Рассмотрение основных химических компонентов клетки, молекулярных основ биокатализа, метаболизма, наследст-венности, иммунитета, нейроэндокринной регуляции и фоторецепции. Структура и свойства важнейших типов биомолекул рассматриваются в связи с их биологической функцией.

Особенности живой материи. Уровни организации живых организмов. Размеры и форма биомолекул. Обмен веществ и энергии в биологических системах. Вода как компонент живой материи. Регуляция и воспроизведение в биологических системах.

I. БИОМОЛЕКУЛЫ

• I.1.1. Аминокислоты. Физико-химические свойства. Стереохимия. Белковые и непротеиногенные аминокислоты. Заменимые и незаменимые аминокислоты. Аминокислоты как структурные элементы белков.
• I.1.2. Пептиды. Структура и свойства. Стереохимия. Определение концевых аминокислотных остатков. Фрагментация пептидных цепей. Химический и ферментативный синтез пептидов. Твердофазный пептидный синтез. Автоматические пептидные синтезаторы. Структурные аналоги природных пептидов.
• I.1.3. Белки. Молекулярная масса, размер и форма белковых макромолекул. Методы выделения белков. Классификация белков. Четыре уровня организации структуры белков.

Первичная структура белков и методы ее определения. Автоматические секвенаторы. Семейства белков и гомология первичной структуры.

Вторичная структура белков и методы ее определения. Пептидная связь и конформация полипептидной цепи. Основные типы вторичной структуры белков. Роль водородных связей.

Третичная структура белков. Рентгеноструктурный анализ биополимеров. Глобулярные и фибриллярные белки. Гидрофобные взаимодействия. Денатурация и ренатурация белков как кооперативные процессы. Связь третичной и первичной структур. Структура и функция глобинов. Миоглобин. Гемоглобин. Белки плазмы крови и их использование в медицине.

Четвертичная структура олигомерных белков. Природа взаимодействий. Стехиометрия. Биологическое значение олигомерных взаимодействий.

Химическая модификация белков.

Простые и сложные белки. Апопротеины и простетические группы. Нуклео-, липо-, глико-, хромо-, фосфо-, металлопротеиды. Серповидноклеточная анемия как пример "молекулярной болезни". Химическая сущность мутаций. Наследственные нарушения обмена веществ.

Функции белков в организме. Ферменты. Гормоны. Транспортные белки. Антитела. Биотоксины. Антибиотики. Ингибиторы и активаторы ферментов. Агонисты и антагонисты рецепторов. Элементы теории фармакокинетики.

• I.2. Моносахариды - олигосахариды - полисахариды
• I.2.1.Важнейшие семейства моносахаридов. Стереохимия. Химические реакции. Биологически важные производные моносахаридов.
• I.2.2. Олигосахариды. Структура и свойства. Важнейшие дисахариды и трисахариды.
• I.2.3. Полисахариды. Структура, классификация, свойства. Биологическое значение. Резервные и структурные полисахариды.
• I.3. Нуклеозиды - нуклеотиды - нуклеиновые кислоты.
• I.3.1. Структуры нуклеозидов. Пиримидиновые и пуриновые основания. Углеводные компоненты. Конфигурация гликозидного центра. Химические реакции.
• I.3.2. Мононуклеотиды. Структура, номенклатура. Классификация. Стереохимия. Химические свойства. Биологически важные производные мононуклеотидов. Мононуклеотиды как структурные элементы нуклеиновых кислот.
• I.3.3. Полинуклеотиды и нуклеиновые кислоты. Классификация и номенклатура. Фосфодиэфирная связь. ДНК и РНК. Первичная структура нуклеиновых кислот. Секвенирование. Химические и ферментативные превращения полинуклеотидов. Вторичная структура нуклеиновых кислот, двойная спираль ДНК. Комплементарные и межплоскостные взаимодействия нуклеиновых оснований. Полиморфизм двойной спирали ДНК. Макромолекулярная структура РНК. Структура тРНК.

Химический и ферментативный синтез полинуклеотидов. Автоматический твердофазный синтез.

Функции полинуклеотидов в живых организмах. Нуклеопротеиды. Вирусы и вирусные болезни.

• I.4. Жиры - фосфолипиды
• I.4.1. Жиры. Структура, номенклатура и классификация. Нейтральные ацилглицериды. Воска. Стероиды. Терпены. Простагландины. Тромбоксаны.
• I.4.2. Фосфолипиды. Структура, номенклатура, классификация. Фосфоглицериды. Химические превращения фосфолипидов. Сфинголипиды и гликолипиды. Липидные мицеллы. Липопротеиды. Молекулярные компоненты биомембран и функции биомембран. Клеточные стенки бактерий. Пенициллин и родственные антибиотики.
• I.5. Витамины и микроэлементы.
• I.5.1. Витамины. Номенклатура и классификация. Жирорастворимые и водорастворимые витамины. Витамины как компоненты коферментов. Тиамин. Рибофлавин. Никотинамид. Пантотеновая кислота. Пиридоксин и пиридоксальфосфат. Антагонисты пиридоксальфосфат-зависимых ферментов как яды и лекарства. Изоникотинилгидразид в лечении туберкулеза. Биотин. Фолиевая кислота. Липокислота. Кобаламин. Аскорбиновая кислота. Витамины А, Д, Е и К как производные изопрена. Биологическая роль витаминов. Авитаминозы (цынга, рахит, пеллагра, анемии, берибери) и их лечение.
• I.5.2. Микроэлементы. Роль ионов железа, меди, цинка, марганца и кобальта в биологических процессах. Биохимия и токсикология селена и бора. Молибден, ванадий и никель как компоненты некоторых ферментов. Биологическое значение ионов кальция, хрома, олова и алюминия. Кремний как микроэлемент. Особая роль ионов щелочных металлов в биологических системах.

II. БИОКАТАЛИЗ

• II.1. Ферменты. Номенклатура, классификация. Белковая природа ферментов. Активный центр. Участок связывания с субстратом. Кофакторы ферментов. Коферменты и простетические группы. Холофермент и апофермент.
• II.2. Каталитические свойства ферментов. Кинетика реакций ферментативного катализа. Кинетическая схема и уравнение Михаэлиса. Стационарная, предстационарная и релаксационная кинетика. Автокаталитические ферментные процессы. Скорости элементарных стадий. Кинетика инактивации и денатурации ферментов. Элементарные акты ферментативных реакций в рамках теории переходного состояния. Субстратная специфичность ферментов. Конкурентные и неконкурентные ингибиторы. Механизмы ферментативных реакций. Регуляция активности ферментов. Влияние ионов водорода и ионов металлов. рН-Зависимости ферментативных реакций. Зависимость скорости реакций от температуры. Регуляторные ферменты. Аллостерические ферменты и модуляторы. Проферменты. Изоферменты. Мутации и активности ферментов. Молекулярные механизмы действия ферментов. Гидролазы: пепсин, химотрипсин, карбоксилаза, пирофосфатаза. Применение ферментов и их ингибиторов в медицине. Инженерная энзимология. Источники ферментов. Химическая модификация, иммобилизация и стабилизация ферментов, иммобилизованные клетки.

III. МЕТАБОЛИЗМ

• III.1. Обмен веществ и биоэнергетика. Термодинамическая обеспеченность биопроцессов. Метаболизм как совокупность процессов анаболизма и катаболизма. Источники углерода, кислорода, азота и водорода для жизнедеятельности организмов. Амфиболические процессы. Автотрофы и гетеротрофы. Стадии метаболизма. Неидентичность катаболических и анаболических путей. Уровни регуляции метаболизма. Метод изотопных меток в изучении метаболизма.
• III.2. Гликолиз и его стадии. Брожение и дыхание. Спиртовое брожение. Другие типы брожения.
• III.3. Цикл трикарбоновых кислот. Гелоксилатный цикл. Фосфоглюконатный путь. Окислительное фосфорилирование. Причина ядовитости мышьяка. Окисление жирных кислот. Окислительное расщепление аминокислот.
• III.4. Биосинтез углеводов, липидов, аминокислот, мононуклеотидов. Тимидилат-синтетаза как мишень в химиотерапии рака. Фотосинтез.
• III.5. Биоэнергетика и роль АТФ. Локализация и свойства АТФ. Стандартная свободная энергия гидролиза АТФ. Аденилатная система. Роль ионов магния. Пути ферментативного переноса фосфатных групп. Роль АТФ и пирофосфата. Механизм окислительного фосфорилирования и фотосинтеза. Элементы термодинамики открытых систем.
• III.6. Химия биологической фиксации азота атмосферы. Нитрогеназы. Азот-фиксирующие организмы и сельское хозяйство.

IV. БИОПОЛИМЕРЫ И НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ

• IV.1. Генетическая функция ДНК. Хромосомы. Прокариоты и эукариоты. Репликация ДНК. Ферменты биосинтеза ДНК. Транскрипция: биосинтез РНК на ДНК. Ферменты транскрипции. Регуляция экспрессии генов при инициации транскрипции. Опероны. Операторы. Репрессоры. Активаторы. Трансляция. Генетический код и функции тРНК. Свойства генетического кода. Кодирующие элементы. Состав кодирующих триплетов. Кодон-антикодоновые взаимодействия. Аминоацил-тРНК-синтетазы.
• IV.2. Рибосомы и биосинтез белков. Структура рибосом. Самосборка рибосом. Этапы биосинтеза белков. Инициация. Элонгация. Терминация. Энергетика биосинтеза белков. Регуляция биосинтеза белков.
• IV.3. Генная инженерия. Выделение генов и получение кДНК. Полимеразная цепная реакция. Векторы. Молекулярные механизмы мутагенеза. Мутагенез генов и белковая инженерия. Делеции, вставки, инверсии и замены. Генная инженерия и биотехнология. Генно-инженерные интерферон, гормон роста, инсулин. Экологические и этические проблемы генной инженерии. Гены и геномика. Геном человека.

V. МОЛЕКУЛЯРНЫЕ АСПЕКТЫ ФИЗИОЛОГИИ ЧЕЛОВЕКА

• V.1. Химия дыхания. Гемоглобин как переносчик кислорода. Взаимодействия субъединиц гемоглобина и кооперативность процесса связывания кислорода. Мутантные гемоглобины и заболевания крови.
• V.2. Химия иммунитета. Иммунный ответ. Структура антител. Иммуноглобулины. Легкие и тяжелые цепи. Вариабельные и инвариантные участки. Антигены. Комплексы антиген - антитело. В- и Т-лимфоциты. Комплемент и его компоненты. Иммунодефициты. Проблема СПИДа.
• V.3. Химия нейроэндокринной регуляции. Нейроны. Синапсы. Нейромедиаторы. Ацетилхолин и ацетилхолинэстераза. Ингибиторы ацетилхолинэстеразы. Химия нервной передачи. Нейропаралитические яды. Нейропептиды. Энкефалины. Эндорфины. Опиоидные пептиды. Эндокринные железы и гормоны. Химическая структура гормонов. Стероидные гормоны коры надпочечников и половых желез. Адреналин и норадреналин. Молекулярные действия гормонов. Аденилатциклазная система. Рецепторы.
• V.4. Химия зрения. Сетчатка и фоторецепторы. Зрительные пигменты. Родопсин. Фотоизомеризация ретиналя. Люмиродопсин и метародопсины. Фотоинициирование нервного импульса.
• V.5. Химия мышечного сокращения. Миозин. Актин. Актомиозиновый комплекс. АТФ-азная активность миозина. Сопряжение возбуждения и сокращения. Роль ионов магния, кальция и сульфгидрильных групп.
• V.6. Химия активного трансмембранного переноса. Структура и функции биомембран. Системы активного переноса против градиента концентрации. Роль ионов натрия и калия. АТФ-азная система. Натриевый насос. Активный перенос аминокислот и сахаров.

Новосибирский государственный университет Факультет естественных наук Кафедра цитологии и генетики презентация к курсу лекций ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЖИЗНИ К.б.н. Владимир Александрович Трифонов Пособие разработано в рамках реализации Программы развития НИУ-НГУ Лекция №1. План. Введение в дисциплину. Определение жизни. Уровни организации живых систем. Химический состав организмов. Липиды. Строение и биологические функции. 6) Биополимеры, их строение и свойства 1) 2) 3) 4) 5) Что такое жизнь? Попытки определения понятия: «магнит одушевлен, т.к. способен притягивать железо» Фалес VI век до н.э. «одушевлены все тела природы» Б. Спиноза (XVII в) «Всеобщность молекулярного обновления (обмена веществ) у растений и животных и во всех их частях, его постоянство, не допускающее остановки, делают из этого явления всеобщий признак жизни» Клод Бернар (XIX в) «Жизнь есть способ существования белковых тел, и этот способ существования состоит по своему существу в постоянном самообновлении химических составных этих тел» Ф.Энгельс (XIX в) “Жизнь - … это работа специальным образом организованной системы, направленная на понижение собственной энтропии за счет повышения энтропии окружающей среды” Эрвин Шредингер (1887-1961) «Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров – белков и нуклеиновых кислот» М.В. Волькенштейн (1912-1992) Живые организмы как открытые системы Система – множество элементов, находящихся в определенных отношениях друг с другом и связанных прямыми и обратными связями, образуя целостность. Открытые системы: обмениваются энергией, веществом и информацией с окружающей средой. Открытые системы: явления самоорганизации, усложнения или спонтанного возникновения порядка. Общая теория систем Свойства систем Синергичность - однонаправленность действий компонентов усиливает эффективность функционирования системы. Эмерджентность -функции компонентов системы не всегда совпадают с функциями системы. Целостность - первичность целого по отношению к частям. Иерархичность - каждый компонент системы может рассматриваться как система (подсистема) более широкой глобальной системы Адаптивность - стремление к состоянию устойчивого равновесия, которое предполагает адаптацию параметров системы к изменяющимся параметрам внешней среды Людвиг фон Берталафани (1901-1972) Неравновесные системы «Неравновесность может стать источником упорядоченности» Илья Пригожин (1917-2003) Последовательность состояний системы – ТРАЕКТОРИЯ СИСТЕМЫ Наиболее вероятные состояния системы - АТТРАКТОРЫ Предпочтительность одних состояний другим – явление упорядоченности, т.е. убывание энтропии. Самоорганизация в неравновесных системах Существует точка зрения, что жизнь можно рассматривать как результат специфического отбора на пути длительной эволюции, который прошли самоорганизующиеся системы. Свойства живых систем 1) Примерно одинаковый химический состав 2) Обмен веществом и энергией 3) Самовоспроизведение 4) Способность к росту и развитию 5) Раздражимость 6) Дискретность Уровни организации живой материи Элементарные частицы атомы молекулы мономеры биополимеры Уровни организации живой материи Клетка Ткани Органы и сиcтемы органов Уровни организации живой материи организм популяция вид Уровни организации живой материи Экосистема, биогеоценоз Биосфера Химический состав живых организмов Всего обнаружено 80 элементов, но только для 30 известны функции Макроэлементы Содержание которых в живых организмах составляет больше 0,001 % на сухую массу. Составляют 99% сухой массы клетки Из них на биогенные макроэлементы приходится 98%: кислород (65-75%), углерод (15-18%), азот(1,5-3%) и водород (8-10%) O K C S H Cl N Ca Mg Na P Fe Микроэлементы Содержание в организме 0.001-0.000001% Могут входить в состав гормонов, ферментов и других важных компонентов клетки Zn Cu I F B Co Mo V Br Cr Mn Se Si Ge Ni Co Ковалентная связь углерод-кобальт - единственный в природе пример ковалентной связи металл-углерод. Ультрамикроэлементы Концентрация меньше 0.000001 % Физиологическая роль не установлена Au Hg U Be Cs Ra и др. Состав химических соединений живой клетки Неогранические вещества Вода от 50 до 90% Соли и др. неорг. вещ-ва 1-1.5% Низкомолекулярные органические вещества липиды 1.5% прочие 0.1% Высокомолекулярные органические вещества Белки 10-20% Углеводы 0.2-20% Нуклеиновые кислоты 1-2% Роль воды Универсальный растворитель Водородные связи Высокая теплоемкость Участник многих реакций Транспорт веществ в организме Осмос Значение осмоса в биологических процессах Мембрана клетки полупронецаема! =>Белки остаются внутри клетки. Осмос участвует в переносе питательных веществ в стволах высоких деревьев. Растения - осмос увеличивает объём вакуоли, и она распирает стенки клетки (тургорное давление). Ионы в клетке Важнейшие анионы: Важнейшие катионы: Cl-, HCO3-, H2PO4K+, Na+, Ca2+, Mg2+ Буферные свойства Нерастворимые соли в костной ткани и раковинах Органические вещества клетки Белки 10-20% Углеводы 0.2-2% Нуклеиновые кислоты 1-2% Липиды 1-5% Липиды большая группа веществ биологического происхождения, хорошо растворимых в органических растворителях: метанол, ацетон, хлороформ, бензол и т.д. Нейтральные жиры: эфиры глицерина и карбоновых кислот стеариновая пальмитиновая олеиновая Карбоновые кислоты Незаменимые жирные кислоты не синтезируются в организме и должны поступать с пищей. Из Кольман, Рем «Наглядная биохимия» Фосфолипиды Из Кольман, Рем «Наглядная биохимия» Изопреноиды Все липиды произошли от одного предшественника - ацетилкофермента А [ацетил-КоА (ацетилCoA)], представляющего собой активированную форму уксусной кислоты Из Кольман, Рем «Наглядная биохимия» Витамин А Витамин А - ретинол Провитамин А – β каротин Родопсин (белок с хромофорной группой) 1) Поглощение кванта света 2) хромофорная группа (11-цис-ретиналь) переходит в транс-форму 3) разложение родопсина 4) возбуждение зрительного нерва СТЕРОИДЫ Из Кольман, Рем «Наглядная биохимия» Стероиды Структура мембран, желчные кислоты, гормоны, витамины Простагландины Е1 Е2 Липидные медиаторы – обнаружены во всех органах и тканях животных. Аспирин – ингибитор синтеза простогландинов. Функции липидов 1) Структурная 2) Энергетическая 3) Запасная 4) Изоляционная 5) Регуляторная 6) Рецепторная БИОПОЛИМЕРЫ Гомополимеры – один тип мономеров Гетерополимеры – более одного типа мономеров Регулярные Нерегулярные –А-В-А-В-А-В-А-С-В-А-Г-А- Литература

«Румянцев Е.В. и др. Химические основы жизни / Е.В. Румянцев, Е.В. Антина, Ю.В. Чистяков. – М.: Химия, КолосС, 2007. – 560 с. Рецензенты: зав. каф. химической энзимологии МГУ им. М.В. ...»

Румянцев Е.В. и др.

Химические основы жизни / Е.В. Румянцев, Е.В. Антина, Ю.В. Чистяков.

– М.: Химия, КолосС, 2007. – 560 с.

Рецензенты: зав. каф. химической энзимологии МГУ им. М.В. Ломоносова

докт. хим. наук, проф., член-корр. РАН С.Д. Варфоломеев; зав. лаб. Института

химии растворов РАН докт. хим. наук, проф. Т.Н. Ломова; кафедра общей, биоорганической и биологической химии Ивановской государственной медицинской академии (зав. каф. – докт. мед. наук, проф. В.Б. Слободин) Дано систематическое описание основных вопросов статической, динамической, функциональной, фармацевтической и клинической биохимии. С учетом новейших достижений в области биохимической науки тщательно отобран материал по ферментативному катализу, витаминам, нуклеиновым кислотам, гормонам, процессам переноса наследственной информации в живых организмах, биоэнергетике, метаболизму основных классов жизненно необходимых соединений, нейроэндокринной регуляции биохимических процессов и др. Рассмотрены некоторые аспекты фото- и хеморецепции, биохимии нервной, мышечной и иммунной систем, а также прикладные направления биохимической науки. Цель учебного пособия – формирование у будущих специалистов представлений о фундаментальных достижениях в изучении химических основ жизни и развитии исследований в этой области научного знания.

Для студентов, аспирантов и преподавателей химических вузов по направлению «Химия», а также биологических и медицинских вузов, биохимиков, биологов, медиков и широкого круга читателей, интересующихся процессами жизнедеятельности.

РАЗДЕЛ 1. ЖИЗНЕННО НЕОБХОДИМЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Аминокислоты 1.2.

Физико-химические свойства аминокислот 1.3.

Аминокислотный состав пептидов и белков 1.4.

Структурно-пространственная организация пептидов и белков 1.5.

Физико-химические свойства белков и их растворов 1.6.

Методы выделения и очистки белков 1.7.

Методы определения молекулярной массы белков 1.8.

Биологические функции белков 1.9.

Характеристика отдельных групп пептидов и белков 1.10.

1.10.1. Природные пептиды 1.10.2. Пр

–  –  –

Глава 2. Ферменты

2.1.Наука о ферментах

2.2.Классификация и номенклатура ферментов

2.3.Химическая природа ферментов

2.4.Особенности ферментативного катализа

2.5.Механизмы действия ферментов

2.6.Кинетическое описание ферментативных реакций

2.7.Факторы, влияющие на скорость ферментативных реакций

2.8.Регуляция активности ферментов

2.9.Биологическое значение ферментов

2.10. Применение ферментов в промышленности, медицине, сельском хозяйстве Контрольные вопросы Глава 3. Витамины

–  –  –

Глава 6. Углеводы

6.1. Строение и биологические функции углеводов

6.2. Моносахариды

6.3. Олигосахариды

6.4. Полисахариды Контрольные вопросы Глава 7. Липиды

7.1. Строение и биологические функции липидов

7.2. Простые омыляемые липиды

7.3. Сложные омыляемые липиды

7.4. Неомыляемые липиды Контрольные вопросы Глава 8. Нуклеиновые кислоты

–  –  –

РАЗДЕЛ II. ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ

10.1. Введение в обмен веществ и энергии

10.2. Метаболические системы организмов

10.3. Основы биоэнергетики. Энергетическое сопряжение 10.4. «Высокоэнергетические» соединения

10.5. Биологическое окисление

10.6. Дыхательная цепь

10.7. Фосфорилирование АДФ. Митохондриальное окисление

10.8. Микросомальное окисление

10.9. Поддержание постоянной температуры организмов в результате обмена энергии и теплопродукции

10.10. Общий путь катаболизма

10.11. Баланс биомассы при обмене веществ

10.12. Методы исследования обмена веществ Контрольные вопросы Глава 11. Обмен нуклеиновых кислот

11.1. Молекулярная основа наследственности

11.2. Биосинтез нуклеотидов

11.3. Биосинтез ДНК (репликация)

11.4. Биосинтез РНК (транскрипция)

11.5. Катаболизм нуклеиновых кислот и нуклеотидов

11.6. Нарушения обмена нуклеотидов Контрольные вопросы Глава 12. Обмен белков и аминокислот

12.1. Динамика белков в организме

12.2. Биологическая фиксация молекулярного азота

12.3. Биосинтез белков (трансляция)

12.4. Пищевая ценность белков

12.5. Гидролиз белков в процессе пищеварения

12.6. Особенности катаболизма аминокислот

12.7. Катаболизм углеродного скелета аминокислот

12.8. Обмен аммиака

12.9. Биосинтез заменимых аминокислот

12.10. Особенности обмена простетических групп сложных белков на примере гемоглобина

12.11. Нарушения обмена белков Контрольные вопросы Глава 13. Обмен углеводов

13.1. Превращения углеводов в процессе пищеварения

13.2. Активация моносахаридов

13.3. Обмен гликогена

13.4. Катаболизм глюкозы

13.5. Этанол и обмен веществ

13.6. Пентозофосфатный путь окисления углеводов

13.7. Биосинтез глюкозы

13.8. Патологии, связанные с нарушениями обмена углеводов

13.9. Фотосинтез углеводов Контрольные вопросы Глава 14. Обмен липидов

–  –  –

Контрольные вопросы Глава 15. Транспорт веществ через биомембраны. водно-минеральный обмен

15.1. Строение клеточных мембран

15.2. Транспорт веществ через биомембраны

15.3. Рецепторная роль биомембран

15.4. Вода: свойства и биологические функции

15.5. Минеральный обмен Контрольные вопросы

РАЗДЕЛ III. МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОСНОВЫ ВАЖНЕЙШИХ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ

ПРОЦЕССОВ

16.1. Нервная система и ее структурно-функциональная организация

16.2. Механизм возникновения и передачи нервного импульса

16.3. Химическая природа и действие нейромедиаторов

16.4. Химические механизмы памяти

16.5. Химия ощущений

16.6. Особенности химической коммуникации между организмами

16.7. Действие токсичных веществ на нервную систему Контрольные вопросы

–  –  –

Глава 18. Биохимия иммунной системы

18.1. Структурно-функциональная организация иммунной системы

18.2. Химическая природа антител

18.3. Взаимодействие антиген-антитело

18.4. Система комплемента

18.5. Интерфероны

18.6. Группы крови

18.7. Иммунодефицит. Проблема СПИДа Контрольные вопросы

РАЗДЕЛ IV. ПРИКЛАДНЫЕ АСПЕКТЫ БИОХИМИИ

19.1. Генная инженерия и биотехнология как важнейшие отрасли современной индустрии

19.2. Методы генной инженерии

19.3. Генетически модифицированные растительные и животные продукты

19.4. Методический и этический аспекты клонирования человека

19.5. Генноинженерные продукты для медицины и фармакологии

19.6. Проблемы и перспективы генной инженерии и биотехнологии Контрольные вопросы

Глава 20. Химия лекарственных веществ

Роль химии в решении задач фармакологии 20.1.

Методы получения лекарств 20.2.

Классификация лекарственных веществ 20.3.

Особенности метаболизма лекарственных веществ 20.4.

Стереоселективность действия лекарственных веществ 20.5.

Характеристика основных химических групп лекарственных веществ 20.6.

20.6.1. Лекарственные препараты на основе производных бензола 20.6.2. Лекарственные препараты на основе гетероциклических соединений 20.6.3. Антибиотики Контрольные вопросы Глава 21. Основы клинической биохимии

–  –  –

Заключение З.1. Происхождение жизни. Концепции биохимической эволюции З.2. Молекулярная логика живого З.3. Нобелевские лауреаты в области биохимии и смежных областей науки

–  –  –

Познание живой природы и бесконечного многообразия ее форм – глобальная задача современного естествознания. Такое познание было бы невозможным без тесного взаимодействия наук о природе: биологии, химии, физики и др. Очень важным представляется тот факт, что биология – наука о живом – с тех пор как в нее вошли методы химии и физики, из описательной превратилась в точную науку, ведущую исследования на молекулярном уровне, т.е. изучение живого мира дошло до самых его глубин. Химия, являясь мощным инструментом исследования и познания процессов, протекающих в живых организмах, приобрела главенствующую роль в различных областях современной жизни: от использования химических препаратов против вредителей растений до сложных методов клинической диагностики. Поэтому современного химикаспециалиста просто невозможно представить без багажа знаний о молекулярных процессах, лежащих в основе жизни.

Курс «Химические основы жизни» имеет своей целью формирование современных представлений о фундаментальных достижениях в изучении химии мира живого: химического состава живых организмов, свойств биомолекул и особенностей их взаимодействия, молекулярных основ биокатализа, метаболизма, наследственности, нейрогормональной регуляции, иммунитета, фото- и хеморецепции и др. При этом данный курс, по глубочайшему убеждению авторов, должен вызывать интерес изучающих его к самопознанию, поскольку осознание себя как частицы живого мира накладывает отпечаток на собственное мироощущение. Нам представляется, что важно не только преподать предмет, но и воспитать у будущих специалистов то волнение, любопытство и интерес к нему, которое испытываем мы сами. Этот интерес в первую очередь формируется в результате привнесения в классический курс биохимии научных фактов, отражающих наиболее ценные достижения современной науки в познании молекулярной сущности процессов жизни.

Перед авторами настоящего пособия стояли две главные цели: во-первых, дать наиболее общую (далеко не исчерпывающую!) информацию по биохимии и рассказать о современном состоянии этой так стремительно развивающейся науки (при этом основной акцент был сделан на биохимию человека); вовторых, что не менее важно, способствовать развитию научноисследовательского мышления студентов в данной области.

При написании пособия был использован методологический подход к изложению материала, сформировавшийся за многолетнюю практику преподавания курса «Химические основы жизни» студентам Ивановского отделения Высшего химического колледжа РАН, обучающихся по направлению подготовки бакалавров и магистров «Химия».

Вся информация, содержащаяся в настоящем пособии изложена в четырех разделах, которые включают в себя 21 главу. Основному материалу книги предшествует «Введение», а завершается курс «Заключением»).

«Введение» освещает предмет и задачи биохимии, краткую историю ее развития, химический состав и строение живых организмов и т.п., т.е. оно является кратким экскурсом в биохимическую науку. Раздел I – «Жизненно необходимые соединения» (главы 1–9) – содержит сведения об особенностях химического строения, физико-химических свойств и биологических функций соединений, относящихся к основным группам биологически активных веществ:

аминокислот, пептидов, белков, ферментов, витаминов, биометаллов, макроциклических и линейных тетрапирролов, углеводов, липидов, нуклеиновых кислот и гормонов. В разделе II – «Обмен веществ и энергии» (главы 10–15) – рассматриваются вопросы динамического состояния веществ в организмах (основы биоэнергетики, процессы переноса наследственной информации, обмен основных групп биомолекул – аминокислот, белков, углеводов, липидов, минеральных солей и воды). Раздел III – «Молекулярные основы важнейших физиологических процессов» (главы 16–18) дает представления о физико-химических аспектах функционирования нервной, мышечной и иммунной систем организма. Раздел IV – «Прикладные аспекты биохимии» (главы 19–21) – посвящен анализу современных прикладных направлений биохимической науки: генной инженерии и других биотехнологий, фармацевтической и клинической биохимии. В «Заключении» предпринята попытка изложить современные концепции о происхождении жизни и биохимической эволюции, охарактеризовать молекулярную логику живого и сформулировать основные цели и задачи биохимии XXI века. После каждой главы приводятся контрольные вопросы, работа над которыми способствует более качественному усвоению студентами материала дисциплины.

В конце книги для удобства приводится «Краткий словарь биохимических терминов», облегчающий поиск необходимого материала при пользовании пособием. Завершается пособие списком литературы. Неоценимую помощь в подборе материала при написании книги авторам оказали отечественные и иностранные научно-периодические издания биохимического направления («Биохимия», «Биофизика», «Биоорганическая химия», «Молекулярная биология» и др.).

Для наглядности и полноты изложения авторы снабдили учебное пособие большим количеством формул, рисунков, схем, графиков и таблиц, частично разработанных ими самими, а частично заимствованных из других источников, но переработанных или упрощенных.

Варфоломееву (Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова), проф. Т.Н. Ломовой (Институт химии растворов РАН), проф. В.Б. Слободину и коллективу руководимой им кафедры (Ивановская государственная медицинская академия) – за ценные критические замечания и советы по улучшению качества пособия, а также своим семьям и всем тем, кто окружал нас заботой и вниманием во время написания книги.

Авторы осознают ответственность за вероятные неточности в фактах или в их трактовке, которые могут встретиться в тексте пособия, связынне главным образом со сложностью и неоднозначным трактованием их современной наукой. Отзывы и замечания по книге будут приняты с благодарностью и учтены в дальнейшей работе.

Похожие работы:

«Пояснительная записка Дополнительная общеобразовательная программа "Эврикум" естественнонаучной направленности рассчитана на 1 год обучения в объеме 144 часа. Программа ориентирована на школьников 9 класса.Актуальность: Сегодня проблемы состояния природной среды вызывают повышенный интерес и озабо...» промышленности" 24 – 27 октября 2016 года VIII МЕЖДУНАРОДНЫЙ ФОРУМ "ЛЕС И ЧЕЛОВЕК" "Инвестиции в инновационное развитие и экологию" 24 – 27 октября 2016 года КОРОТКО О ВЫСТАВКЕ И...»Галкина Мария Андреевна БИОМОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ИНВАЗИОННЫХ ВИДОВ РОДА BIDENS L. В ЕВРОПЕЙСКОЙ ЧАСТИ РОССИИ Специальность 03.02.01 – ботаника АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Москва – 2014 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном...»

«National Committee of Ukraine by Theoretical and Applied Mechanics Taras Shevchenko National University of Kyiv Institute of Mathematics of NAS of Ukraine Institute of Mechanics of NAS of Ukraine Institute of Cybernetics of...»

«МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Н. П. ОГАРЕВА КОМИТЕТ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ ПО РЕСПУБЛИКЕ МОРДОВИЯ ГЕОЭКОЛОГИЯ НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ РЕСПУБЛИКИ МОРДОВИЯ САРАНСК ИЗДАТЕЛЬСТВО МОРДОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА УДК (470.345) ББК Д9(2РОС-МОР) Г367 Рецензенты: доктор географических нау...»

2017 www.сайт - «Бесплатная электронная библиотека - электронные материалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам , мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.

Подобные документы

Роль биологически активных веществ (ферментов, витаминов и гормонов) в жизнедеятельности организма. История изучения ферментативных процессов. Основные свойства ферментов. Классификация витаминов, их роль в обмене веществ. Варианты действия гормонов.

реферат, добавлен 10.12.2012


Химическое строение живых организмов и их жизненно-важных процессов. Белки как важнейший биополимер, строение и обмен белков. Углеводы и их обмен, процесс всасывания и регуляция. Нуклеиновые кислоты, строение липидов. Роль ферментов, гормонов и витаминов.

методичка, добавлен 26.06.2015


Понятие, первичная и вторичная, третичная и четвертичная структура, а также функции и биологическая роль белков и полипептидов в организме человека. Физико-химические свойства и особенности, пространственное строение данных биологических соединений.

лекция, добавлен 26.09.2017


Уровни организации живых систем. Химический состав организмов. Липиды, биополимеры, их строение, биологические функции и свойства. Общая теория систем. Макроэлементы, микроэлементы и ультрамикроэлементы. Значение осмоса в биологических процессах.

презентация, добавлен 14.04.2014


Общее понятие, характеристика классов и исследование свойств ферментов как белков, выполняющих роль катализаторов в живых организмах. Реакционная и субстратная специфичность ферментов. Процесс ферментативного катализа и кинетика ферментативных реакций.

реферат, добавлен 13.12.2011


Понятие и физиологическое значение в организме ферментов (энзимов) как белковых молекул или молекул РНК (рибозимов) или их комплексов, ускоряющих (катализирующих) химические реакции. История их исследования, классификация и типы, механизм действия.

доклад, добавлен 12.12.2014


Изучение процессов анаболизма и катаболизма в биосфере. Состав, строение и функции белков. Источники и физиологическая роль углеводов. Исследование обмена воды, минеральных веществ и жиров в организме. Анализ влияния ферментов, гормонов и витаминов.

курсовая работа, добавлен 18.01.2016


Понятие аминокислот, их классификация и получение, физические и химические свойства. Уровни структурной организации белковых молекул, характеристика простых и сложных белков. Отличительные черты биологических функций белков, методы их выделения и анализ.

реферат, добавлен 16.05.2017


Соединение мономерных молекул. Структура и состав сложных цепочек органических веществ. Спиралевидные полимерные молекулы. Строение живой клетки. Размножение и развитие живых организмов. Объединение генетической информации двух родительских организмов.

статья, добавлен 20.07.2013


Микроорганизмы и неклеточные формы живых организмов, их строение, физиология, особенности генетической системы. Способы передачи генетической информации. Роль микроорганизмов в круговороте веществ. Значение микробиологических процессов в биотехнологии.