Триглицериды (триацилглицеролы). Строение триглицеридов.
Свойства, зависящие от состава жирных кислот: температура плавления, оптическая активность, теплопроводность.
Функции триацилглицеролов - запасание энергетических ресурсов, теплоизоляция. Локализация триглицеролов в клетках и тканях животных и растений.
Фосфолипиды - основные липидные компоненты биологических мембран. Строение фосфолипидов и характеристика, входящих в их состав компонентов. Свойства молекул фосфолипида. Конформация молекулы. Взаимодействие с водой. Образование мицелл. Структура главных представителей фосфолипидов - фосфатидилсерина, фосфатидилэтаноламина, фосфатидилхолина, кардиолипина.
Сфингомиелины. Строение. Цереброзиды - сфинголипиды, содержащие остатки углеводов. Их строение и локализация в клетках.
Ганглиозиды - наиболее сложные представители сфинголипидов. Структура ганглиозидов. Характерный структурный компонент гликолипидов - ацетилнейраминовая кислота. Локализация ганглиозидов в мембранах нервных и других клеток.
Строения и свойства биологических мембран. Функции биологических мембран. Полярные липиды и белки - основные компоненты мембран. Жидкостно-мозаичная структура мембран. Периферические и интегральные белки и их функции. Строение мембран эритроцитов.
Стероиды - неомыляемые липиды. Холестерин, холестерол и его эфиры с жирными кислотами. Структура, свойства холестерола. Его локализация в клетке. Производные холестерина - витамины группы Д, стероидные гормоны - половые гормоны и кортикостероиды, желчные кислоты.
МЕТАБОЛИЗМ ЛИПИДОВ
Энергетическая функция липидов. Первый этап в использовании жира как источника энергии - гидролиз триглицеридов под действием липаз. Превращение липазы адипоцитов в активную форму посредством фосфорилирования. Дальнейшая судьба жирных кислот и глицерина.
Механизмы активирования жирных кислот. Роль КоА и АТФ в активировании жирных кислот. Ациладенилаты образуются для активирования карбоксильных групп. Роль карнитина в этом процессе. Последовательность реакций окисления жирных кислот. Дегидрогеназы, участвующие в окислении жирных кислот. Баланс полной реакции окисления пальмитиновой кислоты. Пути использования ацетил-КоА и восстановленных коферментов NADH++ H+ и FADH++ H+.
Локализация синтеза жирных кислот в цитоплазме клетки. Ацетил-КоА - предшественник синтеза жирных кислот и холестерола. Источники ацетил-КоА в митохондриях. Механизм переноса ацетил-КоА через мембрану митохондрий в цитоплазму.
Синтез жирных кислот. Строение мультиферментного ацил-синтетазного комплекса. Характеристика ферментов и коферментов, входящих в состав комплекса. Превращение ацетил-КоА в малонил-КоА. Механизм реакции карбоксилирования. Строение биотинового фермента. Значение реакции карбоксилирования ацетил-КоА. Роль СО2 в реакции.
Инициация реакции синтеза. Роль ацилпереносящего белка (АПБ). Центральная и периферическая SН-группы. Последовательность реакций одного цикла синтеза жирной кислоты NADH+ + H+ участвует в реакциях восстановления при синтезе жирных кислот. Образование жирных кислот с двойными связями. Незаменимые жирные кислоты человека и животных.
Синтез глицеридов. Локализация синтеза триглицеридов в клетке. Активирование глицерина. Активирование жирных кислот. Последовательность реакций синтеза фосфатидной кислоты. Синтез триглицерида. Роль клеток эпителия кишечника в синтезе специфических жиров. Перенос триглицеридов к местам резервирования лимфатической и кровеносной системой, хиломикроны и липопротеины. Жировая ткань. Клетки жировой ткани - адипоциты - хранилища - триацилглицеролов и резерв энергетических ресурсов организма. В растительных клетках - жировые включения.
Синтез фосфолипидов. Синтез фосфатидилсерина. Декарбоксилирование фосфатидилсерина и образование фосфатидилэтаноламина. Синтез фосфатидиохолина. Роль аденозилметионина как донора метильных групп. Ферменты переноса метильных групп. Тетрагидрофолиевая кислота и витамин В12. Роль ЦТФ в активировании холина.
Синтез холестерина. Ацетил-КоА - источник атомов углерода для синтеза холестерина. Принципиальные отличия использования ацетил-КоА в синтезе холестерола от вовлечения его в синтез жирных кислот.
Холестерин - предшественник желчных кислот, витаминов группы Д, стероидных гормонов. Детергентная роль желчных кислот в процессе эмульгирования жиров при деградации липидов пищи в кишечнике.
Деградация фосфолипидов под действием комплекса фосфолипаз (фосфолипаза А, фосфолипаза А2, фосфолипаза С, фосфолипаза Д).
СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ УГЛЕВОДОВ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ.
Классификация углеводов: моно-, олиго-, полисахариды. Строение моносахаридов. Циклические формы сахаров. Изомерия. Оптическая активность. Свойства моносахаров. Методы определения глюкозы в крови. Характеристика моносахаридов животных и растительных организмов.
Характеристика дисахаридов, распространенных в животных и растительных организмах. Связи между моносахаридами в дисахаридах. свойства дисахаридов. Качественные реакции на отдельные представители дисахаридов. Значение дисахаридов в питании.
Полисахариды. Структурные мономеры полисахаридов. Гомо- и гетерополисахариды. Резервные полисахариды. Гликоген, крахмал - энергетический резерв организма.
Крахмал - резервный полисахарид растений. Структура крахмала, его свойства. Амилоза и амилопектин. Строение крахмального зерна. Гликоген - резервный полисахарид животных и некоторых грибов. Структура гликогена. Связи, соединяющие моносахариды в молекуле гликогена, свойства гликогена.
Структурные полисахариды. Целлюлоза - полисахарид, входящий в оболочки клеток растений и некоторых микроорганизмов. Структура целлюлозы. Различие свойств 1,4-гликозидной связи в молекуле целлюлозы и крахмала. Значение различий для свойств и функций этих полисахаридов.
Строение клеточных стенок растительных клеток и микроорганизмов. Углеводы, входящие в состав гликопротеидов. Гликопротеиды внешней поверхности животных клеток. Углеводы, входящие в состав соединительной ткани. Глюкозаминогликаны, протеогликаны.
МЕТАБОЛИЗМ УГЛЕВОДОВ
Энергетическая функция углеводов. Катаболизм углеводов - главный путь обеспечения организмов энергией. Гликолиз центральный путь превращения глюкозы для животных растений и многих организмов. Локализация процесса. Две стадии гликолиза. Подготовительная стадия. Ферменты, участвующие в последовательных реакциях подготовительной стадии. Вторая стадия - реакции, приводящие к синтезу АТФ. Субстратное фосфорилирование - способ извлечения энергии для синтеза макроэргических связей в гликолизе. Молочная кислота- конечный продукт анаэробного гликолиза. Энергетика гликолиза. Регуляция гликолиза. Фосфофруктокиназа - ключевой фермент в регуляции гликолиза. Роль гексокиназы и пируваткиназы в регуляции гликолиза. Вовлечение гликогена и крахмала и других углеводов в гликолиз. Гидролитическое расщепление гликогена в крахмал и переход глюкозы в кровь. Строение и свойства фосфорилаз. Роль гормонов, цАМФ протеинкиназ в регуляции их активности. Молочнокислое брожение у микроорганизмов.
Спиртовое брожение. Анаэробное декарбоксилирование пировиноградной кислоты. Тиаминпирофосфат - кофермент декарбоксилазы. Механизм реакции. Образование конечного продукта спиртового брожения. Характеристика алкогольдегидрогеназы. Энергетика процесса брожения.
Анаэробные пути окисления субстратов. Эволюция живых организмов от анаэробиоза к аэробиозу. Ограниченность субстратов и малая эффективность извлечения энергии у анаэробов - тормоз прогрессивной эволюции жизни.
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 a-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.