Физическая химия нанобиосистем (pdf)
Лектор: д.х.н., профессор Гладилин Александр Кириллович (кафедра химической энзимологии химического факультета МГУ)
Аннотация курса
В курсе лекций рассмотрены основы наук о живом. Главное внимание уделено принципам организации живой материи, которые могут быть положены в основу разработки высокоэффективных бионанотехнологических процессов и нанобиоматериалов.В первой части курса дается общая характеристика живой материи и рассматривается многообразие форм живых организмов. Вводятся базовые понятия, и рассматривается энергетика процессов в клетках. Анализируются особенности строения и базовые функции основных классов биомолекул. Вторая часть курса посвящена рассмотрению процессов первичного метаболизма углеводов (гликолиз, глюконеогенез и фотосинтез), жирных кислот, аминокислот и азотистых оснований, а также изучению цикла трикарбоновых кислот, электрон-транспортной цепи и окислительного фосфорилирования. Существенное внимание уделяется принципам организации и регуляции процессов, ключевым ферментам, задействованным в этих процессах и физиологической роли тех или иных соединений. В третьей части курса рассматриваются специальные главы биохимии в свете перспективности рассматриваемых объектов и процессов для развития бионанотехнологий.
Приобретаемые знания и умения
В результате освоения дисциплины обучающийся должен знать основные принципы функционирования живых систем с точки зрения их применимости и перспективности для создания нанобиоматериалов и конструирования нанобиотехнологических систем.
Образовательные технологии
Курс имеет электронную версию для презентации. Лекции читаются с использованием современных мультимедийных возможностей и проекционного оборудования.
Логическая и содержательно-методическая взаимосвязь с другими частями ООП
Курс базируется на материале, рассмотренном в дисциплинах: " Методы получения наносистем и наноматериалов " и " Молекулярные основы живых систем".
Дисциплины и практики, для которых освоение данного курса необходимо как предшествующего
Научно-исследовательская практика, научно-исследовательская работа, курсовая работа
Контроль успеваемости
Промежуточная аттестация проводится на 8 неделе в форме контрольной с оценкой. Критерии формирования оценки – уровень знаний пройденной части курса и умение творчески использовать освоенный материал. Текущая аттестация проводится еженедельно. Критерии формирования оценки – посещаемость занятий, активность студентов на лекциях, уровень подготовки к семинарам.
Фонды оценочных средств
Контрольные вопросы для текущей аттестации на семинарах; задания и задачи для контрольной работы; вопросы к экзамену.
Структура и содержание дисциплины
- Основные понятия наук о живом, энергетика биопроцессов.
- Основные классы биомолекул, их отличительные свойства и принципы построения.
- Ферменты – уникальные биологические катализаторы, физико-химические причины каталитической активности и субстратной специфичности, кинетические закономерности, понятие об ингибиторах и активаторах.
- Биохимическое дыхание: основные этапы, результаты, регуляция процессов.
- Биоконвееры и молекулярные моторы
- Катаболизм жирных кислот, взаимосвязь структуры с метаболическими путями, перепусковые мехаизмы.
- Анаболизм жирных кислот: синтаза жирных кислот – стсанок с непревзойденной производительностью. Механизм взаимозависимой регуляции катаболтизма и анаболизма напримере жирных кислот.
- Системы согласования сигналов. Назначение и функциональность.
- Метаболизм азотсодержащих соединений, основные источники азота и пути его утилизации.
- Биосинтез сахаров у различных типов организмов. Организация обходных путей в глюконеогенезе. Наличие темновых и световых стадий фотосинтеза – пример «экономии» энергии, фотосистемы как пример биосистем уникальной эффективности.
- Витамины – предшественники многих биологически активных компонентов природных нанобиосистем.
- Эндокрийная система – пример высокоорганизованной многоуровневой полифунциональной системы. Гормоны – передатчики и усилители сигналов в природных нанобиосистемах.
Основные учебные пособия, обеспечивающие курс:
- А. Ленинджер. Основы биохимии, в 3-х т. М.: Мир, 1985.
- В. Эллиот, Д. Эллиот. Биохимия и молекулярная биология. М.: Изд-во НИИ биомедицинской химии РАМН, 2000.
- Д. Фрайфельдер. Физическая биохимия. М.: Мир, 1980.
- Г. Шульц Г., Р. Ширмер. Принципы структурной организации белков. М.: Мир, 1982.
- Ч. Р. Кантор, П. Р. Шиммел, Биофизическая химия, тт. 2, 3. М., “Мир”, 1985.
Основные учебно-методические работы, обеспечивающие курс:
- 3. Р. Досон, Д. Эллиот, У. Эллиот, К. Джонс. Справочник биохимика. М.: Мир, 1991