5. Биологические мембраны

Поверхностный аппарат клеток; его компоненты и функции. Надмембранные структуры у прокариот и эукариот. Гликокаликс. Организация, основные и дополнительные функции гликокаликса.

Субмембранная система клетки. Эктоплазма. Опорные и сократимые элементы субмембранной системы.

Рецепторы мембран. Специфические и неспецифические рецепторы. Антигенные свойства гликокаликса. Антитела позвоночных животных. Их строение, разнообразие, функции. Сывороточные и интегрированные антитела. Функциональные межклеточные контакты.

Транспорт веществ через мембраны. Пассивный и активный транспорт. Транспорт по градиенту концентрации и против градиента концентрации. Электрохимический градиент. Эндоцитоз и экзоцитоз. Примеры механизмов транспорта веществ через мембраны (натрий-калиевый насос, трансопрт глюкозы, транспорт холестерина).

6. Обмен веществ в клетках

Общая характеристика обмена веществ. Пластический и энергетический обмен.

Пластический обмен. Общая характеристика катаболизма. Фототрофные и хемотрофные организмы. Автотрофные и гетеротрофные организмы. Фотосинтез. Хемосинтез.

Энергетический обмен. Основные типы катаболизма: аэробное дыхание, анаэробное дыхание с использованием неорганических окислителей, анаэробное брожение.

Сопряженность метаболических процессов.

Электрон-транспортные цепи. Доноры и акцепторы электронов и протонов. Мембранные и немембранные переносчики электронов и протонов. Протонные резервуары. Протонные (электрохимические) потенциалы. Синтез АТФ на мембранах.

Фотосинтез. Общая характеристика фотосинтеза. Особенности бактериального фотосинтеза, фотосинтеза у водорослей и высших растений. Световые реакции фотосинтеза. Фотосистемы. Фотофосфорилирование. Темновые реакции фотосинтеза. Цикл Кальвина. Альтернативные пути фотофосфорилирования и фиксации углекислого газа. Фотодыхание.

Дыхание. Типы брожения. Аэробное дыхание. Стадии полного окисления глюкозы. Гликолиз. Цикл Кребса. Окислительное фосфорилирование. Энергетика дыхания. Причины повышенной проницаемости мембран для протонов.

7. Биосинтез белков

Реакции матричного типа. Генетический код; его свойства. Основные этапы биосинтеза белка: транскрипция, процессинг мРНК, трансляция, модификация белков. Сплайсинг; типы сплайсинга и его биологическое значение. Стадии трансляции: инициация, элонгация, терминация. Модификация белков как реакции ступенчатого типа.

Конститутивные и индуцибельные гены. Регуляция экспрессии генов у прокариот. Опероны. Их структура и биологическое значение. Особенности регуляции экспрессии генов у эукариот.

Мутации. Основные типы генных мутаций и их последствия. Наиболее частые генные мутации у человека. Классификация мутаций. Спонтанные и индуцированные мутации. Мутагены; классификация мутагенов.

Содержание лабораторно-практических занятий

1. Структурные компоненты эукариотической клетки

Общий обзор строения эукариотической клетки. Иерархия структурных компонентов и их краткая характеристика. Световая микроскопия – основной метод изучения клетки. Правила обращения с микроскопом и правила работы с микроскопом.

2. Ядро

Общая характеристика ядра. Одноядерные, многоядерные, безъядерные, мезокариотические и прокариотические клетки. Структурные компоненты ядра. Ядерная оболочка, хроматин, ядрышко, ядерный матрикс. Особенности химического состава, строения и функционирования.

3. Плазматическая мембрана (плазмалемма)

Модели биологических мембран. Жидкостно-мозаичная модель. Особенности химического состава и его взаимосвязь со свойствами и функциями мембран. Клеточные стенки (оболочки). Особенности строения клеточных стенок у разных организмов. Плазмодесмы и десмосомы. Синцитий, симпласт, плазмодий.

4. Цитоплазма. Цитоплазматический матрикс. Цитоскелет

Компоненты цитоплазмы. Цитоплазматический матрикс: его химический состав, организация и функции. Цитоскелет. Микрофиламенты. Микротрубочки. Промежуточные филаменты. Особенности химического состава, типологии и функционирования элементов цитоскелета. Особенности организации цитоскелета в специализированных клетках. Включения: эргастические и неэргастические.

5. Немембранные органоиды

Рибосомы. Организация рибосом. Типы рибосом. Клеточный центр. Общая характеристика и функции клеточного центра. Уровни организации клеточного центра. Органоиды движения. Общая характеристика органоидов движения. Строение жгутика. Особенности организации органоидов движения в специализированных клетках и у прокариот.

6. Одномембранные органоиды

Общая характеристика вакуолярной системы клетки. Эндоплазматическая сеть. Гранулярная и агранулярная эндоплазматическая сеть; особенности организации и функционирования. Аппарат Гольджи. Организация и функционирование. Секреторные гранулы. Лизосомы. Типы лизосом, их функции. Автолизосомы. Пероксисомы, глиоксисомы, сферосомы. Особенности химического состава и его связь с функциями. Вакуоли и их производные. Особенности организации одномембранных органоидов в специализированных клетках.

7. Двумембранные органоиды

Митохондрии. Общая характеристика. Строение митохондрий в связи с выполняемыми функциями. Пластиды. Общая характеристика. Основные типы пластид. Строение хлоропластов в связи с выполняемыми ими функциями. Особенности строения хроматофоров у водорослей.

Приложение. Химия клетки.

Вода в составе клетки. Основные физико-механические свойства воды в клетках. Биологические функции воды в клетках.

Органические вещества клетки. Полимеры (гомополимеры и гетерополимеры).

Углеводы. Общая характеристика. Моносахариды, олигосахариды, полисахариды. Представители, структура и функции.

Липиды. Общая характеристика. Триглицериды, диольные липиды, фосфолипиды, стероиды, воски. Представители, структура и функции.

Нуклеотиды и их производные. Представители, структура и функции. Нуклеиновые кислоты. ДНК. Строение, репликация, функции. Семантиды. РНК. Общая характеристика, основные типы РНК, их структура и функции.

Аминокислоты. Классы аминокислот, их роль в клетках.

Белки (протеины). Простые и сложные белки. Структура, химические свойства, представители, функции. Ферменты (энзимы). Общая характеристика, структура и принципы их функционирования. Активные центры. Голоферменты, апоферменты и кофакторы: коферменты (коэнзимы) и простетические группы. Аллостерические центры. Эффекторы: активаторы и ингибиторы. Изозимы и аллозимы.

Неорганические вещества клетки.

Биоген. Кислород. Функции молекулярного кислорода. Углекислый газ и его функции в клетках. Азот, фосфор: формы нахождения в клетках и функции.

Макроэлементы. Калий, натрий, кальций, магний, железо, сера, хлор, йод. Формы нахождения в клетке, основные функции.

Микроэлементы. Представители: марганец, кобальт, медь, цинк, молибден, бор, фтор. Формы нахождения в клетке, основные функции.

Ультрамикроэлементы. Представители. Роль тяжелых металлов в клетке.