Курс «Биохимические процессы» призван ознакомить студентов магистратуры с техническим и математическим образованием с основными принципами обмена веществ в живых системах. В ходе освоения курса студенты рассмотрят основные классы биомолекул и их функции, разберутся с принципами ферментативного катализа и его регуляции, а затем перейдут непосредственно к изучению основных метаболических путей. В качестве практики студентам будет предложено поработать с базами данных белков, ферментов и метаболических путей UniProt, BRENDA и KEGG Pathway.
Первая часть курса посвящена строению и функционированию белков. Здесь рассматривается строение и классификация аминокислот, объединение их в пептидные цепи, функциональные взаимодействия между аминокислотными остатками для поддержания структуры белковых молекул. Обсуждаются уровни структурной организации белков, связь структуры и функции белков и жизненный цикл белков в клетке. Затем студенты изучат основы биокатализа. В этом разделе будут разобраны классы ферментов, принципы организации их активных центров, воздействие ферментов на протекание химических реакций. Особое внимание будет уделено факторам, влияющим на активность ферментов, и принципам регуляции этой активности. Будут рассмотрены как неспецифические факторы (температура, рН, ионная сила и т.п.), так и способы направленно модулировать активность конкретных ферментов. Важным моментом здесь будет изучение механизмов развития метаболического ответа на сигналы, поступающие извне клетки. Логическим завершением раздела о ферментах и белках будет обзор основных биохимических подходов к их изучению.
Вторая часть курса описывает другие классы биомолекул: углеводы, нуклеиновые кислоты и липиды. Важной целью этого раздела является научить студентов расшифровывать названия этих соединений. Помимо классификации и номенклатуры веществ, в разделе рассматриваются их функциональное значение. В частности, мы обсудим энергетическую, структурную и сигнальную функцию углеводов и липидов; рассмотрим строение клеточных мембран и транспорт веществ через них. В разделе «Нуклеиновые кислоты и нуклеотиды» будет сделан акцент на биохимических функциях свободных нуклеотидов: их участии в клеточной энергетике, сигналинге, ферментативном катализе.
Наконец, в третьей части курса обсуждаются метаболические процессы. Мы начнем с биоэнергетики и изучим, как в клетках осуществляется биологическая работа. Затем мы перейдем к обзору ключевых метаболических путей. Вначале будут рассмотрены взаимопревращения углеводов и липидов с акцентом на их роль в энергетическом обмене и гормональную регуляцию этих процессов у млекопитающих. После этого будет изучен метаболизм азота. В рамках этой темы мы обсудим круговорот азота в природе, превращение азота в усвояемую животными форму и, наконец, сосредоточимся на использовании азота клетками млекопитающих и обезвреживании его токсичных форм.
В качестве дополнительной темы студентам будет предложено рассмотреть метаболические пути фиксации углерода у автотрофных организмов.
Преподаватели
- Анна Лапашина