10. 01. 2013 Программа по курсу Химические основы жизни V

10. 01. 2013
Программа по курсу Химические основы жизни
V семестр 2012 года
Баку
Часть II. Химическая биология
Жизнь как химическая система
1. Зачем «Науки о живом» химику?
2. Основные свойства и функции живого как сложной системы
3. Многообразие и систематика живого.
4. Клетка как единица живого. Строение клеток. Схема клеточной эволюции.
5. Два основных типа биологических информационных макромолекул: нуклеиновые кислоты
и белки.
6. Определение живого с точки зрения химика.
7. Типы химической связи. Гидрофобный эффект. Особые свойства воды как
системоорганизующего растворителя для биологических мембран и биологических
макромолекул.
Биологические мембраны.
1. Биологические мембраны, определение, строение, свойства
2. Липиды, химическая структура, классификация. Амфифильность.
3. Самоорганизация ансамблей молекул. Липидные мицеллы, бислои, липосомы.
Структура и функция белков.
1. Аминокислоты. Классификация по структуре бокового радикала.
2. Белок - высокомолекулярная, линейная, полярная макромолекула - полипептид
3. Химическая структура белка, природа пептидной (амидной) связи. Отличие мономера и
повторяющегося звена.
4. Первичная структура белка – информационная природа понятия. Принципы определения
структуры белка, масс-спектрометрия.
5. Два типа вторичной структуры белка: альфа-спираль и бета-слой. Водородная связь в
полипептидной цепи белка.
6. Третичная структура белка, понятие о конформации. Конформационные переходы.
Моделирование третичной структуры белка по аналогии.
7. Сложная поверхность беловой молекулы. Специфичность взаимодействия с другими
молекулами.
8. Четвертичная структура белка. Супрамолекулярные комплексы.
9. Функции белков.
10. Протеом – белковый «портрет» клетки.
Обмен веществом.
1. Трансмембранные белки, особенности строения. Структура трансмембранного домена.
2. Пассивный транспорт по градиенту концентрации вещества. Аквапорин. Калиевый канал.
Антибиотики-ионофоры.
Превращение энергии.
1. Активный транспорт: энергозависимый, против градиента концентрации вещества.
Бактериородопсин как протонный насос.
2. Преобразование энергии кванта света в трансмембранную разность потенциалов и далее в
энергию химических связей АТР. Реакционная способность фосфоангидридной связи.
3. Аденозинтрифосфат (АТР) как универсальный реакционный модуль биохимических
реакций. Термодинамика биохимических реакций: аддитивность энергии сопряженных
реакций.
Структура нуклеиновых кислот.
1. Нуклеиновые кислоты – высокомолекулярные, линейные, полярные макромолекулы полинуклеотиды. ДНК и РНК.
2. Химическая структура ДНК, природа фосфодиэфирной связи. Отличие мономера и
повторяющегося звена.
3. Первичная структура ДНК – информационная природа понятия. Принципы определения
первичной структуры ДНК.
4. Вторичная структура двутяжевой ДНК, двойная спираль. Комплементарные пары.
Изогеометричность комплементарных пар. Стэкинг-взаимодействия.
5. Понятие о денатурации и ренатурации ДНК.
Биосинтез нуклеиновых кислот.
I. Понятие о репликации ДНК.
1. Полуконсервативный механизм репликации.
2. Химический механизм матричного ступенчатого синтеза ДНК из мономеров дезоксирибонуклеозидтрифосфатов.
3. Понятие о ДНК-полимеразе.
4. Три этапа репликации: инициация, элонгация и терминация синтеза.
5. Проблема полярности (разнонаправленности) синтеза двух разных цепей. Фрагменты Оказаки.
ДНК-лигаза.
6. Топологические проблемы репликации. Топоизомеразы.
7. Антибиотики - ингибиторы топоизомераз бактерий.
8. Ингибиторы ДНК-полимеразы – ингибиторы репликации: противовирусные препараты и
противораковые препараты
II. Понятие о транскрипции РНК.
1. Копирование определенного участка значащей цепи ДНК в виде РНК, «генетический
файл».
2. Химический механизм матричного ступенчатого синтеза из мономеров рибонуклеозидтрифосфатов.
3. Понятие о РНК-полимеразе
4. Три этапа транскрипции: инициация, элонгация и терминация синтеза.
5. Сигналы транскрипции. Понятие о промоторе - «имя генетического файла». Особенности
первичной структуры промоторов
6. Ингибиторы транскрипции, различные типы. Антибиотики, противовирусные препараты,
противораковые препараты. Яды.
Структура РНК.
1. Химическая структура РНК, природа фосфодиэфирной связи. Отличия от ДНК. Разница
между мономером и повторяющимся звеном. Первичная структура РНК –
информационная природа понятия.
2. Вторичная структура однотяжевой РНК, шпилька. Комплементарные пары. Вторичная
структура тРНК – клеверный лист.
3. Третичная структура РНК. Складывание «клеверного листа» тРНК в Г-образную структуру.
Биосинтез белка.
1. Поток генетической информации: ДНК, РНК, белок. Понятие о трансляции – переводе
последовательности нуклеотидов ДНК/мРНК в последовательность аминокислот белка.
2. Генетический код, примеры расшифровки кода. Свойства генетического кода.
3. Проблема декодирования – аминоацилирование только соответствующей тРНК.
Аминоацил-тРНК-синтетаза (АРСаза). Активация аминокислот в реакции с АТР,
аминоациладенилат.
4. Химический механизм матричного ступенчатого синтеза белка из мономеров – двух
аминоацил-тРНК, ориентированных на мРНК.
5. Рибосома – наноробот для биосинтеза белка.
6. Два типа РНК: мРНК и некодирующие РНК. Функции РНК.