Тема 2. Основные положения цитологии. Локализация биохимических процессов в клетке. Принцип компартментализации.

Клеточная теория. Строение клетки эукариотов и прокариотов

Внутриклеточные органеллы (одномембранные, двумембранные¸ немембранные)

Клеточное ядро. Строение и функции. Метаболические процессы

Митохондрии Строение и функции. Метаболические процессы

Пластиды. Строение и функции. Метаболические процессы

Эндоплазматический ретикулюм. Аппарат Гольджи. Строение и функции. Метаболические процессы

Клеточная стенка прокариотов и эукариотов. Строение, состав и физиологическая роль и прокариотов и эукариотов

Цитоплазматическая мембрана. Строение, состав и физиологическая роль

Лизосомы, пероксисомы, вакуоли.

Тема 3. Метаболическая биохимия

Обмен веществ и превращение энергии в клетке. Понятие о метаболизме и метаболических путях. Обмен веществ как совокупность пластического и энергетического обменов, связанных между собой и с внешней средой. Важнейшие биохимические процессы в клетке, метаболические пути синтеза и распада биомолекул в организме, катаболизм и анаболизм. Энергетический баланс процессов метаболизма

Пути и механизмы преобразования энергии в живых системах

Аэробные и анаэробные окислительно-восстановительные процессы

Принципы биоэнергетики. Основные понятия биохимической термодинамики. Макроэргические соединения. АТФ и другие нуклеозидтрифосфаты.

Классификация реакций биологического окисления. Принципы структурно-функциональной организации электрон-транспортной (дыхательной) цепи митохондрий. НАД- и НАДФ-зависимые дегидрогеназы, флавиновые ферменты, убихинон, цитохромы и цитохромоксидаза. Механизмы сопряжения окисления и фосфорилирования в дыхательной цепи. Трансмембранный потенциал протонов и работа АТФ-синтетазы.

Энергетические биохимические циклы

Этапы энергетического обмена. Генерирование энергии. Роль АТФ.

Анаэробное окисление глюкозы /гликолиз/. Последовательность реакций гликолиза и суммарное уравнение. Включение в процесс гликолиза сахарозы, лактозы, мальтозы, фруктозы, маннозы.

Брожение. Основные типы и стадии. Ферменты и коферменты. Роль брожения в пищевых технологиях.

Аэробное окисление глюкозы. Окислительное декарбоксилирование пирувата.. Цикл Кребса. Основные стадии. Ферменты и коферменты. Биологическое значение. Дыхательная цепь. Цитохромы. Убихинон. Окислительное фосфорилирование. Выход энергии при окислении глюкозы до диоксида углерода и воды.

Локализация в клетке и эффективность процессов гликолиза и дыхания.

АТФ. КоА. НАД. ФАД. Пируватдекарбоксилазный ферментный комплекс.

Фосфорилирование (субстратное фосфорилирование в гликолизе и в цикле Кребса, окислительное фосфорилирование, фотофосфорилирование)

Пентозофосфатный цикл.

Классификация организмов по энергетическим и трофическим источникам. Автотрофы и гетеротрофы.

Фотосинтез. Световая и темновая стадии фотосинтеза. Суммарная схема фотосинтеза. Фотосинтез высших растений, водорослей, бактерий. Пигменты фотосинтеза. Две фотосистемы. Электронтранспортная система фотосинтеза. Фотосинтетическое фосфорилирование. Реакция разложения воды. Цикл Кальвина. Рибулезо-1,5 бисфосфат-карбоксилаза. С-3 и С-4 растения. Растения типа толстянковых. Термодинамические аспекты фотосинтеза. Бактериородопсин.

Анаболические процессы синтеза углеводов, липидов, аминокислот, нуклеотидов. Глюконеогенез. Синтез жирных кислот и жиров. Многообразие путей биосинтеза аминокислот. Пути синтеза мононуклеотидов

Хемосинтез.

Азотфиксация

Метаболизм ДНК и РНК

Расщепление нуклеиновых кислот нуклеазами. Принципы распада и биосинтеза пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов.

Биосинтез ДНК и РНК. Репликация ДНК: биохимические механизмы и биологическая роль. Биохимические основы полимеразной цепной реакции. Биохимические механизмы и биологическая роль транскрипции.

Метаболизм белков, пептидов, аминокислот

Биосинтез белков и пептидов: локализация и биологическая роль. Активация аминокислот, образование аминоацил-тРНК. Функции мРНК в синтезе белка. Этапы процесса трансляции. Посттрансляционная биохимическая модификация белков и пептидов в клетках. Ферментативный гидролиз белков. Протеолитические ферменты. Ограниченный протеолиз белков и пептидов.

Пути образования и распада аминокислот. Механизм и биологическое значение переаминирования. Процессы дезаминирования и декарбоксилирования аминокислот.

Обмен углеводов

Принципы метаболизма олиго- и полисахаридов. Синтез и распад гликогена. Взаимопревращения моносахаридов. Анаэробный и аэробный распад углеводов. Биохимия гликолиза. Гликогенолиз. Различные типы брожения. Глюконеогенез. Характеристика обходных реакций гликолиза.

Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты. Пируватдегидрогеназный комплекс. Амфиболический цикл трикарбоновых кислот. Ферменты цикла Кребса и последовательность протекания реакций. Восстановление НАД и ФАД, фосфорилирование на уровне субстрата. Эффект Пастера.

Пентозофосфатный путь обмена углеводов. Окислительные и неокислительные реакции, биологическая роль.

Энергетическая характеристика аэробной и анаэробной фазы углеводного обмена.

Обмен липидов

Пути окисления жирных кислот. β-окисление жирных кислот: механизм, пластическая и энергетическая роль.

Синтез жирных кислот. Мультиферментный комплекс синтетазы жирных кислот. Принципы биосинтеза ацилглицеринов и фосфолипидов.

Взаимосвязь углеводного, липидного и белкового обменов. Обмен веществ как единая система процессов.

Интеграция и регуляция обмена веществ

Регуляция обмена веществ на различных уровнях организма. Регулирование метаболизма на клеточном и субклеточном уровнях путем регуляции синтеза и каталитической активности ферментов. Регуляция метаболизма путем регуляции скорости поступления метаболитов в клетку и роль биологических мембран.

Важнейшее средство регуляции обмена веществ в живом организме - гормональная регуляция. Особенности механизмов действия стероидных и белковых гормонов. Внутриклеточные посредники и их роль в проведении и усилении гормонального сигнала.

Биорегуляторы. Классификация биорегуляторов: гормоны, нейромедиаторы, лекарства и ксенобиотики. Гормоны – химические регуляторы эндокринной системы. Классификация гормонов: белковые гормоны, стероидные, производные аминокислот. Механизмы действия гормонов. Вторичные мессенджеры. Адреналин. Норадреналин. Нейромедиаторы – химические регуляторы нервной системы. Механизм передачи нервного сигнала и роль нейромедиаторов. Ацетилхолин, его агонисты и антагонисты. Гистамин и антигистаминные препараты. Серотонин, дофамин и антидепрессанты. Дофамин и наркотическая зависимость. Лекарства и ксенобиотики: механизмы действия и метаболизм.

Транспорт субстратов и продуктов, основные механизмы, организация и регуляция транспортных процессов. Пассивный и активный транспорт.

Биохимия мембран Транспорт метаболитов и ионов через наружную и внутреннюю мембраны. Типы транспорта.

Асимметричное распределение ионов. Na,K-АТФаза. Ca-АТФаза. Ионные каналы в биологических мембранах. Каналообразующие белки и липиды. Регуляция ионного транспорта. Симпортный и антипортный перенос веществ через биологические мембраны. Электрохимический потенциал, создаваемый ионными насосами.