- •Оглавление
- •Глава 1. Введение ……………………………………………………………………...
- •Глава 2. Физика макромолекул …………………………………………………………
- •Глава 3. Физика белка …………………………………………………………………...
- •Глава 4. Физика ферментов ……………………………………………………………..
- •Глава 5. Физика нуклеиновых кислот ………………………………………………….
- •Глава 6. Регуляция генной активности …………………………………………………
- •Предисловие
- •1.1. Физика и биология
- •Глава 1. Введение.
- •1. На атомно-молекулярном уровне с одной стороны,
- •2. И как целостных систем с другой.
- •1.2. Молекулярная биофизика и её задачи
- •1.3. Методы, используемые в молекулярной биофизике
- •Глава 2. Физика макромолекул.
- •2.1. Элементы стереохимии и поворотно-изомерная теория макромолекул
- •Изотактический полистирол Синдиотактический полистирол
- •Начала термодинамики
- •2.2. Внутреннее вращение и поворотная изомерия
- •2.3. Конформационная теория макромолекул
- •2.4. Поворотно-изомерная теория макромолекул
- •2.5. Объемные взаимодействия и переходы глобула-клубок в полимерных макромолекулах
- •Клубок и глобула
- •Переходы клубок-глобула
- •Замечания к разделу
- •2.6. Упругость полимерной цепи с исключенным объемом
- •2.7. Осмотическое давление полимерного раствора
- •2.8. Статистика линейных полимеров
- •Фракционирование полимеров
- •Глава 3. Физика белка.
- •3.1. Общая характеристика белков
- •3.2. Функции белков
- •3.3. Аминокислоты
- •3.4. Первичная структура
- •3.5. Вторичная структура
- •3.6. Третичная структура
- •3.7. Четвертичная структура
- •3.8. Физико-химические свойства белков
- •3.9. Простые и сложные белки
- •3.10. Химические реакции пептидов
- •3.11. Кислотно-основные свойства белков
- •3.12. Осаждение белков в виде солей
- •3.13. Растворимость белков
- •3.14. Растворы высокомолекулярных соединений
- •3.15. Влияние растворителя на растворимость белка
- •3.16. Влияние температуры на растворимость белка
- •3.17. Осмос и мембранное равновесие белков
- •3.18.Термодинамическое сродство полимера и растворителя
- •3.19. Диффузия
- •3.20. Характеристическая вязкость
- •3.21. Седиментация
- •3.22. Электрофоретическая подвижность
- •3.23. Конформационные переходы у пептидов
- •3.24. Метод Линдерштрема и Ланга
- •3.25. Метод измерения удельного вращения плоскости поляризации света
- •3.26. Поглощение света
- •3.27. Спектроскопия в инфракрасной области
- •3.28. Дисперсия оптической активности
- •3.29. Переходы “спираль-клубок”
- •3.30. Денатурация глобулярных белков
- •3.31. Метод Тенфорда определения разности свободной энергии денатурированного и нативного белка по денатурации в растворе мочевины
- •3.32. Калориметрические измерения денатурационных изменений в белках
- •Миоглобин
- •Гемоглобин
- •Транспорт газов
- •Гуморальный иммунитет гаммаглобулины
- •Классы иммуноглобулинов
- •Синтез иммуноглобулинов
- •Строение толстых и тонких нитей мышечного волокна
- •Элементарный акт мышечного сокращения
- •Рабочий цикл актомиозинового комплекса
- •Кооперативная и "индивидуальная трудовая деятельность" миозина
- •Глава 4. Физика ферментов.
- •4.1. Общая характеристика действия ферментов (определения)
- •4.2. Химическая кинетика и катализ
- •Катализ
- •4.3. Кинетика простых ферментативных реакций
- •4.4. Химические аспекты действия ферментов
- •4.5. Конформационные свойства ферментов
- •4.6. Физика фермент-субстратного взаимодействия
- •4.7. Электронно-конформационные взаимодействия
- •4.8. Ферментативная активность лизоцима
- •Глава 5. Физика нуклеиновых кислот.
- •5.1. Основная характеристика
- •5.2. Первичная структура
- •5.3. Состав днк
- •5.4. Состав рнк
- •5.5. Вторичная структура нуклеиновых кислот
- •5.6. Природа межнуклеотидных связей
- •5.7. Межнуклеотидная связь в днк
- •5.8. Конформационный анализ днк
- •5.9. Необычные структуры днк
- •5.10. Физические модели днк
- •5.11. Третичная структура днк
- •5.12. Межнуклеотидная связь в рнк
- •5.13. Макромолекулярная структура тРнк
- •5.14. Физико-химические свойства днк
- •Вязкость
- •Оптические свойства
- •5.15. Денатурация и ренатурация
- •5.16. Кинетика расплетания двойной спирали
- •5.17. Термодинамика плавления двойной спирали (переходов спираль - клубок)
- •5.18. Процессинг днк и рнк
- •5.19. Репликация
- •5.20. Транскрипция
- •5.21. Синтез белка
- •Глава 6. Регуляция генной активности.
- •6.1. Генетический код
- •6.2. Транспортные рнк и супрессия
- •6.3. Регуляция активности генов
- •Приложение жидкокристаллические формы нуклеиновых кислот
- •Конденсированное состояние высокомолекулярных двухцепочечных днк
- •Жидкокристаллическое состояние низкомолекулярных двухцепочечных днк
- •Жидкокристаллические дисперсии двухцепочечных днк
- •Жидкокристаллическое состояние днк в биологических системах
- •Практическое применение частиц жидкокристаллических дисперсий днк
- •Первые молекулярные моторы на основе днк
- •Новый метод хранения днк
- •Первый самособираемый нанотранзистор на днк основе
- •Жидкая форма днк
- •Сверхпроводимость днк
- •Рекомендуемая литература
Глава 4. Физика ферментов ……………………………………………………………..
4.1. Общая характеристика действия ферментов (определения) ………………..
4.2. Химическая кинетика и катализ ………………………………………………
4.3. Кинетика простых ферментативных реакций ………………………………..
4.4. Химические аспекты действия ферментов …………………………………..
4.5. Конформационные свойства ферментов ……………………………………..
4.6. Физика фермент-субстратного взаимодействия ……………………………..
4.7. Электронно-конформационные взаимодействия ……………………………
4.8. Ферментативная активность лизоцима ……………………………………....
Глава 5. Физика нуклеиновых кислот ………………………………………………….
5.1. Основная характеристика …………………………………………………….
5.2. Первичная структура …………………………………………………………..
5.3. Состав ДНК …………………………………………………………………….
5.4. Состав РНК ……………………………………………………………………..
5.5. Вторичная структура нуклеиновых кислот …………………………………..
5.6. Природа межнуклеотидных связей …………………………………………...
5.7. Межнуклеотидная связь в ДНК ………………………………………………
5.8. Конформационный анализ ДНК ……………………………………………...
5.9. Необычные структуры ДНК …………………………………………………..
5.10. Физические модели ДНК ……………………………………………………...
5.11. Третичная структура ДНК ………………………………………………….....
5.12. Межнуклеотидная связь в РНК ……………………………………………….
5.13. Макромолекулярная структура тРНК ………………………………………...
5.14. Физико-химические свойства ДНК …………………………………………..
5.15. Денатурация и ренатурация …………………………………………………...
5.16. Кинетика расплетания двойной спирали ……………………………………
5.17. Термодинамика плавления двойной спирали
(переходов спираль-клубок)………………………………………………….
5.18. Процессинг ДНК и РНК ……………………………………………………….
5.19. Репликация ……………………………………………………………………..
5.20. Транскрипция …………………………………………………………………..
5.21. Синтез белка ……………………………………………………………………
Глава 6. Регуляция генной активности …………………………………………………
6.1. Генетический код ………………………………………………………………
6.2. Транспортные РНК и супрессия ………………………………………………
6.3. Регуляция активности генов …………………………………………………...
Приложение ………………………………………………………………………………
Рекомендуемая литература………………………………………………………………
69
69
90
90
95
99
103
106
106
108
114
118
118
124
124
125
126
130
131
133
135
136
137
139
141
141
144
146
147
151
152
155
158
161
161
163
164
165
187
Предисловие
В настоящее время интерес к изучению биологически важных молекул неуклонно растет в связи с открывающимися перспективами использования знания их структуры и физико-химических свойств в фундаментальной и прикладной биологии, медицине, биотехнологии, практической генной инженерии, микроэлектронике и нанотехнологии. В частности, все большее значение приобретает проблема создания диагностических систем, характеризующихся высокой специфичностью, чувствительностью, миниатюрностью.
Программа курса «Молекулярная биофизика» дает достаточно полное представление о структурной организации важнейших биополимеров - белков и нуклеиновых кислот, их физико-химических свойствах и особенностях функционирования в клетке.
Программа составлена таким образом, что последующие разделы являются логическим продолжением предыдущих: сначала рассматривается термодинамика и статистика макромолекул, а затем на этой основе физика белков и нуклеиновых кислот. Изложение материала предполагает знание студентами-биофизиками основных базовых разделов общей физики и некоторых разделов биологии, что к 4-му курсу обучения на физфаке БГУ является вполне реальным.
В целом, учебная программа дисциплины «Молекулярная биофизика» охватывает вопросы, необходимые для изложения современного состояния дел в области биофизики и может быть рекомендована в качестве базовой.
Доцент кафедры биофизики
Физического факультета БГУ
В.И. Крот
