Тематический план лекций

Лекция №1. (2 часа)

ВВЕДЕНИЕ. ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ХИМИИ. СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ БЕЛКОВ. Место биохимии среди других биологических дисциплин; иерархическая структурная организация живого; биохимия как молекулярный уровень изучения явлений жизни. Основные разделы и направления биохимии: биоорганическая химия, динамическая и функциональная биохимия, молекулярная биология. Биохимия и медицина.

Строение и функция белков. Формирование представления о белках как о классе органических соединений и структурно-функциональном компоненте организмов. Пептидная теория строения белков. Аминокислоты - мономерные единицы полипептида, их классификация по физико-химическим свойствам. Первичная структура белков. Зависимость биологических свойств белков от первичной структуры. Конформация пептидных цепей в белках (вторичная и третичная структуры). Слабые внутримолекулярные взаимодействия в пептидной цепи, дисульфидные связи. Понятие о доменах и кластерах. Зависимость биологических свойств белков от вторичной и третичной структуры. Четвертичная структура белков. Денатурация белков, обратимость денатурации. Шапероны-класс белков,защищающих другие белки от денатурации в условиях клетки и облегчающий формирование их нативной конформации. Биологические функции белков.

Способность к специфическим взаимодействиям ("узнавание") как основа биологических функций всех белков. Комплементарность структуры центра связывания белка структуре лиганда. Обратимость связывания. Ферменты, белки-рецепторы, транспортные белки,

антитела, белковые гормоны, сократительные белки, структурные белки. Многообразие функционально и структурно различных белков. Классификация белков.

Лекция №2. (2 часа)

ФЕРМЕНТЫ. Понятие о ферментах. Простые и сложные ферменты, понятие о коферменте и простетической группе. Изменения активности ферментов при болезнях. Наследственные энзимопатии. Определение ферментов в плазме крови с целью диагностики болезней. Органоспецифические ферменты. Структурная организация активного центра ферментов: якорный и каталитический участки активного центра.

Взаимодействие фермента и субстрата:теории Фишера и Кошланда. Специфичность действия ферментов. Классификация и номенклатура ферментов. Витамины как кофакторы ферментативных реакций. Классификация витаминов. Гиповитаминозы, гипервитаминозы. Причины возникновения. Металлоэнзимы. Отличие ферментов от неорганических катализаторов. Особенности ферментативного катализа. Зависимость скорости ферментативных реакций от температуры, реакции

среды, концентраци фермента и субстрата. Единицы измерения активности и количества ферментов. Специфическая регуляция активности ферментов:активация, ингибирование.

Ингибирование ферментов: обратимое, необратимое. Конкурентное, неконкурентное, бесконкурентное, субстратное ингибирование. Аллостерические ингибиторы и активаторы. Четвертичная структура аллостерических ферментов и кооперативные изменения конформации протомеров ферментов. Регуляция активности ферментов путем структурной и химической модификации (ограниченный протеолиз, фосфорилирование, дефосфорилирование ферментов). Изоферменты (ЛДГ,МДГ), их роль в регуляции обменных процессов. Органоспецифические ферменты (на примере изоферментов ЛДГ). Происхождение ферментов плазмы крови. Определение активности изоферментов ЛДГ и КК в плазме крови с целью диагностики болезней. Понятие о мультиэнзимных комплексах и полифункциональных ферментах.

Лекция №3. (2 часа)

БИОСИНТЕЗ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ И БЕЛКОВ (МАТРИЧНЫЕ БИОСИНТЕЗЫ).

История открытия и изучения нуклеиновых кислот. ДНК и РНК, химический состав. Первичная структура нуклеиновых кислот. Комплементарные и некомплементарные

полинуклеотидные цепи. Двойная спираль ДНК. РНК, виды, локализация, структурная организация. Рибосомы и рибосомные РНК, транспортные РНК, матричные РНК.

Строение хромосом. Биосинтез ДНК (репликация):cтехиометрия реакции, ДНК-полимеразы, матрица, соответствие первичной структуры продукта реакции первичной структуре матрицы. Влияние антибиотиков на процессы репликации. Нарушение структуры ДНК и система репарации. Биосинтез белка. Понятие гена, концепция один ген –одна полипептидная цепь. Понятие о мозаичной структуре гена. Геном ДНК. Представление о соответствии нуклеотидной последовательности гена и аминокислотной последовательности соответствующего белка (коллинеарность). Основной постулат молекулярной биологии (ДНК - мРНК - белок). Перевод четырехзначной нуклеотидной записи информации в двадцатизначную аминокислотную запись, биологический код. Стадии синтеза белка: транскрипция и трансляция.

Транскрипция (биосинтез РНК): РНК-полимеразы, стехиометрия реакций, ДНК как матрица. Биосинтез рибосомных, транспортных и матричных РНК. Посттранскрипционная достройка РНК (посттранскрипционный процессинг). Влияние антибиотиков на процесс транскрипции.

Трансляция. Транспортная РНК как адаптор. Взаимодействие тРНК и мРНК. Биосинтез аминоацил-тРНК. Субстратная специфичность аминоацил-тРНК-синтетазы.

Лекция №4. (2 часа)

Строение рибосомы. Последовательность событий при образовании пептидной связи: связывание рибосом с мРНК, связывание аминоацил-тРНК с рибосомой и мРНК, образование пептидной связи, транслокация пептидил-тРНК. Терминация синтеза. Функционирование полирибосом. Посттранляционные изменения белков: образование олигомерных белков, частичный протеолиз, включение небелковых компонентов, модификация аминокислот. Антибиотики - ингибиторы рибосомального цикла и посттрансляционного процессинга. Регуляция биосинтеза белков. Понятие об опероне и регуляции на уровне транскрипции.

БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ. СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ КЛЕТОЧНЫХ МЕМБРАН.

Липидный состав мембран и строение липидного бислоя. Белки мембран. Гликолипиды и гликопротеины мембран. Общие свойства мембран: жидкостность, поперечная

асимметрия, избирательная проницаемость. Механизм переноса веществ через мембраны: простая диффузия, первичный активный транспорт(транспортные АТФ-азы),

вторично активный транспорт (cимпорт и антипорт). Разнообразие мембранных структур и функций мембран.

Лекция №5. (2 часа)

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ОБМЕН. ОБЩИЙ ПУТЬ КАТАБОЛИЗМА.

Катаболизм основных пищевых веществ - углеводов, жиров, белков (аминокислот), понятие о специфических путях катаболизма (до образования пирувата и ацетил-КоА)

и общем пути катаболизма- цикле трикарбоновых кислот. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты: строение пируватдегидрогеназного комплекса, последовательность реакций, регуляция. Витамины как кофакторы пируватдегидрогеназного комплекса. ЦИКЛ ЛИМОННОЙ КИСЛОТЫ: последовательность реакций и характеристика ферментов. Связь между общим путем катаболизма и цепью переноса электронов и протонов. Механизмы регуляции цитратного цикла. Образование конечного продукта - углекислого газа. Анаболические функции цикла лимонной кислоты. МИТОХОНДРИАЛЬНАЯ ЦЕПЬ ПЕРЕНОСА ЭЛЕКТРОНОВ.

Эндэргонические и экзорганические реакции в живой клетке. Макроэргические соединения . Понятие об окислении и восстановлении. Оксидоредуктазы - класс ферментов, участвующих в окислительно-восстановительных реакциях.

Пути переноса электронов. Характеристика оксидаз, оксигеназ. Дегидрирование субстратов и окисление водорода (образование воды) как источник энергии для

синтеза АТФ. НАД-зависимые и флавиновые дегидрогеназы. Строение митохондрий и структурная организация дыхательной цепи. НАДН-дегидрогеназа, сукцинат-дегидрогеназа, убихинон-дегидрогеназа (цитохром с-редуктаза), цитохромоксидаза.

Окислительно-восстановительный потенциал – движущая сила переноса электронов по дыхательной цепи. ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ.

Коэффициент Р/О. Трансмембранный электрохимический потенциал как промежуточная форма энергии при окислительном фосфорилировании.

Регуляция цепи переноса электронов (дыхательный контроль). Разобщение тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования. Терморегуляторная функция тканевого

дыхания. Регуляция функций дыхательной цепи: ингибиторы комплексов дыхательной цепи, разобщители. Виды разобщителей.

Нарушения энергетического обмена: гипоксические состояния, митохондриальные болезни. Термогенная функция энергетического обмена в бурой жировой ткани.

Лекция №6. (2 часа)

ОБМЕН УГЛЕВОДОВ.

Основные углеводы животных, их содержание в тканях, биологическая роль. Представление о строении и функциях углеводной части гликолипидов. Сиаловые кислоты. Представление о строении гликозамингликанов.

Основные углеводы пищи. Переваривание углеводов. Наследственные нарушения обмена моносахаридов и дисахаридов: галактоземия, непереносимость фруктозы, непереносимость дисахаридов. КАТАБОЛИЗМ ГЛЮКОЗЫ. Глюкоза как важнейший метаболит углеводного обмена; общая схема источников и путей расходования глюкозы в организме.

Анаэробный распад глюкозы (анаэробный гликолиз). Последовательность реакций; гликолитическая оксидоредукция, пируват как акцептор водорода; субстратное фосфорилирование. Распределение и физиологическое значение аанаэробного распада глюкозы. Аэробный распад - основной путь катаболизма глюкозы у человека и других аэробных организмов. Распространение и физиологическое значение аэробного распада глюкозы. Использование глюкозы для синтеза жиров в печени и жировой ткани.

Анаэробный гликолиз и его значение в онтогенезе. Химизм превращения галактозы в глюкозу. Химизм процессов обмена фруктозы.

ЛЕКЦИЯ № 7. (2 часа)

БИОСИНТЕЗ ГЛЮКОЗЫ (глюконеогенез) из молочной кислоты. Значение биотина в процессе синтеза глюкозы.

Взаимосвязь гликолиза в мышцах и глюконеогенеза в печени (цикл Кори). Аллостерические механизмы регуляции аэробного и анаэробного путей распада глюкозы и глюконеогенеза. Значение глюконеогенеза в метаболизме плода.

Представление о пентозофосфатном пути превращений глюкозы. Окислительные реакции (до стадии рибулозо-5-фосфата). Суммарные результаты пентозофосфатного пути: образование НАДФН и пентоз. Распространение и физиологическое значение. Свойства и распространение гликогена как резервного полисахарида. Биосинтез гликогена. Мобилизация гликогена. Изменение обмена глюкозы в печени (cинтез и распад глдикогена, гликолиз) при смене периода пищеварения на постабсорбтивный период и состояния покоя на мышечную работу. Роль инсулина, глюкагона, адреналина, аденилатциклазной системы и протеинкиназ.

ОБМЕН АМИНОКИСЛОТ.

Общая схема источнков путей расходования амнокислот в тканях. Динамическое состояние белков в организме. Переваривание белков. Протеиназы - пепсин, трипсин,

химотрипсин, проферменты протеиназ, механизмы их превращеня в ферменты. Субстратная специфичность протеиназ. Экзопептидазы: карбоксипептдаза, аминопептидазы, дипептидазы. Всасывание аминокислот.

Диагностическое значение биохимического анализа желудочного и дуоденального соков.

ЛЕКЦИЯ №8. (2 часа)

Трансаминирование: аминотрансферазы, коферментная функция витамина В6. Специфичность аминотрансфераз. Биологическое значение реакцй трансаминирования. Особая роль глутаминовой кислоты. Определение трансаминаз в сыворотке крови при диагностике инфаркта миокарда, заболеваний печени. Окислительное дезаминирование аминокислот; глутаматдегидрогеназа. Непрямое дезаминирование аминокислот, биологическое значение процесса.

Декарбоксилирование амнокислот. Биогенные амины: гистамин, серотонин, гамма-аминомасляная кислота.Происхождение, функции. Дезаминирование и гидроксилирование биогенных аминов. Гликогенные и кетогенные аминокислоты.

ЛЕКЦИЯ №9. (2 часа)

Конечные продукты азотистого обмена: соли аммония и мочевина. Основные источники аммиака в организме. Роль глутамина в обезвреживании и транспорте аммиака.

Глутамин как донор амидной группы при синтезе ряда соединений. Глутаминаза почек: образование и выведение солей аммония. Биосинтез мочевины. Связь орнитинового

цикла с превращениями фумаровой и аспарагиновой кислот: происхождение атомов азота мочевины. Нарушение синтеза и выведения мочевины. Гипераммониемия. Остаточный азот крови. Обмен фенилаланина и тирозина. Фенилкетонурия: биохимический дефект, проявление болезни, диагностика и лечение. Алкаптонурия, тирозиноз, альбинизм.

Синтез креатина, креатинфосфата. Участие S-аденозилметионина в этом процессе. Креатинкиназа, строение, изоформы, значение в диагностике инфаркта миокарда.

ЛЕКЦИЯ №10. (2 часа)

ОБМЕН И ФУНКЦИИ ЛИПИДОВ.

Важнейшие липиды тканей человека, классификация липидов. Резервные липиды (жиры) и липиды мембран (cложные липиды). Жирные кислоты липидов тканей человека. Основные фосфолипиды и гликолипиды тканей человека: глицерофосфолипиды, сфингофосфолипиды, гликоглицеролипиды, гликосфинголипиды. Структура и функции фосфолипидов и гликолипидов. Стероиды.

Холестерин как предшественник ряда других стероидов.

Пищевые жиры и их переваривание. Незаменимые факторы питания липидной природы. Всасывание продуктов переваривания, нарушение переваривания и всасывания. Ресинтез триацилглицеринов в стенке кишечника. Состав и строение транспортных липопротеинов крови. Апопротеины, функция. Образование хиломикронов, ЛПОНП, ЛПНП, ЛПВП, их метаболизм. Липопротеинлипаза, ЛХАТ, их роль в обмене липопротеинов. Гиперлипопротеинемия. Атерогенные и антиатерогенные фракции липопротеинов. Гиперхолестеринемия как фактор риска.

ЛЕКЦИЯ №11. (2 часа)

Резервирование и мобилизация жиров в жировой ткани: регуляция синтеза и мобилизации жиров. Роль инсулина, глюкагона и адреналина. Транспорт жирных кислот альбумином крови. Физиологическая роль резервирования и мобилизации жиров в жировой ткани.

ОБМЕН ЖИРНЫХ КИСЛОТ. Окисление жирных кислот, последовательность реакций, энергетическое значение. Кетоновые тела: биосинтез и использование ацетоуксусной кислоты. физиологическое значение этого процесса. Кетонемия, кетонурия. Биосинтез жирных кислот. Строение и функция пальмитатсинтетазы. Биосинтез нейтрального жира и фосфолипидов. Синтез холестерина, регуляция синтеза. Метаболизм мембран. Перекисное окисление липидов: образование активных форм кислорода и их действие на липиды и другие вещества. Повреждение мембран в результате перекисного окисления липидов. Механизмы защиты от токсического действия кислорода: супероксиддисмутаза, каталаза, глутатионпероксидаза. Витамин Е и другие антиоксиданты.

ЛЕКЦИЯ №12. (2 часа)

ГОРМОНАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ И ФУНКЦИЙ ОРГАНИЗМА.

Основные механизмы регуляции метаболизма: 1)изменения активности ферментов (активация и ингибирование); 2)изменение количества ферментов в клетке (индукция или репрессия синтеза, изменение скорости разрушения фермента); 3)изменение прони-цаемости клеточных мембран. Гормональная регуляция как механизм межклеточной и

межорганной координации обмена веществ. Информоны. Органы-мишени, клетки-мишени. Классификация гормонов. Либерины, статины, тропные гормоны. Механизмы регуляции внутренней среды. Синтез гормонов, транспорт к клеткам-мишеням. Клеточные рецепторы гормонов.

Механизм передачи гормонального сигнала к эффекторным системам: внутриклеточный и мембранный тип передачи.

Механизм внутриклеточной передач гормонального сигнала (cтероидных гормонов).

ЛЕКЦИЯ №13. (2 часа)

Механизм мембранной передачи гормонального сигнала (пептидные гормоны, производные аминокислот). Понятие о вторичных посредниках. цАМФ как вторичный посредник. Аденилатциклазная система, протеинкиназы, фосфодиэстераза. Гуанилатциклаза, цГМФ, цГМФ-зависимая протеинкиназа. Кальций как медиатор действия гормонов, кальмодулин.

Продукты распада фосфолипидов - вторичные посредники действия гормонов. Строение рецептора инсулина и механизм действия гормона. Эйкозаноиды (простагландины, тромбоксаны, лейкотриены) и их роль в регуляции метаболизма и физиологических функций.

ИНАКТИВАЦИЯ ЧУЖЕРОДНЫХ ВЕЩЕСТВ В ОРГАНИЗМЕ. Метаболизм чужеродных веществ: реакции микросомального окисления и реакции конъюгации. Обезвреживание алкоголя как путь немикросомального окисления.

ЛЕКЦИЯ №14. (2 часа)

МЕТАБОЛИЗМ ГЕМА И ОБМЕН ЖЕЛЕЗА. СИНТЕЗ ГЕМА. Гемоглобин, химическое строение. Функции гемоглобина: транспорт кислорода, углекислого газа, протонов. Регуляция этих процессов. Гетерогенность гемоглобнов. Гемоглобинопатии. .Распад гемоглобина. Билирубин - пути его синтеза и распада. Прямой и непрямой билирубин. Нарушение обмена билирубина. Желтухи: гемолитическая, обтурационная, печеночно-клеточная. Желтуха новорожденных. Роль стоматолога в диагностике нарушений желчных пигментов. Диагностическое значение определения билирубина и других желчных пигментов в крови и моче и слюне.

ЛЕКЦИЯ №15. (2 часа)

БИОХИМИЯ СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ ТКАНИ. БИОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СОЕДИНИТЕЛЬНОТКАННЫХ СТРУКТУР ПОЛОСТИ РТА. Коллаген: особенности аминокислотного состава, первичной и пространственной структуры, биосинтеза. Роль аскорбиновой кислоты в гидроксилировании пролина и лизина. Образование коллагеновых волокон. Полиморфизм коллагена. Особенности и функции эластина. Гликозамингликаны и протеогликаны: строение и функции. Особенности обмена веществ в соединительной ткани.

ЛЕКЦИЯ №16. (2 часа)

БИОХИМИЯ СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ ТКАНИ. БИОХИМИЯ КОСТИ И ЗУБА. Химический состав кости и зуба. Апатиты. Особенности строения различных апатитов. Белки кости и зуба: коллаген, неколлагеновые белки. Небелковые органические компоненты кости и зуба. Роль цитрата в метаболизме костной ткани. Пульпа зуба, ее биохимические характеристики. Биохимия остеогенеза. Теории минерализации кости и зуба, Современные представления о минерализации крсти и зуба. Белковые регуляторные факторы остеогенеза ( митогены, морфогены, хемиатрактанты, антагонисты митогенов и морфогенов ). Гормоны-регуляторы остеогенеза и разборки костной ткани. Молекулярные аспекты патологической деминерализации кости и зуба. Влияние питания на состояние зубов. Роль пищевых белков, углеводов, микроэлементов и витаминов. Патологические состояния, связанные с неоптимальным поступлением в организм фтора и стронция.

ЛЕКЦИЯ №17. (2 часа)

БИОХИМИЯ СЛЮНЫ. Общая ротовая жидкость ( смешанная слюна): слюна индивидуальных слюнных желез, особенности состава, свойства, зависимость стимуляции слюноотделения. Физиологическая роль слюны. Десневая жидкость ( гингивальная ), особенности ее химического состава. Белки и ферменты слюны. Минеральные компоненты слюны и десневой жидкости. Слюнные факторы защиты.

ЛЕКЦИЯ №18. (2 часа)

Значение слюны для зубочелюстной системы организма. Изменеие состава слюны в зависимости от различных факторов. Роль слюны в минерализации. Патогенез кариеса. Роль изменений химического состава ротовой жидкости в развитии заболеваний пародонта. Мягкий зубной налет и зубной камень. Биохимическая характеристика.