Рабочая программа подготовки аспирантов по специальности научных работников 03.01.04 – биохимия (стр. 3 )

Лекция 3. Фолдинг.

Механизмы формирования пространственной структуры белка. Белковые факторы сворачивания белков. Протеиндисульфидизомераза. Пептидилпролин-цис-транс-изомераза (Циклофилин, FK 506-связывающий белок). Шапероны и шаперонины.

Лекция 4. Биосинтез и распад белков в клетке

Биосинтез белка и его основные этапы. Регуляция биосинтеза белка. Посттрансляционные модификации структуры белка. Изоферменты. Нерибосомный синтез белка. Средняя продолжительность жизни белковых молекул. Протеолитическая деградация белка. Убиквитин зависимая система протеолиза. Протеасома.

Биохимия нуклеиновых кислот (ОД. А.05)

Лекция 1. Физико-химические свойства нуклеиновых кислот

Физико-химические свойства нуклеиновых кислот. Денатурация и ренатурация ДНК. Плавление ДНК.

Лекция 2. Структурная организация нуклеиновых кислот

Строение нуклеиновых кислот. Пуриновые и пиримидиновые основания. Минорные и аномальные пуриновые и пиримидиновые основания. Углеводные компоненты. Нуклеозиды и нуклеотиды. Различия между ДНК и РНК по составу главных и минорных азотистых оснований, углеводов, молекулярной массе, локализации в клетке и функциям. Форма молекул ДНК. Кольцевая форма ДНК некоторых фагов, митохондрий и хлоропластов. Сравнительная характеристика видов рибонуклеиновых кислот по молекулярной массе, нуклеотидному составу, локализации и функциям.

Лекция 3. Биосинтез нуклеиновых кислот

Представления о синтезе нуклеотидов: субстраты и ферменты синтеза. Повторное использование нуклеозидов для синтеза нуклеотидов. Репликация и транскрипция. Обратная транскрипция, биологическая роль обратной транскрипции. Механизмы регуляции репликации. Репликация кольцевых форм ДНК. Механизмы регуляции транскрипции. Информосомы как первичные формы существования новообразованных РНК.

Лекция 4. Процессинг нуклеиновых кислот. Характер изменений строения нуклеиновых кислот после их первичного синтеза.

Энзимология (ОД. А.06)

Лекция 1. Ферменты, коферменты: физико-химические свойства и структурная организация.

Химическая природа ферментов. Принципы пространственной организации молекулы фермента. Активный и аллостерический центры. Простые и сложные ферменты. Четвертичная структура ферментов, роль четвертичной структуры в стабилизации молекулы фермента и регуляции активности ферментов.

Коферменты, кофакторы. Характеристика основных коферментов и их функций. Роль витаминов, металлов и других кофакторов в функционировании ферментов. Специфичность действия ферментов.

Лекция 2. Классификация и номенклатура ферментов.

Принципы классификации. Характеристика классов и важнейших групп ферментов. Положения систематической и тривиальной номенклатуры ферментов (5 час.)Лекция 3.

Лекция 3. Кинетика и механизмы ферментативного катализа

Сущность явления катализа. Основные представления о кинетике ферментативных процессов. Константа диссоциации фермент-субстратного комплекса (Ks) и константа Михаэлиса (Км). Роль мультидоменной организации молекулы фермента в определении ее функциональных свойств. Структурные основы реализации феномена индуцированного соответствия, регуляторные домены, домены, обеспечивающие связывание с мембранами; факторы, определяющие эффективность и специфичность ферментативного катализа, комплементарность между ферментом и субстратом; использование энергии связывания фермента с субстратом в катализе; природа сил, стабилизирующая различные конформационные состояния системы фермент-субстрат (водородные связи, гидрофобные взаимодействия и др.).Влияние различных факторов среды на ферментативные процессы (температуры, концентрации водородных ионов и др.). Влияние ингибиторов на ферментативную активность.

Лекция 4. Принципы регуляции ферментативных процессов в клетке

Регуляция активности ферментов. Кооперативные явления в ферментативном катализе. Ингибиторы ферментов и их использование в качестве лечебных препаратов. Понятие об энзимопатиях. Принципы энзимодиагностики.

Биохимия животных (ОД. А.07)

Лекция 1. Биохимия нервной и мышечной ткани.

Химический состав нервной ткани. Обмен веществ в нервной ткани. Общая характеристика мышечной ткани. Химический состав скелетных мышц. Обмен веществ в мышечной ткани.

Лекция 2. Биохимия костной и соединительной ткани.

Химический состав костной ткани. Процессы минерализации костной ткани. Обмен веществ в костной ткани. Химический состав соединительной ткани. Обмен веществ в соединительной ткани. Биохимические изменения соединительной ткани при патологии.

Лекция 3. Биохимия крови и печени.

Физико-химические свойства крови. Химический состав крови. Дыхательная функция крови. Природа основных факторов свертывания крови. Лимфа и ее свойства. Химический состав тканей печени. Обмен веществ в тканях печени. Выделительная функция печени и состав желчи. Обезвреживающая функция печени. Изучение функционального состояния печени.

Лекция 4. Биохимия почек и мочи.

Химический состав почек. Обмен веществ в почках. Химизм образования мочи. Общая характеристика мочи.

ФАКУЛЬТАТИВНЫЕ ДИСЦИПЛИНЫ

(7 кредитов / 252 часов)

Протеомика (ФД. А.01)

Лекция 1. Введение в протеомику

Протеом. Структурная, функциональная и прикладная протеомика. Базы данных по протеомике. Моделирование физико-химических свойств и функций белков. Роль протеомики в развитии современной биологии. Перспективы использования в медицине, фармакологии, промышленном производстве. Протеом человека и лечение социально значимых заболеваний

Лекция 2. Основные методы протеомики

Принципы и методы анализа протеома. Электрофорез. Безгелевые технологий разделения пептидов. Масс-спектрометрия. Инфракрасная спектроскопия. Рентгеновская кристаллография. ВЭЖХ. Дрожжевая двугибридная система. Белковые и пептидные микрочипы. Белковые наночипы. Инвентаризация белков с помощью комбинированного использования разных методов с последующим анализом полученных результатов методами биоинформатики.

Биохимия насекомых (ФД. А.02)

Лекция 1. Феромоны и гормоны насекомых.

Значение феромонов во внутривидовых взаимоотношениях животных. Проблемы выделения и определения строения феромонов. Композиционные феромоны. Разновидности феромонов: половые, следовые (феромоны-метчики), феромоны тревоги, агрегационные феромоны. Химическое и структурное разнообразие феромонов. Ювенильные гормоны (ЮГ) как часть антагонистической гормональной системы насекомых. Ювенильные гормоны (0), (I), (II) и (III). Ювеноиды растительного происхождения. Антагонисты ЮГ(антиювенильные гормоны): экдистероиды, прекоцены и ювооцимен.

Лекция 2. Механизмы адаптации к неблагоприятным факторам среды.

Адаптивное изменение биохимических процессов. Метаболическая регуляция активности ферментов как механизм адаптации к внешней среде. Поддержание структурной целостности макромолекул. Энергетическое снабжение клетки. Поддержание систем, регулирующих направление метаболических процессов. Временные параметры адаптации. Функциональные блоки в системе метаболизма и их сопряжение. Адаптивные перестройки на участках гликолиза. Окислительный метаболизм. Катаболизм липидов. Белки и аминокислоты как потенциальные источники энергии. Ферменты как защитные приспособления. Защита от оксидативного стресса.

Семинар 1. Процесс адаптации как сохранение гомеостаза при взаимодействии организма с внешним миром.

Гибкость системы “организм-среда” как основа формирования нового гомеостатического состояния. Соответствие максимальной эффективности физиологических функций и поведенческих реакций. Законы формирования адаптивности живых организмов. Изучение адаптационных процессов и стресс. Принципы создания лабораторных моделей для изучения адаптивных процессов в живых системах.

Лекция 3. Механизмы сезонных диапауз.

Физиологические и биохимические изменения, происходящие в период диапаузы. Влияние температуры на биохимию и проявление фотопериодической реакции насекомых. Современные представления о механизмах фотопериодических реакций. Чередование покоящихся и активных стадий как приспособление насекомых к экстремальным условиям среды и годичному ритму климата. Диапаузирующие стадии и разнообразие проявлений диапаузы. Особенности метаболизма в фазу покоя. Индукция и терминация диапаузы.

Лекция 4. Механизмы метаморфоза насекомых.

Основные типы метаморфоза насекомых. Соотношение эмбрионального и постэмбрионального морфогенеза. Процессы метаморфоза: гистолиз и гистогенез, имагинальные диски, критические периоды онтогенеза. Адаптивное значение морфогенеза.

Биохимические методы исследований (Ф. Д.А.03)

Лекция 1. Хроматография.

Классификация хроматографических методов. Кинетическая теория хроматографии. Оптимизация условий фракционирования. Градиентная элюция. Материалы матриц сорбентов и обменников. Техника колоночной хроматографии. Хроматография при низком, высоком и умеренном давлении. Оборудование. Гель-фильтрация, ее особенности, выбор и подготовка матрицы. Области применения Оптимизация условий эксперимента. Регенерация колонки. Очистка и фракционирование макромолекул. Определение молекулярной массы белка. Обессоливание и смена буфера. Адсорбционная хроматография. Сорбенты. Фракционирование и очистка белков и нуклеиновых кислот. Разделение двунитевой и однонитевой ДНК. Очистка гибридов ДНК-РНК. Ионообменная хроматография. Ионообменники. Ионные взаимодействия вещества и сорбента. Управление силой ионного взаимодействия. Неионные взаимодействия вещества и сорбента. Особенности выбора условий и проведения процесса. Аффинная хроматография. Принцип метода. Характер закрепления лиганда на матрице. Выбор условий процесса, сорбента, концентрации лиганда, буфера для посадки вещества, элюента и метода элюции. Применение аффинной хроматографии. Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ). Тонкослойная хроматография (ТСХ). Особенности и техника метода. Приготовление пластинок. Нанесение препаратов. Хроматографическая элюция. Обнаружение пятен или полос. Элюция вещества с пластинки. Применение ТСХ.

Лекция 2. Электрофорез и изоэлектрическое фокусирование.

Теоретические и методические основы электрофореза. Электрофорез с подвижной границей, зональный электрофорез в градиенте плотности. Зональный электрофорез в поддерживающей среде с капиллярной структурой. ЭФ на фильтровальной бумаге. Электрофорез на ацетате целлюлозы. Электрофорез в колонках и блоках гранулированной поддерживающей среды. Электрофорез в агарозном геле. Разделения нуклеиновых кислот и полинуклеотидов Окрашивание гелей. Аналитический и препаративный ЭФ. Определение молекулярной массы фрагментов нуклеиновых кислот и полинуклеотидов. Электрофорез нуклеопротеидных частиц. Микрометоды. Фотодокументационные системы. Электрофорез в полиакриламидном геле. Физико-химические свойства составных частей геля. Аналитический и препаративный ЭФ в ПААГ. Изоэлектрическое фокусирование. Принцип метода. Формирование градиентов рН. Методические приемы. Трудности, связанные с разделением белков методом ИЭФ. Аналитическое и препаративное изоэлектрическое фокусирование. Электрофорез белков. Поведение белков при электрофорезе. Разделение белков в соответствии с размерами молекул: определение их молекулярной массы. Двухмерный электрофорез. Окрашивание белков на электрофореграммах. Обнаружение белков по их ферментативной активности. Дот- и блот-гибридизация. Иммуноблоттинг белков (вестерн-блот гибридизация). Принцип метода (разделение белков с помощью электрофореза, перенос белков на мембрану, иммунологическая идентификация целевых белков). Капиллярный гель-электрофорез нуклеиновых кислот. Гель-электрофорез в пульсирующем поле

Семинар 1. Теория и практика метода иммуноблотинга.

Этапы проведения иммуноблоттинга: предварительное фракционирование белков с помощью различных методом электрофореза в ПААГ. Способы трансблоттирования белков на мембрану (пассивный перенос, электроперенос). Блокирование неспецифических связываний. Реакция с первичными антителами. Детекция вторичными антителами. Анализ полученных результатов (колориметрия, хемилюминесценция).

Лекция 3. Иммуноферментный анализ

Принцип иммунного анализа. Получение антител с требуемой специфичностью. Пришивание фермента к антителам. Варианты методик ИФА. Современная аппаратура.

Сферы применения метода

Лекция 4. Полимеразная цепная реакция (ПЦР)

Принципы метода. Подбор праймеров. Схема эксперимента. Разновидности ПЦР. Применение ПЦР в различных сферах.

Семинар 2. Организация технологического процесса проведения ПЦР в лаборатории.

Постановки метода ПЦР. Анализ полученных продуктов ПЦР с помощью метода гель-электрофореза в агарозном и полиакриламидном гелях. Интерпретация результатов электрофореза. Проблема контаминации при проведении ПЦР. Выбор контролей.

Лекция 5. Секвенирование ДНК

Классическое ручное (химическое, ферментативное) секвенирование. Автоматические ДНК-секвенаторы; подготовка матриц. Геномное бисульфитное секвенирование ДНК. Пиросеквенирование

Лекция 6. Спектроскопия.

Задачи спектроскопии. Виды по объектам исследования: атомная, молекулярная, масс-спектроскопия, ядерная. Виды по типу излучения: оптическая, рентгеновская, фотоэлектронная. Спектральный анализ. Спектрофотометрия. Области спектра: инфракрасная, ультрафиолетовая. Хроматомасс-спектрометрия. Люминисцентный анализ. Принцип и достоинства. Сферы применения. Световая и флуоресцентная микроскопия. Реагенты для анализа. Интерпретация результатов. Сферы применения

Лекция 7. Иммуно-гистохимический метод.

Принцип метода. Антигены и антитела. Иммунологическая реакция. Метки для визуализации места связывания антигена с антителом. Фермент-опосредованных методы окраски. Моноклональные антитела. Поликлональные антисыворотки. Необходимое оборудование. Иммунофлюоресцентный анализ. Прямой и непрямой методы анализа. Определение комплементсвязывающих антител. Применение двойной флюоресцентной метки. Дополнительное окрашивание. Контроль качества анализа. Титрование в шахматном порядке. Среды для заключения и хранения препаратов.

Биохимия гормонов (ФД. А.04)

Лекция 1. Гормоны: структура, функции, механизмы действия, применение.

История развития учения о гормонах. Номенклатура и классификация гормонов по химической структуре, по месту образования, по механизму действия. Посредники в действии гормона на клетку: циклические пуриновые нуклеотиды, ионы кальция, продукты гидролиза фосфатидилинозитолов. Протеинкиназы, роль протеинкиназ в механизмах изменения активности ферментов. Внутриклеточные и ядерные рецепторы гормонов, их влияние на экспрессию генов.

Лекция 2. Гормональная регуляция как механизм межклеточной и межорганной координации обмена веществ.

Эндокринное, паракринное, аутокринное действие гормонов. Иерархическая система гормональной регуляции.

Семинар 1. Механизмы действия гормонов различной природы.

Влияние гормонов на экспрессию генов. Клетки и органы-мишени для различных гормонов.

5.  САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА АСПИРАНТА

5.1. Основная дисциплина по специальности

03.01.04 – Биохимия

№	Раздел дисциплины (количество часов самостоятельной работы)	Задания по самостоятельной работе аспирантов	Рекомендуемая литература	Форма контроля
1.	Химический состав организмов. Характеристика основных классов химических соединений, входящих в состав живой материи (2час)	Проработать рекомендов. литературу	[3,6] и дополнительная	Конспекты
2.	История открытия и изучения нуклеиновых кислот. Роль нуклеиновых кислот в формировании и свойствах живой материи (2час)	Проработать лекцию, рекомендов. литературу	[2-8, 17, 18] и дополнительная	Конспекты
3.	Физико-химические свойства нуклеиновых кислот. Методы изучения нуклеиновых кислот (20 час)	Проработать лекцию, рекомендов. литературу	[2-8, 10, 11, 17, 18] и дополнительная	Конспекты
4.	Белки, их биологическая роль, значение в построении живой материи и в процессах жизнедеятельности (3 час)	Проработать лекцию, рекомендов. литературу	[1-7, 10, 11, 13, 14. 19] и дополнительная	Конспекты
5.	Первичная, вторичная, третичная и четвертичная структура белков (15 час)	Проработать лекцию, рекомендов. литературу	[1-7, 10, 11, 13, 14. 19] и дополнительная	Конспекты
6.	Методы изучения структуры и свойств белков (20 час).	Проработать лекцию, рекомендов. литературу	[10, 11, 13] и дополнительная	Конспекты
7	Классификация и номенклатура ферментов (5 час)	Проработать лекцию, рекомендов. литературу	[3-7, 12, 19] и дополнительная	Конспекты
8	Общие представления о механизме ферментативного катализа (15 час).	Проработать лекцию, рекомендов. литературу	[3-7, 12, 19] и дополнительная	Конспекты
9	Матричные процессы: репликация, транскрипция, трансляция (25 час)	Проработать лекцию, рекомендов. литературу	[2-7, 15, 17, 18] и дополнительная	Конспекты
10	Обмен нуклеиновых кислот (20 час)	Проработать рекомендов. литературу	[3-8, 12, 19] и дополнительная	Конспекты
11	Обмен белков (20 час)	Проработать лекцию, рекомендов. литературу	[1-7, 15-18] и дополнительная	Конспекты
12.	Углеводы: классификация, структура, функции и пути обмена в организме (15 час)	Проработать рекомендов. литературу	[2-7, 15-17] и дополнительная	Конспекты
13	Липиды: классификация, классификация, структура, функции и пути обмена в организме, (8 час)	Проработать рекомендов. литературу	[2-7, 15-17] и дополнительная	Конспекты
14	Биохимия мембран (7 час)	Проработать рекомендов. литературу	[2-7, 15-17] и дополнительная	Конспекты
15	Гормоны и нейромедиаторы: структура, функции, механизмы действия, применение (15 час)	Проработать рекомендов. литературу	[2-7, 15-17] и дополнительная	Конспекты
16	Витамины (5 час)	Проработать рекомендов. литературу	[2-7, 15-17] и дополнительная	Конспекты
17	Водный и минеральный обмен (5 час)	Проработать рекомендов. литературу	[2-7, 15-17] и дополнительная	Конспекты
18	Взаимосвязь обмена белков, нуклеиновых кислот, углеводов, липидов. Уровни регуляции обмена веществ (20 час)	Проработать рекомендов. литературу	[2-7, 15-17] и дополнительная	Конспекты
Всего – 202 час			Экзамен

Рекомендуемая литература