Интерактивные схемы и графики курса
Меняйте параметры и следите, как перестраивается фигура и её вывод. Одним переключателем подписи под всеми моделями переводятся на простой язык.
Строение, свойства и функции белков
🧬 Аминокислоты и пептиды
Кислотно-основные свойства: заряд, pK и pI
Выбери аминокислоту и двигай ползунок pH. Жёлтая кривая — суммарный заряд молекулы; где она пересекает ноль — там pI (изоэлектрическая точка: молекула — цвиттер-ион, суммарный заряд 0). Пунктиры — pK каждой группы.
При pH 7.0: суммарный заряд ≈ +0.08 — суммарно положительный → в электрофорезе движется к катоду (−).
α-COOH: −1 · имидазол (радикал): 0 · α-NH₃⁺: +1
pI = 7.59 · Имидазол с pKa≈6: при физиологическом pH наполовину заряжен — идеальный участник кислотно-основного катализа.
Электрофорез: разделение по заряду
При заданном pH аминокислоты с разным зарядом тянутся к разным электродам: отрицательные — к аноду (+), положительные — к катоду (−). При pH = pI остаются на старте. Двигай pH и смотри, как они разъезжаются.
pH 7.0: на старте (заряд≈0, pH≈pI): G, H. синие (+) → к катоду, красные (−) → к аноду.
Уравнение Хендерсона–Хассельбаха
pH = pK + log([A⁻]/[HA]). При pH = pK форм поровну (50/50); разница ±1 даёт соотношение 10:1. Двигай pH и pK.
pH − pK = 1.0 → [A⁻]/[HA] ≈ 10.0 : 1
Гистидин — pH-переключатель катализа
Имидазол гистидина имеет pK ≈ 6, поэтому около физиологического pH 7 он частично заряжен и способен и отдавать, и принимать протон — отсюда His так часто в активных центрах ферментов (кислотно-основный катализ).
pH 7.0: заряжено 9%. Преобладает нейтральная форма (акцептор H⁺).
20 аминокислот — интерактивная таблица
Кликни аминокислоту — увидишь её структуру и свойства. Фильтры сверху подсвечивают нужную группу.
Гистидин (Гис / H)
Класс: Основные (+ заряд)
pK: α-COOH 1.82 · имидазол (радикал) 6.00 · α-NH₃⁺ 9.17
pI: 7.59 · гидрофоб.: -3.2
Кодоны: CAU, CAC
Тип: эссенциальная · + заряд, ароматич.
Анатомия α-аминокислоты
Кликни по части молекулы — узнаешь, что это и зачем.
Пептидная связь: конденсация ↔ гидролиз
Связь образуется конденсацией: –COOH одной и H₂N– другой аминокислоты соединяются с выделением воды. Гидролиз — обратный процесс (нужна вода).
Две свободные аминокислоты. Нажми «Конденсация» — –COOH и –NH₂ соединятся с потерей воды.
Пептидная связь — плоская и частично двойная
Из-за резонанса связь C–N имеет характер частично двойной → она плоская, вращение вокруг неё запрещено (свободны только углы φ и ψ). Транс почти всегда выгоднее цис (цис — в основном перед пролином).
Транс: соседние Cα по разные стороны связи C–N. Преобладает почти всегда — меньше столкновений.
Диаграмма Рамачандрана (φ / ψ)
Каждый остаток описывается двумя углами поворота остова: φ (вокруг N–Cα) и ψ (вокруг Cα–C). Возможны не все сочетания — двигай ползунки и смотри, в какую зону попадаешь.
φ = -63°, ψ = -43° → α-спираль (правозакрученная).
Хиральность: L- и D-формы
Проекция Фишера: COO⁻ сверху, R снизу. У L-формы аминогруппа слева, у D — справа (зеркало). В белки встраивается только L. Глицин (R = H) ахирален.
L-форма: аминогруппа слева. Все белковые аминокислоты — L: активный центр фермента, как правая рука, «пожимает» только левую (CORN-правило).
Игра: разложи по классам
Кликни аминокислоту, затем — корзину её класса. Верно — останется в корзине, ошибка — корзина мигнёт.
Шкала гидрофобности (Кайт–Дулиттл)
Чем правее — тем гидрофобнее остаток (прячется внутрь белка); чем левее — тем гидрофильнее (торчит наружу, к воде).
Дисульфидный мостик (цистеин)
Две –SH группы цистеинов при окислении образуют ковалентную связь –S–S–, сшивающую участки белка. Восстановление её разрывает.
Две свободные –SH группы. Окисление (потеря 2H) соединяет их в S–S.
Поглощение УФ при 280 нм
Ароматические остатки Trp и Tyr поглощают свет ~280 нм. По этому поглощению измеряют концентрацию белка (главный вклад — Trp).
ε₂₈₀ ≈ 16 960 M⁻¹·см⁻¹ (Trp×5500 + Tyr×1490). Больше Trp/Tyr → сильнее сигнал; отсюда измерение концентрации белка по A₂₈₀.
Клиника и «зачем это»
Кликни тему, чтобы развернуть.
🧩 Структура белка
Четыре уровня структуры белка
Белок — это не просто цепь аминокислот, а свёрнутая из неё трёхмерная форма. Нажимай 1°→4° и смотри, как уровни надстраиваются друг над другом.
1° Первичная — порядок аминокислот в цепи (бусины на нитке), скреплённых пептидными связями; задаётся геном. Из неё вытекают все остальные уровни.
α-спираль и β-складчатый слой
Два главных узора вторичной структуры. В спирали водородные связи идут вдоль цепи, в слое — между соседними тяжами. Переключай и сравнивай.
α-спираль: цепь закручена правозакрученной пружиной (≈3,6 остатка на виток). Водородные связи идут вдоль цепи (C=O ↔ N–H через 4 остатка). Радикалы торчат наружу; пролин ломает спираль.
Денатурация: что разрушает форму белка
Двигай ползунок «стресса» (нагрев, денатурант): нативный белок разворачивается, теряет функцию и слипается в осадок. Пептидные связи при этом целы — рвутся только слабые.
Белок в нативной форме: компактный, упорядоченный, работает. Стресс низкий (0%).
Силы, удерживающие третичную структуру
Что скручивает цепь в компактный клубок. Нажимай кнопки — подсветится каждая сила и её роль.
Гидрофобное ядро (главная сила): неполярные радикалы прячутся от воды внутрь. Точнее, вода выталкивает «жирные» куски внутрь — основной двигатель сворачивания.
Глобулярные и фибриллярные белки
Две формы белков: компактный растворимый «клубок» и вытянутая нерастворимая «нить». Переключай и сравнивай свойства.
Глобулярный белок: свёрнут в компактный «клубок», растворим в воде (гидрофобное ядро внутри). Это ферменты, гемоглобин, антитела — «динамичные» функции.
🧬 Сворачивание и контроль качества
Воронка сворачивания (энергетический ландшафт)
Белок не перебирает все формы подряд (это заняло бы вечность — парадокс Левинталя). Он скатывается «по воронке» к самой устойчивой форме. Двигай ползунок — следи за спуском.
Развёрнутый белок: множество возможных форм, высокая энергия (верх воронки).
Шаперонин: сворачивание в «камере» (HSP60)
Некоторые белки сворачиваются в изоляции: заходят в «бочку»-шаперонин, крышка закрывается, и белок складывается без помех от соседей (за счёт АТФ). Жми «Дальше».
Неправильно/не до конца свёрнутый белок с липкими участками — рискует слипнуться с соседями.
Контроль качества: судьба белка
Что происходит с белком после сборки. Выбери сценарий — увидишь путь.
Белок свернулся правильно → идёт работать. Няньки помогли.
Викторина: сворачивание и контроль качества
Проверь себя. Четыре варианта — сразу видно правильный.
Что доказал опыт Анфинсена?
🧬 Функционирование белков
Кривая насыщения и Kd (сродство)
Прочность связывания = сродство, его мера — Kd (концентрация для 50% занятости). Выбери лиганд и двигай концентрацию: кривая выходит на плато (насыщение), зелёная линия — Kd.
Лиганд: Кислород (Kd 26). При концентрации 20 занято 43% центров. Kd = 26 — концентрация для 50% занятости; чем меньше Kd, тем выше сродство.
Индуцированное соответствие (рука-перчатка)
Карман не жёсткий: при связывании он подстраивается и «обнимает» лиганд, заодно нацеливая рабочие группы. Нажми, чтобы связать/отпустить лиганд.
Свободный белок: карман примерно готов («ключ-замок»), но окончательно подстроится при связывании («рука-перчатка»).
Молекулярный мотор: шаговый цикл
Мотор превращает энергию АТФ в шаги: связал АТФ → рабочий ход → отсоединился → встал впереди. Жми «Дальше» и следи за шагами.
Мотор прочно стоит на «рельсе» (обе «ноги» держатся). Ждёт топливо-АТФ.
Викторина: функционирование белков
Проверь себя. Четыре варианта — сразу видно правильный.
Что такое Kd (константа диссоциации)?
🩸 Гемоглобин: перенос кислорода
Кривая насыщения Hb / Mb и её сдвиги
Гемоглобин — S-образная (кооперативная) кривая, миоглобин — гиперболическая. Двигай pH, 2,3-БФГ, CO₂ и температуру — смотри, как сдвигается P₅₀ и сколько O₂ отдаётся тканям.
P₅₀(Hb) ≈ 26 мм рт.ст. Норма (~26). Между лёгкими и тканью Hb отдаёт ≈ 21% запаса. Миоглобин (P₅₀≈2) — депо O₂ в мышце.
T ⇄ R: кооперативное связывание
Четыре субъединицы держат по одному O₂. Первый связанный кислород «расслабляет» комплекс из T- в R-форму — остальные садятся легче. Двигай pO₂.
pO₂ = 26 мм рт.ст. → насыщение ≈ 50%, занято 2 из 4 гемов. Гемоглобин в R-форме: первые связанные O₂ «расслабили» комплекс, остальные садятся легко (кооперативность).
Эффект Бора: лёгкие ⇄ ткань
Где Hb берёт кислород, а где отдаёт? В лёгких — набирает, в кислой работающей ткани — отдаёт больше. Переключай.
В тканях: кислоты и CO₂ много (эффект Бора) — Hb переходит в T-форму и отдаёт больше O₂ именно там, где идёт работа.
Викторина: гемоглобин
Проверь себя. Четыре варианта — сразу видно правильный.
Почему кривая насыщения гемоглобина S-образная, а не гиперболическая?
🧩 Многообразие белков
Глобулярный ⇄ фибриллярный
Два главных типа формы. Клубок — растворимый и работящий; нить — прочная и опорная. Переключай и сравнивай.
Глобулярный: компактный клубок, растворим в воде (гидрофобное ядро спрятано внутрь), подвижная форма с карманами для активного центра. Работает: ферменты, гемоглобин, антитела.
Сложные белки: довесок → класс
У сложного белка есть небелковый «довесок» (простетическая группа), который часто и определяет функцию. Выбери довесок — увидишь класс белка и роль.
Гем → класс Гемопротеины. Роль довеска: переносить O₂ (гемоглобин, миоглобин) и электроны (цитохромы).
Викторина: многообразие белков
Проверь себя. Четыре варианта — сразу видно правильный.
Чем сложный белок отличается от простого?
⚗️ Свойства и методы выделения
Электрофорез белков сыворотки
Белки крови делятся на фракции (альбумин, α1, α2, β, γ). Форма кривой — диагностический «штрихкод». Выбери картину и прочти, о чём она говорит.
Норма. Крупный пик альбумина, умеренные глобулины — здоровая протеинограмма.
Метод разделения → по какому свойству
Каждый метод сортирует белки по одному их свойству. Выбери метод — увидишь, что именно он разделяет и как.
Гель-фильтрация (эксклюзионная) — разделяет по размеру молекул. Как это работает: мелкие застревают в порах гранул и идут медленнее; крупные выходят первыми.
Растворимость белка от pH (изоэлектрическая точка)
Растворимость минимальна в изоэлектрической точке (pI): заряд нулевой, молекулы слипаются. Двигай pH.
pH 7.0 → растворимость ≈ 48%. Вдали от pI белок заряжен, молекулы отталкиваются и лучше растворимы.
Викторина: свойства и методы
Проверь себя. Четыре варианта — сразу видно правильный.
При какой pH растворимость белка минимальна?
🔄 Изменения белкового состава
Азотистый баланс
Сравнение азота, поступившего с белком, и выведенного. Плюс — рост и выздоровление; минус — голод и болезнь; ноль — здоровый взрослый. Выбери ситуацию.
Здоровый взрослый. Приход азота равен расходу — баланс НУЛЕВОЙ (равновесие).
Гликирование: сахар → HbA1c
Глюкоза сама «прилипает» к белкам. Чем выше средний сахар, тем больше HbA1c и вредных AGE. Двигай средний сахар.
Средний сахар 6.0 ммоль/л → HbA1c ≈ 5.4%. Норма.
Энзимодиагностика: орган → маркёр
При повреждении органа его ферменты «вытекают» в кровь. Выбери состояние — увидишь, какие ферменты растут.
Инфаркт миокарда → в крови растут: Тропонины, КК-МВ (из органа: сердце).
Викторина: изменения белкового состава
Проверь себя. Четыре варианта — сразу видно правильный.
Азотистый баланс отрицательный — это когда…
Энзимология
🧪 Ферменты как катализаторы
Энергия активации: с ферментом и без
Реакции мешает «горка» — энергия активации Eа. Фермент делает её ниже, поэтому реакция идёт быстрее. Уровни субстрата и продукта не меняются — равновесие фермент не сдвигает. Нажми кнопку.
Без фермента: высокий барьер Eа — мало молекул его преодолевают, реакция медленная. Нажми кнопку — добавим фермент.
Ферментативный цикл: E + S ⇄ ES → E + P
Фермент связывает субстрат в активном центре (ES), превращает его и отпускает продукт, оставаясь свободным. Жми «Дальше».
E + S: фермент и субстрат по отдельности
Специфичность: подходит ли субстрат?
Активный центр узнаёт «свой» субстрат, как замок ключ. Уреаза принимает только мочевину. Выбери вещество — подойдёт или нет?
Мочевина: Подходит! Уреаза узнаёт именно мочевину — реакция идёт (NH₃ + CO₂).
Викторина: ферменты как катализаторы
Проверь себя. Четыре варианта — сразу видно правильный.
Как фермент ускоряет реакцию?
🗂️ Классы и номенклатура ферментов
Семь классов ферментов
Ферменты делят по типу реакции. Выбери класс — увидишь, что он делает, и пример реакции.
1. Оксидоредуктазы — окисление-восстановление (перенос водорода/электронов). Пример: Лактат ⇄ Пируват (лактатдегидрогеназа, +НАД⁺).
Определи класс реакции
Дана реакция — выбери, к какому классу относится фермент. Правильный ответ подсветится.
Лактат ⇄ Пируват (+НАД⁺ → НАДН)
Викторина: классы и номенклатура
Проверь себя. Четыре варианта — сразу видно правильный.
Сколько классов ферментов в современной классификации?
🔑 Кофакторы и коферменты
Апофермент + кофактор = холофермент
Белковая часть без помощника (апофермент) не работает. Добавь кофактор — получится холофермент, и реакция пойдёт. Нажми кнопку.
Апофермент: только белковая часть, без кофактора — фермент НЕ работает. Нажми кнопку и добавь кофактор.
Кофермент → витамин → что переносит
Почти каждый кофермент сделан из витамина группы B и переносит что-то своё. Выбери кофермент — увидишь его витамин и «груз».
НАД⁺ / НАДФ⁺ — из витамина B3 (ниацин, PP). Переносит: водород и электроны. Пример фермента: дегидрогеназы (ЛДГ, ПДГ).
Викторина: кофакторы и коферменты
Проверь себя. Четыре варианта — сразу видно правильный.
Апофермент — это…
⚙️ Механизм действия ферментов
Приёмы катализа
Фермент ускоряет реакцию не одним, а несколькими способами. Выбери приём — увидишь, как он работает.
Стабилизация переходного состояния: активный центр комплементарен именно переходному состоянию — связывает его крепче всего и снижает барьер (главный приём).
Каталитическая триада Ser–His–Asp (химотрипсин)
Как сериновая протеаза режет белок: гистидин активирует серин, серин атакует связь, аспартат помогает. Жми «Дальше» и следи за шагами.
Субстрат (пептид) вошёл в активный центр. Триада Ser-His-Asp наготове.
Викторина: механизм действия
Проверь себя. Четыре варианта — сразу видно правильный.
Главный приём ферментативного катализа — это…
📉 Кинетика ферментов
Кривая Михаэлиса–Ментен и график Лайнуивера–Бэрка
Скорость v = Vmax·[S] / (Km + [S]). Двигай Vmax и Km. Кнопкой переключай на «перевёрнутый» график (1/v против 1/[S]) — там прямая линия.
Кривая Михаэлиса–Ментен: Vmax = 80, Km = 16. При [S] = Km скорость = ½Vmax. Маленький Km — высокое сродство (насыщение при низком [S]).
Кооперативность: гипербола ⇄ сигмоида
У обычного фермента кривая — дуга (n=1). У кооперативного (аллостерического) — S-образная. Двигай коэффициент Хилла n и сравни с пунктирной гиперболой.
n ≈ 1: обычный фермент — гиперболическая кривая (Михаэлис–Ментен), нет кооперативности.
Викторина: кинетика ферментов
Проверь себя. Четыре варианта — сразу видно правильный.
Vmax — это…
🚫 Ингибирование ферментов
Кинетика с ингибитором
Как ингибитор меняет кривую Михаэлиса–Ментен. Выбери тип и подвигай силу ингибитора [I] — смотри, что происходит с Vmax и Km (серая пунктирная — без ингибитора).
Кажущиеся: Vmax = 80, Km = 48.0. Конкурентное: ↑Km, Vmax неизменна (преодолевается избытком субстрата).
Куда садится ингибитор?
Разные ингибиторы связываются в разных местах. Выбери тип — увидишь, куда садится и что это даёт.
Конкурентное: ингибитор садится в активный центр (вместо субстрата). Эффект: ↑Km, Vmax не меняется — преодолевается избытком субстрата.
Викторина: ингибирование
Проверь себя. Четыре варианта — сразу видно правильный.
Конкурентный ингибитор изменяет кинетику так:
🎛️ Регуляция обмена
Механизмы регуляции ферментов
Активность фермента можно менять по-разному — быстро и медленно. Выбери механизм — увидишь, как он работает и как быстро.
Аллостерическая регуляция (быстрая, секунды): эффектор-метаболит садится в регуляторный центр и меняет активность; конечный продукт тормозит первый фермент (ретроингибирование).
Ретроингибирование пути (обратная связь)
Путь A→B→C→D. Когда конечного продукта D много, он тормозит первый фермент — весь путь замедляется. Двигай уровень продукта D.
Конечного продукта D: 20% → фермент 1 заторможен на ~18% → поток по пути ≈ 82%. Много продукта = «стоп» на старте пути (экономия ресурсов).
Викторина: регуляция обмена
Проверь себя. Четыре варианта — сразу видно правильный.
Самый быстрый способ регуляции фермента — это…
🧬 Энзимопатии
Метаболический блок
Путь A→B→C. Сломай фермент 2 — увидишь, как перед ним копится B (и уходит в необычное вещество X), а продукта C не хватает. Из этого и складывается болезнь.
Всё работает: A→B→C идёт нормально, ничего не копится. Нажми кнопку — «сломаем» фермент 2.
Каталог энзимопатий
Выбери болезнь — увидишь цепочку: какой фермент сломан → что копится → симптомы → лечение.
Фенилкетонурия (ФКУ). Сломан фермент: фенилаланингидроксилаза. Копится: фенилаланин. Симптомы: поражение мозга без лечения. Лечение: диета без фенилаланина.
Викторина: энзимопатии
Проверь себя. Четыре варианта — сразу видно правильный.
Что происходит в пути при выпадении фермента (метаболический блок)?
💊 Ферменты в медицине
Как ферменты применяют в медицине
Ферменты — и диагностика, и лекарства, и точные реактивы. Выбери направление — увидишь суть и примеры.
Диагностика (энзимодиагностика): по активности вытекших ферментов узнают поражённый орган. Примеры: АЛТ/АСТ (печень), тропонин и КК-МВ (сердце), амилаза/липаза (панкреатит).
Динамика ферментов-маркёров инфаркта
После инфаркта разные ферменты поднимаются и спадают в своё время. Выбери маркёр — он подсветится, и увидишь, когда он «работает».
Тропонин: главный маркёр: держится 7-10 дней, самый специфичный для сердца.
Викторина: ферменты в медицине
Проверь себя. Четыре варианта — сразу видно правильный.
Энзимодиагностика основана на том, что…
Витамины
🍊 Витамины
Каталог витаминов
Выбери витамин — увидишь цепочку: его форма/кофермент → функция → болезнь дефицита. Зелёные — водорастворимые, оранжевые — жирорастворимые.
B1 (тиамин) (водорастворимый). Форма/кофермент: ТДФ. Функция: декарбоксилирование кетокислот. Дефицит: бери-бери, Вернике.
Игра: болезнь дефицита → какой витамин?
Дан симптом/болезнь недостаточности — выбери, какого витамина не хватает. Правильный ответ подсветится.
Пеллагра: дерматит, диарея, деменция
Викторина: витамины
Проверь себя. Четыре варианта — сразу видно правильный.
Жирорастворимые витамины — это…
Биосинтез нуклеиновых кислот и белков. Основы молекулярной генетики
🧬 Нуклеиновые кислоты
Комплементарные пары оснований
Основания спариваются строго: A с T (или U), G с C. Выбери основание — увидишь его пару и число водородных связей.
Аденин (A) (пурин (2 кольца), ДНК и РНК). Пара: T (в ДНК) или U (в РНК), удерживается 2 водородными связями.
Собери комплементарную цепь ДНК
Дана одна цепь ДНК. Дострой вторую по правилу A↔T, G↔C (цепи антипараллельны), затем нажми «Показать» для проверки.
Дана верхняя цепь 5'-ATGCGTA-3'. Дострой вторую по правилу A↔T, G↔C, потом нажми «Показать».
Викторина: строение ДНК и РНК
Проверь себя. Четыре варианта — сразу видно правильный.
С каким основанием спаривается аденин в ДНК?
🔁 Репликация ДНК
Полуконсервативная репликация
Родительская спираль расходится, и на каждой старой цепи достраивается новая. В каждой дочерней ДНК — одна старая цепь и одна новая. Жми «Дальше».
Полуконсервативная репликация. Родительская ДНК: обе цепи старые (синие).
Репликативная вилка: ведущая и отстающая цепь
Полимераза строит только 5'→3'. Поэтому одна цепь растёт непрерывно (ведущая), а другая — короткими фрагментами (отстающая). Выбери цепь.
Ведущая цепь: синтезируется непрерывно, по ходу движения вилки (в направлении 5'→3', совпадает с расплетанием).
Викторина: репликация
Проверь себя. Четыре варианта — сразу видно правильный.
Репликация ДНК называется полуконсервативной, потому что…
🛠️ Репарация ДНК
Эксцизионная репарация: вырезать → заполнить → сшить
Повреждённый участок вырезают, а брешь достраивают по целой цепи и сшивают. Жми «Дальше» и следи за шагами.
Эксцизионная репарация. В ДНК есть повреждение (красное). Вторая цепь цела.
Повреждение → способ репарации
Каждому типу повреждения соответствует свой механизм починки. Выбери повреждение — увидишь, кто и как его чинит.
Тиминовый димер (УФ) → Эксцизионная репарация нуклеотидов (NER): вырезают целый участок цепи (~25-30 нуклеотидов) вместе с димером.
Викторина: репарация
Проверь себя. Четыре варианта — сразу видно правильный.
Тиминовые димеры от УФ у человека исправляет…
✍️ Транскрипция
Стадии транскрипции
РНК-полимераза садится на промотор (инициация), едет по гену и наращивает РНК (элонгация), на сигнале конца останавливается (терминация). Жми «Дальше».
Транскрипция. Инициация: РНК-полимераза села на промотор, расплела ДНК и начала синтез.
Созревание мРНК (кэп, сплайсинг, полиА)
У эукариот черновик мРНК дорабатывают: ставят кэп и полиА-хвост, вырезают интроны и сшивают экзоны. Жми «Дальше».
Созревание мРНК. Первичный транскрипт (пре-мРНК): экзоны (зелёные, полезные) чередуются с интронами (серыми, лишними).
Викторина: транскрипция
Проверь себя. Четыре варианта — сразу видно правильный.
Транскрипция — это синтез…
🏭 Трансляция (синтез белка)
Генетический код: расшифруй кодон
Собери кодон из трёх букв мРНК — увидишь, какую аминокислоту он кодирует (или стоп-сигнал). Обрати внимание на вырожденность: разные кодоны → одна аминокислота.
Кодон UUU кодирует аминокислоту фенилаланин. Одну аминокислоту часто кодируют несколько кодонов (вырожденность).
Цикл работы рибосомы (сайты A, P, E)
Как рибосома удлиняет цепь: новая тРНК входит в сайт A, образуется пептидная связь, рибосома сдвигается (тРНК идут A→P→E). Жми «Дальше».
Цикл элонгации. В сайте P — тРНК с растущей пептидной цепью; сайт A свободен, напротив него — следующий кодон.
Викторина: трансляция
Проверь себя. Четыре варианта — сразу видно правильный.
Трансляция — это синтез…
🎯 Ингибиторы матричного синтеза
Где бьёт лекарство? (поток ДНК → РНК → белок)
Каждый ингибитор блокирует свой этап. Выбери препарат — увидишь, какой шаг он перекрывает (красный крестик) и против кого направлен.
Ципрофлоксацин блокирует репликация ДНК (блокирует бактериальную ДНК-гиразу). Мишень: бактерии.
Избирательная токсичность: почему щадит человека?
Хорошее лекарство бьёт по «чужому» сильнее, чем по нам. Выбери группу — увидишь, за счёт чего достигается избирательность.
Антибиотики (против бактерий): у бактерий свои ферменты и рибосома 70S — лекарство бьёт по ним, щадя человека (рибосома 80S).
Викторина: ингибиторы матричного синтеза
Проверь себя. Четыре варианта — сразу видно правильный.
Фторхинолоны (ципрофлоксацин) блокируют…
🎚️ Регуляция генов
Lac-оперон: индукция (бактерии)
Нет лактозы — репрессор держит гены выключенными. Появилась лактоза — она снимает репрессор, и гены её усвоения включаются. Нажми кнопку.
Лактозы нет → ген ВЫКЛючен. Белок-репрессор сидит на операторе и не пускает полимеразу — незачем делать ферменты для отсутствующей лактозы.
Эпигенетика: метка выключает или включает ген
Метилирование ДНК глушит ген (плотный хроматин), ацетилирование гистонов его включает (раскрытый хроматин). Переключай.
Метилирование ДНК: метки на цитозине в промоторе + плотная упаковка хроматина — ген недоступен, молчит. Метка наследуется дочерними клетками.
Викторина: регуляция генов
Проверь себя. Четыре варианта — сразу видно правильный.
Оперон — это…
🧬 Изменчивость и болезни
Точечная мутация: замени букву в кодоне
Норма — кодон GAG (глутамат) в 6-м положении β-глобина. Поменяй нуклеотиды и смотри тип мутации: молчащая, миссенс или нонсенс. Поставь G-U-G — получишь серповидноклеточную анемию (Glu→Val).
Замены нет: кодон прежний, аминокислота глутамат.
Наследование: решётка Пеннета
Выбери тип наследования и посмотри, каким будет потомство и с каким риском болезни. Цвет клетки: зелёный — здоров, жёлтый — носитель, красный — болен.
Аутосомно-рецессивное. 25% больны (aa), 50% носители (Aa), 25% здоровы (AA).
Викторина: изменчивость и наследственные болезни
Проверь себя. Четыре варианта — сразу видно правильный.
Серповидноклеточная анемия — это мутация…
🧪 ДНК-технологии в медицине
ПЦР: размножение ДНК по циклам
Полимеразная цепная реакция — «ксерокс» для ДНК. Каждый цикл (нагрели → остудили → достроили) удваивает число копий. Жми «+1 цикл» и смотри, как из одной молекулы вырастают миллиарды.
После 0 циклов из одной молекулы — 1 копий: каждый цикл удваивает (2^0). За ~30 циклов получают больше миллиарда копий — этого хватает для анализа.
Гель-электрофорез: диагностика по полосам (ПДРФ)
ДНК режут рестриктазой и разгоняют в геле: фрагменты расходятся по размеру (мелкие бегут дальше). Если мутация убрала сайт разреза — картина полос меняется. Сравни норму и мутацию с маркёром размеров.
Норма: сайт для рестриктазы на месте — ДНК разрезана на два фрагмента (2000 и 1000 bp) → две полосы. Мелкие фрагменты бегут в геле дальше.
Викторина: ДНК-технологии
Проверь себя. Четыре варианта — сразу видно правильный.
ПЦР нужна, чтобы…
Биологические мембраны
🧈 Мембрана: строение и текучесть
Жидкостно-мозаичная модель: текучесть мембраны
Мембрана — двойной слой липидов (голубые головы + жёлтые хвосты) с плавающими белками. Двигай температуру и включай/выключай холестерин — смотри, как меняется текучесть (упаковка хвостов).
Температура 40%, холестерин: есть. Состояние мембраны: нормальная текучесть. Выше температура — липиды подвижнее (мембрана текучее). Холестерин сглаживает изменения: не даёт ни застыть, ни слишком растечься.
Разнообразие мембран: состав под функцию
У каждой мембраны свой состав (соотношение белок/липид) под её работу. Выбери мембрану — сравни, сколько в ней белков и зачем.
Плазматическая мембрана (~50/50 белка). много холестерина и гликолипидов; барьер, рецепторы, узнавание клеток (гликокаликс снаружи). Вывод: состав мембраны подстроен под её функцию.
Викторина: строение и роль мембран
Проверь себя. Четыре варианта — сразу видно правильный.
Основа биологической мембраны — это…
🧱 Белки мембран
Типы белков по расположению в мембране
Белки сидят в мембране по-разному. Выбери тип — увидишь, где именно располагается белок и чем удерживается.
Интегральный (трансмембранный) — пронизывает бислой насквозь; трансмембранный участок — α-спираль из гидрофобных аминокислот. Удаляется только детергентом.
Функции мембранных белков
Мембранные белки — исполнители функций мембраны. Выбери функцию — увидишь, что делает белок и примеры.
Транспорт: каналы, переносчики и насосы проводят ионы и вещества через бислой (Na⁺/K⁺-АТФаза, GLUT).
Викторина: белки мембран
Проверь себя. Четыре варианта — сразу видно правильный.
Интегральные мембранные белки…
🚪 Перенос через мембрану
Виды транспорта: по градиенту или против
Выбери способ переноса — увидишь, куда идёт вещество (по градиенту/против) и нужна ли энергия. Стрелка показывает направление, белок — переносчик или насос.
Простая диффузия — по градиенту, без энергии. мелкая неполярная молекула (O₂, CO₂) сама проходит через липид из «где много» в «где мало». Белок не нужен.
Na⁺/K⁺-АТФаза: цикл насоса по шагам
Главный насос клетки за 1 АТФ выкачивает 3 Na⁺ и закачивает 2 K⁺. Жми «следующий шаг» и проследи цикл.
Шаг 1/4. 3 иона Na⁺ садятся в насос со стороны цитозоля, связывается АТФ.
Викторина: транспорт через мембрану
Проверь себя. Четыре варианта — сразу видно правильный.
Пассивный транспорт идёт…
🤝 Межклеточные взаимодействия
Типы межклеточных контактов
Клетки соединяются по-разному. Выбери тип контакта между двумя клетками — увидишь его устройство и назначение.
Плотный контакт — белки соседних клеток (клаудины, окклюдины) смыкаются в шов — вещества не проходят между клетками, только сквозь них. Барьер и полярность.
Молекулы клеточной адгезии (CAM)
Разные «липучки» связывают разное. Выбери семейство — увидишь, что оно узнаёт и зачем.
Кадгерины связывают: такой же кадгерин на соседней клетке (гомофильно), нужен Ca²⁺. Роль: скрепляют однотипные клетки; основа адгезионных контактов и десмосом.
Викторина: межклеточные взаимодействия
Проверь себя. Четыре варианта — сразу видно правильный.
Плотные контакты (tight junctions)…
📡 Передача сигнала
Классы мембранных рецепторов
Разные рецепторы принимают сигнал по-разному. Выбери класс — увидишь его устройство и путь сигнала.
GPCR (сопряжён с G-белком) — 7 раз пронизывает мембрану. Лиганд снаружи → активирует G-белок → вторичные посредники (цАМФ, ИФ₃). Пример: адренорецептор.
Каскад сигнала и усиление (адреналин → цАМФ)
Проследи путь сигнала по шагам: адреналин → рецептор → G-белок → аденилатциклаза → цАМФ → ПКА → ответ. Смотри, как на каждом шаге сигнал усиливается.
Шаг 1/6. Одна молекула адреналина садится на рецептор (GPCR) снаружи клетки. Усиление ≈ ×1.
Викторина: передача сигнала
Проверь себя. Четыре варианта — сразу видно правильный.
Гидрофильный сигнал (адреналин) действует через…
Энергетический обмен
🔥 Биологическое окисление
Дегидрирование: отнятие водорода
Главный способ окисления — отнять у вещества водород. Нажми кнопку: дегидрогеназа заберёт 2 атома H и «зарядит» кофермент НАД⁺ → НАДН.
Исходное состояние. Субстрат несёт 2 атома водорода, НАД⁺ пуст. Нажми кнопку — дегидрогеназа отнимет водород и «зарядит» кофермент.
Коферменты-переносчики окисления
Разные переносчики несут разное (водород или электроны) и работают на разных участках. Выбери переносчик — увидишь, что и куда он тащит.
НАД⁺ несёт гидрид (2e⁻ + H⁺) (растворим в воде). Работает: дегидрогеназы → комплекс I ЦПЭ.
Викторина: биологическое окисление
Проверь себя. Четыре варианта — сразу видно правильный.
Главный способ биологического окисления в клетке —
⚡ Окислительное фосфорилирование
Хемиосмос: от электронов к АТФ
Проследи по шагам, как энергия электронов превращается в АТФ: цепь качает протоны в «плотину», а АТФ-синтаза-турбина делает АТФ на их обратном потоке.
Шаг 1/4. НАДН приносит электроны и отдаёт их комплексу I дыхательной цепи (ФАДН₂ входит через комплекс II).
Что ломает окислительное фосфорилирование
Сравни норму, разобщитель и два вида ингибиторов. Смотри на полоски: потребление кислорода, градиент, АТФ и тепло.
Норма (сопряжено). электроны текут, протоны качаются, градиент высокий, АТФ-синтаза делает много АТФ. Тепла немного.
Викторина: окислительное фосфорилирование
Проверь себя. Четыре варианта — сразу видно правильный.
Окислительное фосфорилирование синтезирует АТФ за счёт…
🔄 Цикл Кребса и доноры водорода
Окисление пирувата → ацетил-КоА
Пируват из глюкозы окисляется в ацетил-КоА: теряется CO₂, снимается водород на НАДН. Нажми кнопку и посмотри реакцию ПВК-дегидрогеназы.
Исходно: пируват (3 углерода) готов войти в митохондрию. Нажми кнопку — комплекс окислит его в ацетил-КоА.
Колесо цикла Кребса: где снимается водород
Пройди цикл по шагам. Смотри, на каких стадиях образуются НАДН, ФАДН₂, ГТФ и CO₂, и как копится итог одного оборота (3 НАДН, 1 ФАДН₂, 1 ГТФ, 2 CO₂).
Цитрат. Накоплено за оборот: 0 НАДН, 0 ФАДН₂, 0 ГТФ, 0 CO₂.
Викторина: общий этап катаболизма
Проверь себя. Четыре варианта — сразу видно правильный.
Общий заключительный этап катаболизма — это…
🧯 Токсичные формы кислорода
Каскад АФК: от искры до воды
Проследи, как из кислорода получаются активные формы (супероксид → перекись) и что дальше: с железом — опасный гидроксил-радикал, а с ферментами — безопасная вода.
Шаг 1/4. Часть электронов цепи «утекает» прямо на кислород — он восстанавливается лишь одним электроном, образуется супероксид, первая активная форма кислорода.
Антиоксидантная защита
Клетку защищают ферменты и витамины. Выбери защитника — увидишь, что он делает и на каком этапе обрывает АФК.
Супероксиддисмутаза (СОД): убирает супероксид (первую АФК), превращая его в перекись водорода. (2 O₂•⁻ + 2H⁺ → H₂O₂ + O₂)
Викторина: активные формы кислорода
Проверь себя. Четыре варианта — сразу видно правильный.
Активные формы кислорода (АФК) образуются, когда кислород…
Обмен углеводов
🍬 Строение углеводов
Уровни организации: моно-, ди-, полисахариды
Углеводы бывают простыми и сложными. Выбери уровень — увидишь, из скольких звеньев состоит сахар и какие бывают примеры.
Моносахарид — простой сахар, не расщепляется гидролизом. Одно звено. Примеры: глюкоза, фруктоза, рибоза.
Формы моносахарида: альдоза, кетоза, кольцо, аномеры
Один сахар может выглядеть по-разному. Выбери форму — увидишь, где карбонил и как образуется кольцо с α/β-аномерами.
Альдоза. карбонильная группа — альдегидная (на конце цепи). Пример: глюкоза.
Викторина: строение углеводов
Проверь себя. Четыре варианта — сразу видно правильный.
Углеводы — это…
🍽️ Переваривание углеводов
Путь углеводов по ЖКТ
Пройди по этапам: где какой фермент работает и что получается. От рта до щёточной каймы кишечника.
Рот. Фермент: α-амилаза слюны (птиалин). начинает расщеплять крахмал (α-1,4) → декстрины и немного мальтозы. Действует недолго.
Дисахаридазы: кто что режет
На стенке кишки каждый дисахарид расщепляет свой фермент. Выбери фермент — увидишь субстрат и продукты.
Мальтаза расщепляет α-1,4-связь → глюкоза + глюкоза. Происходит на щёточной кайме, продукты сразу всасываются.
Викторина: переваривание углеводов
Проверь себя. Четыре варианта — сразу видно правильный.
Всасываться в кровь способны…
🚪 Транспорт глюкозы
Переносчики глюкозы: GLUT и SGLT
У глюкозы много переносчиков. Выбери — увидишь, где он работает, по градиенту или против, и зависит ли от инсулина.
GLUT1 (облегчённая диффузия, по градиенту). Ткань: эритроциты, мозг (ГЭБ). постоянный базовый захват глюкозы; не зависит от инсулина.
Всасывание глюкозы через энтероцит
Клетка кишки переносит глюкозу из просвета в кровь. Пройди шаги: SGLT1 втягивает → накопление → GLUT2 выпускает → насос держит градиент.
Шаг 1/4. Со стороны просвета кишки SGLT1 тянет глюкозу внутрь против градиента, используя вход Na⁺.
Викторина: транспорт глюкозы
Проверь себя. Четыре варианта — сразу видно правильный.
GLUT-переносчики переносят глюкозу…
🤧 Нарушения переваривания углеводов
Механизм: что делает непереваренный сахар
Пройди по шагам, почему возникают понос и вздутие: сахар остаётся → тянет воду → бактерии сбраживают → газы и кислоты.
Шаг 1/4. Из-за дефицита фермента или переносчика углевод не превращается в моносахарид или не всасывается — он остаётся в просвете кишки.
Виды нарушений переваривания/всасывания
Разные дефекты — разная непереносимая пища. Выбери нарушение — увидишь причину, что не переносится и что накапливается.
Дефицит лактазы. Причина: нет фермента лактазы (щёточная кайма). Не переносится: молоко (лактоза). самая частая непереносимость; дозозависимая.
Викторина: нарушения переваривания углеводов
Проверь себя. Четыре варианта — сразу видно правильный.
Непереваренный/невсосавшийся сахар в кишке вызывает…
🔀 Метаболизм глюкозы
Судьбы глюкозо-6-фосфата (перекрёсток)
G6P — узел обмена глюкозы. Выбери путь — увидишь, куда пойдёт глюкоза и зачем: энергия, запас, синтезы или обратно в глюкозу.
Гликолиз: → пируват + 2 АТФ + 2 НАДН. Зачем: получение энергии. Это один из путей от глюкозо-6-фосфата.
Гексокиназа vs глюкокиназа
Оба фермента фосфорилируют глюкозу, но по-разному. Выбери фермент — сравни кривые: гексокиназа насыщается рано (жадная), глюкокиназа — поздно (сенсор).
Гексокиназа (большинство тканей): высокое сродство (низкий Km), тормозится продуктом (G6P). базовое снабжение: работает даже при низкой глюкозе.
Викторина: метаболизм глюкозы
Проверь себя. Четыре варианта — сразу видно правильный.
Сразу после входа в клетку глюкоза…