Темы для презентаций на экзамене по биологической химии

1. Химический синтез пептидов.Классический синтез пептидов. Твердофазный метод синтеза пептидов (метод Меррифилда) Жидкофазный способ синтеза пептидов. Синтез гетеродетных пептидов.

2. Пептиды. Природа пептидной связи. Гомодетные и гетеродетные пептиды, депсипептиды. Линейные и циклические пептиды. Ионофоры. Нейропептиды. Представление о пептидах нейротрансмиттерах, нейромодуляторах, коннекторах. Иммуноактивные пептиды. Пептидные токсины и антибиотики. Пептиды как лекарственные средства.

3. Определение последовательности аминокислот в пептидах и белках. Общая стратегия определения первичной структуры белков. Определение состава белковых олигомеров. Фрагментация полипептидной цепи ферментативными методами. Фрагментация полипептидов химическими методами. Определение аминокислотного состава. Идентификация N- и C-концевых аминокислотных остатков.

4. Определение последовательности аминокислот в пептидах и белках.Методы анализа аминокислотной последовательности пептидов. Идентификация и локализация цистинсодержащих пептидов. Применение масс-спектрометрии для определение аминокислотной последовательности пептидов и белков. Установление первичной структуры белков по кодирующей последовательности в ДНК.

5. Химическая модификация аминокислот и белков. Селективная модификация аминокислотных остатков. Аналитическое применение. Модификация белков с целью изменения биологической функции. Модификация белков с целью структурно-функциональных исследований.

6. Биомиметический подход. Создание высокоэффективных химических нуклеаз с использованием технологии комбинаторной химии.

7. Компьютерное моделирование молекулярной динамики биомолекул. Роль внутренних движений биомолекул. Примеры, показывающие различные проявления динамики биомоле- кул для их функционирования и для стабилизации пространственной структуры. Формы функций потенциальной энергии используемой для молекулярной динамики (МД). Уравне- ние движения. Понятие об алгоритмах численного решения уравнений движения. Граничные условия при расчетах с явным учетом растворителя. Броуновская динамика. Амплитуды флуктуаций атомов в МД. Влияние учета растворителя на МД. Негармоничность внутримо- лекулярных движений. Коллективные движения.

8. Компьютерное моделирование молекулярной механики биомолекул.Природа сил, ста- билизирующих пространственную структуру биополимера (гид- рофобные взаимодействия, дисперсионные, диполь-дипольные, заряд-дипольные, электро- статические взаимодействия, солевые мостики, водородные связи). Понятие об эмпириче- ских функциях энергии (силового поля). Потенциал 6-12 Леннард-Джонса. Минимизация конформационной энергии белка. Понятие о методе расчета пространственной структуры белка "ab initio", ограничения метода. Методы получения пространственной структуры на основе гомологии. Понятие о методах оценки "качества" пространственной структуры био- молекул.

9. Синтез нуклеозидов. Синтез нуклеозидов конденсацией углевода и гетероциклического основания. Трансгликозилирование. Создание гетероциклического основания после гликозилирования. Взаимопревращения природных нуклеозидов. Получение 2`-дезоксирибонуклеозидов из рибонуклеозидов. Получение циклонуклеозидов (ангидронуклеозиды).

10. Химический синтез нуклеиновых кислот. Методы образования фосфодиэфирной связи. Блокирование и деблокирование аминогрупп гетероциклических оснований: бензоильная и изобутирильная защиты. Основные способы введения и удаления защитных групп, механизмы соответствующих процессов. Блокирование и деблокирование гидроксильных групп остатков пентозы. Приготовление нуклеозидного и нуклеотидного компонентов. Способы присоединения первого нуклеозидного остатка к полимерному носителю и снятия синтезированного олигонуклеотида с полимера. Схема синтеза фосфодиэфирной связи твердофазным фосфамидитным методом.

11. Молекулярная селекция (selex). Библиотеки олигонуклеотидов. Аптамеры, получение и применение. Каталитические РНК и ДНК. Принципы получения пептидных библиотек. Фаговый дисплей. Рибосомный дисплей.

12. Подходы к установлению нуклеотидной последовательности в ДРК и РНК.Метод перекрывающихся блоков - основной подход для восстановления порядка распо- ложения фрагментов в исходной цепи ДНК. Метод Максама-Гилберта (определение последовательности ДНК методом неполных специфических расщеплений). Метод Сэнгера (определение последовательности ДНК методом ДНК-полимеразного ко- пирования в присутствии терминирующих аналогов дезоксинуклеозид-5’-трифосфатов). Методы быстрого определения последовательности РНК. Секвенирование нуклеиновых кислот гибридизацией на олигонуклеотидных чипах. Применение ПЦР в секвенировании. Детекция инфекционных агентов, мутировавших генов.

13. Простангладины. История открытия простагландинов. Определение и классификация простагландинов. Биосинтез простагландинов, ферменты синтеза. Секреция из клетки. Некоторые физиологические функции простагландинов. Применение в фармакологии. Синтез 1α,4α,5β,9β-трицикло[5,2,1,05,9]децен-6- диол-2β,3β.

14. Растительные и животные яды и токсины. Биорегуляторная активность и физиологическое действие фитогормонов. Природные ауксины, биологическая функция, аналоги по механизму действия.

15. 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. Темновые реакции при фотосинтезе. Ферредоксины. Цикл Кальвина. Применение меченых атомов при изучении обмена веществ, в частности, химизма фотосинтеза. Роль пигментов в процессе фотосинтеза. Хемосинтез. Химизм хемосинтеза. Генерация и роль АТФ в процессах хемосинтеза.

16. 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.

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

18. 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 лиганд-зависимого ионного канала.

19. Алкалоиды. Группа алкалоидов опия. Понятие об опиатных рецепторах и их эндогенных лигандах. Морфин, кодеин, папаверин. Героин, аналоги морфина (соединение Бентли), налорфин. Рецепторы морфиновых алкалоидов и их природные лиганды: эндорфины, энкефалины и др. Синтетические анальгетики. Тропановые алкалоиды группы кокаина и атропина. м-Холиноблокаторы. Обезболивающие и снотворные лекарственные препараты. Наркотики и галлюциногены. Психотропные средства фенотиазиновой группы. Транквилизаторы бензодиазепинового ряда и природные лиганды их рецепторов. b-Карболиновые алкалоиды. Группы никотина и тубокурарина. Синтетические миорелаксанты.

20. Алкалоиды. Группа эфедрина. Адренергические синапсы и природные адреномиметики. Дофамин, адреналин, норадреналин, синтетические адреноблокаторы, лечение ишемической болезни. Хинные алкалоиды, строение и стереохимия. Проблема лечения малярии. Синтетические противомалярийные средства. Артемизинин и другие препараты группы гингхаосу. Хинидин и алкалоиды группы Раувольфии (резерпин и аймалин). Природные и синте- тические средства против аритмии. Индольные алкалоиды других типов: стрихнин и бруцин, физостигмин и другие м- холиномиметики. Пилокарпин и его синтез. Противоопухолевые алкалоиды из барвинка розового - винбластин и винкристин. Алкалоиды пуринового ряда. Алкалоиды из безвременника осеннего - колхицин и колхамин - и их использование в селекции растений.

21. Антибиотики. Пенициллины, цефалоспорины и родственные антибиотики: клавулановая и оливановая кислоты, тиенамицин и аспареномицины, монобактамы. Особенности их строения и связь между структурой и активностью в этом ряду соединений. Представление о механизме биосинтеза бактериальной клеточной стенки и механизме действия пенициллинов. Представле-ние о механизмах резистентности бактерий к пенициллинам. Тетрациклины - структура и механизм антимикробного действия. Основные этапы полного синтеза тетрациклина. Механизм биосинтеза тетрациклиновых антибиотиков и их влияние на биосинтез белка.

22. Антибиотики. Антибиотики как инструменты изучения биосинтеза белка: основные этапы этого биосинтеза и связанные с ними антибиотики. Стрептомицин и другие аминогликозидные антибиотики. Пуромицин и механизм "пуромициновой реакции". Эритромицин и другие макролидные антибиотики. Хлорамфеникол и его аналоги. Полный синтез хлорамфеникола.

23. Антибиотики.Представление о биосинтезе нуклеиновых кислот и влияющих на него антибиотиках. Актиномицин D, антрациклины, оливо- и хромомицины и ансамакролиды. Их интеркаляция при ДНК-зависимом биосинтезе РНК. Блеомицины, стрептонигрин и митомицины - цитотоксические реагенты, вызывающие разрывы и сшивки в цепях ДНК. Нуклеозидные антибиотики и синтетические производные нуклеозидов - ингибиторы вируса герпеса и ВИЧ. Полиеновые макролиды, основные черты строения и образование пор в липидных бислоях с участием стеринов.

24. «Фолдинг белков». Понятие о белках шаперонах. Контроль качества молекул в ходе трансляции, проблемы синтеза и мембранного транспорта белков, понятие о правильной сборке трехмерной структуры белков. Болезни, связанные с нарушением фолдинга белков. Белки – прионы. Понятие о конформационных болезнях.

25.