«Биохимия»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Факультет биологический
ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ
В МАГИСТРАТУРУ
направления 020400.68 Биология
Магистерская программа
«Биохимия»
Самара
2011
17
РАЗДЕЛ1. КЛАССИЧЕСКАЯ БИИХИМИЯ
Тема 1. Биохимия как биологическая наука
Биохимия – наука о веществах, входящих в состав живой природы, их превращениях,
лежащих в основе жизненных явлений. Биохимия как биологическая наука. Структура
клетки и локализация биохимических процессов. Значение биохимии для биологии,
медицины, сельского хозяйства и промышленности. Краткая история биохимии.
Биохимические основы важнейших биологических явлений. Обмен веществ как
важнейшая особенность живой материи. Структура клетки и биохимическая характеристика
отдельных субклеточных компонентов.
Тема 2. Белки
Белки, их биологическая роль: значение в построении живой материи и процессах
жизнедеятельности. Аминокислоты, их физико-химические свойства и классификация.
Заменимые и незаменимые аминокислоты. Способы связи аминокислот в белке. Пептидные,
дисульфидные, ионные, гидрофобные взаимодействия и водородные связи. Первичная,
вторичная, третичная и четвертичная структура белков. Структура пептидной связи.
Элементы вторичной структуры: альфа-спираль и бета-структура. Домены в структуре белка,
их функциональная роль. Методы изучения структуры белка. Физико-химические свойства
белков. Методы оценки размеров и формы белковых молекул. Денатурация белков.
Принципы классификации белков. Глобулярные и фибриллярные белки. Классификация
белков по третичной структуре. Простые и сложные белки. Функциональная классификация
белков. Методы выделения белков. Выделение индивидуальных белков.
Тема 3. Ферменты
Сущность явления катализа. Скорость химических реакций. Особенности
ферментативного катализа. Термодинамические и кинетические характеристики
ферментативного катализа. Классификация и номенклатура ферментов. Химическая природа
ферментов, их функциональные группы. Активный и аллостерический центры. Коферменты,
простетические группы. Роль витаминов, металлов и других кофакторов в
функционировании ферментов.
Основные представления о кинетике ферментативных процессов. Специфичность
действия ферментов. Влияние различных факторов среды на ферментативные процессы
(температура, концентрации водородных ионов и др.). Влияние ингибиторов на
ферментативную активность. Множественные формы ферментов.
Изоферменты. Общие представления о механизме ферментативного катализа.
Принципы регуляции ферментативных процессов в клетке и регуляция метаболизма.
Локализация ферментов в клетке.
Тема 4. Биоэнергетика
Макроэргические соединения. Нуклеозидфосфаты, АТФ, креатинфосфат и
аргининфосфат. Пути образования АТФ и других макроэргических соединений.
Окислительное фосфорилирование. Окислительно-восстановительные процессы. Цепь
переноса водорода и электронов (дыхательная цепь). Энергетическое значение ступенчатого
транспорта электронов от субстратов окисления к кислороду. НАД- НАДФ-зависимые
дегидрогеназы. Флавиновые ферменты, убихинон, цитохромы и цитохромоксидаза.
Окислительное фосфорилирование в дыхательной цепи. Представление о механизмах
сопряжения окисления и фосфорилирования в дыхательной цепи. Митохондрии, структура и
энергетические функции. Трансмембранный потенциал ионов водорода как форма запасания
энергии.
Тема 5. Углеводы
18
Углеводы и их биологическая роль, классификация и номенклатура. Структура,
свойства и распространение в природе основных представителей моносахаридов и
полисахаридов. Гликопротеины и гликолипиды. Взаимопревращения моносахаридов.
Анаэробный и аэробный распад углеводов. Гликолиз. Спиртовое брожение. Биосинтез
полисахаридов. Гликозил-трансферазные реакции. Гликонеогенез. Окислительное
декарбоксилирование пировиногдардной кислоты. Пируват-дегидрогеназный комплекс.
Цикл трикарбоновых кислот. Окислительное фосфорилирование на уровне субстрата.
Энергетическая характеристика аэробной и анаэробной фазы углеводного обмена. Прямое
окисление глюкозо-6-фосфата. Пентозофосфатный путь обмена углеводов, его
биологическая роль.
Тема 6. Липиды
Липиды и их биологическая роль. Классификация и номенклатура липидов.
Структура, свойства и распространение в природе. Основные представители триглицеридов,
фосфолипидов, цереброзидов, стеринов и восков.
Жирные кислоты, их классификация и номенклатура. Простагландины.
Ферментативный распад и синтез липидов. Окисление жирных кислот, биосинтез жирных
кислот. Мультиферментные комплексы синтеза жирных кислот.
Тема 7. Обмен белков
Ферментативный гидролиз белков. Протеолитические ферменты, их специфичность,
активация. Ограниченный протеолиз. Пути образования и распада аминокислот в организме.
Переаминирование, его механизм, биологическое значение. Процессы дезаминирования и
декарбоксилирования аминокислот. Образование аммиака. Транспорт аммиака.
Восстановительное аминирование. Амиды и их физиологическое значение. Особенности
обмена отдельных аминокислот и их роль в образовании ряда важнейших биологически
активных веществ. Биосинтез мочевины. Азотистые небелковые вещества, их синтез, распад
и биологическая роль.
Нарушение структуры и обмена белков. Наследственные заболевания. Алкалоиды, их
роль у растений и значение в медицине.
Тема 8. Гормоны
Свойства и функции гормонов. Химическая природа гормонов. Механизм действия
гормонов. Циклические АМФ и ГМФ, их функции. Гипоталамо-гипофизарный комплекс.
Связь между обменом белков, углеводов и липидов. Обмен веществ как единая система
процессов. Гормоны гипоталамуса и гипофиза. Гормоны надпочечников. Гормоны
щитовидной и паращитовидной желез. Гормоны половых желез. Желтое тело.
Поджелудочная железа и ее функции. Тимус. Простогландины и тромбоксаны. Другие
гормоны млекопитающих. Гормоны насекомых. Фитогормоны.
Тема 9. Витамины
Витамины и их биологическая роль. Классификация, номенклатура, структура,
свойства, распространение в природе.
Тема 10. Биологические мембраны и их функции
Строение мембран и роль липидов, белков и углеводсодержащих соединений в их
организации. Функции биомембран. Перенос веществ и сигналов через мембраны.
Принципы функционирования мембран (асимметрия бислоя, подвижность мембранных
компонентов). Патологии, связанные с нарушением структуры и функций мембран.
Тема 11. Основы молекулярной биологии
19
Роль нуклеиновых кислот в формировании и свойствах живой материи. Строение
нуклеиновых кислот. Пуриновые и пиримидиновые основания. Углеводные компоненты.
Нуклеозиды и нуклеотиды. Работы Мишера, Эйвери, Френкель-Конрада, Чаргаффа, Уотсона,
Крика, Уилкинса, Белозерского, Спирина и др. ученых. Структура хроматина, роль
гистоновых и негистоновых белков.
Обмен пуриновых и пиримидиновых оснований. Гидролиз нуклеиновых кислот.
Матричный синтез ДНК и РНК. Ферментативные комплексы матричных синтезов.
Нематричный синтез полинуклеотидов. Функциональные элементы генома. Подвижные
элементы генома.
Биосинтез белка, его основные этапы: активирование аминокислот, инициация,
элонгация, терминация, посттрансляционный процессинг. Генетический код и его свойства.
Регуляция синтеза белка и нуклеиновых кислот.
РАЗДЕЛ 2. МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ КЛЕТКИ
Тема 1. Клетка – структурно-функциональная единица живого
Значение изучения настоящей дисциплины. История развития науки о клетке. Методы
исследования клеток. Строение клеток эукариот: растительные, животные клетки и клетки
грибов. Отличительные особенности этих клеток.
Тема 2. Двумембранные органоиды клеток: митохондрии, пластиды. Принципы
их организации, строения и функционирования.
Особенности строения митохондрий: наружная и внутренняя мембраны митохондрий,
матрикс. Функции структурных компартментов митохондрий. Особенности строения
пластид, функции внутренних структур пластид (мембран, стромы). Принципы организации
и функционирования мембранных комплексов, обеспечивающих окислительное
фосфорилирование и фотосинтез. Гипотеза происхождения митохондрий и пластид.
Тема 3. Особенности организации и функционирования ядра. Ядерноцитоплазматический путь.
Основные структурные компоненты ядра: ядерная оболочка, кариоплазма, ядерные
поры, ядрышко и др. Уровни организация хроматина. Функции ядерных субкомпартментов.
Особенности ядерно-цитоплазматического обмена. Регуляция работы ядра. Метаболические
процессы, происходящие в субкомпартментах ядра.
Тема 4. Одномембранные компартменты клеток эукариот: лизосомы,
эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, пероксисомы. Принципы их
организации, строения и функционирования.
Особенности организации и функционирования эндоплазматического рутикулума
(гладкий и шероховатый ретикулум), аппарата Гольджи (стопка и пузырьки Гольджи),
лизосом (мембраны, ферментные системы), пероксисом. Регуляция работы одномембранных
органелл.
Тема 5. Немембранные структуры клеток
Особенности организации и функционирования рибосом, центриолей. Отличия про- и
эукариотических рибосом, их химический состав. Механизм сборки рибосом. Роль
центриолей в процессах митоза и мейоза.
Тема 6. Особенности организации и функционирования цитозоля
Ферментные системы цитозоля. Локализация и значение запасаемых в цитозоле веществ
(гликогена, капелек жира и пр.). Роль цитозоля и цитоскелета в поддержании гомеостаза
клетки, ее формы, размеров и объема. Хореография цитоскелета.
20
Тема 7. Биогенез клеточных органоидов и его регуляция
Биогенез мембранных компонентов внутриклеточных органоидов.
метаболизма и взаимоотношений органелл эукариотических клеток.
Регуляция
21
Литература основная
1. Биохимия и молекулярная биология : Учебное пособие для вузов / Ю.П. Фролов,
М.М. Серых, О.Н. Макурина и др.; Самарский гос. ун-т; Самарская гос. с/х. акад.; Под
ред. Ю.П. Фролова. – Самара : Самарский университет, 2004. – 501с.
2. Макурина О.Н. Практикум по биологической химии: учеб. пособие по малому
практикуму для студ. 2 курса днев. отд. и 3 курса вечер. отд. биолог. фак. ун-та / О.Н.
Макурина, В.Г. Подковкин, Н.А. Кленова ; Самарский государственный университет,
Биологический факультет, Кафедра биологической химии. – Самара : Самарский
университет, 2000. – 125 с.
3. Макурина О.Н. Практикум по биологической химии : Учебное пособие для вузов /
О.Н. Макурина, В.Г. Подковкин, Н.А. Кленова ; Самарский гос. ун-т; Каф.
биологической химии. – 2-е изд., перераб. – Самара : Самарский ун-т, 2006. – 132 с.
Литература дополнительная
1. Алексеев В.И. Прикладная молекулярная биология : [учеб. пособие для вузов] / В.И.
Алексеев, В.А. Каминский .— 2-е изд., испр. — М. : КомКнига, 2005 .— 200с.
2. Белясова Н.А. Биохимия и молекулярная биология : учеб. пособие для вузов / Н.А.
Белясова .— Минск : Книжный Дом, 2004. – 231 с.
3. Биохимия: Учебник для вузов / Под ред. Е.С. Северина. – 3-е изд., испр. – М. :
ГЭОТАР-Медиа, 2006 – 784 с.
4. Биологическая химия : учеб. пособие для вузов / под ред. Н.И. Ковалевской – 2-е изд.,
перераб. и доп. – М. : Академия, 2008 .— 256 с.
5. Коничев А.С. Молекулярная биология : Учебник для вузов / А.С. Коничев, Г.А.
Севастьянова .— 2-е изд., испр. — М. : Academia, 2005 .— 400с.
6. Кнорре Д.Г. Биологическая химия : Учебник для вузов / Д.Г. Кнорре, С.Д. Мызина. –
3-е изд.,испр. – М. : Высшая школа, 2002. – 479с.
7. Николаев А.Я. Биологическая химия : учеб. для вузов / А.Я. Николаев. – 3-е изд.,
перераб. и доп. – М. : МИа, 2007. – 565 с.
8. Проскурина И.К. Биохимия : Учебное пособие для вузов / И.К. Проскурина. – М. :
ВЛАДОС-ПРЕСС, 2004. – 236с.
9. Степанов В.М. Молекулярная биология. Стуктура и функция белков : Учебник для
вузов / В.М. Степанов ; Под ред. А.С. Спирина .— 3-е изд. — М. : Изд. Москов. ун-та :
Наука, 2005 .— 336 с.
10. Стефанов В.Е. Введение в квантовую биологию : методы компьютерного
моделирования в анализе биомолекулярных систем : учеб. пособие для вузов / В.Е.
Стефанов, А.А. Тулуб .— СПб. : Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2006 .— 75 с.
11. Рис Э. Введение в молекулярную биологию : От клеток к атомам / Э. Рис, М.
Стернберг; Пер. с англ. под ред. Ю.С. Лазуркина, В.А. Ткачука .— М. : Мир, 2002 .—
142с.
12. Уэй Т. Физические основы молекулярной биологии : пер. с англ. : [учеб. пособие для
вузов] / Т.А. Уэй .— Долгопрудный [М.] : Интеллект, 2010 .— 368 с.
22