Учебно-методический комплекс дисциплины биохимия (наименование дисциплины)

Биохимия (ОПД. Ф. 10)

лекции

Специальность

022500 Физическая культура для лиц с отклонениями в состоянии здоровья (Адаптивная физическая культура)

код наименование

Томск-2008

1. Введение в биохимию (4 часа).

Биологическая химия - наука о химическом составе живых сис­тем всех уровней организации, о химических процессах, лежащих в основе их развития и деятельности, происходящих в целостном орга­низме, в изолированных органах и тканях, на клеточном, субклеточном и молекулярном уровне. Совокупность этих превращений, отражающих постоянную взаимосвязь организма с внешней средой в процессе жиз­недеятельности, называют обменом веществ.

Предметом изучения биохимии являются:

  1. макромолекулы (белки и пептиды, нуклеиновые кислоты углево­ды, липиды, биополимеры смешанного типа - гликопротеины, гликолипиды, нуклеопротеиды, и др.);

  2. низкомолекулярные биологически активные соединения;

  3. минеральные вещества.

Методы исследования, применяемые в биохимии: органической химии, физические, физико-химические, математические, биологические.

Задачи биохимии:

  1. Выделение в индивидуальном состоянии изучаемых соединений с помощью кристаллографии, перегонки, хроматографии, перегонки, электрофореза, ультрацентрифугирования.

  2. Установление структуры на основе органической и физико-органической химии с применением спектрометрии, оптической спектроскопии (ИК, УФ, лазерной), рентгеноструктурного анализа и др.

  3. Химический синтез и химическая модификация изучаемых соеди­нений с целью подтверждения структуры, выяснения связи строе­ния и биологической функции, получения практически ценных препаратов.

  4. Биологическое тестирование полученных соединений in vitro и in vivo.

5. Изучение механизмов поступления во внутреннюю среду пластических и биологически активных материалов, высвобождения, накопления и использования энергии, воспроизведения.

Основные признаки живой материи:

  1. Высокий уровень структурной организации - упорядоченность.

  2. Химическое преобразование соединений, полученных из вне (расщепление, синтез, трансформация) и выведение наружу конеч­ных продуктов, которые больше не используются - саморегуляция.

  3. Способность к эффективному преобразованию и использованию

энергии в процессах жизнедеятельности, а также ее запасания в приемлемой для организма форме.

4. Самовоспроизведение - передача наследственной информации.

Источником для возобновления структур и энергообеспечения слу­жат белки, углеводы, липиды, витамины и минеральные вещества. Белки, липиды и углеводы преобразуются в усвояемые формы в желу­дочно-кишечном тракте при участии ферментов. Макромолекулы разрушаются (деполимеризуются): полимеры до мономеров, белки - до аминокислот, углеводы - до простых сахаров, липиды - до свободных жирных кислот и глицерола.

Низкомолекулярные биологические активные вещества и минеральные вещества всасываются преимущественно без какой-либо транс формации.

Химические соединения с током крови поступают в органы и ткани, где включаются в процессы синтеза и окислительно-восстановительного распада. В результате синтеза образуются характерные для организма белки, жиры, углеводы и регуляторные соединения. В ходе окислительно-восстановительных реакций высвобождается энергия химических связей, которая используется для обеспечения процессов жизнедеятельности.

2. Белки (2 часа).

На долю белков приходится не менее половины сухой массы животной клетки. В живых организмах они выполняют самые разнообразные функции (строительную, каталитическую, запасающую, транспортную, двигательную, энергетическую, регуляторную, защитную) и служат теми молекулярными инструментами, с помощью которых реализуется генетическая информация.

БЕЛОК — высокомолекулярное органическое соединение, построенное из остатков 20 аминокислот и играющее первостепенную роль в процессах жизнедеятельности всех организмов. Белок выполняют различные функции: структурную — построение тканей и клеток, их составных частей, регуляторную (некоторые гормоны), каталитическую (ферменты), защитную (антитела), транспортную (гемоглобин), энергетическую и др. Белок чрезвычайно разнообразны, например, в организме человека их свыше 10 млн. Постоянное обновление белка лежит в основе обмена веществ. Основную роль в биосинтезе белка играют нуклеиновые кислоты. Поскольку многие аминокислоты, из которых состоит белок, организмом человека не синтезируются, он нуждается в поступлении белка с растительной, а иногда и с животной пищей.

Белковая молекула состоит из углерода, кислорода, водорода, азота, серы. Кроме того, в её состав могут входить железо, фосфор, магний и некоторые другие элементы.

В 1871 году русский химик Н. Н. Любавин (1845 — 1918) установил, что белки состоят из аминокислот, т.е. именно аминокислоты являются мономерами сложных белковых молекул. Известно более 170 аминокислот, но только 20 из них входят в состав белков. Растения синтезируют все эти аминокислоты из более простых веществ. Животные синтезируют не все аминокислоты. Некоторые из них должны поступать с пищей, это так называемые незаменимые аминокислоты.

АМИНОКИСЛОТА — класс органических соединений, содержащих карбоксильные (—СООН) и аминогруппы (—NH3) и обладающих свойствами кислот и оснований. В природе существует свыше 150 аминокислот. Около 20 из них служат важнейшими мономерными блоками-звеньями, из которых построены все белки (порядок включения аминокислот в состав белка определяется генетическим кодом). Аминокислоты участвуют в обмене веществ всех организмов, служа исходными соединениями при биосинтезе гормонов, витаминов, медиаторов, пигментов, пуриновых и пиримидиновых азотистых оснований, алкалоидов и др. Большинство микроорганизмов и растения синтезируют необходимые им аминокислоты. Животные, включая человека, не способны к образованию т. н. незаменимых аминокислот и получают их с пищей. Освоен биотехнологический синтез (химический и микробиологический) ряда аминокислот, используемых для обогащения пищи человека, кормов для животных.

НЕЗАМЕНИМЫЕ АМИНОКИСЛОТЫ – это те, которые обязательно должны входить в рацион животных и людей, поскольку животные организмы не способны их синтезировать. К ним относятся: Валин, лейцин, изолейцин, треонин, фенилаланин, лизин, аргинин, гистидин, метионин.

Рис. Общая формула аминокислоты

Белки - это одноцепочечные линейные неразветвленные нерегулярные полимеры, мономерами которых служат аминокислоты 20 видов. Аминокислоты образуют белки, соединяясь между собой в длинные цепи. При этом аминогруппа взаимодействует с карбоксильной группой, и после отщепления молекулы воды образуется ковалентная связь, называемая пептидной. Типичная белковая цепь содержит от 100 до 500 аминокислотных остатков, а наибольшая из известных белковых цепей состоит из более чем 3000 аминокислотных остатков.

По своему составу белки делятся на простые и сложные:

простые белки состоят из одних аминокислот. Например, растительные белки — проламины, они содержатся в клейковине семян злаков, не растворяются в воде; альбумины и глобулины — белки кровяной плазмы;

сложные белки помимо аминокислот имеют в своем составе другие органические соединения (нуклеиновые кислоты, липиды, углеводы), соединения фосфора, металлы. Соответственно они носят названия: нуклеопротеидов, липопротеидов, гликопротеидов, фосфо- и металлопротеидов.

Структура белков

Первичная

Вторичная

Третичная

Четвертичная

Линейная последовательность аминокислот в полипепидной цепочке

Полипептидные цепи могут скручиваться, изгибаться, формируя спираль, витки которой удерживаются водородными связями между карбоксильными и аминогруппами разных аминокислот

Витки полипептидной спирали сворачиваются в клубочки — глобулы. Такая сложная пространственная структура удерживается за счёт связей (дисульфидных, гидрофобных и др.) между радикалами аминокислот

Объединение нескольких полипептидов (субъединиц) в макромолекулу белка. Кроме полипептидов в состав молекулы могут входить и другие компоненты, например ионы железа

Под действием ряда факторов, например, высокой температуры, белки могут денатурировать.

Денатурация белка — утрата белковой молекулой структурной организации (лат. denaturaге — лишить природных свойств) под влиянием обезвоживания, резкого изменения рН среды или температуры, облучения. Белки могут полностью восстанавливать свою структуру (ренатурация) в тех случаях, когда не произошло разрушение первичной структуры молекулы и восстановились нормальные условия среды.

Правильность линейной последовательности аминокислот в полипептидной цепочке белка (первичная структура) очень важна. Например, если 574 аминокислот, входящих в состав гемоглобина, который в составе эритроцитов доставляет кислород ко всем клеткам тела, заменить только 2, то это приведет к существенному изменению третичной и четвертичной структуры белка и, как следствие, к изменению формы и нарушению функции эритроцита. Эритроциты приобретают в таком случае форму серпа и плохо справляются со своей задачей – переносом кислорода. Такое заболевание называется серповидно-клеточная анемия.

Функции белков

Название функции

Ее характеристики

Структурная или строительная

Входят в состав биологических мембран, мембранных и немембранных органелл клетки

Каталитическая

Все биохимические реакции в клетке катализируются белками особой группы — ферментами

Двигательная или сократительная

Движение внутриклеточных структур, движение клеток, сокращение мышц и т.д. Например, тубулин микротрубочек или миозин мышц

Транспортная

Существуют специальные белки-переносчики, которые, связываясь со специфическими веществами, обеспечивают их транспорт

Защитная

Антитела, вырабатываемые лимфоцитами, защищают организм от чужеродных белков — антигенов. Фибриноген и тромбин защищают от потери крови и т.д

Сигнальная

Мембранные белки воспринимают внешние воздействия и передают о них сигнал внутрь клеток

Энергетическая

Не запасаются, как источник энергии, но в экстремальных условиях могут распадаться с высвобождением энергии. При окислении грамма белка выделяется 17,6 кДж

Токсическая

Многие токсины бактерий (дифтерийный токсин) и других организмов (яд змей) являются веществами белковой природы

Гормональная

Среди гормонов есть вещества белковой природы, например инсулин — гормон, вырабатываемый поджелудочной железой

Регуляторная

Существует огромная группа белков-регуляторов, контролирующих все процессы в клетке и организме

  1. Учебно-методический комплекс для студентов дневной и заочной формы обучения по специальности 260504 «Технология бродильных производств и виноделие»

    Учебно-методический комплекс
    Учебно-методический комплекс включает следующие разделы: содержание дисциплины «Пищевая химия», конспект лекций по изучаемому курсу, методические указания для выполнения лабораторных работ, методические указания для выполнения контрольных
  2. Учебно-методический комплекс Для студентов специальности 060101 «Лечебное дело» (3)

    Учебно-методический комплекс
    Гигиена с основами экологии, ВГ для студентов, обучающихся по специальности 060101 «Лечебное дело». Нальчик.: КБГУ, кафедра «Общей врачебной практики, геронтологии, общественного здоровья и здравоохранения», 2009.
  3. Учебно-методический комплекс Для студентов специальности 060105 «Стоматология» (4)

    Учебно-методический комплекс
    Гигиена с основами экологии, ВГ для студентов, обучающихся по специальности 060105 «Стоматология». Нальчик.: КБГУ, кафедра «Общей врачебной практики, геронтологии, общественного здоровья и здравоохранения», 2009.
  4. Учебно-методический комплекс Для студентов специальности 060101 «лечебное дело» Нальчик 2011

    Учебно-методический комплекс
    История медицины (для студентов, обучающихся по специальности 060101 «лечебное дело»). – Нальчик.: КБГУ, кафедра «Общей врачебной практики, геронтологии, общественного здоровья и здравоохранения», 2011.
  5. Учебно-методический комплекс по дисциплине Методика преподавания биологии Специальность

    Учебно-методический комплекс
    На основе логико-биологического, методологического и дидактического анализа содержания школьных дисциплин биолого-экологического цикла раскрыть особенности адаптации их содержания для учебных целей, рассмотреть важнейшие положения
  6. Учебно-методический комплекс дисциплины биохимия (наименование дисциплины) (2)

    Учебно-методический комплекс
    Строение и свойства химических соединений, входящих в состав организма человека и поступающих с пищей; преобразования веществ и энергии, лежащие в основе физиологических функций, их регуляция; биохимические процессы при мышечной деятельности,
  7. Учебно-методический комплекс по дисциплине биохимия (название) Специальности 011600 «Биология»

    Учебно-методический комплекс
    Строение и принципы жизнедеятельности клетки, единство и разнообразие клеточных типов, воспроизведение и специализация; ткани, их происхождение в индивидуальном и историческом развитии; субклеточные компоненты, их биохимические характеристики; структура
  8. Учебно-методический комплекс по дисциплине опд. Ф. 02. 1 “Физиология растений” составлен в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности Шифр 020200. 62. “ Бакалавр”

    Учебно-методический комплекс
    Учебно-методический комплекс по дисциплине ОПД.Ф.02.1 “Физиология растений” составлен в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности
  9. Учебно-методический комплекс дисциплины «Биологическая химия» вузовского компонента цикла дс. 10 032500. 01 «География с дополнительной специальностью биология»

    Учебно-методический комплекс
    Курс биологической химии изучает химическую природу веществ, входящих в состав живых организмов, их превращения, а также связь этих превращений с деятельностью органов и тканей.

Другие похожие документы..