
- •1. Предмет и задачи биофизики
- •2. Термодинамика
- •3.Биоэнергетика.
- •Электронная схема жизни
- •Трансмембранный электрохимический потенциал – унифицированная форма энергии в клетке
- •Принцип энергетического сопряжения.
- •Законы биоэнергетики.
- •Третий закон биоэнергетики
- •Общая схема энергетических преобразований в клетке Молекулярные механизмы процессов энергетического сопряжения - хемиосмотическая теория Митчела
- •Химические свойства
- •[Править]Роль в организме
- •Пути синтеза
- •Энергетика фотосинтеза
- •Уникальность фотосинтеза как физико-химического процесса.
- •4. Кинетика биологических процессов Кинетическая классификация химических реакций. Типы реакций.
- •Кинетические признаки, лежащие в основе различий простой и сложной реакций
- •Типы простых мономолекулярных и бимолекулярных реакций
- •Особенности кинетики биологических процессов
- •Скорость реакции
- •Зависимость скорости реакции от температуры.
- •Уравнение Аррениуса
- •График Аррениуса для биологических процессов
- •2. Обменно-резонансный.
- •3. Экситонный механизм.
- •Индуктивно-резонансный перенос
- •Что такое свободные радикалы?
- •Классификация свободных радикалов, образующихся в нашем организме
- •Биологические последствия пероксидации липидов
- •9. Биофизика фотобиологических процессов Фотобиологические процессы. Классификация фотобиологических процессов.
- •Участие пигментов в преобразовании энергии квантов
- •Зрение: строение зрительной клетки. Родопсин, фотопревращение родопсина
- •Фотодеструктивные процессы. Их общая характеристика.
- •10. Молекулярная биофизика.
- •Уровни структурной организации белков:
- •Роль слабых взаимодействий ближнего и дальнего порядка в самоорганизации белковой молекулы
- •Структурные и энергетические факторы, определяющие динамическую подвижность белков, потенциал Леннард-Джонса.
- •Конформационные изменения в белке
- •Ферме́нты
- •Ферментативный катализ
- •Электронно-конформационные взаимодействия
- •11. Биофизика механохимических процессов.
- •12.Биофизика мембранных процессов.
- •Мембрана как универсальный компонент биологических систем.
- •Плазматическая мембрана, химический состав биологических мембран
- •Классификация, принципы построения и характеристика мембранных липидов
- •Модельные липидные системы: монослои, мицеллы, липосомы.
- •Фазовые переходы липидов, температура фазового перехода
- •Молекулярная подвижность липидов: сегментарная, вращательная, латеральная, флип-флоп переходы
- •13. Функции биомембран Барьерная функция биомембран
- •Транспорт веществ через биомембраны
- •Движущие силы мембранного транспорта
- •Классификация транспорта веществ через мембраны
- •Механизмы пассивного мембранного транспорта
- •Уравнение Фика
- •Электродиффузионное уравнение Нэрнста-Планка
- •Ионный транспорт через каналы
- •Ионофоры
- •Облегчённая диффузия
- •Транспорт глюкозы в эритроцит
- •Активный транспорт
- •14. Электрические явления в мембранах Ионные токи через возбудимую мембрану
- •Стационарный потенциал Гольдмана-Ходжкина-Катца
- •Изменение мембранного потенциала при возбуждении, потенциал действия.
- •Распространение потенциала действия по нервному волокну
- •Роль локальных токов в распространении пд
- •15. Молекулярные механизмы рецепторных процессов Общая ха-ка процессов передачи информации в клетке: первичные мессенджеры, взаимодействия эффектор-рецептор, пути трансдукции рецепторного сигнала
- •Виды внутриклеточной сигнализации: аденилатциклазный и фосфоинозитидный пути трансдукции рецепторного сигнала
- •Вторичные мессенджеры
Роль слабых взаимодействий ближнего и дальнего порядка в самоорганизации белковой молекулы
Дальний порядок и ближний порядок: упорядоченность во взаимном расположении атомов или молекул в твёрдых телах и жидкостях. Упорядоченность на расстояниях, сравнимых с межатомными, называется ближним порядком, а упорядоченность, повторяющаяся на неограниченно больших расстояниях, — дальним порядком.
Структурные и энергетические факторы, определяющие динамическую подвижность белков, потенциал Леннард-Джонса.
Существует множество причин в различиях подвижности белков в липидах. Во-первых, это может происходить вследствие различий липидного состава мембран, который, как указывалось выше, влияет не ее текучесть. Белок может быть также частью большого комплекса с другими белками, который оказывается слишком большим, чтобы легко перемещаться. Подвижность может быть затруднена не принадлежащими собственно мембране структурами, такими как щелевые и тесные контакты, а также десмосомы и т.д. Последнее по порядку, но далеко не последнее по важности - возможно, что мембранные белки заякорены за элементы примембранного цитоскелета.
Потенциал Леннард-Джонса (потенциал 6-12) — простая модель парного взаимодействия неполярных молекул, описывающая зависимость энергии взаимодействия двух частиц от расстояния между ними. Эта модель достаточно реалистично передаёт свойства реального взаимодействия сферических неполярных молекул и поэтому широко используется в расчётах и при компьютерном моделировании.
Конформационные изменения в белке
Конформация белков. Свободное вращение в пептидном остове возможно между атомом азота пептидной группы и соседним α-углеродным атомом, а также между α-углеродным атомом и углеродом карбонильной группы. Вследствие взаимодействия функциональных групп аминокислотных остатков первичная структура белков может приобретать более сложные пространственные структуры. В глобулярных белках различают два основных уровня укладки конформации пептидных цепей: вторичную и третичную структуры.
Вторичная структура белков - это пространственная структура, формирующаяся в результате образования водородных связей между функциональными группами -С=О и - NH- пептидного остова. При этом пептидная цепь может приобретать регулярные структуры двух типов: α-спирали и β-структуры.
α-спирали водородные связи образуются между атомом кислорода карбонильной группы и водородом амидного азота 4-й от него аминокислоты;
β-Структура формируется между линейными областями пептидного остова одной полипептидной цепи, образуя при этом складчатые структуры. Полипептидные цепи или их части могут формировать параллельные или антипараллельные β-структуры. В первом случае N- и С-концы взаимодействующих пептидных цепей совпадают, а во втором - имеют противоположное направление
Третичная структура белка - тип конформации, образующийся за счет взаимодействий между радикалами аминокислот, которые могут находиться на значительном расстоянии друг от друга в пептидной цепи. Большинство белков при этом формируют пространственную структуру, напоминающую глобулу (глобулярные белки).
Ферме́нты
Ферме́нты, или энзи́мы— обычно белковые молекулы или молекулы РНК (рибозимы) или их комплексы, ускоряющие (катализирующие) химические реакции в живых системах. Реагенты в реакции, катализируемой ферментами, называются субстратами, а получающиеся вещества — продуктами. Ферменты специфичны к субстратам (АТФаза катализирует расщепление только АТФ, а киназа фосфорилазы фосфорилирует только фосфорилазу). Ферментативная активность может регулироваться активаторами и ингибиторами (активаторы — повышают, ингибиторы — понижают). Белковые ферменты синтезируются на рибосомах, а РНК — в ядре.