11277 (Биология), страница 8

Свойства кислорода, которые определили его участие в биологическом окислении. Локализация процесса аэробного биологического окисления субстратов у про- и эукариотов.

Строение митохондрий. Форма, величина, их число и локализация в клетке. Свойства и строение внешней и внутренней мембраны митохондрий. Матрикс митохондрий, какие биохимические процессы проходят в матриксе.

Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты. Локализация процесса в матриксе митохондрий. Мультиферментный комплекс, осуществляющий декарбоксилирование. Строение и состав комплекса. Механизмы каталитического действия пируватдегидрогеназы. Конечные продукты реакции и пути их использования.

Цикл лимонной кислоты (цикл Кребса)

Экспериментальные предпосылки открытия цикла. Инициирующая реакция цикла. Последовательность биохимических реакций цикла. Стадии, на которых освобождается СО₂. Стадии, на которых происходит снятие водорода и восстановление кодегидрогеназ. Особенности окислительного декарбоксилирования -кетоглутарата. Образование сукцинил-КоА. Фосфорилирование на уровне сукцинил-КоА и синтез молекулы АТФ. Дальнейший путь превращения сукцината до оксалоацетата и возобновление цикла. Роль цикла трикарбоновых кислот в интеграции обмена углеводов, жиров и аминокислот.

Понятие клеточного дыхания. Цепь переноса электронов от субс­трата на кислород. Расположение переносчиков электронов во внутренней мембране митохондрий. Характеристика и последовательность переносчиков электронов, составляющих цепь переноса. Величина окислительно-восстановительного потенциала каждой пары переносчиков электронов. Связь электронопереносящего комплекса с ферментативной системой синтеза АТФ.

Хемиосмотическая теория Питера Митчела. Градиент ионов Н+ по обе стороны внутренней мембраны, его значение в механизме синтеза АТФ. АТФ-синтетазная система. Механизм действия АТФ-синтетазного комплекса. Источник энергии для образования макроэргической связи. Протонный насос. Энергетический баланс полного окисления молекулы глюкозы. Коэффициент полезного действия аэробного окисления глюкозы. Его эффективность по сравнению с анаэробным процессом.

Регуляция тканевого дыхания транспортом АТФ и АДФ через мембрану митохондрий. Регуляция тканевого дыхания концентрацией восстановленного НАДН⁺ + H⁺. Механизм его транспорта через мембрану митохондрий. Эффект Пастера.

Cинтез углеводов. Фотосинтез. Солнечная энергия - источник химической энергии для всех биоорганических соединений. Разнообразие фотосинтезирующих организмов на Земле. Суммарное уравнение фотосинтеза. Локализация фотосинтеза. Структура и состав хлоропластов. Пигменты, участвующие в трансформации энергии: хлорофиллы, каротиноиды и т.д. Две стадии фотосинтеза. Механизм фотосин­тетического фосфорилирования. Фотолиз воды, образование восстановленного НАДФ и АТФ.

Порядок реакции, приводящий к синтезу углеводов. Роль в этом процессе рибулозадифосфата.

Глюконеогенез. Предшественники синтеза глюкозы в тканях животных. Карбоксилирование пировиноградной кислоты. Пируваткарбоксилаза - биотиновый фермент. Реакции синтеза глюкозы из пировиноградной и щавелевоуксусной кислот. Глюкогенные аминокислоты.

Синтез гликогена - гликонеогенез. Ключевая роль УТФ в синтезе гликогена. Ферменты синтеза гликогенсинтетаза и гликолил-1,6-трансфераза. Регуляция активности гликогенсинтетазы. Гормоны, участвующие в регуляции синтеза гликогена и его распада в печени и мышцах. Роль циклической АМФ и протеинкиназ в этом процессе. Катаболизм углеводов - главный путь обеспечения организмов энергией. Гидролитическое расщепление гликогена в крахмал и пе­реход глюкозы в кровь. Фосфоролиз гликогена в мышцах. Значение этого процесса. Строение и свойства фосфорилаз. Регуляция активности фосфорилаз. Роль гормонов, цАМФ, протеинкиназ в регуляции их активности.

Уровень сахара в крови и его регуляция. Пентозо-фосфатный цикл и превращения глюкозы - источник образования восстановленного НАДФH⁺⁺ H⁺, пентоз и других сахаров. Последовательные реакции цикла. Значение коферментов и метаболитов, участвующих в процессе. Использование НАДФН₂ в биосинтетических реакциях, связанных с восстановлением.

Общая регуляция углеводного обмена на уровне ферментов и гормонов.

РЕГУЛЯЦИЯ МЕТАБОЛИЗМА

Регуляция метаболизма - необходимое условие существования организма при изменяющихся функциональных состояниях и условиях внешней среды. Условия, необходимые для одновременного протекания процессов биосинтеза и распада биоорганических компонентов в клетке. Общие метаболиты и направляющие реакции анаболизма и катаболизма. Регуляторные ферменты, катализирующие реакции биосинтеза и деградации. Необратимость ключевых реакций. Уровни регуляции метаболизма.

Регуляция на уровне активности ферментов. Роль мембран в регуляции активности ферментов. Регуляция на уровне синтеза ферментов.

Нейрогуморальная регуляция метаболизма. Характеристика желез внутренней секреции. Нейросекреторная железа - гипоталамус. Эндокринные железы - гипофиз, щитовидная железа, надпочечники, поджелудочная железа, половые железы.

Гормоны. Три класса гормонов - пептидные, амины, стероидные. Общие представления о действии гормонов. Их концентрация в крови. Рецепторы гормонов на внешней и внутри мембраны клетки-мишени. Водорастворимые и жирорастворимые гормоны. Различия в механизме их действия.

Гипоталамус. Гормоны гипоталамуса - либерины (релизинг-факто­ры) и статины. Пептидная природа гормонов гипоталамуса. Гипофиз - мишень действия гормонов гипоталамуса.

Гипофиз. Строение гипофиза. Гормоны передней доли гипофиза - тропины. Характеристика тропных гормонов - кортикотропин, тиреотропин и другие. Мишень тропных гормонов гипофиза - соответствующие эндокринные железы. Задняя доля гипофиза. Вазопрессин и окситоцин. Их характеристика и механизм действия.

Надпочечники. Строение надпочечников: мозговой и корковый слой. Регуляция секреции мозгового слоя надпочечников нервной системой, коркового слоя - тропным гормоном гипофиза. Адреналин - гормон мозгового слоя надпочечников. Строение адреналина. Механизм гормонального действия адреналина. Клетки-мишени гормона. Регуляция углеводного и липидного обмена под действием адреналина. Посредники регуляторного действия адреналина.

Поджелудочная железа. Строение железы. Двойственная функция железы. Островки Лангерганса. Гормоны, вырабатываемые клетками эндокринной части железы: инсулин, глюкагон, соматостатин.

Строение инсулина. Проинсулин. Функции инсулина в регуляции уровня глюкозы в крови. Другие проявления недостатка инсулина. Гипергликемия, глюкозурия, кетоновые тела. Нарушение липидного и белкового обмена. Строение глюкагона. Два пути действия глюкагона на углеводный обмен: через распад гликогена и ингибирование гликолитического пути распада глюкозы.

Пептидная природа гормона соматостатина. Синтез в Д-клетках островковой ткани. Двойственный характер действия - на секрецию гормонов поджелудочной железы и тропных гормонов гипофиза (сома­тотропина и других).

Щитовидная железа. Гормоны, синтезирующиеся в щитовидной же­лезе. Строение гормонов. Тиреоглобулин. Участие иода в синтезе тироксина и трийодтиронина. Действие тиреоидных гормонов на метаболизм. Понятие основного обмена. Состояние, вызванное недостатком или избытком синтеза тиреоидных гормонов.

Кора надпочечников. Стероидные гормоны коры надпочечников - кортикостероиды или кортикоиды. Их строение и действие на обмен. Рецепторы кортикостероидов в цитоплазме клеток. Действие гормонов на транскрипцию мРНК.

Предшественники стероидных гормонов. Половые гормоны. Андрогены и эстрогены. Механизм действия половых гормонов.

ЛИТЕРАТУРА

1. А. Ленинджер . Основы биохимии. - М.: Мир, 1985.- т.1 С. 107-183, С.. 226-260, С. 273-295, С. 302-347; т.2 - С. 403-443, С. 571-595; т. 3 - С. 852-958

2. Л. Страйер . Биохимия. - М.: Мир, 1984.- 3 т. С.. 6-123

3. А.Уайт , Ф.Хендлер, Э. Смит., Р..Хилл , И.Леман . Основы биохимии.- М.: Мир, 1981.- т.1 С. 94-121, С. 281-321; т.2 - С. 554-598, С. . 744-770, С . 833- 841, С. 888-906.

4. Биохимия.- Киев: КГУ , 1988, - С. 513-538

5. Р.Марри , Д.Греннер., П..Мейс , В.Родуэлл . . Биохимия. человека. - М.: Мир, 1993, т.1, С. 42-110, С. 196-211

ПРОГРАММА

вступительного экзамена для магистерской программы «Микробиология и вирусология»

часть 1 МИКРОБИолоГИЯ

Исторический очерк развития микробиологии Открытие микромира. Описательный и физиологический периоды развития микробиологии. Открытия Луи Пастера. Вклад в развитие микробиологии ученых Виноградского С.Н., Ивановского Д.И., Омелянского В.Л., Мечникова И.И., Надсона Т.А. и других. Основные направления развития современной микробиологии: общая, медицинская, промышленная, сельскохозяйственная, ветеринарная, водная, почвенная, геологическая, космическая.

Особенности прокариот и их положение в системе
живых существ. Прокариоты и эукариоты. Современные представления о царствах живых организмов.

Морфология микроорганизмов. Размеры, форма и возможные сочетания клеток у микроорганизмов. Споры бактерий, виды спорообразования. Подвижность, типы жгутикования. Актиномицеты - как особая группа прокариот.

Строение прокариот: основные и дополнительные органеллы, их функции и химический состав. Клеточная стенка бактерий. Окраска по Граму. Различия в строении клеточной стенки грам-положительных и грам-отрицательных микроорганизмов.

Систематика бактерий. Принципы классификации. Деление царства на отделы. Характеристика грациликутов, фирмикутов, тенерикутов и мендозикутов. Особенности строения архебактерий. Нумерическая таксономия.

Рост и размножение бактерий. Индивидуальный рост клеток и рост популяций. Прямые и косвенные методы оценки роста. Размножение бактерий: бинарное деление, почкование, фрагментация. Периодическое культивирование: кривая роста, характеристика отдельных фаз. Непрерывное культивирование, принцип работы хемостата и турбидостата. Синхронные культуры, методы синхронизации.

Действие физических и химических факторов на
микроорганизмы.

Влияние температуры на жизнедеятельность микроорганизмов. Кардинальные точки для психрофилов, мезофилов и термофилов, места обитания психро- и термофилов. Механизмы термоустойчивости бактерий. Методы стерилизации. Лиофилизация - способ хранения культур микроорганизмов.

Роль воды в жизнедеятельности микроорганизмов, показатели влажности, при которых возможен рост микроорг,анизмов.

Физиологические, мутагенные и летальные воздействия разных видов излучений (длина волны и доза). Действие ультразвука на микроорганизмы. Применение УФ-лучей, ультразвука в практической деятельности человека.

Влияние осмотического и гидростатического давления на микроорганизмы (осмофилы, галофилы, барофилы).

Отношение микроорганизмов к молекулярному кислороду: аэробы, анаэробы (облигатные, факультативные), аэротолеранты. Окислительно-восстановительный потенциал среды (rH₂).

Активная кислотность среды (рН). Примеры ацидофилов, алкалифилов.

Антимикробные вещества, специфичность и механизм действия, области их применения.

Питание микроорганизмов. Потребности в питательных веществах. Питательные Среды, их поверхностное и глубинное культивирование. Прототрофы и ауксотрофы, олиготрофы.

Принцип элективности, получение накопительных и чистых культур. Внеклеточное переваривание. Ферменты микроорганизмов. Поступление веществ в клетку. Типы питания у прокариот.

Метаболизм. Понятие о катаболизме и анаболизме, их взаимосвязь.

Аккумуляция энергии в клетках микроорганизмов: субстратное, окислительное и фотосинтетическое фосфорилирование.

Брожения. Пути катаболизма гексоз. Спиртовое, молочнокислое (гомо- и гетероферментативное), маслянокислое, ацетонобутиловое, пектиновое брожения, анаэробное разложение клетчатки. Характеристика процессов и их возбудителей. Распространение и роль процессов в природе, значение для промышленной деятельности человека.

Дыхание (полное окисление). Цикл трикарбоновых кислот, дыхательная цепь и фосфорилирование, сопряженное с транспортом электронов. Аэробное разложение клетчатки. Разнообразие типов дыхания у микроорганизмов.

Неполные окисления. Уксуснокислое “брожение”. Характеристика возбудителей, распространение в природе. Способы промышленного производства уксуса, получения витамина С. Окисление углеводов грибами с образованием органических кислот.

“Анаэробное” дыхание (перенос электронов в анаэробных условиях). Денитрификация и восстановление нитратов (“нитратное дыхание”), возбудители процесса. Образование сероводорода при восстановлении
сульфата (“сульфатное дыхание”). Диссимиляционная и ассимиляционная сульфатредукция, характеристика возбудителей.

Хемосинтез. Использование неорганических доноров водорода: аэробные хемолитотрофные бактерии. Окисление аммиака и нитрита (нитрификация), окисление восстановленных соединений серы, окисление двухвалентного железа и другие.

Фотосинтез. Циклическое и нециклическое фотофосфорилирование. Пигменты фототрофных бактерий. Оксигенный и аноксигенный фотосинтез, возбудители процессов. Использование световой энергии галобактериями. Экология фототрофов.

Биосинтетические процессы у микроорганизмов. Значение ЦТК в конструктивном метаболизме. Пути образования аминокислот (прямое аминирование органических кислот, переаминирование). Вторичные метаболиты.