2.4 Транспорт субстратов и продуктов через мембраны

Механизмы клеточной проницаемости: физическая диффузия, «облегченная» диффузия, первичный и вторичный активный транспорт. Организация транспортных систем. Способы сопряжения транспорта с энергией метаболизма. Секреция и экскреция.

2.5 Энергетический метаболизм клетки

Принципы биоэнергетики. Пути и механизмы преобразования энергии в живых системах. Образование АТФ и других макроэргических соединений в клетках. Роль АТФ и трансмембранной разности электрохимических потенциалов (ТЭП) в трансформации и запасании энергии в клетке. Мембранная биоэнергетика: ионные насосы, первичные и вторичные генераторы ТЭП.

Хемоорганотрофный метаболизм. Системы субстратного и мембранного фосфорилирования. Аэробное дыхание. Цепь переноса электронов, окислительное фосфорилирование в дыхательной цепи. Основные виды акцепторов электронов.

Основные пути превращения глюкозы в пируват (гликолиз, путь Энтнера-Дудорова, пентозофосфатный путь, пентозофосфокетолазный путь). Цикл Кребса. Типы брожения.

Подготовительный метаболизм органических соединений.

Хемолитотрофный метаболизм. Особенности строения дыхательной цепи хемолитотрофов. Окисление водорода, нитритов, аммиака хемолитотрофами. Обратный транспорт электронов.

Хлорофильный фототрофный метаболизм. Основные типы процессов, доноры электронов. Бесхлорофильный фотосинтез.

2.6 Биосинтетические процессы в клетке

Глюконеогенез. Глиоксилатный цикл. Биосинтез через пируват и ацетил-КоА.

Автотрофная и гетеротрофная фиксация СО₂. Цикл Кальвина. Ассимиляция С₁-соединений (метанола, метана, муравьиной кислоты и др.). Сериновый, рибулозомонофосфатный и ксилулозомонофосфатный путь фиксации формальдегида у микроорганизмов.

Ассимиляция минеральных компонентов (источников азота и серы). Азотфиксация. Синтез эндогенных доноров азота и серы (глутаминовой кислоты, глутамина, цистеина).

Биосинтез информационных биополимеров: белков, нуклеиновых кислот. Основные этапы процессов, их организация в клетках эу- и прокариот.

Биосинтез периодических полимеров (полисахаридов).

Биогенез биомембран. Первичные и вторичные метаболиты.

2.7 Основы регуляции метаболизма клетки

Определение, уровни регуляции. Регуляция активности ферментов путем обратимой ковалентной модификации. Регуляция активности путем нековалентного взаимодействия с эффекторами (модуляция).

Регуляция экспрессии генов. Контроль на уровне инициации транскрипции. Позитивный и негативный контроль экспрессии генов. Контроль на уровне терминации транскрипции. Катаболитконтролируемые опероны: модель лактозного оперона. Аттенюаторконтролируемые опероны: модель триптофанового оперона. Мультивалентная регуляция экспрессии генов.

2.8 Кинетика ферментативных и микробиологических процессов

Стационарная кинетика ферментативных реакций, уравнение Михаэлиса-Ментен. Влияние ингибиторов и активаторов на скорость ферментативных реакций. Температурная и рН- зависимость активности ферментов, инактивация ферментов.

Кинетическое описание процесса роста микроорганизмов. Изменение плотности популяции во времени при периодическом культивировании микроорганизмов и клеток, фазы роста. Экономический и метаболический коэффициенты. Математическое описание кривой роста. Влияние субстрата и продуктов на удельную скорость роста - уравнения Моно и Иерусалимского. Математическое описание турбулярной и хемостатной культуры. Кинетическое описание смешанных культур.

Кинетика гибели микроорганизмов. Кинетическое описание биосинтеза продуктов микроорганизмами.