1. Основные функции белков. Аминокислотная последовательность определяет пространственную структуру, пространственная структура  —  функцию. Обратное  —  неверно. Глобулярные, фибриллярные и мембранные белки.
       2. Первичная, вторичная, третичная, четвертичная структура белка. Биосинтез белка; сворачивание белка in vivo и in vitro. Пост-трансляционные модификации.
ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
       3. Стереохимия L-аминокислотных остатков. Валентные связи и углы между ними. Пептидная группа. Транс—  и цис-пролины.
       4. Вандерваальсово взаимодействие. Карты Рамачандрана для разрешенных конформаций аминокислотного остатка (глицин, аланин, валин, пролин).
       5. Влияние водного окружения. Электростатические взаимодействия. Водородные связи. Гидрофобные взаимодействия.
       6. Свойства боковых групп аминокислотных остатков. Неполярные, короткие полярные и длинные полярные боковые группы; заряженные группы; цистеины.

ВТОРИЧНЫЕ СТРУКТУРЫ ПОЛИПЕПТИДНЫХ ЦЕПЕЙ

       7. Вторичная структура полипептидов. Спирали: 2₇, 3₁₀, a, poly(Pro). Антипараллельная и параллельная b-структура. b-изгибы.
       8. Стабильность a-спирали в воде. Размер кооперативного участка. Переход спираль-клубок. Стабильность b-структуры. Скорость образования b-структуры.

ПРОСТРАНСТВЕННОЕ СТРОЕНИЕ БЕЛКОВ

       9. Фибриллярные белки, их функции и их вторичные структуры: a-кератин, b-фиброин шелка, коллаген.
       10. Мембранные белки, особенности их строения и функции. Бактериородопсин, фотосинтетический центр, порин. Каналы. Туннельный эффект.
       11. Глобулярные белки. Упрощенное представление белковых структур. a- и b-слои. Редкость перекрывания петель и параллельности соседних по цепи структурных сегментов.
       12. Строение b-белков: продольная и перпендикулярная упаковка b-листов, преимущественная антипараллельность b-структуры в b-белках. Правопропеллерность b-структурных листов.
       13. Строение a-белков. Пучки и слои спиралей. Модель квазисферической глобулы из a-спиралей.
       14. Строение a/b белков: параллельный b-слой, прикрытый a-спиралями. Строение a+b белков. Домены в белках.

КОДИРОВАНИЕ БЕЛКОВОЙ СТРУКТУРЫ АМИНОКИСЛОТНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬЮ

       15. Физические принципы строения белковой глобулы. "Стандартные" третичные структуры. Влияние формы структуры на число мутаций, не нарушающих структуру белка, или: Почему одних структур много, а других  —  мало?
       16. Самоорганизация белков. "Парадокс Левинталя" и его решение. Нуклеационный механизм сворачивания. Интермедиаты и ловушки. Роль шаперонов.
       17. Представление о подходах к предсказанию вторичных и пространственных структур белков по их аминокислотным последовательностям, и к "опознаванию" этих структур по гомологии последовательностей. "Шаблоны".
       18. Белковая инженерия и дизайн.

КООПЕРАТИВНЫЕ ПЕРЕХОДЫ В БЕЛКОВЫХ МОЛЕКУЛАХ

       19. Элементы термодинамики, статистической физики и химической кинетики. Что такое энтропия? Температура? Свободная энергия? Химический потенциал? Фазовый переход? Критерий Вант-Гоффа для перехода "все-или-ничего".
       20. Понятие о теории абсолютных скоростей реакций. Нуклеация фазовых переходов 1-го рода, ее скорость. Кооперативные не-фазовые переходы.
       21. Термодинамика де- и ренатурации. Как выглядит денатурированный белок? Клубок и расплавленная глобула.
       22. Почему денатурация глобулярного белка  —  переход типа "все-или-ничего"? Распад плотной упаковки ядра белка и раскрепощение боковых групп. Проникновение растворителя в денатурированный белок.

ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ БЕЛКОВ

       23. Биохимическая функция белка и его структура. Активный центр  —  "дефект" глобулярной структуры. Каталитический и субстрат-связывающий центры; гидрофобный "карман". Кофакторы. Многовалентные ионы.
       24. Механизм ферментативного катализа. Пример: сериновые протеазы. Теория переходного состояния в катализе и ее подтверждение методами белковой инженерии.
       25. Узнавание "ключ-замок" и индуцированное соответствие. Ингибирование. Аллостерия  —  взаимодействие активных центров. Гемоглобин и миоглобин. Доменная структура: киназы, дегидрогеназы, иммуноглобины.

* * * * *

Заключение

        Предложенный вашему вниманию курс основан на лекциях, которые читались мной в Пущинском университете и затем в Пущинском филиале МГУ в 1992-99 гг., а еще раньше, на московском Физтехе,  —  сначала моим учителем О.Б.Птициным, а затем мной. Но на Физтехе лекции читались для физиков, а нынешние  —  для биологов. Поэтому их пришлось не только сильно обновить (наука не стоит на месте), но и кардинально переработать  —  для биологической аудитории.
       Как я уже говорил, эти лекции отражают мои личные вкусы и пристрастия, мой личный круг научных интересов. Поэтому я буду благодарен за все вопросы и замечания, которые помогут мне лучше удовлетворить научные интересы аудитории.

       А. В. Финкельштейн
              24/IV/1999

       Новая редакция: 24/V/2000