Реферат: Программа утверждена на заседании Учёного совета эколого-биологического факультета

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Петрозаводский государственный университет

Эколого-биологический факультет

Кафедра молекулярной биологии, биологической и органической химии


Программа утверждена

на заседании Учёного совета

эколого-биологического факультета

от 15 декабря 2011 г. (протокол № 4)


Декан эколого-биологического факультета

чл.-корр. РАН, профессор

_______________ Э. В, Ивантер


Программа государственного экзамена

по направлению 020400.68 – Биология


^ Магистерская программа

«Биохимия и молекулярная биология»


Аминокислоты. Протеиногенные аминокислоты: способы классификации, номенклатура, физико-химические свойства, биологическая роль. Непротеиногенные аминокислоты, их роль в метаболизме. Природные олигопептиды.

Моно- и олигосахариды. Классификация, номенклатура. Структура, изомерия. Физико-химические свойства. Важнейшие представители. Гликозиды, амино-, фосфо- и сульфосахариды. Дезоксисахара. Нуклеозиддифосфатсахара.

Нуклеотиды. Компонентный состав, биологическая роль. Номенклатура азотистых оснований, нуклеозидов и нуклеотидов. Циклические нуклеотиды. Минорные пуриновые и пиримидиновые основания.

Липиды. Классификация, многообразие биологических функций, свойства. Жирные кислоты. Изомерия ненасыщенных жирных кислот. Полиненасыщенные жирные кислоты – незаменимые факторы питания. Моно-, ди-, триацилглицеролы. Глицерофосфолипиды и сфинголипиды. Гликолипиды и сульфолипиды. Стероиды, холестерин, желчные кислоты. Эйкозаноиды. Воска. Изопреноиды. Терпеноиды.

Полисахариды. Гомо- и гетерополисахариды. Крахмал и гликоген, клетчатка и гемицеллюлозы, их структура и свойства. Хитин. Полифруктозиды. Гликозаминогликаны. Протеогликаны. Полисахариды бактерий.

Белки. Биологическая роль. Свойства пептидной связи. Уровни структурной организации белков. Виды вторичной структуры белков. Структурные мотивы. Домены. Олигомеры. Спираль коллагена. Методы определения аминокислотного состава и первичной структуры белка. Методы изучения пространственной структуры белков. Физико-химические свойства белков. Методы выделения, очистки и фракционирования белков. Принципы классификации белков. Полиморфизм белков. Понятие о протеомике.

Принципы функционирования белков. Понятие о лиганде, рецепторе. Роль нативной конформации белка в осуществлении его функций. Регуляция взаимодействия белка с его лигандом на примере гемоглобина.

Рибонуклеиновые кислоты. Виды (мРНК, тРНК, рРНК, малые РНК), биологическая роль. Пространственная структура.

ДНК. Биологическая роль. Первичная структура и методы ее определения. Полиморфизм конформационных состояний ДНК. Параметры А-, В-, Z- формы двойной спирали. Правила Чаргаффа. Суперспирализация ДНК, роль топоизомераз. Хроматин: структурная организация нуклеосом, роль модификации гистонов в функционировании хроматина, структура хромосом. Кольцевые молекулы ДНК. Геномика. Генная инженерия.

Ферменты – биологические катализаторы белковой природы. Рибозимы. Абзимы. Ферменты-протеины и ферменты-протеиды. Коферменты и кофакторы, структура, роль в ферментативном катализе. Понятие об активном центре фермента. Международная классификация ферментов. Изоферменты, биологическая роль и значение в диагностике.

Принципы регуляции активности ферментов в живых системах. Аллостерический центр фермента, аллостерические эффекторы. Регуляция активности путем химической модификации. Роль белок-белковых взаимодействий. Мультиэнзимные комплексы.

Теория ферментативного катализа. Основные положения. Гипотеза "индуцированного соответствия". Механизм снижения энергии активации. Образование "фермент-субстратного" комплекса. Обратимость действия ферментов. Специфичность действия ферментов.

Кинетика ферментативных реакций. Уравнение Михаэлиса-Ментен. Константа Михаэлиса. Зависимость активности ферментов от физико-химических условий среды. Единицы активности ферментов, число оборотов. Ингибирование активности ферментов (специфическое/неспецифическое, обратимое/ необратимое, конкурентное/ неконкурентное).

Витамины: жирорастворимые, водорастворимые. Биологическая роль. Антивитамины.

Биоэнергетика. Сопряжение биохимических реакций. Катаболические и анаболические процессы. Макроэргические соединения клетки. АТФ – универсальный источник энергии в биологических системах. Внутриклеточная локализация процессов биологического окисления. Компоненты дыхательной цепи переноса электронов. Сопряжение биологического окисления и окислительного фосфорилирования, хемиосмотическая теория Митчелла. Строение и механизм работы АТФ-азы. Действие разобщителей. Термогенез. Активные формы кислорода, значение, пути обезвреживания. Микросомальное окисление.

Фотосинтез. Растительные пигменты. Молекулярная организация фотосистем. Компоненты электрон-транспортной цепи хлоропластов. Фотофосфорилирование. Цикл Кальвина.

Биомембраны. Модели строения биологических мембран. Особенности липидного состава. Трансмембранные белки. Солюбилизация биомембран с помощью ПАВ. Физические свойства биомембран. Транспорт веществ через биомембраны. Роль в поддержании ионного гомеостаза клеток. Мицеллы, липосомы. Методы изучения биологических мембран.

Механизмы трансмембранной передачи сигналов. Классификация мембранных рецепторов. G-белки, структурно-функциональная организация, механизм активации. Генерация вторичных мессенджеров. Аденилатциклазная и инозитолфосфатная системы передачи сигналов. Протеинкиназы А и С. Передача сигналов от рецепторов митогенов.

Биохимия пищеварения. Распад белков, липидов, углеводов и нуклеиновых кислот в процессе пищеварения. Протеиназы, пептидазы, липазы, нуклеазы, гликозидазы. Роль желчных кислот в метаболизме липофильных соединений. Пристеночное пищеварение. Всасывание продуктов гидролиза пищевых соединений. Ресинтез жиров. Липопротеины плазмы крови.

Метаболизм гликогена и его регуляция.

Катаболизм глюкозы. Аэробный гликолиз. Окислительное декарбоксилирование пирувата и цикл трикарбоновых кислот. Энергетический выход. Анаэробный распад глюкозы. Брожение.

Глюконеогенез. Регуляция гликолиза и глюконеогенеза в печени.

Пентозофосфатный путь превращения глюкозы.

Окислительный распад жирных кислот. Энергетическая эффективность процесса. Бета- альфа- и омега-окисление жирных кислот. Перекисное окисление липидов. Обмен кетоновых тел.

Биосинтез жирных кислот. Синтаза жирных кислот. Образование двойных связей. Биосинтез триацилглицеролов. Гормональная регуляция биосинтеза и мобилизации жиров. Синтез фосфолипидов.

Холестерин. Биосинтез и регуляция. Роль липопротеинов плазмы крови в транспорте и обмене холестерина. Синтез желчных кислот.

Ассимиляция молекулярного азота и нитратов. Нитрогеназа, нитратредуктаза и нитритредуктаза. Первичный биосинтез аминокислот растениями.

Распад аминокислот. Основные пути деградации аминокислот. Реакции трансаминирования и дезаминирования. Аминотрансферазы: механизм катализа. Декарбоксилирование аминокислот. Специфические пути превращения отдельных аминокислот.

Обмен аммиака. Роль глутаминсинтетазы. Орнитиновый цикл.

Биосинтез и распад гема.

Биосинтез и распад нуклеотидов. Синтез de novo и альтернативные пути биосинтеза. Синтез дезоксинуклеотидов.

Репликация. ДНК-полимеразы прокариот и эукариот. Ориджины репликации. Структура репликативной вилки. Принципы регуляции инициации синтеза ДНК у про- и эукариот. Связь репликации с клеточным циклом. Проблема репликации концов линейных хромосом, теломераза.

Репарация повреждений ДНК. Виды повреждений ДНК. Причины мутаций. Варианты систем репарации.

Транскрипция. РНК-полимеразы прокариот и эукариот. Регуляторные участки гена. Этапы транскрипции. Посттранскрипционный процессинг мРНК, тРНК, рРНК. Сплайсинг пре-мРНК. Негативная и позитивная регуляция транскрипции. Теория Жакоба и Моно на примере индукции лактозного оперона и репрессии триптофанового оперона. САР-белок. Аттенюация транскрипции, триптофановый оперон. Факторы транскрипции эукариот, особенности структуры. Эукариотические энхансеры. Обратная транскрипция.

Рибосомы. Морфология и состав эукариотических и прокариотических рибосом. Пространственная организация рибосомальных РНК и белков. Рибосома как рибозим. Полирибосомы.

Трансляция. Генетический код, его свойства, отклонения от универсальности. Гипотеза неоднозначного соответствия при кодон-антикодоновом спаривании. Аминоацил-тРНК-синтетазы и подготовительный этап трансляции. Белковые факторы трансляции, роль ГТФ. Особенности инициации трансляции у прокариот и эукариот. Транспептидация и транслокация. Антибиотики и токсины – ингибиторы биосинтеза белка. Основные принципы регуляции трансляции у про- и эукариот.

Фолдинг и посттрансляционные модификации белков. Шапероны. Фосфорилирование белков, ограниченный протеолиз, N- и О- гликозилирование, гидроксилирование, пренилирование, ADP-рибозилирование и др. Особенности процессинга секретируемых и трансмембранных белков. Сигнальные последовательности в белках. Транслокация белков через биомембраны.

Гормональная регуляция клеточного метаболизма. Принципы классификации гормонов и их рецепторов. Многообразие путей внутриклеточных путей передачи гормонального сигнала. Иерархия гормональной регуляции. Регуляция энергетического обмена, водно-солевого обмена, обмена кальция и фосфора. Гормоны ядерной рецепции и их участие в регуляции экспрессии генов.


Руководитель магистерской программы

«Биохимия и молекулярная биология»,

зав. кафедрой молекулярной биологии,

биологической и органической химии,

д.б.н., профессор, член-корреспондент РАН Н. Н. Немова