Предисловие .................................................... 6 Введение ....................................................... 8 Глава 1. Уровни организации живой материи ..................... 13 1.1. Молекулярный уровень организации живой материи 13 1.2. Клетка - основной структурный элемент живой материи. Клеточный уровень организации жизни ... 20 1.3. Основные черты организации эукариотических клеток ......................................... 24 1.4. Многоклеточные организмы ....................... 26 Глава 2. Главные химические компоненты живых организмов ....... 30 2.1. Белки и их главные биологические функции ....... 30 2.2. Углеводы. Моносахариды и полисахариды. Запасные полисахариды. Клеточная стенка ........ 42 2.3. Нуклеиновые кислоты - носители наследственной информации ..................................... 49 2.4. Клеточные мембраны. Липиды ..................... 55 2.5. Основные группы низкомолекулярных органических соединений в живой природе ..................... 58 2.6. Элементный состав живой материи ................ 64 Глава 3. Пространственная структура биополимеров и ее роль в обеспечении специфичности биохимических процессов. Нековалентные взаимодействия в биологических системах ............................................. 68 3.1. Основные типы нековалентных взаимодействий в живой природе .................................. 68 3.2. Молекулярное узнавание в биохимических системах ....................................... 76 3.3. Пространственная структура белков .............. 79 3.4. Пространственная структура нуклеиновых кислот .. 91 3.5. Самоорганизация пространственной структуры биополимеров .................................. 100 3.6. Комплексы биополимеров. Многосубъединичные белки ......................................... 102 3.7. Двуспиральные нуклеиновые кислоты ............. 104 3.8. Нуклеопротеиды ................................ 110 3.9. Направленные конформационные переходы в биополимерах .................................. 114 3.10. Количественные закономерности специфических взаимодействий биополимер-лиганд .............. 117 Задачи .............................................. 125 Глава 4. Ферменты ............................................ 128 4.1. Оксидоредуктазы ............................... 129 4.2. Трансферазы ................................... 135 4.3. Гидролазы ..................................... 141 4.4. Лиазы ......................................... 145 4.5. Изомеразы ..................................... 147 4.6. Лигазы (синтетазы)............................. 149 4.7. Кофакторы, коферменты и витамины .............. 153 4.8. Применение ферментов в медицине и биотехнологии ................................. 158 Задачи............................................... 161 Глава 5. Матричный биосинтез биополимеров .................... 162 5.1. ДНК - основной носитель наследственной информации .................................... 162 5.2. Генетический код .............................. 172 5.3. Общие принципы матричного биосинтеза .......... 174 5.4. Биосинтез ДНК (репликация)..................... 177 5.5. Биосинтез РНК (транскрипция)................... 183 5.6. Биосинтез белков (трансляция).................. 188 5.7. Особые случаи репликации и транскрипции у вирусов ....................................... 193 Задачи .............................................. 197 Глава 6. Ферменты. Механизмы действия ........................ 199 6.1. Активные центры ферментов ..................... 200 6.2. Основные принципы кинетики ферментативных реакций ....................................... 208 6.3. Ингибирование и активация ферментов ........... 215 6.4. Рибозимы ...................................... 219 6.5. Динамические аспекты молекулярной энзимологии 222 Задачи .............................................. 228 Глава 7. Методы исследования биополимеров .................... 230 7.1. Традиционные методы выделения и очистки биополимеров, используемые в физической и аналитической химии ........................... 233 7.2. Аффинные методы выделения и очистки биополимеров .................................. 246 7.3. Методы детекции биополимеров .................. 248 7.4. Иммуноанализ .................................. 256 7.5. Молекулярная гибридизация и амплификация нуклеиновых кислот ............................ 260 7.6. Определение молекулярной массы биополимера .... 265 7.7. Определение первичной структуры белков ........ 269 7.8. Определение первичной структуры нуклеиновых кислот ........................................ 275 7.9. Химический синтез полипептидов и белков ....... 283 7.10. Химический синтез олиго-и полинуклеотидов ..... 293 7.11. Генетическая инженерия ........................ 299 7.12. Молекулярная селекция нуклеиновых кислот ...... 306 7.13. Рентгеноструктурный анализ биополимеров ....... 309 7.14. Двумерная ЯМР-спектроскопия биополимеров....... 313 7.15. Пространственная структура биополимеров по данным молекулярной механики и молекулярной динамики ...................................... 318 7.16. Химические методы изучения пространственной структуры биополимеров ........................ 323 7.17. Аффинная модификация биополимеров ............. 329 Задачи .............................................. 335 Глава 8. Основы биоэнергетики ................................ 339 8.1. Общие принципы биоэнергетики .................. 341 8.2. Гликолиз ...................................... 345 8.3. Окисление жирных кислот ....................... 351 8.4. Цикл трикарбоновых кислот ..................... 354 8.5. Цепь переноса электронов и окислительное фосфорилиррвание .............................. 357 8.6. Биоэнергетическая эффективность окисления углеводов и жирных кислот ..................... 361 8.7. Световые стадии фотосинтеза. Фотосинтетическое фосфорилирование ............ 362 Задачи .............................................. 366 Глава 9. Биохимические цепи и циклы .......................... 367 9.1. Биосинтез моно- и полисахаридов ............... 367 9.2. Биосинтез жирных кислот и фосфолипидов ........ 376 9.3. Биосинтез липидов, построенных из изопентильных фрагментов. Биосинтез стероидов 381 9.4. Метаболизм азота .............................. 385 9.5. Биосинтез и биохимические превращения аминокислот ................................... 390 9.6. Биосинтез нуклеотидов ......................... 409 9.7. Биохимические цепи и циклы как общий принцип организации систем биохимических превращений в живой природе ............................... 412 Задачи .............................................. 418 Глава 10. Регуляция систем биохимических процессов и пространственная организация биохимических процессов в клетке ................................ 419 10.1. Стехиометрическая и аллостерическая регуляция систем биохимических процессов ................ 421 10.2. Химическая модификация как путь регуляции функциональной активности белков .............. 424 10.3. Регуляция транскрипции ........................ 428 10.4. Компартментализация биохимических процессов ... 431 10.5. Биохимические аспекты мышечного сокращения..... 435 Ответы к задачам ............................................. 438 Приложение ................................................... 448 Рекомендуемая литература ..................................... 466 Предметный указатель ......................................... 468