Основное содержание учебной дисциплины

Ненасыщенные карбоновые кислоты. Кротоновая, малеиновая и фумаровая кислоты. Образование их по реакциям дегидрирования, дегидратации, дезаминирования. Гидрирование ненасыщенных кислот. Гидратация a,b-ненасыщенных кислот.

Гидроксикислоты. Гликолевая, молочная, гидроксимасляные кислоты. Яблочная, винная, лимонная кислоты. Реакции дегидратации и циклизации в ряду гидроксикислот. Лактоны. Салициловая кислота и ее производные.

Оксокислоты. Пировиноградная, ацетоуксусная, щавелевоуксусная, a-кетоглутаровая кислоты. Реакция декарбоксилирования b-оксокислот. Окислительное декарбоксилирование a-оксокислот. Восстановительное аминирование a-оксокислот.

Угольная кислота и ее производные. Уретаны, мочевина, гуанидин, уреиды кислот.

Моносахариды. Классификация и стереоизомерия. D- и L-ряды. Кетозы и альдозы. Глицериновый альдегид и дигидроксиацетон. Рибоза, ксилоза. Глюкоза, манноза, галактоза, фруктоза. Дезокси- и аминосахара. Дезоксирибоза, глюкозамин, маннозамин, галактозамин. Цикло-оксо-таутомерия моносахаридов. Пиранозы и фуранозы. Формулы Фишера и Хеуорса, a- и b-аномеры. Карбонильная группа как прохиральный центр. Ацилирование аминосахаров. Гликозиды. Их образование и гидролиз. Окисление моносахаридов. Гликоновые, гликаровые, гликуроновые кислоты. Понятие об аскорбиновой кислоте. Взаимопревращение альдоз и кетоз (эпимеризация моносахаридов).

Дисахариды. Мальтоза, целлобиоза, лактоза, сахароза. Восстанавливающие и невосстанавливающие дисахариды. Типы гликозидных связей в дисахаридах. Гидролиз дисахаридов. Полисахариды. Строение крахмала, гликогена и целлюлозы.

Пяти - и шестичленные гетероциклы с одним атомом азота. Пиррол. Пиридин. Их кислотно-основные свойства. Различие пиррольного и пиридинового атома азота. Алкилирование пиридина. Понятие о тетрапиррольных металлокомплексах (гем). Никотиновая и изоникотиновые кислоты. Никотинамид (витамин PP). Пиридоксаль (витамин B₆). Индол. Триптофан. Серотонин.

Пятичленные гетероциклы с двумя гетероатомами (азолы). Пиразол, имидазол, тиазол, оксазол. Кислотно-основные свойства и таутомерия азолов. Гистидин и гистамин.

Пиримидин. Гидрокси- и аминопроизводные пиримидина. Урацил, тимин, цитозин, барбитуровая кислота. Их таутомерия. Понятие о барбитуратах.

Конденсированные гетероциклы с несколькими гетероатомами. Пурин. Гидрокси- и аминопурины. Аденин, гуанин, гипоксантин, ксантин, мочевая кислота. Их таутомерия. Ураты.

Нуклеотиды и нуклеозиды. Их строение. Конфигурация гликозидного центра. строение пиримидиновых и пуриновых нуклеозидов. Дезоксинуклеотиды. Мононуклеотиды-биорегуляторы (АТФ и ее гидролиз, АДФ, АМФ). Циклический аденозинмонофосфат (цАМФ). Никотинамидмононуклеотид. Понятие о строении динуклеотидов (кофермент A, НАД⁺, ФАД). Понятие о строении нуклеиновых кислот.

Хроматография как метод исследования биологических систем. Сорбция и десорбция как основной принцип хроматографии. Классификация хроматографических методов разделения веществ по механизму разделения веществ: адсорбционная, ионообменная, молекулярно-ситовая и биоспецифическая хроматография.

Характеристика коллоидного состояния вещества как наносистемы: гетерогенность, дисперсность, избыток свободной поверхностной энергии. Особенности коллоидных наносистем: неустойчивость, высокая лабильность, неполная воспроизводимость. Дисперсные системы. Классификация дисперсных систем по степени дисперсности, по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды, по структуре и отношению дисперсионной среды к дисперсной фазе. Общие пути образования неорганических наносистем: диспергационный и конденсационный, пептизация. Методы очистки наносистем: диализ, электродиализ. Вивидиализ и компенсационный диализ, применение их в медицине. Условия образования дисперсных систем, роль стабилизатора. Строение частиц неорганических наносистем: агрегат, ядро, адсорбционный слой, диффузный слой, гранула, мицелла, запись строения мицеллы. Потенциалопределяющие ионы и противоионы. Возникновение двойного электрического слоя (ДЭС) на границе раздела дисперсная фаза–дисперсионная среда. Строение ДЭС, электротермодинамический и электрокинетический потенциалы. Влияние на строение ДЭС и величину электрокинетического потенциала индифферентных и неиндифферентных электролитов.

Седиментационная и агрегативная устойчивость неорганических наносистем систем. Седиментационное равновесие. Термодинамические факторы агрегативной устойчивости: электростатический, адсорбционно-сольватный, энтропийный. Кинетические факторы устойчивости: структурно-механический и гидродинамический. Расклинивающее давление.

Коагуляция неорганических наносистем. Факторы, вызывающие коагуляцию. Электролитная коагуляция, механизм концентрационной и нейтрализационной коагуляции. Признаки коагуляции. Скорость коагуляции и ее зависимость от концентрации электролита-коагулянта. Кинетика коагуляции: скрытая и явная коагуляция, медленная и быстрая коагуляция. Порог коагуляции и коагулирующая способность электролита. Правило Шульце—Гарди. Лиотропные ряды Гофмейстера. Особые случаи коагуляции: перезарядка золя, чередование зон коагуляции, взаимная коагуляция, действие смеси электролитов. Коллоидная защита, ее механизм. Защитные числа.

Микрогетерогенные и грубодисперсные систем. Эмульсии, их классификация по концентрации и по типу эмульсии. Стабилизация эмульсий, зависимость типа эмульсии от гидрофильно-липофильных свойств эмульгатора. Понятие о гидрофильно-липофильном балансе ПАВ-эмульгаторов. Обращение фаз эмульсий. Пены. Основные характеристики пен: устойчивость, кратность, дисперсность. Стабилизация пен. Аэрозоли. Пути образования аэрозолей. Причины агрегативной неустойчивости аэрозолей. Разрушение эмульсий, пен, аэрозолей.

Коллоидные ПАВ, их классификация. Механизм самопроизвольного образования органических наносистем в растворах коллоидных ПАВ. Критическая концентрация мицеллообразования (ККМ). Строение мицелл коллоидных ПАВ. Изменение формы мицелл при изменении концентрации раствора коллоидного ПАВ. Солюбилизация в растворах коллоидных ПАВ. Биологическая роль мицеллообразования и солюбилизации.

Устойчивость растворов ВМС. Факторы, обеспечивающие термодинамическую устойчивость растворов белков. Нарушение устойчивости растворов белков: высаливание, коацервация, денатурация. Механизм высаливания, высаливающие агенты. Влияние на процесс высаливания природы высаливающего агента, pH среды, температуры, природы и размеров макромолекул. Обратимость высаливания. Применение высаливания для разделения белковых смесей. Механизм коацервации и факторы вызывающие ее. Обратимость коацервации. Комплексная коацервация. Значение коацервации и комплексной коацервации для биологических систем. Денатурация белков. Сущность процесса денатурации. Физические и химические денатурирующие агенты. Обратимая и необратимая денатурация. Отличие денатурированного белка от нативного. Физиологическое значение денатурации.

Процессы структурообразования в золях и растворах ВМС. Механизм гелеобразования и застудневания. Коагуляционные и конденсационно-кристаллизационные структуры. Факторы, влияющие на процессы гелеобразования и застудневания: концентрация золя или раствора ВМС, форма частиц, температура, pH раствора белка. Тиксотропия золей и студней. Синерезис в гелях и студнях и его причины. Физиологическая роль студней, тиксотропии и синерезиса.

Молекулярно-кинетические и коллигативные свойства растворов ВМС и золей. Броуновское движение. Уравнение Эйнштейна для расчета сдвига частицы. Диффузия. Уравнение Эйнштейна для расчета коэффициента диффузии. Закон Фика. Зависимость броуновского движения и диффузии от температуры, вязкости среды и размера частиц. Роль диффузии в биологических процессах. Осмотическое давление золей и растворов ВМС. Уравнение Вант-Гоффа для осмотического давления золей. Особенности проявления броуновского движения, диффузии и осмотического давления в растворах ВМС (понятие о сегментном характере молекулярно-кинетических свойств ВМС). Зависимость осмотического давления растворов ВМС от концентрации и pH. Уравнение Галлера. Онкотическое давление плазмы крови. Роль осмоса в биологических системах. Мембранное равновесие Доннана и его анализ. Физиологическое значение мембранного равновесия.

Вязкость растворов ВМС и золей. Основы теории Эйнштейна вязкости агрегативно устойчивых разбавленных золей. Уравнение Эйнштейна для расчета вязкости дисперсных систем. Относительная и удельная вязкость. Уравнение Штаудингера для расчета вязкости разбавленных растворов ВМС. Приведенная и характеристическая вязкость. Зависимость вязкости разбавленных растворов ВМС от концентрации, температуры, pH среды и формы макромолекул. Ньютоновские и неньютоновские жидкости. Вязкость концентрированных растворов ВМС, структурная вязкость. Аномалии вязкости: зависимость от давления (отклонение /нарушение/ от закона Ньютона), отклонение /нарушение/ от закона Пуазейля, изменение вязкости при перемешивании или прогревании раствора ВМС.

Методы определения ИЭТ белков по степени набухания, вязкости раствора белка, по скорости электрофореза. Методы определения молекулярной массы полимеров: вискозиметрический, осмометрический.