2. Вуглеводи

Загальна характеристика будови і функцій. Моносахариди. Класифікація. Будова. Альдози і кетози. Оптична, кільчато-ланцюгова, конформаційна ізомерія. Фізико-хімічні властивості. Методи якісного і кількісного визначення. Біологічно важливі моносахариди, їх фосфатні естери, сахарні і сіалові кислоти, аміно і N-ацетиламінопохідні. Спряжені системи анаболізму та катаболізму у біосинтезі моносахаридів. Трансформування глюкози в галактозу, манозу, фруктозу, глюкуронову кислоту за участю відповідних ферментів. Епімеризація.

Дисахариди відновлюючі і невідновлюючі. Будова, властивості, біологічна роль. Методи якісного і кількісного визначення. Представники: мальтоза, целобіоза, лактоза, сахароза, трегалоза. Принципи визначення структури вуглеводів.

Резервні полісахариди. Крохмаль, глікоген. Компактна просторова укладка ланцюгів. Структурні полісахариди. Целюлоза. Хітин. Утворення волокна. Адгезивні вуглеводи. Глікозаміноглікани. Гіалуронова кислота, хондроїтинсульфат, гепарин. Протеоглікани. Схема будови надмолекулярного міжклітинного комплексу. Глікопротеїни плазми крові і біомембран. Біосинтез пептидогліканів, глікопротеїнів за участю ізопреноїдфосфатів. Біосинтез гліканів та хітину. Вуглеводи та їх модифіковані похідні як носії при електрофорезі та хроматографії. Сефадекси, модифіковані целюлози.

3. Ліпіди. Біологічні мембрани

Загальна характеристика. Жирні кислоти як складові ліпідів. Їх фізико-хімічні властивості. Агрегатний склад в залежності від кількості та розташування подвійних зв’язків. Арахідонова кислота та її похідні. Перекисне окиснення радикалів жирних кислот як ланцюговий процес. Проміжні та кінцеві продукти. Прості ліпіди. Ацилгліцероли, природні жири. Воски. Стериди, стероїдні гормони, холєві кислоти. Будова, фізико-хімічні властивості, біологічна роль. Визначення хімічних параметрів жирів (числа омилення, естерне, кислотне, йодне, пероксидне). Накопичення хлорвмісних пестицидів та інших забруднювачів гідрофобної природи у жировій тканині.

Складні ліпіди. Загальні риси будови і функції. Дифільні властивості. Гліцеро- та сфінголіпіди. Фосфогліцериди. Гліколіпіди (цереброзиди і гангліозиди). Сульфоліпіди. Будова, властивості, біологічна роль.

Біологічна мембрана. Хімічний склад. Ліпіди мембран. Принцип будови та функціонування. Роль жирнокислотного складу і холестеролу в забезпеченні рідинного стану мембран та його регуляції. Білки мембран інтегральні та периферійні. Вуглеводні компоненти мембран. Рідинно-мозаічна модель будови. Асиметричність. Векторність переносників. Принцип дії алкоголю та наркотичних речовин на біомембрани. Рухливість компонентів. Регуляція рідинно-кристалічного стану біомембрани. Зміни будови і властивостей мембран в результаті дії іонізуючої радіації та хімічного забруднення.

4. Нуклеїнові кислоти

4.1. Мононуклеотиди. Структура Нуклеїнових кислот

Склад нуклеотидів. Азотисті основи. Нуклеозиди. Мононуклеотиди (нуклеозидмоно-, -ди- і –трифосфати, циклічні нуклеотиди). Будова, властивості, біологічна роль.

ДНК. Локалізація, вміст в клітинах. Хімічний склад, правила Е. Чаргаффа. Видові особливості, правило О. Білозерського. Первинна структура. Принципи і значення її визначення. Геном людини. Вторинна структура. Характеристика подвійної спіралі. Її форми, параметри. Природа сил, що утримують молекулу ДНК у біспіральному стані. Значення відкриття вторинної структури ДНК для розвитку науки. Просторова структура ДНК, нуклеосоми та їхня будова, соленоїдна структура. Кільцева форма ДНК деяких фагів, мітохондрій та хлоропластів. Структура хроматину ядра та хромосоми. Нуклеосоми та їхня будова. Сучасне уявлення про структуру гена. Особливості молекулярної організації генома прокаріот та еукаріот.

Види РНК: матрична, рибосомна, транспортна, вірусна, мала ядерна. Порівняльна характеристика видів рибонуклеїнових кислот за молекулярною масою, нуклеотидному складу, локалізації та функціям. Біологічна роль. Рибозими. Хімічний склад. Мінорні основи. Первинна структура на прикладі мРНК. Дозрівання молекул РНК: сплайсінг, кепування, поліаденілювання. Вторинна структура і компактна укладка молекули РНК на прикладі тРНК. Вірусні та фагові РНК, успіхи у дослідженні їх структури та функцій. Хімічна еволюція біополімерів. Гіпотеза «Світ РНК».

Біосинтез ДНК. Гетерохроматин та еухроматин. Роль хімічної модифікації гістонів (ацетилування та фосфорилювання) у зміні функціонального стану хроматину. Особливості реплікації антипаралельних ланцюгів та кінцевих ділянок хромосом (теломерів). Поняття про конструювання штучних полінуклеотидів. Ферменти реплікації та транскрипції: ДНК- та РНК-полімерази, лігази, рестриктази. Методи клонування ДНК: полімеразна ланцюгова реакція, застосування векторів. Генетична інженерія, її задачі та можливості.

4.2. Властивості нуклеїнових кислот

Фізико-хімічні властивості нуклеїнових кислот. Методи вивчення складу, концентрації і властивостей. Якісне визначення складу гідролізату нуклеопротеїдів. Методи екстракції ДНК з біологічного матеріалу та способи депротеінізації. Фракціонування ДНК методом ультрацентрифугування у градієнті густини хлорида цезія та колоночної хроматографії або білкових носіях (гістони у сполученні з целюлозою). Молекулярная маса ДНК. Плавлення молекул ДНК та його ознаки. Гібридизація молекул ДНК та значення цього методу у визначенні структури ДНК. Методи Сенгера і Гілберта у визначенні послідовності полінуклеотида. Принципи автоматизованої розшифровки генетичних текстів. Секвенатор. Молекулярні основи дії мутагенів на прикладі нітритів, ультрафіолетового випромінення, інтеркаляторів. Визначення продуктів ушкодження ДНК методами флуоресценції та електрофорезу.

Хімічна модифікація нуклеїнових кислот. Модифікація гетероциклічних основ. Модифікація вуглеводних залишків. Фотоафінна модифікація. Розщеплення фосфоестерних зв'язків. Лікарські препарати на основі модифікованих нуклеїнових основ. Фторурацил, меркаптопурин. Вплив антибіотиків на біосинтез нуклеїнових кислот. Актиноміцин D, антрацикліни, оливо- і хромоміцини, ансамакроліди. Їх інтеркаляція при ДНК-залежному біосинтезі РНК. Блеоміцин, стрептонігрін і мітоміцин ‑ цитотоксичні реагенти, що викликають розриви та зшивки в ланцюгах ДНК. Нуклеозидні антибіотики та синтетичні похідні нуклеозидів - інгібітори вірусу герпесу та ВІЛ.

Принцип дії біологічно активних сполук. Принцип хімічної спорідненості. Хімічний синтез циклічних нуклеотидів. Утворення олігонуклеотидів. Модифікація нуклеозидів з метою інгібування білкового синтезу. Синтез протиракових препаратів (цисплатин, доксорубіцин, метотрексат, вінкристин та ін.) та методи аналізу їх біологічної активності. Профлавін. Мутагенна дія азотистої кислоти. Хімічний синтез полінуклеотидів. Захист аміногруп гетероциклічних основ. Блокування вуглеводного залишку. Блокування фосфатних груп. Утворення фосфодиестерного зв’язку. Твердофазний синтез олігонуклеотидів. Введення флуоресцентних, спінових і фотоаффінних міток. Метод флуоресцентної гібрідізації in situ для фотоіндукованого маркування хромосом. Ковалентне зв’язування білків з нуклеїновими кислотами як метод вивчення специфічних білково-нуклеїнових взаємодій.