030104-15-1234-биохимия о.ф.

УП: 030104_78-12-123-3486.plax
стр. 4
1 Цели и задачи дисциплины
1.1 Цель биологической химии, как науки о живой материи, состоит в исследовании и выявлении закономерностей
химических процессов жизнедеятельности, распределения, состава, структуры, функции, свойств и превращений
веществ, присущих живым организмам, связи этих превращений с деятельностью клеточных структур, органелл,
клеток, тканей и органов, целостных организмов, их сообществ и всей биосферы.
1.2 Задачами дисциплины являются:
- изучение структуры и свойств биополимеров;
- изучение обмена веществ и энергии в живых системах;
- проблемы хранения и реализации генетической информации;
- изучение взаимосвязи и регуляции процессов обмена веществ в организме;
- изучение метаболизма лекарственных соединений;
- исследования в области биохимии атеросклероза;
- изучение роли активированных кислородных метаболитов в биологических системах.
2 Требования к уровню освоения содержания дисциплины
2.1 Место дисциплины в структуре ОП:
2.1.1 Специальная дисиплина «Биохимия» изучается в течение первого, второго, третьего, четвѐртого и пятого годов
обучения в аспирантуре, относится к блоку обязательных дисциплин.
2.1.2 На послевузовском этапе изучение дисциплины «Биохимия» рассматривается как средство интеграции образования
и науки в различные отрасли научной деятельности и совершенствование уровня теоретических и практических
знаний, навыков и умений в области биологических наук. Биохимия является базисной наукой для формирования
научного мировоззрения и профессиональной деятельности выпускника аспирантуры.
2.2 В результате освоения программы аспир антуры обучающегося (аспиранта ) должны быть сформированы
2.2.2 Общепрофессиональные компетенции (ОПК):
способностью самостоятельно осуществлять научно-исследовательскую деятельность в соответствующей
профессиональной области с использованием современных методов исследования и информационнокоммуникационных технологий (ОПК-1)
2.2.3
Профессиональные компетенции (ПК):
Способность и готовность к проведению биохимического исследования биологических жидкостей и объектов в
сырье растительного и животного происхождения; воспроизведению экспериментальных моделей некоторых
заболеваний и патологических процессов с целью изучения биохимических механизмов развития патологических
процессов
Аудиторные занятия
(всего)
В том числе:
Лекции (Л)
Практические занятия
(ПР)
Самостоятельная работа
(всего)
Вид промежуточной
аттестации:
Контроль
Кандидатский экзамен по
специальности
Общая трудоѐмкость
часы
Зачѐтные
единицы
82
26
10
36
36
8
10
18
46
18
124
8
10
216
10
18
10
24
34
24
34
2
2
2
2
2
36
36
72
36
36
1
6
1
1
2
1
9 сем
4
8 сем
7 сем
6 сем
5 сем
4 сем
3 сем
2 сем
1 сем
3. Объѐм дисциплины и виды учебной работы
Всего
Год обучения аспиранта
часов
Вид учебной работы
1
2
3
4 Содержание дисциплины
Блок
Наименование дисциплины и ее основные разделы
ОД.А.СД Биохимия
1.Предмет и задачи биологической химии
Предмет и задачи биологической химии. Связь биологической хи-мии с сопредельными
дисциплинами - биофизикой, биоорганиче-ской химией, цитологией, микробиологией, генетикой,
физиологией. Место биохимии в системе наук, связанных с физико-химической биологией.
Направления и перспективы развития биохимии.
Роль структурной организации клетки в явлениях жизни. Компар-тментация веществ и процессов
в клетке. Значение обмена веществ (катаболизм и анаболизм) в явлениях жизни. Принципы
регуляции процессов обмена веществ в клетке. Генетическая ин-формация и ее значение.
Академики А.Н.Бах, А.И.Опарин, B.C.Гулевич, А.В.Палладин, А.Н.Белозерский,
В.А.Энгельгардт, А.Е.Браунштейн, С.Е.Северин и их роль в создании отечественной школы
биохимиков. Развитие биохимии и ее связи с практикой: микробиологией, биотехнологи-ей,
медициной. Важнейшие журналы, справочные и обзорные из-дания по биохимии. Понятие о
биоинформатике. Общая характе-ристика веществ, входящих в состав организмов, их роль и
значе-ние. Роль минеральных элементов, белков, липидов, углеводов, витаминов в обмене
веществ и в питании человека и животных. Калорийность и усвояемость пищевых продуктов.
Незаменимые факторы питания.
2.Физико-химические ос-новы биохимии методы, применяемые в биохимии: спектрофотометрия,
флуорометрия, хроматография, калориметрия, электрофорез. Основы химической кинетики:
молекулярность и порядок реакции; константы скоростей химических реакций и факторы,
влияющие на скорости и равновесия реакций. Гомогенный и гетерогенный катализ.
3.Природные аминокислоты.Природные углеводы и их производные. Пуриновые и
пиримидиновые основания. Витамины, коферменты и другие биологически активные соединения.
Природные аминокислоты. Различные способы классификации аминокислот. Общие и
специфические реакции функциональных групп аминокислот. Ионизация аминокислот.
Глютатион и его значение в обмене веществ.
Аминокислоты как составные части белков. Физические и химические свойства протеиногенных
аминокислот. Селеноцистеин. Непротеиногенные кислоты. Незаменимые аминокислоты.
Полипептиды.
Природные углеводы и их производные. Классификация углево-дов. Наиболее широко
распространенные в природе гексозы и пентозы и их свойства. Взаимопревращения
моносахаридов. Гликозиды, амино-, фосфо- и сульфосахариды. Дезоксисахара. Липофильные
Физико-химическая характеристика воды как универсального рас-творителя в биологических
системах. Вода и ее роль в живых ор-ганизмах. Основные понятия электрохимии водных
растворов. Водородный показатель (рН), буферные растворы. Основные физико-химические
соединения и классификация липидов. Жирные кислоты. Изомерия и структура ненасыщенных
жирных кислот. Полиненасыщенные жирные кислоты. Нейтральные жиры и их свойства.
Фосфолипиды. Гликолипиды и сульфолипиды. Стерины, холестерин, желчные кислоты.
Диольные липиды. Полярность молекулы фосфатидов. Участие фосфатидов и других липидов в
построении биологических мембран. Терпеноиды и каротиноиды.
Пуриновые и пиримидиновые основания. Нуклеозиды и нуклеотиды. Циклические нуклеотиды.
Минорные пуриновые и пиримидиновые основания. Комплексообразующие свойства нуклеотидов.
Витамины, коферменты и другие биологически активные соединения. Роль витаминов в питании
животных и человека. Витамины как компоненты ферментов. Жирорастворимые витамины.
Витамин А. Каротиноиды и их значение как провитаминов А. Витамин Д и его образование.
Витамин Е. Витамин К. Нафтохиноны и убихинон. Водорастворимые витамины. Витамин В1.
Каталитические функции тиаминпирофосфата. Витамины В2 и PP. Участие витаминов В2 и РР в
построении коферментов аэробных и анаэробных дегидрогеназ. Витамин В6 и его каталитические
функции. Панто-теновая кислота. Липоевая кислота. Витамин В12. Фолиевая кисло-та и
дигидроптеридин. Другие витамины и витаминоподобные вещества комплекса В. Витамин С.
Ферментативное окисление аскорбиновой кислоты. Биофлавоноиды, рутин. Витамины антиоксиданты. Витамины - прокоферменты. Витамины - прогормоны. Прочие известные в
настоящее время витамины. Антивитамины. Динуклеотидные коферменты. Нуклеотиды как
коферменты. Простагландины как производные полиненасыщенных жирных кислот. Биогенные
амины. Ацетилхолин. Железопорфирины. Хлорофилл и другие растительные пигменты.
Минеральный состав клеток. Микроэлементы. Методы аналитической бионеорганической хи-мии.
Всего часов
216
4.Структура и свойства биополимеров
Специфическая роль белковых веществ в явлениях жизни. Пептидная связь, ее свойства и влияние
на конформацию полипептидов. Теория строения белковой молекулы. Ковалентные и
нековалентные связи в белках. Работы А.Я. Даниловского, Э.Фишера, Ф. Сенгера, Л. Полинга.
Первичная, вторичная, третичная и четвертичная структура белков. Упорядоченные и
неупорядоченные вторичные структуры. Супервторичные структуры. Примеры. Соотношение
между первичной структурой и структурами более высокого порядка в белковой молекуле.
Амфипатия полипептидных цепей. Динамичность структуры белка. Величина и форма белковых
молекул. Конформационная динамика белковой молекулы. Денатурация белков и полипептидов.
Фолдинг и рефолдинг. Шапероны. Прионы. Комплексы белков с низкомолекулярными
соединениями, белоклигандные взаимоотношения. Сольватация белков. Кристаллические белки.
Олигомерные комплексы белков. Классификация белков. Простые и сложные белки.
Гомологичные белки и гомологичные последовательности аминокислот в поли-пептидах.
Семейства и суперсемейства белков. Протеомика. Взаи-модействие белков и малых лигандов.
Олиго- и полисахариды. Дисахариды и трисахариды. Крах-мал и гликоген, клетчатка и
гемицеллюлозы, их структура и свой-ства. Гетерополисахариды, гликозаминогликаны.
Протеогликаны. Методы изучения первичной, вторичной и более высоких уровней структурной
организации полисахаридов, гликопротеинов и про-теогликанов.
Полиморфизм амфифильных соединений в водных раство-рах (мицеллы, эмульсии, ламеллы,
бислойные структуры). Модели строения биологических мембран. Липосомы; методы их получения и изучения. Фазовые переходы в агрегатах амфифильных со-единений. Проницаемость
биологических мембран.
Типы нуклеиновых кислот. Роль нуклеиновых кислот в жи-вом организме. Полинуклеотиды.
Структура ДНК. Принцип ком-плементарности азотистых оснований. Минорные основания. А-,
В-, С-, Т- и Z-формы ДНК. Суперспирализация ДНК. Структура и функционирование хроматина.
ДНК хлоропластов и митохондрий. Особенности строения дезоксирибонуклеиновой кислоты.
Роль ДНК как носителя наследственной информации в клетке. Структура рибонуклеиновых
кислот. Типы РНК: ядерная, рибосомная, транспортная, м-РНК. Взаимодействие белков и
нуклеиновых кислот. Генная инженерия. Генотерапия. Понятие о геномике.
5.Обмен веществ и энергии в живых системах
Биологические объекты как стационарные системы. Ката-болические и анаболические процессы.
Единство основных мета-болических путей во всех живых системах.
Ферментативный катализ, белки-ферменты. Основные по-ложения теории ферментативного
катализа. Энергия активации ферментативных реакций. Образование промежуточного комплек-са
«фермент-субстрат», доказательства его образования. Понятие об активном центре фермента.
Теория индуцированного активного центра. Кинетика ферментативного катализа. Обратимость
действия ферментов. Стационарное приближение при рассмотрении ферментативных реакций.
Начальная скорость ферментативной реакции и метод ее определения. Уравнение МихаэлисаБриггса-Холдейна. Константа Михаэлиса и методы ее нахождения. Единицы активности
ферментов. Стандартная единица, удельная и молекулярная активность. Активность и числа
оборотов фермента. Двухкомпонентные и однокомпонентные ферменты. Динамичность
структуры и ферментативный катализ. Химические механизмы ферментативного катализа
(сериновые протеазы, пиридоксалевый катализ, карбоангидраза, рибонуклеаза и др.). Кофакторы в
ферментативном катализе. Простетические группы и коферменты. Химическая природа
коферментов. Коферменты алифатического, ароматического и гетероциклического ряда.
Витамины как предшественники коферментов. Значение металлов для действия ферментов.
Негеминовые железопротеиды. Влияние физических и химических факторов на активность
ферментов. Действие темпе-ратуры и концентрации водородных ионов. Специфические активаторы и ингибиторы ферментативных процессов. Механизм ин-гибирования ферментов.
Обратимое и необратимое, конкурентное и неконкурентное ингибирование. Изостерические и
аллостериче-ские лиганды-регуляторы. Кооперативность в ферментативном катализе. Фермент
как молекулярная машина. Модели кооператив-ного функционирования ферментов. Локализация
ферментов в клетке. Специфичность ферментов. Классификация ферментов и ее принципы.
Оксидоредуктазы, важнейшие представители. Трансферазы, важнейшие представители.
Гидролазы, распространенные в природе, важнейшие представители. Значение их в пищевой
технологии. Лиазы, важнейшие представители. Лигазы, важнейшие представители. Регуляция
активности и синтез ферментов. Аллостерические ферменты. Теория индуцированного синтеза
ферментов Жакоба и Моно. Множественные формы ферментов, изоферменты.
Мультиферментные системы. Пируватдегидрогеназа. Им-мобилизованные ферменты.
Использование ферментов в биотех-нологии и медицине. Энзимотерапия. Понятие об абзимах.
Рибо-зимы.
Основные понятия биоэнергетики. АТФ - универсальный источник энергии в биологических
системах. Энергетическое со-пряжение. Фосфорильный потенциал клетки. Нуклеозид ди- и
трифосфаткиназы. Аденилаткиназная и креатинкиназная реакции.
Терминальное окисление. Механизмы активации кислоро-да. Оксидазы. Коферменты
окислительно-восстановительных ре-акций (НАД+/НАДН, НАДФ+/НАДФН, ФМН/ФМН-Н2,
ФАД/ФАД-Н2). Электрон-трансферазные реакции. Убихинон, же-лезо-серные белки и цитохромы
как компоненты дыхательной це-пи. Локализация окислительных процессов в клетке.
Митохондрии и их роль как биоэнергетических машин. Локализация электрон-трансфераз в
биологических мембранах. Структура дыхательной цепи. Хемиосмотическая теория сопряжения
окислительного фосфорилирования и тканевого дыхания. DmH и его значение. Циклический
векторный перенос протона. Биологические генераторы разно¬сти электрохимических
потенциалов ионов. Электрохимическое сопряжение в мембранах и окислительное
фосфорилирование, синтез АТФ. Механизмы окислительного фосфорилирования. Разобщители и
ионофоры. Механизмы разобщения окислительного фосфорилирования и тканевого дыхания.
АТФазы их строение и функция. Эффективность аккумуляции энергии, сопряженной с переносом
электронов. Альтернативные функции биологического окисления. Термогенез.
Биохимия пищеварения. Органная специфичность пищева-рительных протеаз, липаз, гликозидаз.
Распад белков, липидов и углеводов в процессе пищеварения. Роль желчных кислот в метаболизме липофильных соединений. Пристеночное пищеварение в кишечнике. Транспорт
метаболитов через биологические мембра-ны. Понятие об активном транспорте, секреции,
пиноцитозе.
Углеводы и их ферментативные превращения. Фосфорные эфиры сахаров и роль фосфорной
кислоты в процессах превраще-ния углеводов в организме. Ферменты, катализирующие взаимопревращения сахаров и образование фосфорных эфиров. Продукты окисления и восстановления
моносахаридов. Роль многоатомных спиртов в углеводном обмене. Гликозиды и дубильные
вещества, их свойства, ферментативные превращения и роль в пищевой промышленности.
Ферменты, гидролизующие олигосахариды. Нуклеозиддифосфатсахара и их роль в биосинтезе
олигосахаридов и полисахаридов. Гликозилтрансферазы. Амилазы. Распространение в природе и
характеристика отдельных амилаз. Роль амилаз в промышленности и пищеварении.
Взаимопревращения крахмала и сахарозы в растениях. Биосинтез крахмала и гликогена.
Полифруктозиды, клетчатка и гемицеллюлозы, их свойства, ферментативные превращения и роль
в пищевой промышленности. Гетерополисахариды, гликозаминогликаны, их синтез и участие в
построении соединительной ткани. Общая характеристика процессов распада углеводов.
Гликолиз и гликогенолиз как метаболическая система. Взаимосвязь процессов гликолиза,
брожения и дыхания. Спирто-вое, молочнокислое, маслянокислое брожение. Работы Л.Пастера.
Значение работы Э. Бухнера. Основные и побочные продукты брожения. Химизм анаэробного и
аэробного распада углеводов. Структура и механизм действия отдельных ферментов гликолиза и
гликогенолиза. Энергетическая эффективность гликолиза, глико-генолиза и брожения. Аэробный
и анаэробный распад углеводов. Механизм окисления пировиноградной кислоты. Цикл
дикарбоно-вых и трикарбоновых кислот. Энергетическая эффективность цик-ла. Структура и
механизм действия отдельных ферментов цикла ди- и трикарбоновых кислот. Прямое окисление
углеводов. Пенто-зофосфатный путь. Глиоксилатный цикл. Образование органиче-ских кислот в
растениях и при так называемых «окислительных брожениях». Глюконеогенез. Растительное
сырье и микробиологи-ческие процессы как источник пищевых органических кислот.
Липолиз. Ферментативный гидролиз жиров. Липазы, рас-пространение в природе и
характеристика. Липоксигеназы, их свойства, механизм действия и роль в пищевой
промышленности. Окислительный распад жирных кислот. Энергетическая эффективность распада
жирных кислот. Роль карнитина в метаболических превращениях жирных кислот. Бета-, альфа- и
омега-окисление жирных кислот. Коэнзим А и его роль в процессах обмена жирных кислот. 4фосфопантетеин и его роль в биосинтезе жирных кислот. Биосинтез жирных кислот. Синтаза
жирных кислот. Биосинтез триглицеридов. Ферментативные превращения фосфатидов. Строение
и функции мембран в клетке. Значение фосфатидов в пищевой промышленности. Биосинтез
холестерина и его регуляция. Значение холестерина в организме. Синтез желчных кислот.
Стероиды как провитамины Д. Эфирные масла и их превращение в растениях. Биосинтез
изопреноидов, терпеноидов и каротиноидов.
Первичный синтез аминокислот у растительных организмов и микробов. Заменимые и
незаменимые аминокислоты. Пути повышения пищевой ценности растительных белков.
Кетокислоты как предшественники аминокислот. Прямое аминирование. Переаминирование и
другие пути превращения аминокислот. Аминотрансферазы. Другие пути биосинтеза
аминокислот. Вторичное образование аминокислот при гидролизе белков. Специфический распад
и превращения отдельных аминокислот. Протеолитические ферменты - пептидгидролазы, общая
характеристика и распространение в природе. Отдельные представители (пепсин, трипсин,
химотрипсин, папаин, сычужный фермент, амино- и карбоксипептидазы, лейцинаминопептидаза).
Активирование протеиназ типа папаина сульфгидрильными соединениями. Лизосомы.
Использование протеолитических ферментов в промышленности и меди¬цине. Биохимия распада
аминокислот. Дезаминирование аминокислот. Типы дезаминирования. Роль аспарагина,
глютамина и мочевины в обмене азота. Орнитиновый цикл. Структура и механизм действия
трансаминаз и отдельных ферментов цикла мочевинооб-разования. Амины и алкалоиды, пути их
образования и превраще-ний. Распад нуклеопротеинов. Нуклеазы. Синтез и распад пурино-вых
нуклеотидов. Уреотелия, урикотелия и аммониотелия. Синтез и распад пиримидиновых
нуклеотидов. Синтез гема. Распад гема и обезвреживание билирубина.
Молекулярные основы подвижности биологических систем. Структура поперечно-полосатой и
гладкой мускулатуры. Сократительные белки. Модели функционирования мышц. Подвижность
жгутиков и ресничек у микроорганизмов.
Поддержание ионного гомеостаза клеток. Транспортные АТФазы и ионные каналы.
Биохимические основы передачи нервного импульса. Ион-ные потоки при возбуждении нерва.
Синаптическая передача воз-буждения. Медиаторы центральной нервной системы. Ацетилхо-лин,
ацетихолинэстераза, рецепция ацетилхолина. Рецептор аце-тилхолина как пример
лигандзависимого ионного канала.
6.Хранение и реализация генети-ческой информации
Понятия «ген» и «оперон». Клеточный цикл. Активный и неактивный хроматин. Структура
хромосом. Роль нуклеиновых кислот в биосинтезе белков. Биосинтез нуклеиновых кислот и ДНКполимеразы. Репликация ДНК. Циклическая ДНК и технология включения генов в плазмиды.
Мутации и направленный мутагенез. Работы С. Очоа и А. Корнберга. РНК- полимеразы.
Информационная РНК как посредник в передаче информации от ДНК к рибосоме. Синтез мРНК,
процесс транскрипции, информосомы. Посттранскрипционный процессинг мРНК. Биосинтез
белка. Активирование аминокислот. Транспортные РНК и их роль в процессе биосинтеза белка.
Генетический код. Рибосомы: структура, состав и функции. Механизм считывания информации в
рибосомах. Процесс трансляции. Инициация трансляции, элонгация и терминация. Полисомы.
Регуляция синтеза белка. Посттрансляционные изме-нения в молекуле белка, процессинг.
Транспорт белков, их встраи-вание в мембраны и проницаемость биологических мембран для
биополимеров. Проблемы клонирования ДНК. Цепные полимеразные реакции нуклеиновых
кислот и их применение в биологии и медицине.7.Взаимосвязь и регуляция про-цессов обмена
веществ в организме. Единство процессов обмена веществ. Связь процессов ката-болизма и
анаболизма, энергетических и конструктивных процес-сов. Энергетика обмена веществ.
Взаимосвязь между обменами белков, углеводов, жиров и липидов. Ключевые ферменты. Способы регулирования метаболизма. Регулирование экспрессии генов. Наследственные болезни.
Посттрансляционная ковалентная моди-фикация белков (внутриклеточные протеазы,
протеинкиназы, про-теинфосфатазы), метилирование, гликозилирование, амидирование и
дезамидирование и др. модификации. Регулирование активности ферментов субстратом,
продуктом и метаболитами. Молекулярные основы гомеостаза клетки. Кровь, плазма, лимфа.
Транспорт кислорода эритроцитами. Карбоксиангидраза. Буферные системы крови. Система
свертыва-ния крови. Белки плазмы крови и функциональная биохимия фор-менных элементов
крови. Биохимические основы иммунитета. Понятие о цитокинах и хемокинах. Рецепторы
цитокинов и хемокинов.. Гормоны. Классификация гормонов. Рецепторы гормонов. Ткане-вая и
видовая специфичность рецепторов гормонов. Гормоны с трансмембранным механизмом
действия. Мембранные рецепторы и вторичные посредники. Аденилатциклаза и фосфодиэстераза.
Ц-АМФ как вторичный мессенджер и ковалентная модификация белков-ферментов. G-белки.
Рецептор-зависимые ионные каналы. Инозитолтрифосфат и Са2+ как вторичные посредники.
Гормонозависимая химическая модификация белков. Протеинкиназы. Простагландины.
Внутриклеточные и ядерные рецепторы гормонов, их влияние на экспрессию генов. Стимуляторы
роста растений и микроорганизмов; гербициды; антибиотики; фитонциды и их регуляторная роль.
Рецепция света живыми системами. Апоптоз, молекулярные механизмы апоптоза и митоптоза. .
8.Метаболизм ле-карственных соединений Понятие о метаболизме чужеродных соединений в
организ-ме. Лекарства как чужеродные соединения для организма. Судьба чужеродных
соединений в организме, дезинтоксикация, усиление их активности или токсичности. Всасывание,
распределение, метаболизм и выделение лекарственных средств из организма. Виды транспорта
лекарственных веществ через мембраны. Метаболические превращения лекарств: окисление,
восстановление, гидролиз, гидроксилирование, дезаминирование, дезалкилирование,
трансметилирование, разрыв кольца (дециклизация), циклизация, изомеризация,
декарбоксилирование. Конъюгация лекарственных веществ и ее разновидности, механизмы
конъюгации и ферментные системы, участвующие в этих процессах. Локализация в клетке
ферментных систем, осуществляющих метаболизм лекарственных средств. Микросомальное
окисление и его значение в детоксикации лекарственных средств. Факторы, влияющие на
метаболизм лекарственных средств.
9.Биохимия атеросклероза Атеросклероз – одна из ведущих проблем современной медицины.
Современное состояние проблемы атеросклероза (этиология, пато-генез, основные принципы
профилактики и лечения атеросклеро-за). Атеросклероз – болезнь обмена веществ. Изменения
активно-сти ферментных систем, морфологической структуры и регулятор-ных механизмов –
основные причины развития нарушений обмена веществ при атеросклерозе. Роль генетических и
внешних факторов в возникновении атеросклероза. Характер изменений липидного обмена при
атеросклерозе (общие липиды, холестерин, триглицериды, НЭЖК, лецитин-холестеринацилтрансфераза, липопротеидлипаза). Липопротеиды и нарушение их обмена при атеросклерозе
(ХМ, ЛПОНП, ЛПНП, ЛПВП, ЛПОВП, аполипипротеиды, типы гиперлипопротеидемий по
Фредриксону). Перекиси липидов и атеросклероз. Изменения протеинограммы как показатель
нарушения белкового обмена при атеросклерозе. Изменения окислительных процессов при
атеросклерозе. Изменения минерального обмена при атеросклерозе. Свертывающая система крови
и атеросклероз. Иммунологические сдвиги при атеросклерозе. Моделирование атеросклероза на
животных – один из путей выяснения механизма биохимических нарушений при атеросклерозе.
Существующие экспериментальные модели для атеросклероза. Ведущие лаборатории в РФ и
зарубежных странах, изучающих проблему атеросклероза. 10. Активированные кислородные метаболиты в био-логических сис-темах: физиоло-гическая роль и патогенетическое значение
Характеристика основных форм АКМ: классификация, механизмы образования, физикохимические свойства и биологическое дейст-вие. Супероксидный анион-радикал (О2_), перекись
водорода, гид-роксильный радикал, оксид азота, синглентный кислород, гипога-логениты,
алкоксильные и пероксильные радикалы. Генерация О2_ НАДН-оксидазами, ксантиноксидазой,
образование АКМ в митохондриях и при участии цитохрома Р450 и др. механизмы. Методы
регистрации АКМ в биологических средах. Повреждение биомолекул АКМ и биологическое
значение АКМ. Механизмы регуляторного действия АКМ (редокс-чувствительные факторы
транскрипции, антиоксидант-респонсивный элемент). Образование оксида азота NO-синтазами в
фагоцитах, эндотелиоцитах и нервных клетках. Молекулярные основы действия оксида азота.
Молекулярные мишени для оксида азота и пути проведения сигнала. Включение оксида азота в
физиологические и патологические процессы органов и систем. Оксид азота – модулятор
апоптоза. Доноры NO. Методы регистрации NO. Антиоксиданты и ингибиторы радикальных
окислительных процессов. Ферментативные антиоксиданты (СОД, каталаза,
глутатионпероксидаза, глутатион-S-трансфераза, глутатионредуктаза, НАДФ+-редуктазы).
Низкомолекулярные природные антиоксиданты (витамин Е, Ко Q, флавоноиды, гормоны,
каротиноиды, аскорбиновая кислота, SH-соединения, хелаторы металлов). Синтетические
фенольные антиоксиданты. Антагонизм и синергизм действия антиоксидантов. Методы
исследования антиоксидантных свойств соединений. Проблемы изучения антиоксидантных
свойств препаратов. Молекулярно-клеточные механизмы развития окислительного стресса.
Понятие про-антиоксидантного гомеостаза в клетке как равновесного соот-ношения
прооксидантов и антиоксидантов. Перекисное окисление липидов и его ингибирование
антиоксидантами. Методы оценки активности свободно-радикальных процессов. Пути
формирования эндогенной защиты и белки с протекторной функцией (ферменты антиоксидантной
защиты, гем-оксигеназа, кристаллины, белки теплового шока, тирозингидроксилаза, белки
срочного ответа на гипоксию (фактор, индуцируемый гипоксией – ИГФ-1), стресс, ишемию,
реперфузию и т.д., специфические белки с шапероновой активностью). Варианты клеточного
ответа на АКМ (компенсация, апоптоз и некроз). Морфологические и биохимические
характеристики апоптической и некротической гибели клеток. Роль окислительного стресса в
патогенезе заболеваний (воспаления, атеросклероза, токсических поражений печени, диабета,
бронхолегочных патологий, постишемического повреждения миокарда, ревматоидного артрита,
опухолевого роста, патологий нервной системы). Принципы коррекции апоптоза клетки. Методы
терапии и профилактики свободно-радикальных патологий, обусловленных окислительным
стрессом. Проблемы применения антиоксидантов.
Код
лекции
Наименование разделов
и тем лекций
Количество часов
2 год
3 год
1 год
Литература
4 год
1 сем. 2 сем. 3 сем. 4 сем. 5 сем. 6 сем. 7 сем. 8 сем.
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
Пептидная связь, ее
свойства и влияние на
конформацию
полипептидов. Теория
строения белковой
молекулы. Ковалентные и
нековалентные связи в
белках. Работы А.Я.
Даниловского, Э.Фишера,
Л.1.1; Л2.1;Л
Ф. Сенгера, Л. Полинга.
2.3;Л.2.4;Л 2.5;
Уровни структурной
Л2.6;Л2.7;Л2.8;
организации белков.
Л2.9
Первичная, вторичная,
третичная и четвертичная
структура белков. Уровни
структурной организации
белков. Первичная,
вторичная, третичная и
четвертичная структура
белков.
Витамины, коферменты и
другие биологически
активные соединения. Роль Л.1.1; Л2.1;Л
витаминов в питании
2.3;Л.2.4;Л 2.5;
животных и человека.
Л2.6;Л2.7;Л2.8;
Витамины как компоненты
Л2.9
ферментов.
Классификация ферментов
и ее принципы.
Л.1.1; Л2.1;Л
Оксидоредуктазы,
2.3;Л.2.4;Л 2.5;
важнейшие представители. Л2.6;Л2.7;Л2.8;
Трансферазы, важнейшие
Л2.9
представители..
Гидролазы,
распространенные в
природе, важнейшие
Л.1.1; Л2.1;Л
представители. Значение
2.3;Л.2.4;Л 2.5;
их в пищевой технологии.
Л2.6;Л2.7;Л2.8;
Лиазы, важнейшие
Л2.9
представители. Лигазы,
важнейшие представители.
Терминальное окисление.
Механизмы активации
кислорода. Оксидазы. Коферменты окислительновосстановительных
реакций (НАД+/НАД Н,
Л.1.1; Л2.1;Л
НАДФ+/НАДФ Н,
2.3;Л.2.4;Л 2.5;
ФМН/ФМН Н2; ФАД/ФАД Л2.6;Л2.7;Л2.8;
Н2).Электронтрансферазн
Л2.9
ые реакции. Убихинон,
железосерные белки и
цитохромы как
компоненты ды-хательной
цепи.
2
2
2
2
2
1.6
1.7
1.8
1.9
1.10
1.11
1.12
Локализация
окислительных процессов
в клетке. Митохондрии и
их роль как
биоэнергетических машин.
Локализация
Л.1.1; Л2.1;Л
электронтрансфераз в
2.3;Л.2.4;Л 2.5;
биологических мембранах.
Л2.6;Л2.7;Л2.8;
Структура дыхательной
Л2.9
цепи. Хемиосмотическая
теория сопряжения
окислительного
фосфорилирования и
тканевого дыхания.
2
Химизм анаэробного и
аэробного распада
углеводов. Структура и
механизм действия
Л.1.1; Л2.1;Л
отдельных ферментов
2.3;Л.2.4;Л 2.5;
гликолиза и
Л2.6;Л2.7;Л2.8;
гликогенолиза.
Л2.9
Энергетическая
эффективность гликолиза,
гликогенолиза и брожения.
2
Понятие о
пентозофосфатном пути
Л.1.1; Л2.1;Л
катаболизма углеводов.
2.3;Л.2.4;Л 2.5;
Биосинтез углеводов.
Л2.6;Л2.7;Л2.8;
Глюконеогенез. Биосинтез
Л2.9
гликогена.
2
Механизм окисления
пировиноградной кислоты.
Л.1.1; Л2.1;Л
Цикл дикарбоновых и
2.3;Л.2.4;Л 2.5;
трикарбоновых кислот.
Л2.6;Л2.7;Л2.8;
Энергетическая
Л2.9
эффективность цикла.
Липолиз. Ферментативный
гидролиз жиров. Липазы,
распространение в природе
и характеристика.
Окислительный распад
жирных кислот. Энергетическая эффективность
распада жирных кислот.
Роль карнитина в метаболических превращениях
жирных кислот. Бета-,
альфа- и омега-окисление
жирных кислот.
Биохимия распада
аминокислот.
Дезаминирование
аминокислот. Типы дезаминирования. Роль
аспарагина, глутамина и
мочевины в обмене азота.
Орнитиновый цикл.
Структура и механизм
действия трансаминаз и
отдельных ферментов
цикла
мочевинообразования.
2
Л.1.1; Л2.1;Л
2.3;Л.2.4;Л 2.5;
Л2.6;Л2.7;Л2.8;
Л2.9
3
Л.1.1; Л2.1;Л
2.3;Л.2.4;Л 2.5;
Л2.6;Л2.7;Л2.8;
Л2.9
3
Л.1.1; Л2.1;Л
2.3;Л.2.4;Л 2.5;
Л2.6;Л2.7;Л2.8;
Л2.9
3
1.13
1.14
1.15
Код
занятия
Процесс трансляции.
Инициация, трансляция,
элонгация и терминация.
Полисомы. Регуляция
синтеза белка.
Посттрансляционные
изменения в молекуле
белка. Процессинг.
Метаболизм лекарств в
организме. Фазы
метаболизма лекарств.
Микросо-мальные
ферменты и их роль в
метаболизме лекарств.
Л.1.1; Л2.1;Л
2.3;Л.2.4;Л 2.5;
Л2.6;Л2.7;Л2.8;
Л2.9
3
Л.1.1; Л2.1;Л
2.3;Л.2.4;Л 2.5;
Л2.6;Л2.7;Л2.8;
Л2.9
3
Микросомальная монооксигеназная система в
окислительной
Л.1.1; Л2.1;Л
биотрансформации
2.3;Л.2.4;Л 2.5;
лекарства. Конъюгация,
механизмы в метаболизме Л2.6;Л2.7;Л2.8;
Л2.9
лекарств. Факторы,
влияющие на метаболизм
лекарств.
Наименование разделов и тем
практических занятий
Литература
3
1 год
Количество часов
2 год
3 год
4 год
1
2
3
4
5
6
7
8
сем. сем. сем. сем. сем. сем. сем. сем.
1.1
1.2
1.3
1.4
Химическое строение белков.
Цветные реакции на функциональные
группы белков и аминокислот.
Л.1.1; Л2.1;Л
Физико-химические свойства и
2.3;Л.2.4;Л 2.5;
строение белков. Диализ белков.
Л2.6;Л2.7;Л2.8;
Исследование денатурации белков.
Л2.9
Хроматография аминокислот
5
Роль витаминов в метаболизме и
механизме действия ферментов.
Л.1.1; Л2.1;Л
Коферментные формы витаминов.
2.3;Л.2.4;Л 2.5;
Качественные реакции на
Л2.6;Л2.7;Л2.8;
водорастворимые и жирорастворимые
Л2.9
витамины.
5
Ферменты, строение, свойства.
Л.1.1; Л2.1;Л
Изучение кинетических свойств,
2.3;Л.2.4;Л 2.5;
специфичности действия ферментов и
Л2.6;Л2.7;Л2.8;
модификации их активности.
Л2.9
4
Механизм действия ферментов
Классификация и номенклатура
ферментов. Количественное
определение активности альфаамилазы в сыворотке крови
унифицированным методом
Л.1.1; Л2.1;Л
2.3;Л.2.4;Л 2.5;
Л2.6;Л2.7;Л2.8;
Л2.9
4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
1.10
1.11
1.12
1.13
Обмен липидов. Изучение динамики
гидролиза триацилглицеролов под
действием панкреатической липазы.
Определение ЛПОНП и ЛПНП в
сыворотке крови. Определение
кетоновых тел в моче. Определение
содержания холестерина в сыворотке
крови. Качественные реакции на
стероиды
Обмен аминокислот и белков.
Количественное определение белка
биуретовым методом. Обнаружение
белка в моче. Количественное
определение мочевины в сыворотке
крови.
Л.1.1; Л2.1;Л
2.3;Л.2.4;Л 2.5;
Л2.6;Л2.7;Л2.8;
Л2.9
5
Л.1.1; Л2.1;Л
2.3;Л.2.4;Л 2.5;
Л2.6;Л2.7;Л2.8;
Л2.9
5
Матричные биосинтезы: репликация,
транскрипция и трансляция. Основные
этапы белкового синтеза.
Л.1.1; Л2.1;Л
Посттрансляционная модификация
2.3;Л.2.4;Л 2.5;
белков. Выделение дРНП из ткани
Л2.6;Л2.7;Л2.8;
селезѐнки. Качественная реакция на
Л2.9
ДНК
Метаболизм лекарственных
соединений. Определение в моче
свободной и ацетилированной форм
сульфаниламидов
Л.1.1; Л2.1;Л
2.3;Л.2.4;Л 2.5;
Л2.6;Л2.7;Л2.8;
Л2.9
Биологическое окисление.
Л.1.1; Л2.1;Л
Количественное определение
2.3;Л.2.4;Л 2.5;
каталазной активности крови.
Обнаружение дегидрогеназ лимонно – Л2.6;Л2.7;Л2.8;
Л2.9
кислого цикла
Биологическое окисление.
Исследование действия полифенолоксидазы. Определение активности
пероксидазы
Биологическое окисление. Редокссистемы. Стадии окисления в клетке.
Окислительное декарбоксилирование
пировиноградной кислоты
4
4
2
Л.1.1; Л2.1;Л
2.3;Л.2.4;Л 2.5;
Л2.6;Л2.7;Л2.8;
Л2.9
2
Л.1.1; Л2.1;Л
2.3;Л.2.4;Л 2.5;
Л2.6;Л2.7;Л2.8;
Л2.9
2
Окислительное фосфорилирование,
Л.1.1; Л2.1;Л
другие виды фосфорилирования.
2.3;Л.2.4;Л 2.5;
Свободно-радикальное окисление.
Л2.6;Л2.7;Л2.8;
Антиоксидантная система клетки.
Л2.9
Антиоксиданты как лекарственные
препараты
/Пр/
Обмен углеводов. Качественное и
количественное определение глюкозы
2
2
Код
Наименование разделов и тем
самостоятельной работы
Литература
1 год
Количество часов
2 год
3 год
4 год
1
2
3
4
5
6
7
8
сем. сем. сем. сем. сем. сем. сем. сем.
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
1.10
Изучение витаминов, коферментов и
других биологически активных
соединений. Роль витаминов в
питании животных и человека.
Витамины как компоненты
ферментов.
Л.1.1; Л2.1;Л
2.3;Л.2.4;Л 2.5;
Л2.6;Л2.7;Л2.8;
Л2.9
3
Изучение пептидной связи, ее свойств
Л.1.1; Л2.1;Л
и влияние на конформацию
2.3;Л.2.4;Л
2.5;
полипептидов.
Л2.6;Л2.7;Л2.8;
Л2.9
3
Изучение классификации ферментов и Л.1.1; Л2.1;Л
ее принципов.
2.3;Л.2.4;Л 2.5;
Л2.6;Л2.7;Л2.8;
Л2.9
Изучением механизмов активации
кислорода. Митохондрии и их роль
как биоэнергетических машин.
Л.1.1; Л2.1;Л
Локализация электронтрансфераз в
2.3;Л.2.4;Л 2.5;
биологических мембранах. Структура
Л2.6;Л2.7;Л2.8;
дыхательной цепи. Хемиосмотическая
Л2.9
теория сопряжения окислительного
фосфорилирования и тканевого
дыхания.
Изучение химизма анаэробного и
аэробного распада углеводов.
Л.1.1; Л2.1;Л
Структура и механизм действия
2.3;Л.2.4;Л 2.5;
отдельных ферментов гликолиза и
Л2.6;Л2.7;Л2.8;
гликогенолиза. Энергетическая
Л2.9
эффективность гликолиза,
гликогенолиза и брожения.
Изучение механизма окисления
Л.1.1; Л2.1;Л
пировиноградной кислоты. Цикл
2.3;Л.2.4;Л 2.5;
дикарбоновых и трикарбоновых
Л2.6;Л2.7;Л2.8;
кислот. Энергетическая
Л2.9
эффективность цикла.
Изучение липолиза. Ферментативный
Л.1.1; Л2.1;Л
гидролиз жиров. Липазы,
2.3;Л.2.4;Л 2.5;
распространение в природе и
Л2.6;Л2.7;Л2.8;
характеристика.
Л2.9
Окислительный распад жирных
Л.1.1; Л2.1;Л
кислот. Энергетическая
2.3;Л.2.4;Л 2.5;
эффективность распада жирных
Л2.6;Л2.7;Л2.8;
кислот
Л2.9
Роль карнитина в метаболических
превращениях жирных кислот. Бета-,
альфа- и омега-окисление жирных
кислот.
Изучение биохимии распада
аминокислот. Дезаминирование
аминокислот. Типы дезаминирования.
2
8
8
8
7
7
Л.1.1; Л2.1;Л
2.3;Л.2.4;Л 2.5;
Л2.6;Л2.7;Л2.8;
Л2.9
7
Л.1.1; Л2.1;Л
2.3;Л.2.4;Л 2.5;
Л2.6;Л2.7;Л2.8;
Л2.9
7
1.11
1.12
1.13
1.14
1.15
1.16
1.17
1.18
1.19
1.20
1.21
Роль аспарагина, глутамина и
мочевины в обмене азота.
Орнитиновый цикл. Структура и
механизм действия трансаминаз и
отдельных ферментов цикла
мочевинообразования.
Л.1.1; Л2.1;Л
2.3;Л.2.4;Л 2.5;
Л2.6;Л2.7;Л2.8;
Л2.9
Передача генетической информации.
Л.1.1; Л2.1;Л
Синтез ДНК. Обратная транскрипция. 2.3;Л.2.4;Л 2.5;
Л2.6;Л2.7;Л2.8;
Л2.9
Передача генетической информации.
Л.1.1; Л2.1;Л
Матричный синтез РНК.
2.3;Л.2.4;Л 2.5;
Неспецифический синтез РНК
Л2.6;Л2.7;Л2.8;
Л2.9
Изучение процесс трансляции.
Л.1.1; Л2.1;Л
Инициация, трансляция, элонгация и
2.3;Л.2.4;Л 2.5;
терминация. Полисомы.
Л2.6;Л2.7;Л2.8;
Л2.9
6
8
8
8
Регуляция синтеза белка.
Посттрансляционные изменения в
молекуле белка. Процессинг.
Л.1.1; Л2.1;Л
2.3;Л.2.4;Л 2.5;
Л2.6;Л2.7;Л2.8;
Л2.9
5
Генетическая изменчивость.
Полиморфизм белков.
Л.1.1; Л2.1;Л
2.3;Л.2.4;Л 2.5;
Л2.6;Л2.7;Л2.8;
Л2.9
5
Фармацевтическая биохимия..
Использование ферментов в медицине
и фармацевтической
Л.1.1; Л2.1;Л
промышленности. Биохимия - основа 2.3;Л.2.4;Л 2.5;
биофармации. Лекарства как
Л2.6;Л2.7;Л2.8;
чужеродные соединения. Судьба
Л2.9
лекарств в организме
Лекарственные вещества –
Л.1.1; Л2.1;Л
ксенобиотики. Всасывание,
2.3;Л.2.4;Л 2.5;
распределение и выведение
лекарственных веществ из организма. Л2.6;Л2.7;Л2.8;
Л2.9
Основные закономерности
метаболизма биогенных и
чужеродных лекарственных средств
Л.1.1; Л2.1;Л
2.3;Л.2.4;Л 2.5;
Л2.6;Л2.7;Л2.8;
Л2.9
Фазы метаболизма лекарств.
Л.1.1; Л2.1;Л
Микросомальные ферменты и их роль 2.3;Л.2.4;Л 2.5;
в метаболизме лекарств.
Л2.6;Л2.7;Л2.8;
Л2.9
Микросомальная монооксигеназная
система в окислительной
Л.1.1; Л2.1;Л
биотрансформации лекарства.
2.3;Л.2.4;Л
2.5;
Конъюгация, механизмы в
Л2.6;Л2.7;Л2.8;
метаболизме лекарств. Факторы,
Л2.9
влияющие на метаболизм лекарств.
5
5
5
5
4
5 Тематика лабораторных и письменных работ
Лабораторные работы:
Лабораторные работы не предусмотрены
Письменные работы не предусмотрены
Авторы, составители
Л. 1.1 Под ред. Е. С.
Северина
6 Учебно-методическое обеспечение дисциплины
6.1 Рекомендуемая литература
6.1.1 Основная литература
Заглавие
Издательство, год Колич-во
Биохимия : учебник [Электронный ресурс].-Режим доступа:
М. : ГЭОТАРwww.pharma.studmedlib.ru
Медиа, 2014.
6.1.2 Дополнительная литература
Л. 2.1 Коваленко Л.В. Биохимические основы химии биологически активных
веществ. [Текст] : учеб. пособие
Л. 2.2 Камышников Клинико-биохимическая лабораторная диагностика:
В.С.
справочник: в 2 т.
Л. 2.3 Кольман Я.,
Наглядная биохимия
Рѐм К.-Г
Л. 2.4 Марри Р. Д.
Биохимия человека.
Греннер, П. Мейес, В.
Родуэлл
Л. 2.5Василенко Ю.К. Биологическая химия: учеб. пособие
Л. 2.6 ред. К. Уилсон, Принципы и методы биохимии и молекулярной биологии.
Дж. Уолкер.
Л. 2.7 Под ред. И.Ю.
Малышев
Л 2.8 Под ред. И.В.
Шугалей.
Стресс-белки в биологии и медицине
Л. 2.9 Под ред. С.Е.
Северина
Биологическая химия с упражнениями и задачами.
Химия белка.
М.: Бином, 2013
3
Минск,
Интерпресссервис,
2003
М.:Мир, БИНОМ,
2009
М.: Мир, 2009
3
2
2
М.: МЕДпресс,
2011
М.: Бином, 2013
100
М.: ГЭОТАРМедиа, 2012
СПб.: Проспект
Науки, 2011.
1
М.: ГЭОТАРМедиа, 2013
20
3
3
6.2 Электронные образовательные ресурсы
6.2.1 Биохимия : учебник / под ред. Е. С. Северина. - 5-е изд., испр. и доп. - М. : ГЭОТАР-Медиа, 2014. - 768 с.
: ил.. [Электронный ресурс]. – Режим доступа.www.pharma.studmedlib.ru
6.2.2 Биохимия. Руководство к практическим занятиям: учебное пособие. Чернов Н.Н., Березов Т.Т., Буробина
С.С. и др. / Под ред. Н.Н. Чернова. - М. : "ГЭОТАР-Медиа", 2009.: [Электронный ресурс]. – Режим
доступа.www.pharma.studmedlib.ru
6.3 Журналы
Биохимия
Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии
Бюллетень экспериментальной биологии и медицины
Экспериментальная и клиническая фармакология
1.
2.
3.
4.
5.
6.
6.4 Программное обеспечение
Операционные системы: Windows 98, Windows XP/Vista/Seven/8.; VS Office 97, 2000, 2003, 2007, 2010.
Антивирус Касперского
1С Предприятие
Гарант
Hyper Chem 8.0
Total Commander
7 МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ)
Дисциплина «Биохимия»
Кафедра биохимии и микробиологии
Расположение кафедры: учебный корпус №1 Пятигорского медико-фармацевтического института –
филиала ГБОУ ВПО ВолгГМУ Минздрава России, расположенный по адресу: г. Пятигорск, пр. Калинина, 11.
Сайт кафедры
http://www.pmedpharm.ru/departments/kafedra_biologicheskoy_himii_i_mikrobiologii/
Материально-техническое оборудование, используемое при реализации дисциплины «Биохимия»:
Специализированная аудитории №417: 15 посадочных мест для обучающихся, место преподавателя,
фотоэлектроколориметр КФК -3, водяная баня, учебный раздаточный материал, химическая посуда.
Лаборатория (аспирантская) №428. Лаборатория располагает необходимой материально-технической и приборной
базой для проведения физико-химических, биохимических и биологических исследований. В лаборатории ведутся
исследования по изучению физико-химических механизмов биотранспорта различных групп лекарственных
веществ и биохимических взаимоотношений лекарственных веществ с рецепторами и рецепторными системами.
Лаборатория располагает следующим оборудованием: термостат жидкостный водяной ELMI TW-2.03 (баня
водяная); магнитная мешалка, автоматические дозаторы пипеточные, пикнометр, электронные весы Scout,
спектрофотометр СФ LEKI SS 1207, фотоэлектроколориметр КФК-3-01, хемилюминометр ХЛ – 003, рН-метрмилливольтметр (рН-150 М), центрифуга СМ-6, СМ-50