Биологическая химия (стр. 2 )

Нейро-гормональная регуляция. Медиаторы и гормоны. Эндокринная система. Мембранный и внутриклеточный механизмы действия гормонов. Рецепторы гормонов как ферменты, лишенные каталитического центра и потому готовые лишь к обратимому связыванию лиганда, приводящему к изменению конформации (аналогия с первым этапом ферментативного катализа). Системы трансмембранного преобразования гормонального сигнала. Аденилатциклазная система. Циклические нуклеотиды и другие вторичные посредники между внешним стимулом и внутриклеточными исполнителями. Роль протеинкиназ в обеспечении специфики клеточного ответа. Стероидные и тиреоидные гормоны как регуляторы экспрессии генов, действующие в альянсе с ядерными белками. Локальные системы сигнальных молекул: паракринная, аутокринная и юкстакринная регуляция. Низкомолекулярные белки межклеточного общения (факторы роста и другие цитокины) и их клеточные рецепторы. Активация белков цитоплазмы, избирательно регулирующих транскрипцию генов, как механизм влияния цитокинов на развитие и дифференциацию клеток. Сочетанное воздействие разных цитокинов как фактор, определяющий фенотипическое состояние клетки.

Регуляция на генетическом уровне. Биосинтез белков (в том числе ферментов) как процесс реализации наследственной информации. Репликация ДНК. Молекулярные механизмы выявления и устранения дефектов в структуре ДНК. Ферменты и сигналы транскрипции. Биосинтез информационной (матричной) РНК; ее дозревание (процессинг). Механизмы трансляции: роль рибосомных и транспортных РНК; генетический код, его свойства. Посттрансляционная модификация белка. Молекулярные механизмы регуляции синтеза белка. Экспрессия генов и клеточная дифференцировка. Расшифровка генома человека (2001 г). Механизмы генетической изменчивости. Полиморфизм белков. Генные мутации. Наследственные болезни. Возможности коррекции врожденных дефектов метаболизма. Применение технологиий рекомбинантных и комплементарных ДНК для выявления и идентификации "минорных" белков и в картировании генов. Единство механизмов регуляции всех трех уровней.

Липиды : строение, свойства, функции. Биологические мембраны

Липиды: определение и классификация. Строение и физико-химические свойства триацилглицеролов, восков, фосфолипидов, гликолипидов и стероидов. Общий тщфофобный характер молекул липидов и наличие полярных группировок. Триацилглицеролы как источник энергии и главная форма депонирования энергетического материала. Ведущая роль фосфолипидов в формировании биологических мембран; значение гликолипидов. Структурная и регуляторная функции стероидов.

Строение биологических мембран. Липидный бислой; типы межмоле­кулярных связей в нем. Легкость /продольного перемещения компонентов мембраны и почти полная невозможность их поперечного "перескока". Не­прерывность биомембран (замкнутость бислоя "на себя"), их асимметрия. Структурные особенности и роль белковых и углеводных компонентов мембраны. Белки интегральные, поверхностные и "заякоренные". Гликокаликс. Мозаичностъ поверхности мембраны.

Главнейшие функции биомембран. Барьерная функция: разграничение клеток и разделение внутриклеточных "отсеков"; создание градиентов концентрации ионов и нейтральных молекул. Эндоцитоз и экзоцитоз, их функциональное значение. Механизмы переноса простых веществ через мембрану: диффузия пассивная и облегченная; активный транспорт. Транслоказы. Транспортные АТФазы, Регулируемые трансмембранные ка­налы. Механизмы челночного транспорта. Антигенные детерминанты биомембран. Клеточные рецепторы: функция узнавания внешнего сигнала и функция его преобразования с передачей на конечные мишени внутри клетки.

Биологическое окисление

Биологическое окисление (тканевое дыхание) как совокупность окис­лительно-восстановительных процессов с участием кислорода. Митохонд-риальное окисление (дыхательная цепь) - основной способ утилизации кислорода в организме. Компоненты дыхательной цепи. Коферментные функции витаминов РР и В2. Дыхательная цепь как многозвенная система транспорта двух протонов и двух электронов от окисляемого субстрата на кислород с образованием молекулы воды. Сопряжение освобождения энергии в дыхательной цепи с использованием ее для биосинтеза АТФ (окислительное фосфорилирование). Коэффициент Р/О как показатель эффективности этого сопряжения. Потребители энергии АТФ: процессы биосинтеза; активный транспорт через мембраны; мышечная работа. Дыхательный контроль; роль митохондриалъных фосфат-транслоказ и аденин-нуклеотид-транслоказ. Хемиосмотическая теория сопряжения. Разобщение окисления и фосфорилирования. Разобщающие агенты. Гипертиреоз (базедова болезнь): биохимические основы ведущих симптомов. Терморегуляторная роль тканевого дыхания.

Никотинамидные и флавиновые дегидрогеназы как начальные звенья полного и укороченного вариантов дыхательной цепи, соответственно. Субстраты и энергетическая эффективность этих систем.

Удлинение дыхательной цепи мультиферментным комплексом окислительного декарбоксилирования α-кетокислот. Коферментные функции витаминов B1 и В3. Субстраты удлиненной цепи; конечные продукты (ацетил-КоА и сукцинил-КоА) и варианты их дальнейшей судьбы. Субстратное фосфорилирование. Энергетический итог удлиненной цепи. Биосинтетические функции сукцинил-КоА и ацетил-Ко А.

Цикл трикарбоновых кислот (ЦТК, лимоннокислый цикл) как завер­шающий этап катаболизма ацетильных фрагментов, образуемых при распаде углеводов, липидов и аминокислот. Химизм реакций ЦТК; его ключевые ферменты. ЦТК как главный поставщик субстратов дыхательной цепи. Энергетический итог цикла. Челночный перенос водорода НАД-Н2 в митохондрии: глицерофосфатная и малат-аспартатная системы.

Включение кислорода в молекулу окисляемого вещества ("внемитохондриальное" окисление) как минорный путь биоокисления. Оксидазы, их субстраты и биологическая роль; образование водородпероксида. Ксантиноксидаза; мочевая кислота как конечный продукт катаболизма пуриновых оснований у приматов. Механизмы оксигеназного окисления. Монооксигеназы (гидроксилазы) и диоксигеназы; их важнейшие субстраты. Гидроксилирование пролина и лизина в предшественниках коллагена и эластина; роль витамина С. Роль высокоспецифичных монооксигеназ в биогенезе стероидных гормонов. Микросомальная система окисления ксенобиотиков ("оксидаза смешанной функции"), ее функциональное значение и индуцируемость своими субстратами. Участие диоксигеназ в превращениях арахидоновой кислоты: липоксигеназный и циклооксигеназный пути; биологическое значение образуемых продуктов (лейкотриены, простанбиды) и механизмы их инактивации; химиотерапевтические воздействия на метаболизм эйкозаноидов.

Активные формы кислорода. Источники их образования и роль в метаболических процессах. "Дыхательный взрыв" в макрофагах и нейтрофилах; вклад образуемых активных форм кислорода в механизмы антибактериальной защиты; значение миелопероксидазы. Роль перекисного окисления липидов как фактора, инициирующего обновление гидрофобных структур клетки. Опасные эффекты избыточности активных форм кислорода. Краткая характеристика ферментативных (каталаза, пероксидазы, супероксиддисмутаза) и неферментных звеньев антиоксидантной защиты. Использование в стоматологии витаминов А, С и Е в качестве антиоксидантов.

Метаболизм углеводов

Углеводы: определение, классификация, биологическое значение. Ведущая роль в качестве источника энергии. Переваривание углеводов. Судьба моносахаридов после их всасывания в кишечнике. Печень и мыш­цы как места депонирования углеводов. Концентрация глюкозы в крови здорового человека и методы ее определения.

Главные пути метаболизма глюкозы: биосинтез гликогена; гексозо-монофосфатный путь (ГМФ-путь); гексозобисфосфатный путь (ГБФ-путь). Гексокиназа как ключевой фермент, лимитирующий совокупную скорость всех путей метаболизма глюкозы; аллостерическое торможение избытком продукта. Глюкокиназа как фермент, обеспечивающий резервную мощ­ность захвата глюкозы печенью. Необратимость гексокиназной реакции и обходной обратный путь.

Синтез и распад гликогена, Гликогексинтетаза как пункт вторичного контроля на пути биосинтеза гликогена; механизмы ее аллостерической регуляции. Обходной обратный путь. Аллостерические свойства гликоген-фосфорилазы.

ГМФ-путь метаболизма глюкозы (пентозофосфатный путь), его локализация в клетке. Химизм начального (окислительного) этапа ГМФ-пути, его лимитирующее и регуляторное звенья; роль в качестве источника восстановленной формы НАДФ. Общая схема второго этапа ГМФ-пути; его обратимость, роль в обеспечении равновесия между процессами образования и утилизации различных моносахаридов. Глицеральдегидфосфат как один из пунктов сопряжения разных путей метаболизма. Доля ГМФ-пути в суммарной утилизации глюкозы клетками разного типа; механизмы его автономной саморегуляции. Функциональная роль ГМФ-пути в клетках жировой ткани, печени, коры надпочечников и половых желез, в эритроцитах. ГБФ-путь как доминирующий вариант катаболизма глюкозы. Характеристика трех его этапов - начального (цитоплазматический) и митохондриальных (окислительное декарбоксилирование пирувата и ЦТК). Химизм реакций первого этапа, его итоговое уравнение и энергетический баланс в аэробных условиях. Фосфофруктокиназа как пункт вторичного контроля ГБФ-пути; ее аллостерические свойства. Обходные обратные пути для необратимых стадий цитоплазматического этапа. Гликонеогенез как новообразование углеводов из метаболитов аминокислот, из глицерина липидов. Пируваткарбоксилаза: ключевая роль в гликонеогенезе; активация молекулами ацетил-КоА. Итоговое уравнение и энергетический баланс биосинтеза глюкозы (гликогена) из пирувата. Гликолитическая оксидоредукция с превращением пирувата в лактат как механизм "освобождения" цитоплазматического этапа ГБФ-пути от кислородной зависимости. Накопление лак-тата как критерий процесса гликолиза - бескислородного расщепления глюкозы начальным этапом ГБФ-пути. Суммарное уравнение и энергетический выход процессов гликолиза и гликогенолиза. Биологическое значение гликолиза; его аналоги в мире микрофлоры (на примере спиртового брожения). Спирт как конечный продукт утилизации глюкозы дрожжами в отсутствие кислорода и как ограничитель их роста. Судьба лактата у высших животных. Обращение гликолиза. Синтез глюкозы печенью из лактата, образующегося в мышцах, как своеобразный источник кислорода для работающей мышцы. Прекращение гликолиза (брожения) со сменой анаэробных условий на аэробные (эффект Пастера); причины сопутствующего 20-кратного падения скорости утилизации глюкозы. Накопление лактата из-за недостатка кислорода (анаэробный гликолиз) или из-за отсутствия митохондрий в клетке (аэробный гликолиз). Аэробный гликолиз как единственный источник АТФ в эритроцитах. Отсутствие эффекта Пастера в раковых клетках. Продукция лактата и других органических кислот микрофлорой зубных отложений: возможные механизмы и роль в патологии зубов и периодонта.