МИНИСТЕРСТВО ОХРАНЫ ЗДОРОВЬЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГОУ ВПО РОССИЙСКО-АРМЯНСКИЙ (СЛАВЯНСКИЙ)
УНИВЕРСИТЕТ
Составлена в соответствии с федеральными государственными
требованиями к структуре основной профессиональной
образовательной программы послевузовского
профессионального образования (аспирантура)
УТВЕРЖДАЮ:
Проректор по науке
_____________ П.С. Аветисян
«____» __________ 2014г.
Институт математики и высоких технологий
Кафедра - Медицинской биохимии и биотехнологии
Учебная программа подготовки аспиранта
ДИСЦИПЛИНА: ФД.А.01
Общая биохимия
наименование дисциплины по учебному плану подготовки аспиранта
Գ.00.16
Биоинформатика
Шифр
наименование научной специальности
Программа одобрена на заседании
Кафедры протокол
Утверждена Ученым Советом РАУ
Протокол
Заведующий
кафедрой
№ __9___ от __14.04.________2014г.
№ ___12___ от ___17.04________2014г.
К.Б.Назарян , док. биол. наук,
проф.
Подпись
И.О.Ф, ученая степень, звание
Ереван 2014
2
ПРОГРАММА
ПО БИОЛОГИЧЕСКОЙ ХИМИИ
Программа по биологической химии для аспирантов высших учебных учреждений составлена на
основании программы по биологической химии.
ВВЕДЕНИЕ
Преподавание биохимии на медико-профилактическом факультете медицинских высших
учебных учреждений должно проводиться с учетом специфических особенностей будущей
профессии. Программа по биологической химия для аспирантов этого факультета составлена с
учетом опыта преподавания биохимии на лечебно-профилактическом и педиатрическом
факультетах. Курс биохимии традиционно составляется из нескольких разделов:
а) статической биохимии, изучающей химический состав организма и строение основных
классов органических соединений, входящих в состав живых объектов;
б) динамической биохимии, изучающий превращения основных химических структурных
компонентов тканей, раздел регуляции процессов жизнедеятельности;
в) функциональной биохимии, изучающий особенности метаболизма в отдельных органах и
тканях и его взаимосвязь с их функциональной активностью.
В основу содержания данной программы положена медицинская биохимия, которая изучает
химические основы процессов жизнедеятельности человека в норме и знакомит с возможными
причинами и последствиями нарушений метаболических реакций. В соответствии с конечными
целями подготовки специалистов на медико-профилактическом факультете данная программа
включает в себя профильные вопросы о влиянии факторов окружающей среды на метаболические
процессы (питание, ксенобиотики, физические факторы окружающей среды и др.).
Цель и задачи биологической химии:
Основной целью курса является изучение:
• основ молекулярной организации клетки, принципов метаболизма основных классов
органических соединений и их связь с функциональной активностью организма с учетом
онтогенеза;
• молекулярных механизмов развития патологических процессов, в том числе и вызываемых
влиянием факторов внешней среды;
• биохимических методов исследования состояния здоровья человека.
Задачами изучения курса биохимии являются:
1) формирование знаний об основных принципах молекулярной организации клетки, ткани,
организма;
2) усвоение основных закономерностей метаболических процессов, регуляции метаболизма и его
взаимосвязи с функциональной активностью живой системы;
3) формирование знаний о методах биохимических исследований, умение использовать их
результаты для оценки состояния здоровья человека;
4) обучение пониманию патогенетических механизмов развития патологических процессов и
формирование умения использовать приобретенные знания при обучении на гигиенических
кафедрах;
5) приобретение знаний о принципах клинико-лабораторных и экспертных санитарногигиенических технологий и навыков работы с ними.
Перечень дисциплин и тем, усвоение которых необходимы для усвоения биологической
химии:
а) биоорганическая химия. Практически все темы этой дисциплины важны для курса
биохимии;
3
б) физика и биофизическая химия: методы исследования макромолекул, растворы
высокомолекулярных соединений, основы спектрофотометрии, методы объемного анализа;
в) биология: генетика;
г) гистология: строение клеток, органов, тканей;
д) физиология: функции отдельных органов и систем.
В соответствии с учебным планом на преподавание биологической химии на медкопрофилактичесом факультете медицинского университета выделено следующее количество часов:
Всего часов
Аудиторные
занятия
Семестр
Итого
№
п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
108
36
36
Самостоятельная
работа
1
72
72
Тематический план лекций
Наименование раздела, темы
Форма
контроля
зачет
Количество
часов
Введение в биохимию. Структура и функции белков
3
Ферменты, свойства и механизм действия
3
Введение в метаболизм. Биологическое окисление. Центральные 3
метаболические пути
Обмен и функции углеводов
3
Обмен и функции липидов
3
Обмен простых белков и аминокислот
3
Обмен нуклеотидов. Строение и синтез нуклеиновых кислот. 3
Биосинтез белков. Методы молекулярной биологии
Биохимия гормонов
3
Перекисное окисление липидов, антиоксидантные системы, 2
жирорастворимые витамины
Биохимия мембран
2
Биохимия питания. Витамины, свойства и механизм действия
2
Обмен воды и минеральных солей
2
Биохимия органов и тканей
2
Взаимосвязь и регуляция метаболизма
1
Основы клинической биохимии
1
ИТОГО:
36
4
№
п/п
1
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Тематический план лабораторных занятий по биологической химии
Наименование раздела, темы
Введение в биохимию. Структура и функции белков
Ферменты. Свойства, методы количественного определения
активности
Белки. Ферменты (контрольное занятие)
Витамины: свойства, методы определения. Биологическое
окисление, энергетический обмен. Контрольное занятие по
данному разделу
Обмен углеводов. Методы определения ферментов и субстратов
обмена углеводов. Контрольное занятие по данному разделу
Обмен липидов. Методы определения ферментов и субстратов
обмена липидов. Контрольное занятие по данному разделу
Обмен аминокислот. Методы определения ферментов и
субстратов
обмена
аминокислот.
Обмен
нуклеотидов,
нуклеиновых кислот. Биосинтез белка. Контрольное занятие по
данному разделу.
Гормоны. Свойства, методы определения. Биохимия печени,
обмен билирубина. Исследование крови и мочи. Экспрессметоды. Контрольное занятие по данному разделу.
Исследование желудочного сока
Контроль практических навыков. Зачетное занятие
ВВЕДЕНИЕ
Предмет и значение биологической химии. Объекты биохимического исследования.
Важнейшие этапы развития биохимии. Место биохимии в медицинском образовании и в работе
врачей-профилактиков. Основные разделы и направления в биохимии. Медицинская биохимия.
Роль биохимии в понимании взаимоотношений человека и окружающей среды.
ВВЕДЕНИЕ
Клетка как самовоспроизводящийся химический реактор. Потоки вещества, энергии и
информации в клетке. Единство химического состава и типов превращений веществ в живых
системах. Химический состав клеток. Способы существования организмов: аутотрофия,
гетеротрофия. Определение понятий об обмене веществ, энергии и информации: метаболизм,
катаболизм, анаболизм, рецепторные системы, хранение и передача генетической информации.
Координация метаболизма в клетках, колониях микроорганизмов, тканях и органах.
Специализация метаболизма. Биохимическая эволюция.
БЕЛКИ: СТРУКТУРА И ФУНКЦИЯ
Краткий исторический очерк по развитию химии белков: открытие аминокислот,
становление пептидной теории строения. Классификация белков по функциям, форме белковой
молекулы, степени сложности состава. Физико-химические свойства белков и белковых
растворов. Способы получения белковых препаратов. Современные представления о структуре
белковой молекулы. Первичная структура, типы связей, свойства пептидной связи. Методы
исследования первичной структуры. Конформация полипептидной цепи. Вторичная структурная
организация, типы вторичной структуры, Роль водородных связей в ее стабилизации.
Надвторичная структура и ее типы.
Третичная структура. Роль слабого внутримолекулярного взаимодействия в стабилизации
пространственной структуры и изменениях конформации. Зависимость биологической активности
белков от конформационых изменений. Денатурация белков, обратимость денатурации.
Четвертичная структурная организация белков. Функциональные особенности белков с
четвертичной структурой. Способность к специфическим взаимодействиям - основа
биологических функций всех белков. Понятие «комплементарность». Лиганды и функция белков.
5
Обратимость связывания. Количественное определение индивидуальных белков на основе их
биологических свойств.
Методы фракционирования белков. Различия аминокислотного состава белков различных
органов и тканей и значение этого факта в биохимии питания. Изменения белкового состава
тканей в онтогенезе и при заболеваниях.
Сложные белки. Общие представления о строении сложных белков, строение
простетических групп, типы связей между апобелком и простетической группой.
Особенности строения мембрано-связанных белков. Структурные белки (коллаген,
кератины). Посттрансляционная модификация белков. Связь между первичной и высшими
степенями структурной организации белков. "Консервированные" и гомологичные последовательности аминокислот в белках. Взаимодействие белков и низкомолекулярных лигандов
(миоглобин, гемоглобин). Сравнительная биохимия и эволюция белков.
ФЕРМЕНТЫ
История открытия и изучения ферментов. Классификация и номенклатура ферментов.
Свойства ферментов. Зависимость скорости ферментативных реакций от температуры, рH,
концентраций фермента и субстрата. Единицы измерения активности и количества ферментов.
Механизмы
регуляции
активности
ферментов:
конкурентное
ингибирование,
аллостерические ферменты, регуляция путем ковалентной модификации структуры. Роль
кооперативных изменений конформации ферментов в механизмах катализа реакций. Естественные
и искусственные ингибиторы активности. Использование в медицине и санитарноэпидемиологической службе.
Структурная организация ферментов в клетке. Различия ферментного состава, клеток,
органов и тканей. Органоспецифические ферменты. Определение активности ферментов в крови с
диагностической целью; происхождение ферментов плазмы крови. Изоферменты. Ферменты как
лекарственные препараты. Ферменты как аналитические реагенты в лабораторных исследованиях,
иммобилизованные ферменты.
ВИТАМИНЫ
Витамины, история открытия и изучения. Классификация витаминов. Причины
недостаточности витаминов:экзогенные и эндогенные гипо- и авитаминозы. Гипервитаминозы и
их причины. Водорастворимые витамины. Химическое строение, активные формы, роль
водорастворимых витаминов в клетке, механизмы всасывания и выделения из организма.
Антивитамины.
Суточная потребность в витаминах. Содержаниевитаминов в пищевых источниках.
ВВЕДЕНИЕ В МЕТАБОЛИЗМ
Понятие о метаболизме, метаболических путях Формы метаболических путей. Методы
исследования обмена веществ. Исследование на целом организме, органах, срезах, клеточных
культурах. Гомогенаты тканей, фракционирование гомогенатов, субклеточные структуры.
Выделение метаболитов и ферментов, определение последовательности превращений субстратов.
Изотопные методы. Методы моделирования и синтеза.
Схема катаболизма основных веществ - углеводов, жиров, белков. Понятие о
специфических путях и центральном пути метаболизма. Цикл лимонной кислоты:
последовательность реакций и характеристика ферментов. Связь с цепью переноса электронов и
протонов. Механизмы регуляции цикла лимонной кислоты. Функции цикла лимонной кислоты.
Понятие метаболон. Связь между анаболизмом и катаболизмом.
ФЕРМЕНТАТИВНЫЙ КАТАЛИЗ
Общие представления о катализе. Физический смысл константы скорости химической реакции
(энергетическая диаграмма реакции, переходное состояние, энергия активации). Классификация
каталитических механизмов (общий и специфический кислотно-основной катализ, ковалентный
катализ, промежуточные соединения). Белки - биологические катализаторы. Уравнение
Михаэлиса-Бриггса-Холдейна. Графические методы анализа ферментативных реакций.
Физический смысл константы Михаэлиса. Максимальные скорости ферментативных реакций.
Активность и числа оборотов ферментов. Специфичность ферментативного катализа. Ингибиторы
6
и активаторы ферментов. Обратимость ферментативного катализа. Кофакторы. Регулируемость
ферментативного катализа. Изо- и аллостерическое связывание лигандов-регуляторов с белкомферментом. Кооперативные эффекты в ферментативном катализе. Изоферменты. Международная
классификация ферментов. Катализ и проницаемость мембран. Химические механизмы
ферментативного катализа (сериновые протеазы, пиридоксалевый катализ, карбоангидраза и др.).
Специфическая локализация ферментов в клетке.
БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ.
Липосомы как модель биологических мембран. Физико-химические свойства двойной
фосфолипидной мембраны (проницаемость, подвижность молекул фосфолипидов). Химическая
гетерогенность фосфолипидов мембраны. Динамическая модель биологических мембран СингераНикольсона. Периферические и интегральные белки мембран. Двумерная диффузия белков в
мембранах. Ассиметрия биологических мембран. Топография белков и липидных компонентов
мембран. Каналы, поры, переносчики, рецепторы и избирательная проницаемость биологических
мембран.
БИОЛОГИЧЕСКОЕ ОКИСЛЕНИЕ.
Эндергонические и экзергонические реакции в живой клетке. Понятие макроэрг. Окисление
как основной путь получения энергии в живой клетке. Механизмы окисления – перенос
электронов, присоединение кислорода к субстрату, дегидрирование. Дегидрогеназы, строение и
роль коферментов дегидрогеназ. Цепи окислительных реакций.
Строение митохондрий и структурная организация цепи переноса электронов и протонов.
Полиферментные комплексы митохондрий и их строение. Механизмы образования АТФ в клетке.
Субстратное фосфорилирование, окислительное фосфорилирование. Механизм окислительного
фосфорилирования. Разобщение окислительного фосфорилирования и свойства разобщителей.
Роль кислорода в процессах окисления в клетке. Оксидазы и оксигеназы. Активные формы
кислорода и их роль в процессах окисления в клетке.
ОСНОВЫ БИОЭНЕРГЕТИКИ
Изменение свободной энергии и равновесие обратимых реакций. Сопряженные реакции.
Ферменты-лигазы в качестве устройств, обеспечивающих сопряжение. Соединения с высоким
потенциалом переноса групп. Концепция фосфорильного потенциала. АТР -универсальный
источник энергии в биологических системах. Другие "богатые энергией" соединения (пирофосфат,
креатинфосфат, фосфоенолпируват, ацилтиоэфиры, ацилфосфаты). Регулирование фосфорильного
потенциала. Креатинкиназная и аденилаткиназная реакции. Нуклеозид моно-, ди- и трифосфат
киназные реакции. Тепловые эффекты биохимических превращений и терморегуляция. Активный
транспорт веществ через биологические мембраны. Транспортные АТРазы.
ОБМЕН И ФУНКЦИИ УГЛЕВОДОВ
Основные углеводы животных и их биологическая роль. Углеводы пищи. Потребность в
углеводах, основные требования к углеводному составу продуктов питания.
Пути использования глюкозы в клетке. Центральная реакция углеводного обмена.
Анаэробный распад глюкозы (анаэробная дихотомия, гликолиз). Гликолитическая
оксидоредукция; пируват как акцептор водорода. Субстратное фосфорилирование. Другие
акцепторы водорода в анаэробных условиях, спиртовое, молочнокислое брожение и их роль.
Структурная организация процессов гликолиза в клетке, регуляция анаэробной дихотомии.
Энергетический выход анаэробного окисления глюкозы.
Аэробный распад глюкозы. Общие реакции с гликолизом. Окислительное
декарбоксилирование пирувата, понятие о полиферментных комплексах, пируватдегидрогеназа.
Энергетический выход окисления глюкозы в аэробных условиях.
Глюконеогенез, пути синтеза глюкозы в клетке. Ключевые ферменты глюконеогенеза.
Регуляция глюконеогенеза.
Пентозофосфатный путь окисления глюкозы (апотомия).Ферменты окислительного этапа.
Значение окислительного этапа апотомии. Неокислительный этап пентозофосфатного пути,
7
основные ферменты. Связь с гликолизом. Распространение в клетке и биологическая роль.
Регуляция процесса.
Путь глюкуроновой кислоты. Основные реакции. Биологическая роль этого пути окисления
глюкозы. Связь с пентозофосфатным путем и гликолизом.
Свойства и распространение гликогена как резервного полисахарида. Биосинтез гликогена.
Мобилизация гликогена. Роль адреналина в регуляции резервирования и мобилизации гликогена.
Гликогенозы и агликогенозы.
Обмен сахарозы, лактозы и мальтозы. Обмен фруктозы и галактозы Наследственные
нарушения обмена моносахаридов и дисахаридов: галактоземия, фруктозурия, непереносимость
дисахаридов.
ОБМЕН И ФУНКЦИЯ ЛИПИДОВ
Понятие липиды. Классификация. Омыляемые и неомыляемые липиды. Простые и сложные
липиды. Липиды пищевых продуктов. Требования к липидному составу продуктов питания.
Переваривание липидов. Нарушение переваривания и всасывания. Ресинтез липидов в клетках
кишечника. Хиломикрон как транспортная форма экзогенных липидов. Ресинтез липидов в
печени и образование ЛПОНП. Липопротеинлипаза и е роль в обмене липопротеинов крови.
Внутриклеточный обмен липидов. Механизмы активирования жирных кислот. Транспорт
жирных кислот в митохондрии. Роль карнитина в этом процессе. -окисление жирных кислот специфический путь катаболизма жирных кислот. Ферменты -окисления. Окисление жирных
кислот с нечетным числом углеродных атомов. Связь -окисления с ферментами тканевого
дыхания, энергетический выход окисления жирных кислот.
Другие пути окисления жирных кислот и их значение. Пути использования активной
уксусной кислоты.
Биосинтез жирных кислот. Особенности строения синтетазы жирных кислот. Роль путей
обмена глюкозы в синтезе жирных кислот. Высоконепредельные жирные кислоты - незаменимые
факторы питания.
Синтез оксиметилглутарил-КоА. Роль этого соединения. Механизмы синтеза кетоновых тел
и их биологическая роль.
Восстановление оксиметилглутарил-КоА (ОМГ) в мевалоновую кислоту. Представление о
синтезе холестерола. Регуляция синтеза холестерола. Транспорт холестерола в крови, роль
ЛПОНП, ЛПНП и ЛПВП в механизмах транспорта холестерола в организме. Превращение
холестерола в желчные кислоты. Выведение холестерола из организма. Гиперхолестеролемия и ее
причины. Желчекаменная болезнь. Биохимия атеросклероза, факторы риска. Биохимические
основы лечения и профилактики гиперхолестеролемии и атеросклероза.
Резервирование и мобилизация жиров в жировой ткани; регуляция мобилизации
адреналином. Транспорт жирных кислот в крови. Роль резервирования и мобилизации жиров,
нарушение этих процессов при ожирении.
Фосфолипиды и гликолипиды. Общие представления о механизмах их синтеза и распада.
Фосфолипазы. Функции фосфолипидов и гликолипидов, врожденные нарушения обмена этих
соединений.
ОБМЕН И ФУНКЦИИ АМИНОКИСЛОТ
Пищевые белки как источник аминокислот. Требования к белковому питанию.
Переваривание белков. Эндо- и экзопептидазы желудочно-кишечного тракта. Всасывание
аминокислот.
Пути использования аминокислотного фонда клетки. Механизмы катаболизма
аминокислот.
Трансаминирование,
аминотрансферазы.
Тканевая
и
внутриклеточная
специфичность трансаминаз и ее значение. Прямое и непрямое дезаминирование аминокислот.
Биологическая роль дезаминирования. Центральная роль глутаминовой кислоты в обмене
аминокислот.
Основные источники аммиака в организме. Пути использования и обезвреживания
аммиака: восстановительное аминирование, синтез амидов дикарбоновых кислот, образование
карбамоилфосфата. Глутаминаза почек и печени. Образование и выведение солей аммония.
8
Активация глутаминазы почек при ацидозе. Биосинтез мочевины, происхождение атомов азота
мочевины. Нарушения синтеза и выведения мочевины. Другие азотсодержащие небелковые
молекулы плазмы крови, значение определения содержания их в медицинской практике.
Общие представления об азотистом балансе организма человека, положительный,
отрицательный азотистый баланс, азотистое равновесие.
Пути использования безазотистого остатка аминокислот: синтез новых аминокислот,
образование глюкозы (глюкогенные аминокислоты), образование кетоновых тел (кетогенные
аминокислоты), прямое окисление, превращение в липиды при нарушениях белкового питания.
Роль отдельных аминокислот. Метионин и S-аденозилметионин, синтез креатина,
адреналина, фосфатидов, метилирование ДНК, источник одноуглеродных групп. Липотропные
факторы.
Обмен тирозина и фенилаланина,нарушения обмена этих аминокислот: фенилкетонурия,
алкаптонурия, альбинизм. Синтез гормонов, производных тирозина.
Декарбоксилирование аминокислот. Биогенные амины, происхождение, функции.
Окисление биогенных аминов. Аминоксидазы.
ОБМЕН НУКЛЕОТИДОВ
Нуклеопротеины. История открытия нуклеопротеинов. Нуклеиновые кислоты, различия
между ДНК и РНК. Особенности первичной структуры нуклеиновых кислот. Связь между
нуклеотидами. Вторичная структура нуклеиновых кислот: особенности вторичной структуры ДНК
и РНК, типы связей, стабилизирующих вторичную структуру. Третичная структура, роль белков в
организации пространственной структуры нуклеиновых кислот. Денатурация нуклеиновых
кислот. Гибридизация ДНК-ДНК, ДНК-РНК. Методы исследования структуры нуклеиновых
кислот. Строение рибосом. Полирибосомы. Информосома и матричная РНК, транспортная РНК,
строение и функции. Строение хромосом.
Распад нуклеиновых кислот. Нуклеазы желудочно-кишечного тракта. Распад пуриновых
нуклеотидов, образование мочевой кислоты. Синтез пуриновых нуклеотидов. Субстраты синтеза,
ключевые ферменты и регуляция синтеза пуриновых нуклеотидов. Распад пиримидиновых
нуклеотидов до конечных продуктов. Представления о синтезе нуклеотидов: субстраты и
ферменты синтеза. Повторное использование нуклеозидов для синтеза нуклеотидов. Нарушения
обмена нуклеотидов.
БИОСИНТЕЗ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ И БЕЛКОВ
Синтез ДНК, субстраты, ферменты, условия синтеза. Репликация как способ передачи
информации от матрицы к продукту реакции. Механизмы регуляции репликции. Обратная
транскрипция, биологическая роль обратной транскрипции.
Биосинтез РНК(транскрипция):субстраты, ферменты, условия транскрипции. Транскрипция
как способ передачи информации от ДНК на РНК. Биосинтез рибосомных, транспортных и
матричных РНК. Механизмы регуляции транскрипции.
Биосинтез белков. Биологический (аминокислотный, нуклеотидный) код и его свойства.
Адапторная роль транспортной РНК. Рекогниция.
Биосинтез аминоацил-т РНК: субстратная специфичность аминоацил-тРНК-синтетаз.
Механизмы и этапы трансляции. Регуляция трансляции. Универсальность биологического кода и
механизма синтеза белков. Антибиотики-ингибиторы синтеза нуклеиновых кислот и белков.
Процессинг нуклеиновых кислот и белков. Характер изменений строения нуклеиновых
кислот и белков после их первичного синтеза.
Распад клеточных белков и нуклеиновых кислот. Время биологического полураспада
белков и нуклеиновых кислот. Ферменты, катализирующие процессы распада белков.
Современные методы молекулярной биологии и их прикладное значение для медицины.
Полимеразная реакция, клонирование, блот-анализ, выяснение последовательности нуклеотидов
методом Сэнжера.
РЕГУЛЯЦИИЯ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ. ГОРМОНЫ
Основные механизмы регуляции метаболизма: изменение активности ферментов
(активирование и ингибирование), изменения количества ферментов в клетке(индукция и
9
репрессия синтеза, изменение скорости разрушения ферментов), изменения проницаемости
клеточных мембран. Гормональная регуляция как средство межклеточной и межорганной
координации обмена веществ. Клетки-мишени и клеточные рецепторы гормонов. Классификация
гормонов по химической структуре, по месту образования, по механизму действия. Особенности
механизма действия гормонов белковой, пептидной и аминокислотной природы. Посредники в
действии гормона на клетку: циклические пуриновые нуклеотиды, ионы кальция, продукты
гидролиза фосфатидилинозитолов. Протеинкиназы, роль протеинкиназ в механизмах изменения
активности ферментов.
Механизм действия гормонов стероидной природы. Внутриклеточные рецепторы. Влияние
на синтез белков.
Строение, механизм действия и влияние на обмен веществ важнейших гормонов.
Нарушения функции эндокринных желез: гипер- и гипопродукция гормонов. Общие принципы
лечения таких состояний.
Простагландины и их роль в регуляции метаболизма и физиологических функций.
ОБМЕН ВОДЫ И МИНЕРАЛЬНЫХ СОЛЕЙ
Минеральные вещества тканей человека. Классификация. Пути поступления минеральных
веществ в организм, механизмы всасывания. Функции минеральных веществ. Электролитный
состав биологических жидкостей. Механизмы регуляции объема, электролитного состава и pН
жидкостей организма. Роль почек, желудочно-кишечного тракта, кожи, легких в регуляции водносолевого обмена. Условия и механизмы возникновения ацидоза, алкалоза, обезвоживания и
отеков.
Обмен натрия и калия. Особенности распределения в организме. Регуляция обмена.
Обмен фосфора и кальция. Потребность в кальции и фосфоре. Механизмы всасывания.
Распределение в организме. Регуляция обмена.
Микроэлементы. Биологическая роль железа, меди, кобальта, йода, магния. Обмен
микроэлементов в организме.
МЕТАБОЛИЗМ (ДИНАМИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ)
Аутотрофия, гетеротрофия. Фотосинтез. Полисахариды и нейтральные жиры как запасные
вещества клетки. Аэробный и анаэробный обмен веществ. Конечные продукты метаболизма.
Энергетическая и пластическая функции обмена веществ.
1.Обмен углеводов
Фосфоролиз гликогена. Гидролиз крахмала. Гексокиназная и глюкокиназная реакции. Прямое
окисление глюкозы. Включение гексоз и пентоз в гликолитический распад. Молочнокислое и
спиртовое брожение. Стехиометрические уравнения гликолиза и гликогенолиза. Образование АТР,
сопряженное с распадом глюкозо-6-фосфата до молочной кислоты. Регулирование гликолиза.
Регуляторные механизмы фосфоролизад гликогена и фосфофруктокиназной реакции. Обратимость
гликолиза и глюконеогенез. Цикл Кори. Синтез гликогена. Стехиометрические уравнения синтеза
глюкозы и гликогена из молочной кислоты. Содержание глюкозы, лактата и пирувата в крови как
физиологический показатель.
2.Обмен липидов
Транспорт липофильных веществ: желудочно-кишечный тракт - кровь - клетки. Липазы и
фосфолипазы. Включение глицерина в гликолитические реакции. Активация жирных кислот. Роль
карнитина в транспорте жирных кислот в митохондрии. Окислительный распад жирных кислот (окисление). Конечные продукты распада "четных" и "нечетных" жирных кислот. Содержание
"кетоновых" тел {ацетоацетат, ацетон, -оксибутират} как физиологический показатель.
Источники ацетил-СоА для синтеза жирных кислот. Синтез фосфолипидов. Синтез нейтрального
жира. Стехиометрические уравнения распада жирных кислот до ацетил-СоА и синтеза жирных
кислот из ацетил-СоА.
3.Обмен аминокислот и других азотистых соединений.
Внеклеточный (пищеварительный) протеолиз. Заменимые и незаменимые аминокислоты.
Переаминирование. Декарбоксилирование аминокислот. Окислительное дезаминирование
аминокислот. -Кетокислоты – продукты распада аминокислот. Детоксикация аммиака.
10
Аммониотелия, уреотелия и урикотелия. Синтез мочевины в качестве конечного продукта обмена
азотистых соединений. Стехиометрические уравнения образования мочевины. Конечные продукты
и схемы распада пуриновых и пиримидиновых оснований. Глутамин как транспортная форма
аммиака. Креатин и креатинин. Внутриклеточный протеолиз. Общие представления о синтезе
заменимых аминокислот. Активация аминокислот и синтез аминоацил-t-РНК. Общие
представления о синтезе белка рибосомами.
4.Распад ди-, трикарбоновых кислот. Окислительное декарбоксилирование пирувата. Ацетил-СоА
- универсальный интермедиат распада жиров, углеводов и белков. Пути образования щавелевоуксусной кислоты. Цикл ди-, трикарбоновых кислот (цикл
Кребса). Стехиометрическое
уравнение распада пирувата до СО2. Энергетическая и пластическая функции цикла Кребса.
5.Терминальное окисление
Коферменты - продукты окислительных реакций (NAD+/NADH; NADF+/NADPН; убихинон/убихинол). Оксидазы и механизмы активации кислорода. Электрон-трансферазные реакции и
понятие о дыхательных цепях. Структура митохондрий и локализация компонентов дыхательной
цепи млекопитающих. Перенос восстановительных эквивалентов через мембрану митохондрий.
Трансгидрогеназная реакция. Компоненты дыхательной цепи. Дыхательная цепь - преобразователь
энергии (теория электрохемического сопряжения П. Митчела). Обратимая Н+-АТРаза -главное
устройство для синтеза АТР в аэробных клетках. Стехиометрические уравнения окисления NADН
и убихинола кислородом. Эффективность сопряжения окислительного фосфорилирования.
Механизмы термогенеза. Дыхательные цепи микросом. Цитохром Р-450 и окислительная
деструкция ксенобиотиков.
РЕГУЛИРОВАНИЕ И ИНТЕГРАЦИЯ МЕТАБОЛИЗМА
Ключевые пары метаболитов (NAD(Р)+/NAD(Р)Н; АТР/АDР; Ацил-СоА/СоА; лактат/пируват; D-оксибутират/ацетоацетат) и факторы, влияющие на их концентрации. Дивергенция
катаболических и анаболических цепей метаболизма. Типы регулирования активности ферментов
и переносчиков. Стехиометрическое регулирование (алло- и изостерические ингибиторы и
активаторы ферментов). Регулирование активности ферментов их ковалентной модификацией:
фосфорилирование, ацилирование, АОР-рибозилирование. Протеинкиназы и протеинфосфатазы.
Каскадный принцип регулирования ферментов. Гормоны в качестве первичных управляющих
сигналов метаболизма. Рецепторы гормонов и С-белки. Механизмы и результаты действия
инсулина, адреналина, глюкагона. Вторичные посредники передачи сигналов: циклические
нуклеотиды, ионы Са+2, фосфатидилинозитол. Внутриклеточный протеолиз. Тканевая
специфичность метаболизма.
БИОХИМИЯ ПЕЧЕНИ
Роль печени в обмене углеводов, липидов, аминокислот. Синтез белков плазмы в печени.
Реакции обезвреживания веществ в печени. Роль микросомального окисления в реакциях
обезвреживания. Активная глюкуроновая и серная кислоты в реакциях обезвреживания. Роль
печени в обмене гема. Реакции синтеза гема, субстраты, ферменты. Реакции распада гема, 'прямой'
и 'непрямой' билирубин. Нарушения обмена билирубина Желтухи: гемолитическая,
обтурационная, паренхиматозная. Желтуха новорожденных. Желчные пигменты крови,
кишечника, мочи.
Реакции обезвреживания продуктов гниения, поступающих из кишечника. Биохимические
механизмы развития печеночно-клеточной недостаточности и печеночной комы. Биохимические
методы диагностики нарушений функции печени.
БИОХИМИЯ КРОВИ
Форменные элементы крови. Особенности химического состава и строения эритроцитов.
Разновидности и производные гемоглобина. Транспорт кислорода и двуокиси углерода в крови.
Особенности насыщения гемоглобина
кислородом и угарным газом. Гемоглобинопатии.
Гипоксии. Лейкоциты, особенности строения и химического состава. Роль лейкоцитов.
Плазма крови и сыворотка. Белки плазмы крови. Классификация по функциям белков
крови: транспортные белки, белки системы комплемента, кининовой системы, свертывания,
11
фибринолиза, иммуноглобулины, белки-ингибиторы протеолиза. Белки плазмы - источник
аминокислот при голодании.
Свертывание крови. Сосудисто-тромбоцитарный и коагуляционный
гемостаз. Роль
тромбоцитов в процессах гемостаза. Внутренняя и внешняя системы коагуляционного гемостаза.
Фазы. Каскадный механизм активирования ферментов, участвующих в свертывании крови. Роль
витамина К в свертывании крови. Противосвертывающие системы. Представление о гемофилиях и
тромбозах. Значение биохимического анализа крови в характеристике состояния здоровья
человека.
БИОХИМИЯ СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ ТКАНИ
Клетки соединительной ткани, особенности метаболизма. Химический состав
межклеточного вещества. Коллаген, особенности синтеза и распада. Эластин, особенности обмена.
Белково-углеводные комплексы. Классификация. Протеогликаны, гликозаминогликаны,
гликопротеины. Особенности синтеза и распада. Роль в организме. Изменения соединительной
ткани при старении. Влияние питания на обмен соединительной ткани.
БИОХИМИЯ МЫШЦ
Белки миофибрил. Особенности аминокислотного состава. Молекулярная структура
миофибрилл. Биохимические механизмы мышечного сокращения и расслабления. Роль ионов в
регуляции мышечного сокращения. Белки саркоплазмы, отдельные представители, их строение и
функции. Экстрактивные вещества мыщц. Особенности энергетического обмена в мышцах.
Креатинфосфокиназа и ее изоферменты.
Белки мышц в питании человека. Полноценность белков мышц.
БИОХИМИЯ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ
Химический состав нервной ткани. Миелиновые мембраны: особенности состава и
структуры. Особенности энергетического обмена в нервной ткани, роль аэробного распада
глюкозы. Молекулярные механизмы синаптической передачи. Медиаторы, механизмы синтеза и
распада медиаторов. Роль биогенных аминов. Активные пептиды мозга.
БИОХИМИЯ ПИТАНИЯ И ПИЩЕВАРЕНИЯ
Потребность человека в энергии. Суточный баланс энергии: основной обмен, термогенез,
расходы на физическую активность. Незаменимые факторы питания. Основные требования к
аминокислотному составу белков. Потребность в липидах. Незаменимые жирные кислоты и их
роль в организме. Проявления недостаточности незаменимых жирных кислот. Потребность в
углеводах. Последствия преимущественного использования углеводов в питании. Роль
дисахаридов в питании. Витамины и минеральные вещества в питании. Жирорастворимые
витамины и их роль в организме.
Патологические состояния, связанные с нарушением питания. Ожирение, атеросклероз,
диабет, квашиоркор, маразм, гипо-,гипер- и авитаминоэы. Голодание и его влияние на организм.
Влияние питания на процессы синтеза белков и нуклеиновых кислот.
Механизмы переваривания веществ в желудочно-кишечном тракте. Слюна, желудочный
сок, кишечный сок, сок поджелудочной железы, химический состав. Механизмы переваривания
веществ в кишечнике. Толстый кишечник. Основные биохимические процессы, протекающие в
толстом кишечнике. Гниение белков. Процессы обезвреживания продуктов гниения. Микрофлора
кишечника - важный источник витаминов для человека.
Специалист должен знать:
а) Молекулярные основы процессов жизнедеятельности: метаболизм белков, липидов,
углеводов, минеральных веществ, влияние незаменимых факторов питания на состояние здоровья
человека;
б) Основы регуляции процессов жизнедеятельности: молекулярные механизмы действия
гормонов, медиаторов и других молекул - регуляторов на уровне химических реакций,
катализируемых ферментами, на уровне субклеточных частиц, клеток, органов и целого
организма;
в) Молекулярные механизмы обезвреживания ксенобиотиков, действия физических
факторов и защиты организма от их действия.
12
Специалист должен уметь:

квалифицированно назначать биохимические экспертные санитарно-гигиенические
исследования и интерпретировать их результаты

пользоваться биохимическими экспресс - методами диагностики заболеваний.
Специалист должен иметь навыки:

биохимического исследования биологического материала (моча, слюна, кровь, желчь,
панкреатический сок), пищевых продуктов

применения лабораторных технологий
МАЛЫЙ ПРАКТИКУМ
1. Свойства растворов электролитов. рН растворов и буферная емкость. Способы выражения
концентраций.
2. Методы определения рН. рН-чувствительные индикаторы. Стеклянный электрод.
3. Свойства белков и аминокислот. Ионообменная хроматография смесей аминокислот.
Определение изоэлектрической точки белков.
4. Качественные реакции аминокислот, пептидов и белков.
5. Количественное определение белков.
6. Фракционирование и очистка белков,
7. Анализ состава нуклеопротеидов дрожжей.
8. Качественные и количественные реакции углеводов.
9. Определение активности ферментов,
10. Ферментативные превращения углеводов. Определение сахара в крови.
11. Разделение и идентификация липидов в экстрактах ткани мозга.
12. Ферментативный гидролиз жира молока.
13. Определение содержания креатинфосфата в мышечной ткани.
14. Определение содержания нуклеиновых кислот в ткани печени. Выделение ДНК и ее
количественное определение.
15. Определение активности гликогенфосфорилазы мышц.
16. Получение препаратов лактатдегидрогеназы из различных тканей. Определение активности
фермента и изучение изозимов лактатдегидрогеназы.
17. Переаминирование в печени и мышцах. Разделение и количественное определение
аминокислот.
ЛИТЕРАТУРА
основная:
1. А. Ленинджер. Основы биохимии. В 3-х томах. "Мир", М., 1985.
2. Л. Страйер. Биохимия. В 3-х томах. "Мир", М., 1984.
3. Р. Марри, Д. Греннер, П. Мейес, В. Родуэлл. Биохимия человека. В 2-х томах. "Мир",
М., 1993 Г.
4. Малер, Ю. Кордес. Основы биологической химии. "Мир", М., 1970.
5. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф., Биологическая химия, М.,1998;
6. Николаев А.Я., Биологическая химия, М.,1989;
7. Строев Е.А. Биологическая химия, М.,1986;
8. Мецлер Д. Биохимия (в трех томах), М.,"Мир",1980;
9. Уайт А.,Хендлер Ф.,Смит Э. и др, Основы биохимии(в трех томах), М.,"Мир",1981;
дополнитекльная
1. М.Диксон, Э. Уэбб. Ферменты, В 3-х томах. "Мир", М., 1982.
2. Э. Корниш-Боуден. Основы ферментативной кинетики. "Мир", М., 1979.
3. Ч. Кинпюр, П. Шиммел. Биофизическая химия. В 3-х томах. "Мир", М
4. В. Дженкс. Катализ в химии и энзимологии. "Мир". М., 197.2.
5. В.П. Скулачев. Биоэнергетика. Мембранные преобразователи энергии "Высш. шк.", М.,
1989. П.
6. Хочачка, Дж. Семеро. Биохимическая адаптации. "Мир", М., 1988.
13