Тема 4.2. Химия жизненных процессов

Химический состав организмов. Постоянно и иногда встречающиеся элементы. Элементы-органогены – основа живых систем. Определяющие факторы отбора химических элементов при формировании органических систем. Макро-, микро- и ультрамикроэлементы.

Химические компоненты клетки. Вода, ее роль в жизнедеятельности организмов. Характеристика основных классов органических соединений, входящих в состав живой материи. Малые органические молекулы, их содержание в организме. Макромолекулы. Углеводы; жирные кислоты и липиды; аминокислоты, пептиды и белки, нуклеотиды и нуклеиновые кислоты. Их содержание в организме и физиологическая роль. Биоактивные соединения, их место и роль в живой природе. Биокомплексы и их значение в процессах жизнедеятельности.

Моделирование белков. Рациональная разработка лекарственных веществ методами хемогеномики. Виды моделей. Выбор информации о исходной пространственной молекулярной структуре по рентгеноструктурным данным, библиотекам фрагментов, преобразованием двухмерных координат в трехмерные. Силовое поле. Квантово-химические методы: неэмпирические, полуэмпирические и эмпирические.

Фармакофорный поиск. Методы моделирования белковых молекул. Методы исследования количественных соотношений пространственная структура-активность. Хемогеномика. Принципы поиска человеческих генов, связанных с потенциальными мишенями лекарств.

Раздел 5. Химия явлений и процессов в экстремальных условиях

Тема 5.1. Криохимия и плазмохимия

Химические превращения веществ в жидкой и твердой фазах при низких температурах. Получение химически неустойчивых соединений, выяснение нижних температурных границ химической активности веществ. Разработка технологических процессов с использованием низких температур. Продукты криотехнологий: химические реактивы, ферменты, сорбенты, лекарственные вещества, резисторы, композиты, пигменты, катализаторы, электродные и пьезоматериалы, пористая керамика, порошки для стекловарения и выращивания монокристаллов. Методы получения низких температур. Хладоагенты.

Химические реакции в низкотемпературной плазме. Состав плазмы. Методы получения плазмы. Применение плазмохимии: органический и неорганический синтез, получение ультрадисперсных порошков, плёнок органических и неорганических материалов, получение мембран, травление и модификация поверхностей, обработка полимеров, получения световодов.

Тема 5.2. Фотохимия и сонохимия

Взаимодействие света с веществом. Квантовый выход. Законы фотохимии. Основные типы фотохимических реакций: фотодиссоциация, фотоперенос электрона, фотоперенос протона, фотоизомеризация, фотоприсоединение, фотоокисление и восстановление, цепные реакции. Кинетика фотохимических реакций. Измерение квантовых выходов фотохимических реакций. Люминесценция. Флуоресцентный химический анализ.

Взаимодействие звука с веществом. Звуковая и ультразвуковая кавитация. Получение звуковых волн в жидкости путем обратного пьезоэлектрического эффекта и эффекта магнитострикции. Химические реакции, возникающие под действием акустических колебаний. Окислительно-восстановительные реакции в воде, протекающие в жидкой фазе между растворенными веществами и продуктами ультразвукового расщепления молекул воды. Реакции внутри пузырька между растворенными газами и веществами с высокой упругостью пара. Цепные реакции в растворе, инициирующиеся не радикальными продуктами расщепления воды, а другим веществом, расщепляющимся в кавитационном пузырьке. Деструкция макромолекул. Звукохимические реакции в неводных системах.