалентные, водородные связи, гидрофобные и электростатические взаимодействия.
- Уровни структурной организации белков: первичная, вторичная, третичная и четвертичная структуры, понятие о сверхвторичных структурах и доменах.
- Стабильность белков (ферментов). Денатурация и инактивация. Принципы стабилизации ферментов
- Химическая модификация белков (ферментов). Виды ферментных препаратов.
- Классификация ферментов.
-
ТЕМА 2: КИНЕТИКА И МЕХАНИЗМЫ ФЕРМЕНТАТИВНОГО КАТАЛИЗА
- Стационарная кинетика ферментативных реакций. Методы обработки экспериментальных данных.
- Кинетические схемы Михаэлиса и Анри, их дискриминация.
- Трехстадийная схема ферментативного катализа. Константы скорости в элементарных стадиях ферментативного катализа. Лимитирующие стадии ферментативных реакций.
- Ингибирование ферментов. Обратимые и необратимые ингибиторы. Основы ингибиторного анализа.
- Влияние рН на скорость ферментативной реакции, рН-зависимости кинетических параметров.
- Температурные зависимости скоростей ферментативных реакций. Термоинактивация ферментов.
- Активные центры ферментов. Каталитические и сорбционные подцентры ферментов. Основные структурные элементы. Специфичность и эффективность ферментативного катализа.
- Физикохимические причины ускорения ферментативных реакций. Эффекты сближения и ориентации , усиление реакционной способности в ансамблях функциональных групп, эффекты среды. Теории ферментативного катализа.
- Общий кислотно-основной катализ в механизме действия ферментов. Промежуточные соединения в ферментативном катализе.
- Активные центры ферментов и механизмы катализируемых реакций. Понятия о химических механизмах действия -химотрипсина, трипсина, эластазы, папаина, пепсина, лизоцима, карбоксипептидазы, рибонуклеазы, карбоангидразы.
ТЕМА 3: ПРИКЛАДНАЯ ЭНЗИМОЛОГИЯ
- Прикладная энзимология, основные направления развития и области практического использования ферментов. Биоконверсия вещества и энергии.
- Иммобилизованные биокатализаторы. Носители и методы иммобилизации. Основные характеристики иммобилизованных ферментов.
- Использование ферментов в химическом синтезе. Принципы конструирования реакционных систем.
- Использование ферментов в химическом анализе и медицинской диагностике.Иммуноферментный анализ. Биолюминесцентный анализ. Биосенсоры.
- Ферменты в медицине. Лекарственные препараты на основе ферментов и их регуляторов.
- Основные мишени действия лекарственных препаратов.
- Ферменты антибактериального действия. Особенности строения клеточной стенки бактерий.
- Транспорт в живых системах. Рецепторы и системы передачи сигнала. Понятие о гормональной регуляции.
- Механизмы обеспечения целостности организма и иммунитет.
- Инженерия биокатализаторов и биокаталитических систем.
Рекомендуемая литература по курсу
ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
ЧАСТЬ II . ЭНЗИМОЛОГИЯ
- A.L.Leninger, D.L.Nelson, M.M.Cox “ Principles of Biochemistry”, Worth Publishers, Inc.: N.Y., 1993
- И.В.Березин, К.Мартинек « Основы физической химии ферментативного катализа», М.: Высшая Школа, 1977
- Г.Шульц, Р.Ширмер « Принципы структурной организации белков» М.: Мир, 1982
- Э.Фёршт « Структура и механизм действия ферментов», М.: Мир, 1980
- С.Д.Варфоломеев «Химическая энзимология», М.: Академия, 2004
- И.В.Березин, Н.Л.Клячко,А.В.Левашов и др. "Иммобилизованные ферменты" (Биотехнология. кн.№7, а также кн. №1 и №8), М.: Высшая Школа, 1987.