Sachverhalt:
A. Das Bezirksgericht Winterthur verurteilte X._ am 15. Juli 2009 wegen versuchter Erpressung (Gewaltanwendung), mehrfachen Diebstahls, einfacher Körperverletzung (mit gefährlichem Gegenstand) im Notwehrexzess, Gewalt und Drohung gegen Behörden und Beamte, mehrfacher Sachbeschädigung, mehrfachen Hausfriedensbruchs sowie Widerhandlungen gegen das Waffengesetz und gegen das Betäubungsmittelgesetz zu einer unbedingten Freiheitsstrafe von 30 Monaten als teilweise Zusatzstrafe zum Strafbefehl der Staatsanwaltschaft Winterthur/Unterland vom 12. Oktober 2007 unter Anrechnung von 392 Tagen Untersuchungs- und Sicherheitshaft bis zum 28. April 2009 (Bewilligung des vorzeitigen Massnahmeantritts) sowie zu einer Busse von Fr. 500.--. Anstelle des Vollzugs der Freiheitsstrafe ordnete das Bezirksgericht eine kombinierte stationäre Massnahme (Behandlung einer psychischen Störung und Suchtbehandlung) an.
Auf Berufung von X._ hin sprach das Obergericht des Kantons Zürich den Beurteilten am 8. Juli 2010 vom Vorwurf der einfachen Körperverletzung (mit gefährlichem Gegenstand) frei, erklärte ihn hingegen der versuchten Erpressung (Gewaltanwendung) und der Gewalt und Drohung gegen Behörden und Beamte für schuldig. Im Übrigen stellte es die Rechtskraft der erstinstanzlichen Schuldsprüche fest. Das Obergericht bestrafte X._ mit 28 Monaten Freiheitsstrafe als teilweise Zusatzstrafe zum Strafbefehl vom 12. Oktober 2007 unter Anrechnung von 392 Tagen Untersuchungs- und Sicherheitshaft und zu einer Busse von Fr. 500.--, ordnete eine kombinierte stationäre Massnahme (Behandlung einer psychischen Störung und Suchtbehandlung) an und schob den Vollzug der Freiheitsstrafe auf.
B. X._ führt Beschwerde in Strafsachen. Er stellt auf rund fünf Seiten zahllose Anträge, sowohl in prozessualer als auch in materieller Hinsicht. Sinngemäss zusammengefasst beantragt er im Wesentlichen die Freisprechung von den Vorwürfen der versuchten Erpressung sowie der Gewalt und Drohung gegen Behörden und Beamte, die Bestätigung der Schuldsprüche wegen mehrfachen Diebstahls, mehrfacher Sachbeschädigung und mehrfachen Hausfriedensbruchs sowie eine Strafreduktion auf rund neun Monate Freiheitsstrafe. Wegen massiver Überschreitung der Gesamtstrafe sei die zuständige Behörde anzuweisen, ihn umgehend aus der Strafanstalt Pöschwies unter Entschädigungsfolgen in der Höhe von Fr. 250.-- pro zu viel erstandener Hafttage zu entlassen. Eventualiter sei PD Dr. med. Mario Gmür als unabhängiger Gerichtsexperte mit der Erstellung eines Gutachtens zu beauftragen. Die von der Erstinstanz nicht vollständig übernommenen Kosten für die amtliche Verteidigung seien ihm vollumfänglich zu vergüten.
C. Das Obergericht und die Oberstaatsanwaltschaft des Kantons Zürich haben am 10. Januar 2011 bzw. am 18. Januar 2011 auf eine Stellungnahme zur Beschwerde verzichtet.
Erwägungen:
1. Die Beschwerde in Strafsachen ist zulässig gegen Entscheide letzter kantonaler Instanzen (Art. 80 Abs. 1 BGG). Der Beschwerdeführer wendet sich verschiedentlich gegen den erstinstanzlichen Entscheid oder die Ausführungen in der Anklageschrift (vgl. zum Beispiel Beschwerde S. 8, 10, 11). Mangels tauglichen Anfechtungsobjekts ist auf diese Vorbringen nicht einzugehen. Das Gleiche gilt, soweit sich der Beschwerdeführer mit Fragen befasst, die nicht sachbezogen sind bzw. ausserhalb des vorliegenden Verfahrensgegenstands liegen (so zum Beispiel Beschwerde S. 12 und 14 zur Stellung und Abweisung von Haftentlassungsgesuchen; Beschwerde S. 15 zur Ablehnung des Urlaubsgesuchs vom 11. August 2010; Beschwerde S. 16 und 17 zur Honorarkürzung durch die erste Instanz betreffend Aufwand des amtlichen Verteidigers, siehe hiezu insbesondere kantonale Akten, act. 52, Beschluss des Bezirksgerichts Winterthur vom 8. Oktober 2009 mit Rechtsmittelbelehrung an die Verwaltungskommission des Obergerichts des Kantons Zürich). Im Übrigen enthält die Beschwerde in weiten Teilen keine hinreichende Auseinandersetzung mit dem angefochtenen Entscheid, sondern erschöpft sich in appellatorischer Kritik oder gar Aktenwidrigkeiten (vgl. zum Beispiel Beschwerde S. 7 f. und 9 f. zu den Schilderungen der ihm vorgeworfenen Taten aus eigener Sicht und zum Alkoholkonsum im Jahre 2005; Beschwerde S. 8 zur Befangenheitsrüge betreffend die Gutachterin; Beschwerde S. 8, 9 zum Vorwurf, es werde aufgrund von Wahnvorstellungen (Stimmen hören) auf psychotische Störungen geschlossen; Beschwerde S. 9 zum Vorwurf des Plagiats; Beschwerde S. 16 zur Verlegung der Verfahrenskosten etc.). Ohne dass sich das Bundesgericht zu allen ähnlichen Vorbringen ausdrücklich äussern müsste, ist darauf nicht einzutreten.
2. Das bei den Akten liegende Gutachten des Psychiatrie-Zentrums Rheinau vom 22. Dezember 2008 nimmt ausführlich Stellung zur Schuldfähigkeit und zum psychischen Gesundheitszustand des Beschwerdeführers (kantonale Akten, act. HD14/9). Diesem werden die Diagnosen einer dissozialen Persönlichkeitsstörung, einer Alkoholstörung sowie einer Störung durch multiplen Substanzgebrauch und Konsum sonstiger psychotroper Substanzen gestellt. Die verantwortlich zeichnenden Gutachter attestieren dem Beschwerdeführer - bezogen auf die Tat 2008, d.h. den Vorwurf der einfachen Körperverletzung, von welchem die Vorinstanz den Beschwerdeführer im angefochtenen Entscheid unter Zubilligung von Notwehr freispricht - eine Verminderung der Schuldfähigkeit leichten Grades. Sie erachten die Einsichtsfähigkeit als vollumfänglich erhalten, die Steuerungsfähigkeit hingegen als herabgesetzt. Weiter weisen sie auf die dringende Behandlungsbedürftigkeit der deliktskausalen psychischen Störungen des Beschwerdeführers hin und empfehlen unter Berücksichtigung der erhöhten Rückfallgefahr auch für Aggressionsdelikte gegen Drittpersonen eine kombinierte Massnahme nach Art. 59 und 60 StGB. Die ärztliche Beurteilung ist gründlich und breit abgestützt. Das Mass der Beeinträchtigung der Gesundheit des Beschwerdeführers wird differenziert geprüft. Die Diagnosestellung ist transparent, und die Schlussfolgerungen der Gutachter leuchten ein. Der Beschwerdeführer vermag keine gewichtigen Tatsachen oder Umstände darzutun, welche die Überzeugungskraft des Gutachtens in Frage stellen könnten. Dass in diesem - wie in der Beschwerde pauschal und ohne Begründung behauptet wird - von "falschen Prämissen" ausgegangen wird und es deshalb mangelhaft sein sollte, ist weder in Bezug auf die ärztliche Beurteilung der Schuldfähigkeit noch in Bezug auf die Frage des Vorliegens einer psychischen Störung ersichtlich. Entgegen der Beschwerde besteht daher kein Anlass für eine Beweisergänzung. Der Antrag auf Einholung eines Obergutachtens erweist sich mithin als unbegründet.
3. Die Vorinstanz würdigt das Gutachten sachlich und objektiv. Sie zieht die ärztliche Einschätzung der Schuldfähigkeit - bezogen auf das Anlassdelikt 2008 - auch für die Taten der versuchten Erpressung und der Gewalt und Drohung gegen Behörden und Beamte aus dem Jahre 2005 heran und folgert, dass der Einfluss des Alkohols auf den Beschwerdeführer in den Jahren 2008 und 2005 ähnlich gewesen sei und sich jedenfalls zur Zeit der Taten 2005 nicht in weiterem Masse zu Gunsten des Beschwerdeführers ausgewirkt habe als in 2008. Für die Annahme einer völligen Betrunkenheit, wie in der Beschwerdeschrift gefordert wird, bestehen keine Hinweise. Die Vorinstanz befasst sich damit einlässlich und legt dar, dass zwar keine objektiven Anhaltspunkte über den wohl doch erheblichen Alkoholisierungsgrad des Beschwerdeführers bestehen, der Beschwerdeführer zu den Tatzeitpunkten jedoch weder geistig noch motorisch erkennbar beeinträchtigt gewesen sei. Er habe sich im Gegenteil stets an die näheren Umstände der Taten 2005 erinnern können und sei bei intakter zeitlicher und örtlicher Orientierung weitestgehend in der Lage gewesen, die jeweiligen Tatabläufe plausibel und chronologisch zu schildern. Dafür, dass er den Bezug zur Realität verloren oder die Situationen verkannt haben könnte, gäbe es keine Anzeichen. Wenn die Vorinstanz vor diesem Hintergrund - letztlich zu Gunsten des Beschwerdeführers - von einer Einschränkung der Schuldfähigkeit in leichtem Grad auch für die Taten 2005 ausgeht, ist das vertretbar und damit nicht willkürlich. Inwiefern die vorinstanzliche Würdigung schlechterdings unhaltbar sein könnte, zeigt der Beschwerdeführer denn auch nicht auf. Ohne sich mit den Erwägungen im angefochtenen Entscheid substanziiert zu befassen, beschränkt er sich darauf zu behaupten, in den Tatzeitpunkten 2005 jeweils völlig betrunken gewesen zu sein, weswegen er von den Delikten der versuchten Erpressung und der Gewalt und Drohung gegen Beamte und Behörden freigesprochen werden müsse. Damit kann Willkür nicht begründet werden. Auf die an der vorinstanzlichen Beweiswürdigung geübten Kritik ist aus diesem Grund nicht einzutreten (Art. 106 Abs. 2 BGG).
4. Mangels Schuldunfähigkeit verurteilt die Vorinstanz den Beschwerdeführer wegen versuchter Erpressung im Sinne von Art. 156 Ziff. 1 und 3 StGB i.V.m. Art. 22 StGB sowie wegen Gewalt und Drohung gegen Behörden und Beamte im Sinne von Art. 285 StGB. Die erstinstanzlichen Schuldsprüche wegen mehrfachen Diebstahls, mehrfacher Sachbeschädigung, mehrfachen Hausfriedensbruchs sowie Widerhandlungen gegen das Waffengesetz und gegen das Betäubungsmittelgesetz sind rechtskräftig. Die Vorinstanz fällt hierfür unter Berücksichtigung des Freispruchs vom Vorwurf der einfachen Körperverletzung (mit einem gefährlichen Gegenstand), der Deliktsmehrheit, der leicht verminderten Schuldfähigkeit des Beschwerdeführers sowie der massgeblichen Tat- und Täterkomponenten eine unbedingte Freiheitsstrafe von 28 Monaten als teilweise Zusatzstrafe aus. Das Begehren um Neufestsetzung der Strafe bzw. Reduktion des Strafmasses auf neun Monate begründet der Beschwerdeführer einzig mit den beantragten Freisprechungen von den Vorwürfen der versuchten Erpressung und der Gewalt und Drohung gegen Behörden und Beamte wegen angeblich vollständiger fehlender Schuldfähigkeit. Da es diesbezüglich bei den Verurteilungen bleibt, ist darauf nicht einzugehen.
5. Dem Beschwerdeführer wurde am 28. April 2009 der vorzeitige Massnahmenantritt gewährt. Er befindet sich damit seit diesem Datum formell in einer stationären Massnahme (und entgegen seiner Ansicht nicht mehr in Sicherheitshaft). Die Vorinstanz hat die bis zum vorzeitigen Massnahmenantritt erstandene Haft von insgesamt 392 Tagen auf die Strafe angerechnet. Das ist korrekt (Art. 51 StGB). Die Anrechnung des mit der Massnahme verbundenen Freiheitsentzugs erfolgt im Rahmen der späteren Aufhebung der Massnahme (Art. 62c Abs. 2 StGB i.V.m. Art. 57 Abs. 3 StGB). Auf die diesbezüglichen Ausführungen im angefochtenen Entscheid kann verwiesen werden (vgl. S. 36). Die in diesem Zusammenhang erhobenen Vorbringen des Beschwerdeführers, die "bis zum 12. November 2010 erstandene Untersuchungs- und Sicherheitshaft" und "die weiter andauernde Sicherheitshaft" würden die Gesamtstrafe in Verletzung der BV und EMRK massiv überschreiten, weshalb er unter Entschädigungsfolgen umgehend zu entlassen sei, zielen vor diesem Hintergrund ins Leere.
6. 6.1 Die Vorinstanz ordnet eine kombinierte Massnahme nach Art. 59 StGB und Art. 60 StGB an. Sie stützt sich hierfür auf das Gutachten des Psychiatrie-Zentrums Rheinau vom 22. Dezember 2008. Darin werden dem Beschwerdeführer eine mittelgradig ausgeprägte dissoziale Persönlichkeitsstörung, eine Alkoholstörung sowie eine Störung durch multiplen Substanzgebrauch und Konsum sonstiger psychotroper Substanzen diagnostiziert. Bei der dissozialen Persönlichkeitsstörung des Beschwerdeführers mit Tendenz zur Chronifizierung handle es sich um tief verwurzelte, anhaltende soziale Einstellungen. Die Verhaltensdispositionen des Beschwerdeführers seien markant, die eher schwer zu beeinflussende und zu behandelnde Störung nur langfristig angehbar. Es bestehe zudem eine deutliche Abhängigkeit von psychotropen Substanzen. Die Alkoholabhängigkeit (mit Abhängigkeitssyndrom) deute auf eine ausgeprägte Problematik hin. Sie befinde sich in einem gefestigten und damit chronifizierten Zustand (Gutachten, S. 55, 67, 73, 74; angefochtener Entscheid, S. 40). Der Beschwerdeführer sei nicht nur aus allgemeinpsychiatrischer, sondern auch aus forensischer Sicht dringend behandlungsbedürftig. Die Störungsbilder stünden in engem Zusammenhang mit der Delinquenz und beinhalteten eine erhöhte Rückfallgefahr auch für weitere aggressive Delikte gegenüber Drittpersonen (Gutachten, S. 76 - 78). Die ärztliche Beurteilung der Legalprognose findet ihre Bestätigung in der FOTRES-Bewertung. Danach besteht in Bezug auf Gewaltdelikte ein deutliches, in Bezug auf Betäubungsmitteldelikte gar ein sehr hohes Rückfallrisiko (angefochtener Entscheid S. 40 mit Hinweis auf kantonale Akten, Urkunde 76).
6.2 Die vorinstanzlich angeordnete Suchtbehandlung im Sinne von Art. 60 StGB (aufgrund der im Zusammenhang mit dem Konsum von Alkohol und psychotropen Substanzen festgestellten psychischen Störungen) ficht der Beschwerdeführer vor Bundesgericht nicht an. In Bezug auf die Anordnung der stationären therapeutischen Massnahme nach Art. 59 StGB macht er geltend, es fehle an den diesbezüglichen Voraussetzungen. Er leide nicht an einer schweren psychischen Störung im Sinne des Gesetzes.
6.3 Die Anordnung einer stationären therapeutischen Massnahme gemäss Art. 59 StGB setzt u.a. eine schwere psychische Störung voraus. Nach der Rechtsprechung genügt hiefür nicht jede geistige Anomalie im sehr weiten medizinischen Sinne. Einzig psychopathologische Zustände von einer gewissen Ausprägung bzw. relativ schwerwiegende Arten und Formen geistiger Erkrankungen im medizinischen Sinne vermögen diesen Anforderungen zu genügen und können als geistige Abnormitäten im rechtlichen Sinne von Art. 59 StGB qualifiziert werden (Urteil des Kassationshofs 6S.427/2005 vom 6. April 2006 E. 2.3 mit Hinweisen; Marianne Heer, in: Basler Kommentar, Strafrecht, Bd. I, 2. Aufl., Basel 2007, N. 10, 12 und 22 zu Art. 59 StGB).
6.4 Die Ausführungen im Gutachten reichen - wie die Vorinstanz ohne Bundesrechtsverletzung erkennt - für die Annahme einer schweren psychischen Störung im Sinne von Art. 59 StGB als Voraussetzung für eine stationäre therapeutische Massnahme aus. Die Gutachter halten die dissoziale Persönlichkeitsstörung medizinisch als mittelgradig ausgeprägt. Sie sprechen aber von einer Tendenz zur Chronifizierung, von einer tiefen und anhaltenden Verwurzelung der sozialen Einstellungen, von markanten Verhaltensdispositionen des Beschwerdeführers sowie von einer schwer zu beeinflussenden Störung, welche eine mehrjährige Behandlung erforderlich mache. Aus diesen Ausführungen ergibt sich insgesamt eine erhebliche Abweichung des Seelenzustands des Beschwerdeführers von der gedachten Durchschnittsnorm. Die Vorinstanz durfte unter diesen Umständen von der rechtlichen Relevanz der psychiatrischen Diagnose ausgehen und das Vorliegen einer schweren psychischen Störung im Rechtssinne bejahen.
6.5 Die weiteren Kriterien im Zusammenhang mit der Anordnung einer stationären Massnahme nach Art. 59 StGB würdigt die Vorinstanz zutreffend und im Einklang mit Bundesrecht. Darauf kann verwiesen werden (Art. 109 Abs. 3 BGG). Der Beschwerdeführer erhebt hiegegen denn auch keine Einwände. Aus der Beschwerde lässt sich aber entnehmen, dass er zum Massnahmevollzug in die "Comunità Incontro" in Lugano eingewiesen werden bzw. zur Therapierung nicht länger in der Strafanstalt Pöschwil bleiben möchte (Beschwerde, S. 13). Dass geeignete Einrichtungen in der Schweiz für die Behandlung der Störungsbilder des Beschwerdeführers zur Verfügung stehen (Art. 56 Abs. 5 StGB), ergibt sich aus dem Gutachten (S. 76). Die konkrete Anstaltsauswahl im Einzelfall fällt aber in die Zuständigkeit der Vollzugsbehörden (und nicht in diejenige der Gerichte). Die zuständige Behörde des Justizvollzugs des Kantons wird - worauf die Vorinstanz zutreffend hinweist (angefochtener Entscheid, S. 41) - deshalb zu entscheiden haben, ob die Strafanstalt Pöschwies die einzig mögliche und geeignete Massnahmeinstitution ist, sich nicht andere geeignete Einrichtungen finden lassen bzw. ob allenfalls die "Comunità Incontro" zur Durchführung der stationären Behandlung des Beschwerdeführers in Frage kommt.
7. Die Beschwerde ist abzuweisen, soweit darauf einzutreten ist. Dem Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege und Verbeiständung kann stattgegeben werden (Art. 64 BGG). Es sind folglich keine Kosten zu erheben und der Rechtsvertreter des Beschwerdeführers ist aus der Bundesgerichtskasse angemessen zu entschädigen.
Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen, soweit darauf einzutreten ist.
2. Das Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege und Verbeiständung wird gutgeheissen.
3. Es werden keine Kosten erhoben.
4. Dem Rechtsvertreter des Beschwerdeführers, Rechtsanwalt Martin Wetli, wird für das bundesgerichtliche Verfahren eine Entschädigung von Fr. 3'000.-- aus der Bundesgerichtskasse ausgerichtet.
5. Dieses Urteil wird den Parteien und dem Obergericht des Kantons Zürich, I. Strafkammer, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 22. März 2011
Im Namen der Strafrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Das präsidierende Mitglied: Die Gerichtsschreiberin:
Schneider Arquint Hill