- •Оглавление
- •ВВЕДЕНИЕ
- •МОДУЛЬ I. СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
- •Моносахариды
- •Олигосахариды
- •Классификация
- •Воски
- •Стероиды
- •Липопротеины
- •Гликопротеины
- •Протеогликаны
- •Фосфопротеины
- •Металлопротеины
- •Нуклеопротеины
- •Хромопротеины
- •Гемоглобин
- •Миоглобин
- •Хлорофиллы
- •Флавопротеины
- •Гликопротеины
- •Фосфопротеины
- •Липопротеины
- •Металлопротеины
- •Температура
- •МОДУЛЬ II. ДИНАМИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
- •Трегалаза
- •Глюконеогенез
- •МОДУЛЬ III. МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ
- •Аминоацил-тРНК-синтетазы
- •БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Электронный |
учебно-методический комплекс |
БИОХИМИЯ
И МОЛЕКУЛЯРНАЯ
БИОЛОГИЯ
Учебная программа дисциплины
Конспект лекций
Лабораторный практикум
Методические указания по самостоятельной работе
Банк тестовых заданий в системе UniTest
Красноярск ИПК СФУ
2008
УДК 577.1 ББК 28.072
Б63
Авторы:
Н. М. Титова, А. А. Савченко, Т. Н. Замай, Г. И. Боровкова, Т. Н. Субботина, Е. В. Инжеваткин
Электронный учебно-методический комплекс по дисциплине «Биохимия и молекулярная биология» подготовлен в рамках инновационной образовательной программы «Создание и развитие Департамента физико-химической биологии и фундаментальной экологии», реализованной в ФГОУ ВПО СФУ в 2007 г.
Рецензенты:
Красноярский краевой фонд науки; Экспертная комиссия СФУ по подготовке учебно-методических комплексов дисциплин
Б63 |
Биохимия и молекулярная биология. Версия 1.0 |
[Электронный ресурс] : |
||
|
конспект лекций / Н. М. Титова, А. А. Савченко, Т. Н. Замай и др. – Электрон. |
|||
|
дан. (10 Мб). – Красноярск : ИПК СФУ, 2008. – (Биохимия и молекулярная |
|||
|
биология : УМКД |
№ 175-2007 / рук. |
творч. коллектива Н. М. Титова). – |
|
|
1 электрон. опт. диск (DVD). – Систем. требования : Intel Pentium (или анало- |
|||
|
гичный процессор других производителей) 1 ГГц ; 512 Мб оперативной памя- |
|||
|
ти ; 10 Мб свободного дискового пространства ; привод DVD ; операционная |
|||
|
система Microsoft |
Windows 2000 SP 4 / |
XP SP 2 / |
Vista (32 бит) ; Adobe |
Reader 7.0 (или аналогичный продукт для чтения файлов формата pdf). ISBN 978-5-7638-0882-7 (комплекса)
ISBN 978-5-7638-1433-0 (конспекта лекций)
Номер гос. регистрации в ФГУП НТЦ «Информрегистр» 0320802400 от 21.11.2008 г. (комплекса)
Настоящее издание является частью электронного учебно-методического комплекса по дисциплине «Биохимия и молекулярная биология», включающего учебную программу, лабораторный практикум, методические указания к самостоятельной работе, контрольно-измерительные материалы «Биохимия и молекулярная биология. Банк тестовых заданий», наглядное пособие «Биохимия и молекулярная биология. Презентационные материалы».
Изложены современные представления о структуре и функциях белков, нуклеиновых кислот, углеводов и липидов, путях биосинтеза и распада этих биополимеров, механизме ферментативного катализа, его регуляции. Даны сведения о важнейших группах ферментов и коферментов, их структуре, участии окислительных ферментов в осуществлении процессов тканевого дыхания, его энергетической эффективности. Особое внимание уделено структуре и механизму действия на обмен веществ витаминов.
Предназначен для студентов направления подготовки бакалавров 020200.62 «Биология» укрупненной группы 020000 «Естественные науки».
© Сибирский федеральный университет, 2008
Рекомендовано к изданию Инновационно-методическим управлением СФУ
Редактор В. Р. Наумова
Разработка и оформление электронного образовательного ресурса: Центр технологий электронного обучения информационно-аналитического департамента СФУ; лаборатория по разработке мультимедийных электронных образовательных ресурсов при КрЦНИТ
Содержимое ресурса охраняется законом об авторском праве. Несанкционированное копирование и использование данного продукта запрещается. Встречающиеся названия программного обеспечения, изделий, устройств или систем могут являться зарегистрированными товарными знаками тех или иных фирм.
Подп. к использованию 22.09.2008 Объем 10 Мб
Красноярск: СФУ, 660041, Красноярск, пр. Свободный, 79
Оглавление |
|
Введение.................................................................... |
9 |
Модуль I. Статическая биохимия .......................... |
11 |
Лекция 1 Строение, свойства, биологическая роль моно – и олигосахаридов11 |
|
Классификация углеводов.......................................................................................... |
11 |
Моносахариды............................................................................................................. |
12 |
Стереоизомерия моносахаридов............................................................................... |
15 |
Представители моносахаридов................................................................................. |
16 |
Олигосахариды............................................................................................................ |
18 |
Отдельные представители дисахаридов.................................................................. |
20 |
Лекция 2 Строение, свойства, биологическая роль гомо – |
|
и гетерополисахаридов............................................................................................... |
21 |
Отдельные представители полисахаридов.............................................................. |
24 |
Лекция 3 Строение, свойства, биологическая роль простых липидов............ |
26 |
Классификация............................................................................................................ |
26 |
Воски............................................................................................................................ |
28 |
Нейтральные жиры (триацилглицеролы, триглицериды)........................................ |
29 |
Стероиды..................................................................................................................... |
30 |
Желчные кислоты....................................................................................................... |
32 |
Лекция 4 Строение, свойства, биологическая роль сложных липидов............ |
33 |
Лекция 5 Аминокислотный состав белков.............................................................. |
40 |
Белки и их функции..................................................................................................... |
40 |
Элементарный состав белков.................................................................................... |
42 |
Методы выделения и очистки белков....................................................................... |
42 |
Аминокислотный состав белков................................................................................. |
44 |
Химические свойства аминокислот........................................................................... |
45 |
Классификация аминокислот, заменимые и незаменимые аминокислоты........... |
47 |
Лекция 6 Уровни структурной организации белков............................................... |
50 |
Структурная организация белков.............................................................................. |
50 |
Первичная структура белка: методы исследования. Структурные особенности |
|
пептидной связи.......................................................................................................... |
51 |
Номенклатура пептидов и полипептидов. Природные пептиды: глутатион, |
|
карнозин, ансерин, грамицидин S, окситоцин, энкефалины................................... |
52 |
Вторичная структура белков: α-спираль, ее основные характеристики, β- |
|
структура, β-изгиб. Роль водородных связей в формировании вторичной |
|
структуры. Сверхвторичные (надвторичные) структуры белка.............................. |
55 |
Третичная структура белков. Типы нековалентных связей, стабилизирующих |
|
третичную структуру. Роль S-S-мостиков в формировании третичной структуры |
|
некоторых белков........................................................................................................ |
58 |
Четвертичная структура белков. Количество и типы субъединиц. заимодействия |
|
между субъединицами, стабилизирующие четвертичную структуру. |
|
Функциональное значение четвертичной структуры белков................................... |
60 |
Биохимия и молекулярная биология. Конспект лекций |
-3- |
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
Лекция 7 Физико-химические свойства белков...................................................... |
62 |
Ионизация, гидратация, растворимость, осмотические и онкотические свойства, |
|
оптические свойства................................................................................................... |
62 |
Молекулярная масса и размеры белков. Методы определения молекулярной |
|
массы белков. Необходимость применения комплекса методов для точной оценки |
|
молекулярной массы белков...................................................................................... |
64 |
Денатурация белков.................................................................................................... |
67 |
Лекция 8 Классификация белков. простые и сложные белки............................. |
68 |
Принципы классификации белков............................................................................. |
68 |
Фибриллярные белки.................................................................................................. |
68 |
Глобулярные белки..................................................................................................... |
70 |
Сложные белки............................................................................................................ |
70 |
Лекция 9 Сложные белки ............................................................................................ |
79 |
Гликопротеины............................................................................................................ |
79 |
Фосфопротеины.......................................................................................................... |
83 |
Липопротеины.............................................................................................................. |
83 |
Металлопротеины....................................................................................................... |
85 |
Лекция 10 Строение, свойства, биологическая роль нуклеотидов.................... |
87 |
Циклические нуклеотиды............................................................................................ |
92 |
Лекция 11 Строение, свойства, биологическая роль нуклеиновых кислот...... |
93 |
Транспортные РНК.................................................................................................... |
101 |
Матричные РНК......................................................................................................... |
102 |
Рибосомальные РНК................................................................................................. |
103 |
Лекция 12 Витамины – биологическая роль, классификация. |
|
Водорастворимые витамины.................................................................................. |
105 |
Витамин В1 (тиамин) ................................................................................................. |
107 |
Витамин В2 (рибофлавин) ........................................................................................ |
108 |
Витамин В3 (РР, никотиновая кислота, никотинамид) ........................................... |
109 |
Витамин В5 (пантотеновая кислота) ........................................................................ |
110 |
Витамин В6 (пиридоксин, пиридоксаль, пиридоксамин)......................................... |
111 |
Витамин В9 (фолиевая кислота) .............................................................................. |
112 |
Витамин В12 (кобалами) ............................................................................................ |
113 |
Витамин Н (биотин)................................................................................................... |
114 |
Витамин С (аскорбиновая кислота) ......................................................................... |
115 |
Витамин Р (рутин) ..................................................................................................... |
116 |
Лекция 13 Жирорастворимые витамины............................................................... |
117 |
Витамин А (ретинол) ................................................................................................. |
117 |
Витамин D (кальциферол)........................................................................................ |
119 |
Витамин Е (токоферол) ............................................................................................ |
121 |
Витамин К (нафтохинон)........................................................................................... |
122 |
Лекция 14 Ферменты – строение: свойства, механизм действия..................... |
123 |
Понятие о ферментах. Сущность явлений ферментативного катализа.............. |
123 |
Структурная организация ферментов..................................................................... |
125 |
Изоферменты: биологическая роль........................................................................ |
135 |
Механизм действия ферментов............................................................................... |
138 |
Биохимия и молекулярная биология. Конспект лекций |
-4- |
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
Специфичность действия ферментов..................................................................... |
141 |
Стационарная кинетика ферментативных реакций............................................... |
144 |
Единицы ферментов................................................................................................. |
152 |
Лекция 15 Регуляция ферментативной активности. Классификация |
|
ферментов.................................................................................................................... |
154 |
Активирование и ингибирование ферментов......................................................... |
154 |
Активаторы ферментов............................................................................................ |
154 |
Ингибиторы ферментов............................................................................................ |
154 |
Регуляция каталитичекой активности ферментов................................................. |
160 |
Классификация и номенклатура ферментов.......................................................... |
166 |
Ферменты в клинической диагностике. Энзимопатии............................................ |
169 |
Модуль II. Динамическая биохимия ................... |
170 |
Лекция 16 Обмен веществ и энергии в живых системах. Расщепление |
|
углеводов в пищеварительном тракте................................................................... |
170 |
Понятие метаболизма. Центральные и специальные метаболические пути..... |
170 |
Катаболические, анаболические, амфиболические пути...................................... |
172 |
Метаболизм углеводов............................................................................................. |
175 |
Расщепление углеводов в пищеварительном тракте............................................ |
176 |
Всасывание моносахаридов в тонком кишечнике и их дальнейший транспорт. |
|
Глюкозные транспортеры......................................................................................... |
181 |
Лекция 17 Анаэробный катаболизм углеводов.................................................... |
185 |
Анаэробное окисление глюкозы. Гликолиз. Внутриклеточная локализация |
|
процесса..................................................................................................................... |
185 |
Отдельные реакции гликолиза, их термодинамические характеристики. |
|
Образование 2,3-дифосфоглицерата в шунте Рапопорта-Люберинга................ |
187 |
Расщепление гликогена (гликогенолиз). Строение, механизм действия и |
|
регуляция гликогенфосфорилазы........................................................................... |
194 |
Спиртовое и молочнокислое брожение .................................................................. |
199 |
Лекция 18 Аэробный катаболизм углеводов (часть 1).................................... |
200 |
Аэробный метаболизм пирувата. Митохондрии: структура и энергетические |
|
функции...................................................................................................................... |
200 |
Окислительное декарбоксилирование пирувата. Строение мультиферментного |
|
пируватдегидрогеназного комплекса. Суммарное уравнение и энергетический |
|
баланс окислительного декарбоксилирования пирувата. Регуляция активности |
|
пируватдегидрогеназного комплекса: ковалентная модификация, |
|
аллостерический механизм...................................................................................... |
201 |
Цикл лимонной кислоты. Отдельные реакции цикла, их термодинамическая |
|
характеристики. Суммарное уравнение окисления ацетил-CоА в цикле Кребса202 |
|
Лекция 19 Аэробный катаболизм углеводов (часть 2).................................... |
207 |
Регуляция цикла Кребса на уровне цитратсинтазы, изоцитратдегидрогеназы и α- |
|
кетоглутаратдегидрогеназного комплекса.............................................................. |
207 |
Амфиболическое значение цикла Кребса. Необходимость анаплеротических |
|
путей, пополняющих запас компонентов, участвующих в цикле......................... |
209 |
Биохимия и молекулярная биология. Конспект лекций |
-5- |
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
Зависимое от АТP и биотина карбоксилирование пирувата: анаплеротический |
|
путь синтеза оксалоацетата..................................................................................... |
212 |
Пентозофосфатный путь (гексозомонофосфатный шунт) .................................... |
214 |
Отдельные реакции ПФП, их термодинамические характеристики. Суммарное |
|
уравнение пентозофосфатного пути. Регуляция пентозофосфатного пути на |
|
уровне глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы............................................................... |
215 |
Участки перекреста ПФП с гликолизом................................................................... |
218 |
Циклический характер ПФП ..................................................................................... |
219 |
Лекция 20 Биосинтез углеводов.............................................................................. |
220 |
Глюконеогенез........................................................................................................... |
222 |
Лекция 21 Расщепление пищевых и тканевых липидов..................................... |
226 |
Катаболизм липидов................................................................................................. |
228 |
Всасывание продуктов расщепления липидов....................................................... |
231 |
Транспорт липидов ................................................................................................... |
233 |
Метаболизм глицерола............................................................................................. |
234 |
Лекция 22 Катаболизм жирных кислот................................................................... |
234 |
Активация жирной кислоты...................................................................................... |
235 |
Транспорт ацил-СоА в митохондрии....................................................................... |
236 |
β-окисление жирных кислот..................................................................................... |
237 |
Катаболизм ненасыщенных жирных кислот........................................................... |
240 |
Катаболизм жирных кислот с нечетным числом атомов углерода....................... |
241 |
Образование кетоновых тел (кетогенез)................................................................. |
242 |
Кетоновые тела как источники энергии................................................................... |
244 |
Глиоксилатный цикл.................................................................................................. |
245 |
Лекция 23 Биосинтез жирных кислот и триацилглицеролов............................. |
247 |
Строение синтазы жирных кислот........................................................................... |
247 |
Механизм синтеза жирных кислот........................................................................... |
250 |
Транспорт ацетил-СоА из митохондрий в цитозоль.............................................. |
250 |
Образование малонил-СоА...................................................................................... |
251 |
Наращивание (элонгация) углеродной цепи жирной кислоты.............................. |
253 |
Синтез других предельных и непредельных ЖК.................................................... |
255 |
Биосинтез триацилглицеролов................................................................................ |
258 |
Лекция 24 Биосинтез холестерола и желчных кислот........................................ |
260 |
Биосинтез холестерола............................................................................................ |
260 |
Регуляция биосинтеза ХС........................................................................................ |
265 |
Биосинтез желчных кислот....................................................................................... |
266 |
Лекция 25 Биологическое окисление...................................................................... |
268 |
Роль высокоэнергетических фосфатов в биоэнергетике. Биологическая роль |
|
АТР. Свободная энергия гидролиза АТФ и других органических фосфатов...... |
268 |
Биологическое окисление. Ферменты, участвующие в биологическом |
|
окислении................................................................................................................... |
269 |
Свободное окисление и его биологическая роль. Цитохром Р-450 .................... |
272 |
Лекция 26 Субстратное и окислительное фосфорилировние. Дыхательная |
|
цепь............................................................................................................................... |
273 |
Биохимия и молекулярная биология. Конспект лекций |
-6- |
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
Окисление, сопряжённое с фосфорилированием АDР. Окислительно- |
|
восстановительные потенциалы дыхательных переносчиков. Субстратное |
|
фосфорилирование на примере реакций, катализируемых глицеральдегид-3- |
|
фосфатдегидрогеназой и енолазой. Понятие энергетического заряда клетки |
. .. 273 |
Цепь переноса электронов и протонов внутренней мембраны митохондрий |
|
(дыхательная цепь, редокс-цепь). Компоненты дыхательной цепи: |
|
флавопротеины, железосерные белки, коэнзим Q, цитохромы в, с1, с, аа3. |
|
Топография дыхательных переносчиков в редокс-цепи....................................... |
277 |
Энергетическое значение ступенчатого транспорта электронов от окисляемых |
|
субстратов к молекулярному кислороду. Окислительное фосфорилирование в |
|
дыхательной цепи..................................................................................................... |
283 |
Организация компонентов дыхательной цепи в виде четырех комплексов: NADH- |
|
дегидрогеназы, сукцинатдегидрогеназы, цитохромов вс1, цитохромоксидазы. |
|
Роль коэнзима Q и цитохрома с в интеграции комплексов. Коллекторная функция |
|
NAD+ и коэнзима Q в дыхательной цепи. Коэффициент окислительного |
|
фосфорилирования Р/О, Р/2е.................................................................................. |
285 |
Локализация пунктов сопряжения окисления и фосфорилирования в дыхательной |
|
цепи на основании редокс-потенциалов, действия специфических ингибиторов |
|
(ротенон, амитал, антимицин А, цианид, СО, NaN3) .............................................. |
289 |
Полные и редуцированные дыхательные цепи..................................................... |
290 |
Лекция 27 Механизмы образования и использования АТР в живых |
|
системах....................................................................................................................... |
291 |
Представления о механизмах сопряжения окисления и фосфорилирования в |
|
дыхательной цепи. Хемиосмотическая теория Митчелла. Электрохимический |
|
протонный градиент как форма запасания энергии............................................... |
291 |
Строение АТP-синтазного комплекса. Механизм образования АТP. Обратимость |
|
реакции, катализируемой АТP-синтазой. Разобщение транспорта электронов и |
|
синтеза АТP; действие 2,4-динитрофенола........................................................... |
292 |
Механизм образования АТP..................................................................................... |
295 |
Окисление цитоплазматического NADH в дыхательной цепи. |
|
Глицеролфосфатный и малат-аспартатный челночные механизм...................... |
296 |
Лекция 28 Интеграция клеточного метаболизма.................................................. |
298 |
Основные аспекты регуляции метаболизма .......................................................... |
300 |
Регуляция на уровне транскрипции......................................................................... |
301 |
Аллостерическая регуляция активности ферментов............................................. |
301 |
Ковалентная модификация ферментов.................................................................. |
302 |
Гормональная регуляция.......................................................................................... |
303 |
Посттранскрипционная и посттрансляционная модификация макромолекул..... |
304 |
Изменение концентрации метаболитов.................................................................. |
304 |
Мембранная регуляция ............................................................................................ |
305 |
Модуль III. Молекулярная биология.................... |
307 |
Лекция 29 Репликация ДНК....................................................................................... |
307 |
Точность репликации................................................................................................ |
314 |
Репликация ДНК у эукариот..................................................................................... |
315 |
Биохимия и молекулярная биология. Конспект лекций |
-7- |
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
Репаративный синтез ДНК....................................................................................... |
316 |
Лекция 30 Транскрипция (биосинтез РНК) ............................................................. |
317 |
Транскрипция у прокариот........................................................................................ |
319 |
Инициация транскрипции......................................................................................... |
320 |
Элонгация транскрипции.......................................................................................... |
322 |
Терминация транскрипции....................................................................................... |
323 |
Транскрипция у эукариот.......................................................................................... |
324 |
Процессинг первичных транскриптов РНК.............................................................. |
325 |
Регуляция генной экспрессии на уровне транскрипции......................................... |
327 |
Механизм индукции на примере Lac-оперона........................................................ |
329 |
Катаболитная репрессия.......................................................................................... |
330 |
Лекция 31 Трансляция (биосинтез белка) .............................................................. |
331 |
Система активации и транспорта аминокислот в рибосомы................................. |
332 |
Роль тРНК в трансляции ......................................................................................... |
333 |
Аминоацил-тРНК-синтетазы .................................................................................... |
333 |
Белоксинтезирующая система клетки..................................................................... |
334 |
Инициация трансляции............................................................................................. |
335 |
Элонгация трансляции ............................................................................................. |
338 |
Терминация трансляции........................................................................................... |
341 |
Эффективность трансляции..................................................................................... |
342 |
Точность белкового синтеза..................................................................................... |
342 |
Энергетические затраты на трансляцию................................................................ |
342 |
Посттрансляционные модификации полипептидной цепи.................................... |
342 |
Библиографический список................................ |
345 |
Основная литература................................................................................................. |
345 |
Дополнительная литература.................................................................................... |
346 |
Биохимия и молекулярная биология. Конспект лекций |
-8- |