Совет по химии Учебно-методического объединения по классическому университетскому образованию.

Примерная программа
"Химия жизненных процессов"

1. Введение. Клетка как элементарная единица живого

Роль химии в изучении процессов жизнедеятельности. Клетка - элементарная единица живого объекта. Клетки прокариот. Нуклеоид. Клетки эукариот. Клеточное ядро. Клеточные органеллы: хромосомы, митохондрии, рибосомы, эндоплазматический ретикулум, лизосомы и др. Клеточный цикл.
Клеточный метаболизм (обмен веществ) - высокоинтегрированная система химических реакций. Общие представления о генерировании и хранении энергии в клетке. Аденозинтрифосфат, никотинамид- и флавинадениндинуклеотиды. Общие представления о фотосинтезе.

Аминокислоты - мономерные составляющие белков. Пептидная связь. Химический синтез пептидов и белков. Ферментативное расщепление белков. Первичная структура белков и методы ее определения. Вторичная структура белков. -Спираль. -Структуры, Внутримолекулярные взаимодействия в белках. Третичная структура белков. Четвертичная структура белков. Конформационные превращения в белках (на примере миоглобина и гемоглобина).

Первичная структура ДНК и РНК. Строение нуклеотидов. Межнуклеотидная связь. Представление о секвенировании (определении нуклеотидной последовательности) нуклеиновых кислот. Макромолекулярная (вторичная и третичная) структура ДНК. Двойная спираль Уотсона и Крика. Комплементарные взаимодействия нуклеотидов в ДНК. Сверхспирали ДНК. Вторичная и третичная структуры РНК. Денатурация и ренатурация нуклеиновых кислот. Молекулярная гибридизация. Представление о химическом синтезе нуклеиновых кислот.

Строение полисахаридов. Их составляющие. Гликозидная связь.
Представление о строении биологических мембран, липидный состав мембран. Структура липидов: насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты, глицерол и сфингозин, фосфоглицериды.
Клеточная или плазматическая мембрана, липидный бислой, жидкомозаичная модель структуры мембраны, интегральные мембранные белки. Кристаллическая и жидкокристаллическая фазы.
Перенос веществ через мембраны.

Рекомбинантныс ДНК. Методы их конструирования. Рестриктазы. Общие представления о стратегии клонирования генов. Векторные молекулы. Введение генов в чужеродные клетки. Трансгенные растения и животные.
Принципы конструирования новых белков методами белковой инженерии.

7. Апоптоз и злокачественная трансформация клеток

Стационарная кинетика. Механизм Михаэлиса и уравнение Михаэлиса-Ментен. Многостадийные процессы. Лабильные промежуточные соединения в механизме катализа и их исследования методами химической кинетики. Элементарные акты в ферментативных реакциях. Скорости элементарных стадий.
Кинетические закономерности ингибирования и активации ферментов. рН-Зависимости ферментативной активности и их интерпретация.
Влияние температуры на скорость ферментативных реакций. Механизмы регуляции ферментов.

Клетки центральной нервной системы. Нервный импульс, синапс, нейромедиаторы. Ацетилхолинэстераза. Ключевые ферментные системы. Рецепторы. Физико-химические основы рецепции, строение и молекулярные ответы. Нейропептиды и нейропептид-морфиновые рецепторы. Белки передачи сигнала, вторичные мессенджеры. Биологические системы усиления сигнала.

12. Основы медицинской химии

Основные молекулярные мишени лекарственных препаратов. Антибиотики и механизмы их действия. Лекарственные препараты - ингибиторы и активаторы ферментов. Нестероидные противовоспалительные препараты. Лекарственные препараты - лиганды рецепторов. Инсулин. Лекарственные препараты на основе ферментов.
Основы иммунного ответа. Иммунокомпетентные клетки системы крови. Специфический и неспецифический иммунологические ответы. Антитела.

Основы культивирования клеток. Клетки микроорганизмов и клетки культур тканей. Кинетика клеточного роста при периодическом культивировании. Клеточный рост в открытых системах. Теория хемостата. Биореакторы для культивирования клеток.
Особенности культивирования генно-инженерных штаммов.
Микробные консорциумы в природных системах и промышленных процессах.

Промышленные методы получения ферментов. Гетерогенные катализаторы на основе иммобилизованных ферментов. Ферменты в тонком органическом синтезе. Ферменты в медицине. Ферментативные методы анализа метаболитов. Иммуноферментный анализ - основы метода и применения.
Биолюминесцентный анализ. Биосенсоры. Генодиагностика. Биоинженерные процессы в системах получения возобновляемого сырья и энергии. Крупнотоннажные ферментативные процессы.

15. Экобиокатализ

Основные источники загрязнения. Биокаталитические процессы разрушения экотоксикантов. Ключевые ферменты разрушения хлорорганических и фосфорорганических токсикантов. Биотехнологические процессы очистки сточных вод. Скорости и динамика биоремедиации.

Программу составил
С.Д.Варфоломеев, проф.
(Московский государственный университет)