Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности




Скачать 269.39 Kb.
НазваниеПрограмма-минимум кандидатского экзамена по специальности
Дата конвертации06.02.2016
Размер269.39 Kb.
ТипПрограмма-минимум
источникhttp://www.inbi.ras.ru/info/doc/program.rtf
ПРОГРАММА-МИНИМУМ

кандидатского экзамена по специальности

03.00.04 - «Биохимия»

по биологическим, сельскохозяйственным и ветеринарным наукам


Введение

В основу настоящей программы положены следующие разделы: физико-химические основы биохимии; структура и физико-химические свойства низкомолекулярных соединений, входящих в состав биологи­ческих объектов; структура и свойства биополимеров; обмен веществ и энергии в живых системах; хранение и реализация генетической информа­ции; взаимосвязь и регуляция процессов обмена веществ в организме.

Программа разработана экспертным советом Высшей аттестаци­онной комиссии по биологическим наукам.


1. Общие вопросы

Предмет и задачи биологической химии. Биохимия в системе био­логических дисциплин. Связь биологической химии с сопредельными дис­циплинами - биофизикой, биоорганической химией, цитологией, микро­биологией, генетикой, физиологией. Место биохимии в системе наук, свя­занных с физико-химической биологией. Основные этапы развития биохи­мии. Молекулярная биология и генетика и их связь с биохимией. Практи­ческие приложения биохимии; биохимия как фундаментальная основа биотехнологии. Направления и перспективы развития биохимии.

Жизнь как особая форма движения материи. Проблема возник­новения жизни и предбиологической эволюции. Роль структурной организации клетки в явлениях жизни. Компартментация веществ и процессов в клетке. Значение обмена веществ (катаболизм и анабо­лизм) в явлениях жизни. Принципы регуляции процессов обмена ве­ществ в клетке. Генетическая информация и ее значение. Эволюцион­ная биохимия.

Академики А.Н.Бах, А.И.Опарин, B.C.Гулевич, А.В.Палладии, А.Н.Белозерский, В.А.Энгельгардт, А.Е.Браунштейн, С.Е.Северин и их роль в создании отечественной школы биохимиков. Развитие био­химии и ее связи с практикой: агрономией, микробиологией, биотех­нологией, медициной и ветеринарией. Важнейшие журналы, спра­вочные и обзорные издания по биохимии. Понятие о биоинформати­ке. Базы данных о белковых структурах, ДНК-последовательностях, ферментах.

Общая характеристика веществ, входящих в состав организмов, их роль и значение. Роль минеральных элементов, белков, липидов, уг­леводов, витаминов в обмене веществ и в питании человека и живот­ных. Калорийность и усвояемость пищевых продуктов. Незаменимые факторы питания.


2. Физико-химические основы биохимии

Физико-химическая характеристика воды как универсального ра­створителя в биологических системах. Вода и ее роль в живых организмах. Основные понятия электрохимии водных растворов. Закон действующих масс, константы диссоциации кислот и оснований, водородный показа­тель (рН), буферные растворы. Основные физико-химические методы, применяемые в биохимии: спектрофотометрия, флуорометрия, ЭПР- и ЯМР-спектроскопия, хроматография, калориметрия, электрофорез, вис­козиметрия, рентгеноструктурный анализ. Основы химической кинетики: молекулярность и порядок реакции; константы скоростей химических реакций и факторы, влияющие на скорости и равновесия реакций. Гомоген­ный и гетерогенный катализ.


3. Структура и физико-химические свойства низкомолекулярных соединений, входящих в состав биологических объектов

Природные аминокислоты. Различные способы классификации аминокислот. Общие и специфические реакции функциональных групп аминокислот. Ионизация аминокислот. Методы разделения аминокислот и пептидов. Природные олигопептиды. Глютатион и его значение в обме­не веществ.

Аминокислоты как составные части белков. Физические и хими­ческие свойства протеиногенных аминокислот. Селеноцистеин. Непротеиногенные кислоты. Незаменимые аминокислоты. Полипептиды.

Природные углеводы и их производные. Классификация углево­дов. Стереохимия углеводов. Наиболее широко распространенные в природе гексозы и пентозы и их свойства. Конформация моносахари­дов. Взаимопревращения моносахаридов. Гликозиды, амино-, фосфо- и сульфосахариды. Дезоксисахара. Методы разделения и идентифика­ция углеводов.

Липофильные соединения и классификация липидов. Жирные кис­лоты. Изомерия и структура ненасыщенных жирных кислот. Полиненасы­щенные жирные кислоты. Нейтральные жиры и их свойства. Фосфолипиды. Гликолипиды и сульфолипиды. Стерины, холестерин, желчные кисло­ты. Диольные липиды. Полярность молекулы фосфатидов. Участие фосфатидов и других липидов в построении биологических мембран. Воска и стероиды. Изопреноиды. Терпеноиды и каротиноиды.

Пуриновые и пиримидиновые основания. Нуклеозиды и нуклеотиды. Циклические нуклеотиды. Минорные пуриновые и пиримидиновые основания. Комплексообразующие свойства нуклеотидов.

Витамины, коферменты и другие биологически активные соеди­нения. Роль витаминов в питании животных и человека. Витамины как компоненты ферментов. Жирорастворимые витамины. Витамин А. Ка­ротиноиды и их значение как провитаминов А. Витамин Д и его образо­вание. Витамин Е. Витамин К. Нафтохиноны и убихинон. Водораствори­мые витамины. Витамин В1. Каталитические функции тиаминпирофосфата. Витамины В2 и PP. Участие витаминов В2 и РР в построении коферментов аэробных и анаэробных дегидрогеназ. Витамин В6 и его каталитические функции. Пантотеновая кислота. Липоевая кислота. Витамин В12. Фолиевая кислота и дигидроптеридин. Другие витамины и витаминоподобные вещества комплекса В. Витамин С. Ферментативное окисление аскорбиновой кислоты. Биофлавоноиды, рутин. Витамины - антиоксиданты. Витамины - прокоферменты. Витамины - прогормоны. Прочие известные в настоящее время витамины. Антивитамины. Динуклеотидные коферменты. Нуклеотиды как коферменты. Простагландины как про­изводные полиненасыщенных жирных кислот. Биогенные амины. Ацетилхолин. Железопорфирины. Хлорофилл и другие растительные пиг­менты.

Минеральный состав клеток. Микроэлементы. Методы аналити­ческой бионеорганической химии.


4. Структура и свойства биополимеров

Специфическая роль белковых веществ в явлениях жизни. Прин­ципы выделения, очистки и количественного определения белков. Пеп­тидная связь, ее свойства и влияние на конформацию полипептидов. Те­ория строения белковой молекулы. Ковалентные и нековалентные связи в белках. Работы А.Я. Данилевского, Э. Фишера, Ф. Сенгера, Л. Полинга. Уровни структурной организации белков. Первичная, вторичная, тре­тичная и четвертичная структура белков. Метод определения первичной структуры белка. Упорядоченные и неупорядоченные вторичные струк­туры. Супервторичные структуры. Примеры. Принципы и методы изу­чения структуры белков. Соотношение между первичной структурой и структурами более высокого порядка в белковой молекуле. Значение третичной структуры белковой молекулы для проявления ее биологи­ческой активности. Амфипатия полипептидных цепей. Динамичность структуры белка. Величина и форма белковых молекул. Глобулярные и фибриллярные белки. Структура фибриллярных белков. Изоэлектрическая точка белков. Физические и химические свойства белков. Мето­ды изучения белков. Конформационная динамика белковой молекулы. Денатурация белков и полипептидов. Фолдинг и рефолдинг. Шапероны. Прионы. Комплексы белков с низкомолекулярными соединениями, белоклигандные взаимоотношения. Сольватация белков. Кристаллические белки. Методы определения пространственного расположения полипеп­тидных цепей. Олигомерные комплексы белков. Классификация белков. Простые и сложные белки. Альбумины, глобулины, гистоны, протамины, проламины, глютелины. Фосфопротеины, липопротеины, гликопротеины, нуклеопротеины, хромопротеины (гемопротеины), металлопротеины. Гомологичные белки н гомологичные последовательности аминокислот в полипептидах. Предсказание пространственной органи­зации белка на основании первичной структуры. Семейства и суперсе­мейства белков. Протеомика. Специфические методы очистки белков (хроматография, электрофорез белков, иммунопреципитация, выявле­ние и картирование эпитопов с помощью моноклональных антител, ультрафильтрация, избирательное осаждение, обратимая денатурация). Реакционная способность боковых цепей аминокислотных остатков в молекулах нативных и денатурированных белков. Взаимодействие бел­ков и малых лигандов. Структура миоглобина, гемоглобина и связыва­ние ими кислорода.

Олиго- и полисахариды. Дисахариды и трисахариды. Крахмал и гли­коген, клетчатка и гемицеллюлозы, их структура и свойства. Гетерополисахариды, гликозаминогликаны. Протеогликаны. Методы изучения пер­вичной, вторичной и более высоких уровней структурной организации полисахаридов, гликопротеинов и протеогликанов.

Полиморфизм амфифильных соединений в водных растворах (ми­целлы, эмульсии, ламеллы, бислонные структуры). Модели строения био­логических мембран. Липосомы; методы их получения и изучения. Фазо­вые переходы в агрегатах амфифильных соединений. Проницаемость био­логических мембран. Электрохимия осмотических явлений. Методы изу­чения биологических мембран (репортерные метки, микрокалориметрия, флуоресцентное зондирование, светорассеяние).

Типы нуклеиновых кислот. Роль нуклеиновых кислот в живом орга­низме. Полинуклеотиды. Структура ДНК. Принцип комплементарности азотистых оснований. Минорные основания. А-, В-, С-, Т- и Z-формы ДНК. Суперспирализация ДНК. Структура и функционирование хроматина. ДНК хлоропластов и митохондрий. ДНК вирусов и бактерий. Плазмиды. Осо­бенности строения дезоксирибонуклеиновой кислоты. Роль ДНК как носителя наследственной информации в клетке. Структура рибонуклеино­вых кислот. Типы РНК: ядерная, рибосомная, транспортная, м-РНК. Взаи­модействие белков и нуклеиновых кислот. Методы изучения структуры нуклеиновых кислот. Клонирование ДНК. Банки данных генов. Генная ин­женерия. Генотерапия. Понятие о геномике.


5. Обмен веществ и энергии в живых системах

Круговорот веществ в биосфере. Биологические объекты как ста­ционарные системы. Сопряжение биохимических реакций. Метаболи­ческие цепи, сети и циклы. Обратимость биохимических процессов. Катаболические и анаболические процессы. Единство основных метаболи­ческих путей во всех живых системах.

Ферментативный катализ, белки-ферменты. История развития энзимологии. Понятие о ферментах как о белковых веществах, обладающих каталитическими функциями. Методы выделения и очистки ферментов. Основные положения теории ферментативного катализа. Энергия акти­вации ферментативных реакций. Образование промежуточного комп­лекса «фермент-субстрат», доказательства его образования. Понятие об активном центре фермента и методы его изучения. Теория индуциро­ванного активного центра. Кинетика ферментативного катализа. Обра­тимость действия ферментов. Стационарное приближение при рассмот­рении ферментативных реакций. Начальная скорость ферментативной реакции и метод ее определения. Уравнение Михаэлиса-Бриггса-Холдейна. Константа Михаэлиса и методы ее нахождения. Единицы активно­сти ферментов. Стандартная единица, удельная и молекулярная актив­ность. Активность и числа оборотов фермента. Критерии чистоты фер­ментных препаратов. Двухкомпонентные и однокомпонентные фермен­ты. Динамичность структуры и ферментативный катализ. Химические механизмы ферментативного катализа (сериновые протеазы, пиридоксалевый катализ, карбоаегидраза, рибонуклеаза и др.). Кофакторы в фер­ментативном катализе. Простетические группы и коферменты. Хими­ческая природа коферментов. Коферменты алифатического, аромати­ческого и гетероциклического ряда. Витамины как предшественники коферментов. Значение металлов для действия ферментов. Негеминовые железопротеиды. Влияние физических и химических факторов на актив­ность ферментов. Действие температуры и концентрации водородных ионов. Специфические активаторы и ингибиторы ферментативных про­цессов. Механизм ингибирования ферментов. Обратимое и необрати­мое, конкурентное и неконкурентное ингибирование. Изостерические и аллостерические лиганды-регуляторы. Кооперативность в ферментатив­ном катализе. Фермент как молекулярная машина. Модели кооператив­ного функционирования ферментов. Локализация ферментов в клетке. Специфичность ферментов. Классификация ферментов и ее принципы. Оксидоредуктазы, важнейшие представители. Трансферазы, важнейшие представители. Гидролазы, распространение в природе, важнейшие пред­ставители, значение их в пищевой технологии. Лиазы, важнейшие пред­ставители. Изомеразы, важнейшие представители. Лигазы, важнейшие представители. Регуляция активности и синтез ферментов. Аллостери­ческие ферменты. Теория индуцированного синтеза ферментов Жакоба и Моно. Множественные формы ферментов, изоферменты. Мультиферментные системы. Пируватдегидрогеназа. Иммобилизованные фермен­ты. Использование ферментов в биотехнологии и медицине. Энзимотерапия. Понятие об абзимах. Рибозимы.

Основные понятия биоэнергетики. АТФ - универсальный источ­ник энергии в биологических системах. Соединения с высоким потенциа­лом переноса групп - макроэргические соединения (нуклеозид ди- и трифосфаты, пирофосфат, гуанидинфосфаты, ацилтиоэфиры). Энергетичес­кое сопряжение. Фосфорильный потенциал клетки. Нуклеозид ди- и трифосфаткиназы. Аденилаткиназная и креатинкиназная реакции.

Терминальное окисление. Механизмы активации кислорода. Оксидазы. Коферменты окислительно-восстановительных реакций (НАД+/НАДН, НАДФ+/НАДФН, ФМН/ФМН-Н2, ФАД/ФАД-Н2). Электрон-трансферазные реакции. Убихинон, железо-серные белки и цитохромы как компоненты дыхательной цепи. Локализация окислительных процессов в клетке. Митохондрии и их роль как биоэнергетических машин. Локали­зация электрон-трансфераз в биологических мембранах. Структура дыхательной цепи. Химиосмотическая теория сопряжения окислительного фосфорилирования и тканевого дыхания. DmH и его значение. Циклический векторный перенос протона. Биологические генераторы разно­сти электрохимических потенциалов ионов. Электрохимическое сопря­жение в мембранах и окислительное фосфорилирование, синтез АТФ. Механизмы окислительного и фотофосфорилирования. Разобщители и ионофоры. Механизмы разобщения окислительного фосфорилирова­ния и тканевого дыхания. АТФазы их строение и функция. Общность мембранных преобразователей митохондрий, хлоропластов и хроматофоров. Эффективность аккумуляции энергии, сопряженной с перено­сом электронов. Альтернативные функции биологического окисления. Термогенез. Дыхательные цепи микросом. Цитохром Р-450 и окисли­тельная деструкция ксенобиотиков. Активные формы кислорода, их об­разование и обезвреживание. Значение активных форм кислорода для функционирования клетки.

Свет - источник жизни на Земле. Фотосинтез как основной источ­ник органических веществ на Земле. Работы К.А.Тимирязева. Расти­тельные пигменты, хлорофиллы. Хроматографический метод С. Цвета и его применение в современной биохимии. Структура фотосинтетичес­кого аппарата. Строение и состав хлоропластов. Молекулярные механиз­мы функционирования хлоропластов. Хлорофилл и фотосинтетические антенны. Структура фотосинтетических реакционных центров. Генера­ция и роль АТФ в процессах фотосинтеза. Фотолиз воды и световые ре­акции при фотосинтезе. Работы А.П.Виноградова. Темновые реакции при фотосинтезе. Ферредоксины. Цикл Кальвина. Применение меченых атомов при изучении обмена веществ, в частности, химизма фотосинте­за. Роль пигментов в процессе фотосинтеза. Хемосинтез. Исследования С.Н. Виноградского. Химизм хемосинтеза. Генерация и роль АТФ в про­цессах хемосинтеза.

Биохимия пищеварения. Органная специфичность пищеваритель­ных протеаз, липаз, гликозидаз. Распад белков, лилидов и углеводов в про­цессе пищеварения. Роль желчных кислот в метаболизме липофильных соединений. Пристеночное пищеварение в кишечнике. Транспорт мета­болитов через биологические мембраны. Понятие об активном транспор­те, секреции, пиноцитозе.

Углеводы и их ферментативные превращения. Фосфорные эфиры Сахаров и роль фосфорной кислоты в процессах превращения углеводов в организме. Ферменты, катализирующие взаимопревращения Сахаров и образование фосфорных эфиров. Продукты окисления и вос­становления моносахаридов. Роль многоатомных спиртов в углевод­ном обмене. Образование уроновых кислот и биогенез пентоз у расте­ний. Гликозиды и дубильные вещества, их свойства, ферментативные превращения и роль в пищевой промышленности. Ферменты, гидролизующие олигосахариды. Нуклеозиддифосфатсахара и их роль в био­синтезе олигосахаридов и полисахаридов. Гликозилтрансферазы. Ами­лазы. Распространение в природе и характеристика отдельных амилаз. Роль амилаз в промышленности и пищеварении. Взаимопревращения крахмала и сахарозы в растениях. Биосинтез крахмала и гликогена. Полифруктозиды, клетчатка и гемицеллюлозы, их свойства, ферментативные превращения и роль в пищевой промышленности. Гетерополисахариды, гликозаминогликаны, их синтез и участие в построении соеди­нительной ткани. Углеводы водорослей (агар, альгиновая кислота, каррагинан). Общая характеристика процессов распада углеводов. Глико­лиз и гликогенолиз как метаболическая система. Взаимосвязь процес­сов гликолиза, брожения и дыхания. Спиртовое, молочнокислое, маслянокислое брожение. Работы Л.Пастера. Значение работы Э. Бухнера. Основные и побочные продукты брожения. Химизм анаэробного и аэробного распада углеводов. Структура и механизм действия отдель­ных ферментов гликолиза и гликогенолиза. Энергетическая эффектив­ность гликолиза, гликогенолиза и брожения. Аэробный и анаэробный распад углеводов. Механизм окисления пировиноградной кислоты. Цикл дикарбоновых и трикарбоновых кислот. Энергетическая эффективность цикла. Структура и механизм действия отдельных ферментов цикла ди- и трикарбоновых кислот. Прямое окисление углеводов. Пентозофосфатный путь. Глиоксилатный цикл. Образование органических кислот в растениях и при так называемых «окислительных брожениях». Глюконеогенез. Растительное сырье и микробиологические процессы как источник пищевых органических кислот.

Липолиз. Ферментативный гидролиз жиров. Липазы, распростра­нение в природе и характеристика. Липоксигеназы, их свойства, механизм действия и роль в пищевой промышленности. Окислительный распад жир­ных кислот. Энергетическая эффективность распада жирных кислот. Роль карнитина в метаболических превращениях жирных кислот. Бета-, альфа- и омега-окисление жирных кислот. Коэнзим А и его роль в процессах обме­на жирных кислот. 4-фосфопантетеин и его роль в биосинтезе жирных кислот. Биосинтез жирных кислот. Синтаза жирных кислот. Биосинтез триглицеридов. Превращение жиров при созревании и прорастании семян и плодов. Ферментативные превращения фосфатидов. Строение и функции мембран в клетке. Значение фосфатидов в пищевой промыш­ленности. Биосинтез холестерина и его регуляция. Значение холестерина в организме. Синтез желчных кислот. Стероиды как провитамины Д. Эфир­ные масла и их превращение в растениях. Каучук и гутта. Биосинтез изопреноидов, терпеноидов и каротиноидов.

Пути включения углерода, азота, серы и др. неорганических соедине­ний в органические вещества. Ассимиляция молекулярного азота и нитра­тов. Нитрогеназа, нитратредуктаза и нитритредуктаза. Первичный синтез аминокислот у растительных организмов и микробов. Заменимые и неза­менимые аминокислоты. Пути повышения пищевой ценности раститель­ных белков. Кетокислоты как предшественники аминокислот. Прямое аминирование. Переаминирование и другие пути превращения аминокислот. Аминотрансферазы. Другие пути биосинтеза аминокислот. Вторичное об­разование аминокислот при гидролизе белков. Специфический распад и превращения отдельных аминокислот. Протеолитические ферменты - пептидгидролазы, общая характеристика и распространение в природе. Отдель­ные представители (пепсин, трипсин, химотрипсин, папаин, сычужный фер­мент, амино- и карбоксипептидазы, лейцинаминопептидаза). Активирова­ние протеиназ типа папанна сульфгидрильными соединениями. Лизосомы. Использование протеолитических ферментов в промышленности и меди­цине. Биохимия распада аминокислот. Дезаминирование аминокислот. Типы дезаминирования. Роль аспарагина, глютамина и мочевины в обмене азота. Орнитиновый цикл. Структура и механизм действия трансаминаз и отдель­ных ферментов цикла мочевинообразования. Амины и алкалоиды, пути их образования и превращений. Распад нуклеопротеинов. Нуклеазы. Синтез и распад пуриновых нуклеотидов. Уреотелия, урикотелия и аммониотелия. Синтез и распад пиримидиновых нуклеотидов. Синтез гема. Распад гема и обезвреживание билирубина.

Молекулярные основы подвижности биологических систем. Струк­тура поперечно-полосатой и гладкой мускулатуры. Сократительные белки. Модели функционирования мышц. Подвижность жгутиков и ресничек у микроорганизмов.

Поддержание ионного гомеостаза клеток. Транспортные АТФазы и ионные каналы.

Биохимические основы передачи нервного импульса. Ионные по­токи при возбуждении нерва. Синаптическая передача возбуждения. Ме­диаторы центральной нервной системы. Ацетилхолин, ацетихолинэстераза, рецепция ацетилхолина. Рецептор ацетилхолина как пример лигандзависимого ионного канала.


6. Хранение и реализация генетической информации

Понятия «ген» и «оперон». Клеточный цикл. Активный и неактив­ный хроматин. Структура хромосом. Роль нуклеиновых кислот в биосинте­зе белков. Биосинте? нуклеиновых кислот и ДНК-полимеразы. Репликация ДНК. Циклическая ДНК и технология включения генов в плазмиды. Мута­ции и направленный мутагенез. Работы С. Очоа и А. Корнберга. РНК- полимеразы. Информационная РНК как посредник в передаче информации от ДНК к рибосоме. Синтез мРНК, процесс транскрипции, информосомы. По­сттранскрипционный процессинг мРНК. Биосинтез белка. Активирование аминокислот. Транспортные РНК и их роль в процессе биосинтеза белка. Генетический код. Рибосомы: структура, состав и функции. Механизм счи­тывания информации в рибосомах. Процесс трансляции. Инициация транс­ляции, элонгация и терминация. Полисомы. Регуляция синтеза белка. Пост­трансляционные изменения в молекуле белка, процессинг. Транспорт бел­ков, их встраивание в мембраны и проницаемость биологических мембран для биополимеров. Проблемы клонирования ДНК. Цепные полимеразные реакции нуклеиновых кислот и их применение в биологии и медицине.


7. Взаимосвязь и регуляция процессов лбмена веществ в организме

Единство процессов обмена веществ. Связь процессов катаболизма и анаболизма, энергетических и конструктивных процессов. Энергетика обмена веществ. Взаимосвязь между обменами белков, углеводов, жи­ров и липидов. Ключевые ферменты. Способы регулирования метаболиз­ма. Регулирование экспрессии генов. Наследственные болезни. Посттран­сляционная ковалентная модификация белков (внутриклеточные протеазы, протеинкиназы, протеинфосфатазы), метилирование, гликозилирование, амидирование и дезамидирование и др. модификации. Регулирова­ние активности ферментов субстратом, продуктом и метаболитами. Мо­лекулярные основы гомеостаза клетки.

Кровь, плазма, лимфа. Транспорт кислорода эритроцитами. Кри­вые диссоциации оксигенированного гемоглобина. Карбоксиангидраза. Буферные системы крови. Система свертывания крови. Белки плазмы кро­ви и функциональная биохимия форменных элементов крови. Биохими­ческие основы иммунитета. Понятие о цитокинах и хемокинах. Рецепторы цитокинови хемокинов.

Гормоны. Классификация гормонов. Рецепторы гормонов. Ткане­вая и видовая специфичность рецепторов гормонов. Гормоны с транс­мембранным механизмом действия. Мембранные рецепторы и вторич­ные посредники. Аденилатциклаза и фосфодиэстераза. Ц-АМФ как вто­ричный месседжер и ковалентная модификация белков-ферментов. G-белки. Рецепторзависимые ионные каналы. Инозитолтрифосфат и Са2+ как вторичные посредники. Гормонзависимая химическая модификация бел­ков. Протеинкиназы. Простагландины. Внутриклеточные и ядерные ре­цепторы гормонов, их влияние на экспрессию генов. Стимуляторы роста растений и микроорганизмов; гербициды; антибиотики; фитонциды и их регуляторная роль. Рецепция света живыми системами. Апоптоз, молеку­лярные механизмы апоптоза и митоптоза.


Литература

  1. Мецлер Д. Биохимия: В 3 т.: Пер. с англ. М.: Мир, 1980.

  2. Ленинджер А. Биохимия: Молекулярные основы структуры и функций клетки: Пер. с англ. М.: Мир, 1974, 1976.

  3. Ленинджер А. Основы биохимии: В 3-х т.: Пер. с англ. М.: Мир, 1985.

  1. Овчинников Ю.А. Биоорганическая химия. М.: Просвещение, 1987.

  2. Мусил Я., Новакова О., Кунц К. Современная биохимия в схемах: Пер. С англ. М.: Мир, 1981,1984.

  3. Основы биохимии. / Уайт А., Хендлер Ф., Смит Э. и др.: В 3 т.: Пер. с англ. М.: Мир, 1981.

  4. Калоус В., Павличек 3. Биофизическая химия: Пер. с чешек. М.: Мир, 1985.

  5. Дюга Г., Пенни К. Биоорганическая химия: Пер. с англ. М.: Мир, 1983.

  6. Молекулярная биология клетки. / Албертс Б., Брей Д., Льюис Дж. И др.: Пер. с англ. М.: Мир, 1993.

  1. Льюин Б. Гены: Пер. с англ. М.: Мир, 1987.

  2. Проблемы белка: Химическое строение белка. / Попов Е.М., Решетов П.Д., ЛипкинВ.М. и др. М.: Наука, 1995.

  3. Белки и пептиды. / Ред. Иванов В.Т., Липкин В.М. М.: Наука, 1995.

  4. Практическая химия белка: Пер. с англ. / Под ред. Дарбре А. М.: Мир, 1989.

14. Авдонин П.В., Ткачук В.А. Рецепторы и внутриклеточный кальций. М.: Наука, 1994.

  1. Биохимия мозга. Уч. пособие. Под ред. Ашмарина И.П., Стукалова П.Д., Ещенко С.Д. СПб.: изд-во СПбГУ, 1999.

  2. Ролан Ж.-К., Селоши А., Селоши Д. Атлас по биологии клетки: Пер. с франц. М.: Мир, 1978.

  3. Геннис Р. Биомембраны: Молекулярная структура и функции: Пер. с англ. -М.:Мир, 1997.

18 Справочник биохимика. / Досон Р., Эллиот Д., Эллиот У, Джонс К.: Пер. с англ. М.: Мир, 1991.

  1. Проблема белка: Пространственное строение белка. / Попов Е.М., Демин В.В. и др., отв. ред. Иванов В.Т., ред. Соркина Т.И. М.: Наука, 1996.

  2. Нейрохимия. / Ашмарин И.П., Антипенко А.Е. и др., ред. АшмаринИ.П., СтукаловаП.В. М., 1996.

  3. Проблема белка: Структурная организация белка. / Попов Е.М., отв. ред. Иванов В.Т., ред. Соркина Т.И. М.: Наука, 1997.

  1. Филиппович Ю.Б. Основы биохимии. М., 1999.

  2. Эллиот В., Эллиот Д. Биохимия и молекулярная биология: Пер. сангл. М., 1999.

24. Nelson D., Cox M. Lehninger Principles of Biochemistry. 3rd ed. W.P., 2000.

25. Проблема белка: Структура и функция белка. /Попов Е.М., отв. ред. Иванов В.Т., ред. Соркина Т.И. М.: Наука, 2000.

26. Кольман Я., Рем К.-Г. Наглядная биохимия: Пер. с нем. М.: Мир, 2000.

  1. Stryer L. Biochemistry. 4d ed. New York, 2000.

  2. Плакунов В.К. Основы энзимологии. М., 2001.


ПРОГРАММА-МИНИМУМ

кандидатского экзамена по специальности

03.00.04 - «Биохимия»

по химическим и техническим наукам


Введение

В основу настоящей программы положены основные разделы биохимии: белки, нуклеиновые кислоты, ферменты, липиды, терпеноиды и био­логические мембраны, обмен азота, витамины, образование органического вещества у растений и микробов, углеводы и их ферментативное превра­щения, брожение и дыхание, энергетический обмен клетки, биосинтез белков, взаимосвязь и регуляция процессов обмена веществ в организме.

Программа разработана экспертным советом Высшей аттестационной комиссии Министерства образования Российской Федерации по органической химии при участии Института биоорганической химии РАН име­ни М.М.Шемякина и Ю.А.Овчинникова и Московской государственной академии тонкой химической технологии имени М.В.Ломоносова.


1. Общие вопросы

Предмет и задачи биохимии. Связь биохимии с сопредельными дис­циплинами— биофизикой, биоорганической химией, цитологией, микро­биологией, генетикой, физиологией, экологией, такс оном и ей. Основные этапы развития биохимии. Молекулярная биология и ее место в системе биологических дисциплин.

Жизнь как особая форма движения материи. Молекулярная «логика» живых систем. Проблема возникновения и эволюции жизни. Роль структурной организации клетки. Компартментация веществ и процессов. Зна­чения обмена веществ (ассимиляция и диссимиляция) в явлениях жизни. Регуляция обмена веществ в клетке.

Развитие биохимии и ее связи с практикой — агрономией, биотехно­логией, медициной и ветеринарией.

Общая характеристика веществ, входящих в состав организмов, их роль и значение. Роль воды и минеральных элементов, белков, липидов, углеводов, витаминов в обмене веществ и в питании человека и животных.


2. Белки

Специфическая роль белков в явлениях жизни. Аминокислоты как мономеры белков. Физические и химические свойства аминокислот, сте­рео изомеры: Непротеиновые аминокислоты.

Пептиды. Глутатион и его значение в обмене веществ. Теория строе­ния белковой молекулы. Первичная, вторичная, третичная и четвертич­ная структуры белков. Природа химических связей, обеспечивающих стабильность структуры белковой молекулы. Принципы и методы изуче­ния структуры белков. Значение третичной структуры белковой молеку­лы для проявления ее биологической активности. Величина и форма бел­ковых молекул. Глобулярные и фибриллярные белки. Антитела и интерфероны. Изоэлектрическая точка белков. Конформационная. динамика белковой молекулы. Денатурация белков. Принципы выделения, очистки и количественного определения белков.


3. Нуклеиновые кислоты

Роль нуклеиновых кислот в живом организме. Типы нуклеиновых ки­слот. Пуриновые и пиримидиновые основания. Нуклеозиды и нуклеоти-ды. Биосинтез мононуклеотидов. Полинуклеотиды. Принцип комплимен­тарное™ азотистых оснований. Минорные основания. Структура, рибо­нуклеиновых кислот. Типы РНК— малая ядерная, рибосомная, матрич­ная, транспортная. Особенности строения дезоксирибонуклеиновой ки­слоты. Роль ДНК как носителя генетической информации в клетке. Сат-телитные ДНК. ДНК вирусов и бактерий. Обратные транскриптазы. ДНК хлоропластов и митохондрий. Плазмиды. Принципы генетической инже­нерии. Организация генома у про- и эукариот. Структурная организация ДНК в составе хромосом. Гнстоны. Эволюция генома (мутации, транс­формация, транедукция, лизогения, конъюгация, рекомбинация, подвиж­ные генетические элементы). Репарация.


4. Ферменты

История развития энзимологии. Понятие о ферментах как о белковых веществах, обладающих каталитическими функциями. Рибозимы. Основ­ные положения теории ферментативного катализа. Энергия активации ферментативных реакций. Образование промежуточного комплекса «фермент - субстрат» Активный центр фермента и методы его изучения.

Кинетика ферментативного катализа. Обратимость действия фермен­тов. Начальная скорость ферментативной реакции и метод ее определе­ния. Единица активности ферментов. Стандартная единица, удельная и молекулярная активность. Константа Михаэлиса, методы ее нахождения и физический смысл. Критерии чистоты ферментных препаратов. Двухкомпонентные и однокомпонентные ферменты. Простетические группы и коферменты. Химическая природа коферментов. Значение металлов для ферментативной активности.

Действия ферментов. Негеминовые железо протеиды. Влияние физи­ческих и химических факторов на активность ферментов. Действие тем­пературы и концентрации водородных ионов. Специфические активато­ры и ингибиторы ферментативных процессов. Механизм ингибирования ферментов. Обратимое и необратимое, конкурентное и неконкурентное ингибирование. Специфичность ферментов. Классификация ферментов и ее принципы. Оксидоредуктазы, трансферазы, гидролазы, распростране­ние в природе, важнейшие представители; значение и в пищевой техно­логии. Лиазы, изомеразы и лигазы, важнейшие представители. Регуляция активности и синтеза ферментов. Аллостерические ферменты. Индукция и репрессия синтеза ферментных белков. Теория Жакоба и Моно. Ката-болитная репрессия. Конститутивный синтез ферментов. Поли фермент­ные системы. Пируватдегидрогеназа. Иммобилизованные ферменты. Ис­пользование ферментов в биотехнологии. Методы выделения и очистки ферментов.


5. Липиды. Терпеноиды и биологические мембраны

Жирные кислоты, в том числе незаменимые. Коэнзим А и его роль в процессе обмена веществ. Ацетилкоэнзим А. Биосинтез жирных кислот. Синтетаза жирных кислот. Бета- и альфа-окисление жирных кислот. Липооксигеназа, ее свойства, механизм действия и роль в пищевой про­мышленности.

Классификация липидов. Жиры и их свойства. Ферментативный гид­ролиз жиров. Липазы, распространение в природе и характеристика. Биосинтез триглицеридов. Регуляция процесса распада и синтеза жирных кислот и липидов. Превращение жиров при созревании и прорастании семян и плодов.

Фосфатиды. Лецитины и кефалины. Ферментативные превращения фосфатидов. Значение фосфатидов в пищевой промышленности.

Простагландины. Эфирные масла и их превращения в растениях.

Терпены и терпеноиды, классификация, стероиды как провитамин Д. Каучук и гупта. Тетратерпены — каротиноиды. Биосинтез биологических структур через мевалоновую кислоту.

Биологические мембраны, и молекулярная организация. Характери­стика плазматической (клеточной) мембраны. Мембраны митихондрий, лизосом, аппарата Гольджи. Ядерная мембрана. Мембранный транспорт. Функция АТФазы.


6. Обмен азота

Ассимиляция молекулярного азота и нитратов. Нитрогеназа, нитратредуктаза и нитритредуктаза. Первичный синтез аминокислот у расти­тельных организмов и микробов. Кетокислоты как предшественники аминокислот. Прямое аминирование. Переаминирование. Аминотрансферазы. Другие пути биосинтез а аминокислот. Освобождение амино­кислот при гидролизе белков. Протеолитические ферменты, общая ха­рактеристика и систематика. Роль протеолитических ферментов в обме­не белковых веществ, реакции органического протеолиза и их участие в регуляции биологических процессов. Внутриклеточный распад белков. Лисозомы.

Использование протеолитических ферментов в промышленности и медицине. Биохимия диссимиляции аминокислот. Дезаминирование ами­нокислот. Типы дезаминирования. Роль аспарагина, глутамина и мочеви­ны в обмене азота. Орнитиновый цикл. Амины и алкалоиды, пути их об­разования и превращений.


7. Витамины

Роль витаминов в питании животных и человека. Витамины как ко­ферменты. Жирорастворимые витамины. Витамины Д и Е. Витамин B1. Каталитические функции тиаминпирофосфата. Витамины В2 и PP. Уча­стие витаминов В2 и РР в построении коферментов аэробных и анаэроб­ных дегидрогеназ. Витамин В12 и его каталитические функции. Пантотеиновая кислота. Биотин и его участие в биосинтезе биологических моле­кул. Витамин В6 и его нуклеотидная форма. Витамин С, ферментативное описание аскорбиновой кислоты. Витамины. Антивитамины.


8. Образование органического вещества у растений н микробов

Фотосинтез как основной источник органических веществ и О2 на Земле. Световые и тем новые реакции. Цикл Кальвина. Строение хлоропластов. Хлорофиллы, другие фотосинтетические пигменты. Фотосинте­тическая цепь переноса электрона и сопряженное фосфорилирование. Фотолиз воды и выделение кислорода. Организация и функционирова­ние реакционных центров. Фотосинтетическая ассимиляция углерода. Хемосинтез.


9. Углеводы и их ферментативные превращения

Классификация углеводов. Наиболее широко распространенные в природе моносахариды (альдозы и кетозы) и их свойства. Конформации моносахаридов. Продукты окисления и восстановления моносахаридов. Аминосахара. Гликозиды. Важнейшие дисахариды и трисахариды. Их моносахаридный состав и строение. Основные полисахариды высших растений: крахмал, целлюлоза, гемицеллюлозы, инулин, пектиновые ве­щества. Углеводы водорослей: агар, альгиновая кислота, каррагинан. По­лисахариды животного происхождения: гликоген, гепарин, хитин. Бакте­риальные полисахариды: декстраны, ксантан, леван.

Фосфорные эфиры Сахаров и нуклеозитдифосфатсахара (НДФС) - важнейшие промежуточные соединения углеводного обмена. Фосфаты Сахаров и роль фосфорной кислоты в процессах взаимопревращения углеводов в организме. Ферменты, катализирующие взаимопревращения Сахаров и образование фосфорных эфиров. Ферменты, гидролизующие олигосахариды. Взаимопревращения крахмала и сахарозы в растениях. Амилазы. Распространение в природе и характеристика отдельных амилаз. Другие гидролазы полисахаридов. НДФС и роль в биосинтезе олигосахаридов и полисахаридов. Гликозилтрансферазы. Биосинтез крахмала, гликогена, целлюлозы и хитина.

Функции углеводов в живом организме: энергетическая, опорная, маркировка клеточных поверхностей.


10. Брожение и дыхание. Энергетический обмен клетки

Общая характеристика процессов диссимиляции. Аэробная и ана­эробная диссимиляция углеводов. Взаимосвязь процессов гликозида, брожения и дыхания. «Неполные» окисления (лимонная кислота, уксус­ная, молочнокислого брожения). Пентозофосфатный путь. Цикл трикарбоновых кислот, его регуляция. Глиоксилатный цикл. Биосинтез цианических кислот в растениях. Микробиологические процессы биосинтеза органических кислот.

Окислительное фосфорилирование. Системы транспорта электронов. Дыхательная цепь. Переносчики электронов НАД, ФАД, ФМН, СоА, цитохромы. Сопряжение работы дыхательной цепи процессом, синтеза АТФ.

Локализация окислительных процессов в клетке. Митохондрии, струк­тура и функции отдельных компартментов. Биогенез митохондрий. Хемиосматическая гипотеза Митчела. Альтернативные гипотезы сопряжения дыхания и фосфорилирования. Представления о биоэнергетике. Роль АТФ и других нуклеозидтрифосфатов. Энергетический потенциал клетки. Макроэргические связи. Фосфагены. Регуляция энергетического обмена. Мембранный потенциал и его связь с энергетическим обменом. Роль тиоэфиров. Молекулярные основы подвижности биологических систем.


11. Биосинтез белков

Роль нуклеиновых кислот в биосинтезе белков. Биосинтез нуклеиновых кислот. Ферменты биосинтеза ДНК и РНК. Транскрипция у про- и эукариот и созревание транскрипта. «Редактирование РНК» (Постгранскрипционная модификация РНК). Информационная РНК и ее функция. Синтез мРНК, процесс транскрипции. Сплайсинг. Информосомы.

Активирование аминокислот. Транспортные РНК и их роль в процессе биосинтеза белка. Рибосомы: структура, состав и функции. Трансляция и ее этапы: инициация, элонгация, терминация, пострансляция.

12. Взаимосвязь и регуляция процессов обмена веществ в организме

Единство процессов обмена веществ. Связь процессов ассимиляции и диссимиляции. Взаимосвязь между обменом белков, углеводов, жиров и липидов. Принципы термодинамики (энергетика состояния системы).


Основная литература

  1. Кретович В.Л. Биохимия растений. М.: Высш. школа, 1980.

  2. Кретович В.Л. Введение в энзимологию. 2-е изд. М: Наука, 1974.

  1. Кретович В.Л. Очерки по истории биохимии в СССР. М.: Наука, 1984.

  1. Диксон М, Уэбб Э. Ферменты. Т. 1-3. М.: Мир, 1982.

  2. Ленинджер А. Биохимия. Т. 1-3. М.: Мир, 1985.

  1. Основы биохимии / А. Уайт, Ф. Хендлер, Э. Смит, Р. Хилл, И. Леман. Т. 1-3. М.: Мир, 1981.

  1. Страйлер А. Биохимия. Т. 1-3. М.: Мир, 1984.

  2. Бохински Р. Современные воззрения в биохимии. М.: Мир, 1987.

  1. Гудвин Т., Мерсер Э. Введение в биохимию растений. Т. 1-2. М.: Мир, 1986.

10. Уотсон Дж., Туз Дж., Куру Д. Рекомбинантные ДНК. М.: Мир, 1986.


Дополнительная литература

  1. Колыхая Я., Ремк К.-Г. Наглядная биохимия. Пер. с англ. М.: Мир, 2000.

  2. Глик Б., Пастернак Дж. Молекулярная биотехнология. Принципы и применение. М.: Мир, 2002.

  3. Периодические издания (научные журналы и ежегодники):

Trends in Biochemical Sciences, Публикации Международного Союза биохимии и молекулярной биологии.

Похожие:

Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности iconПрограмма кандидатского экзамена по специальности 22. 00. 04 Социальная структура, социальные институты и процессы
Перечень вопросов к кандидатскому экзамену по специальной дисциплине с учетом программы-дополнения к программе-минимум кандидатского...
Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности iconПрограмма-минимум кандидатского экзамена по специальности
При сдаче кандидатского экзамена следует ориентироваться только на те разделы программы, которые соответствуют выбранному в диссертации...
Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности iconПрограмма минимум кандидатского экзамена по специальности 12. 00. 10 «Международное право, Европейское право»
Сдача кандидатского экзамена по международному публичному праву предполагает глубокое усвоение представленных в данной программе...
Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности iconПрограмма кандидатского экзамена по специальности 08. 00. 05 «Экономика и управление народным хозяйством»
Программой-минимум кандидатского экзамена по специальности 08. 00. 05 «Экономика и управление народным хозяйством» по экономическим...
Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности iconПрограмма кандидатского экзамена по специальности 08. 00. 01
Программа кандидатского экзамена по специальности 08. 00. 01 «Экономическая теория»: Для соискателей ученой степени кандидата экономических...
Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности iconПрограмма-минимум кандидатского экзамена по специальности 03. 01. 05 «Физиология и биохимия растений» по биологическим и сельскохозяйственным наукам
Программа разработана экспертным советом Высшей аттестационной комиссии по биологическим наукам
Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности iconПрограмма-минимум кандидатского экзамена по специальности
Настоящая программа обобщает опыт мировой науки по изучению микроорганизмов из царств: протист, грибов, бактерий и вирусов, применительно...
Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности iconПрограмма минимум кандидатского экзамена по специальности
Курс нацелен также на повышение их интереса к изучению кризисных периодов в истории учреждений государственной власти и к особой...
Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности iconПрограмма минимум кандидатского экзамена по специальности
Курс нацелен также на повышение их интереса к изучению кризисных периодов в истории учреждений государственной власти и к особой...
Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности iconПрограмма кандидатского экзамена по специальности 07. 00. 10. История науки и техники
История науки и техники: Программа кандидатского экзамена по специальности 07. 00. 10 / Сост. Ю. С. Воронков, рггу. М., 2011. 20...
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©kzdocs.docdat.com 2012
обратиться к администрации
Документы
Главная страница