Рабочая программа дисциплины «Биологическая химия» для направлений подготовки специалистов всех пищевых специальностей (стр. 2 )

ТЕМА 1. (1 час) Предмет биологической химии. Цель курса. Место биохимии в кругу естественнонаучных дисциплин. Роль биохи­мии в различных областях человеческой деятельности.

Свойства, характеризующие живую материю. Биохимия и живое со­стояние. Биомолекулы. Разделы биохимии, связь с другими науками. Специфические особенно­сти биохимии как науки. Главные этапы развития биохимии. Биомолекулы и структура клетки. Обмен веществ. Постоянство внутренней среды организма. Элементарный состав организмов.

ТЕМА 2. (3 часа) Основные компоненты клетки – Белки. Современное представление о строении белковой молекулы. Струк­турная организация белковых молекул: первичная, вторичная, третичная и четвертичная структура белка. Видовая специфичность белков, ее обуслов­ленность первичной структурой белковой молекулы. Роль вторичной и тре­тичной структуры для выполнения каталитических функций.

Связь пространственной структуры белковой молекулы с ее функция­ми в организме. Функциональное многообразие белков. Белки - защитные, каталитиче­ские, двигательные, структурные, запасные, транспортные, регуляторные, ре-цепторные, белки-гормоны, токсины, антибиотики.

Классы белков. Современные принципы классификации белков. Про­стые и сложные белки: основные представители сложных белков. Отдельные представители классов сложных белков.

Фосфопротеины - казеин. Металло - и хромопротеины - гемоглобин. Гликопротеины - муцины и мукоиды. Липопротеины; нуклеопротеины.

Функции глобулярных и фибриллярных белков. Функции глобулинов в организме. Иммунные и аутоиммунные процессы. Иммуноглобулины. Работы научных сотрудников проблемной лаборатории ВСГТУ в области иммунохи­мии.

Тема 3. (4 часа) Ферменты. Природа ферментов. Строение ферментов. Классификация ферментов. Свойства ферментов. Основы ферментативной кинетики. Механизм действия. Ингибирование ферментов. Мультиферментные системы. Кофакторы ферментов. Обратимое и необратимое ингибирование. Кон­курентное и неконкурентное ингибирование. Зимогены. Регуляция фермен­тов. Аллостеризм. Абсолютная, относительная стереоспецифичность фермен­тов. Определение количества фермента по его активности. Роль ферментов в пищевой промышленности. Ферментные препараты. Иммобилизованные ферменты.

Тема 4. (2 часа) Углеводы (сахара). Классы углеводов. Семейства моносахаридов. Стереоизомерия моносахаров. Мутаротация. Аномерные формы. Иден­тификация и анализ моносахаров и олигосахаров. Строение и связь между строениями и биологическими функциями отдельных представителей моносахаров (глюкоза, фруктоза, рибоза и т. д.), олигосахаров (мальтоза, лактоза, сахароза) и полисахаридов (крахмал, гликоген, инулин, пектиновые вещества и т. д.). Гомополисахариды и гетерополисахариды. Важнейшие природные производные моносахаридов и гликозидов. Биологически важные химические реакции углеводов. Биологи­ческие функции каждого из классов углеводов в растительных и животных организмах. Клеточные оболочки и основное вещество животных тканей. Гликопротеины. Резервные полисахариды. Дубильные и пектиновые вещества и их роль в пищевой промышленности.

Тема 5. (2 часа) Липиды. Классы липидов. Структурные компоненты липидов - жирные кислоты, их свойства и строение. Простые и сложные липиды. Отдельные классы простых липидов: воска, стерины, терпены. Нейтральные жиры (ацилглицерины), их строение, свойства. Фосфоглицериды, их свойства. Сфинголипиды. Гликолипиды. Омыляемые и неомыляемые липиды. Роль ли­пидов в живом организме. Видовые особенности строения жиров животных и растительных организмов. Биомембраны. Строение клеточных мембран с участием липидов и липопротеидов.

Тема 6. (2 часа) Нуклеиновые кислоты. Мононуклеотиды, их компоненты. Пиримидиновые и пуриновые основания. Рибоза и дезоксирибоза. Био­логическая роль и структура нуклеозидов, нуклеотидов. Нуклеозид-5'-дифосфаты и нуклеозид-5'-трифосфаты. Динуклеотиды. Полинуклеотиды. ДНК и РНК. Нуклеотидный состав - первичная струк­тура нуклеиновых кислот. Вторичная и третичная структуры ДНК. Денатурация ДНК. Структура РНК. Биологическая роль нуклеиновых кислот в организме.

Тема 7. (2 часа) Витамины. Кофакторная функция витаминов. Классы витаминов. Авитаминоз. Ги­повитаминоз. Водорастворимые и жирорастворимые витамины. Суточная по­требность в витаминах. Проблемы снабжения организма витаминами. Дикоросы Бурятии - источники витаминов. Отдельные представители водорастворимых витаминов: С, Вь В2, РР и т. д. и жирорастворимых витаминов А, Д, Е, К и т. д. Структура НАД, ФАД, тиаминпирофосфата и т. п. Витаминоподобные вещества. Антивитамины. Провитамины. Роль отдельных витаминов как антиоксидантов биологических мембран.

Тема 8. (1 час) Минеральные вещества. Макро и микроэлементы. Общие функции макроэлементов в поддержа­нии гомеостаза. Неорганические кофакторы. Роль минеральных веществ в со­ставе ферментов. Каталитические центры некоторых ферментов: Mg++, Mn+ +, Fe2+, Fe3+, Cu2+ (Cu+), K+, Na+ и т. д. Микроэлементы, их специфические функции в организме. Роль отдель­ных микроэлементов: натрия, калия, магния и т. д. Вода - биологический растворитель. Водородная связь. Гидрофобные взаимодействия. Ионизация воды. Пригодность водной среды для живых ор­ганизмов.

Тема 9. (1 час) Гормоны. Понятие о фито - и зоогормонах. Их место в ряду других биологически активных веществ. Химическая природа гормонов. Конкретные примеры гормонов; строение и их биологическая роль. Механизм действия на об­мен веществ. Роль гормональных препаратов в медицине, животноводстве.

Тема 10. (3 часа) Метаболизм. Функции метаболизма. Катаболизм. Анаболизм. Энерге­тический цикл в клетке. Внутриклеточная регуляция метаболических процессов. Эксперимен­тальные подходы к изучению метаболизма. Принципы биоэнергетики. Принципы клеточной термодинамики. Свободная энергия Изменение стандартной свободной энергии AG° . Свободная энергия. Высокоэнергетиче­ские биомолекулы. Ацилфосфаты. Тиоэфиры. Никотинамиддинуклеотиды. Стандартная свободная энергия гидролиза АТФ. Локали­зация и свойства АТФ и АДФ. Уникальность АТФ в мышечном сокращении, в активном транспорте через мембраны, биолюминисцентном излучении. Биологическое окисление. Окислительно-восстановительные реакции в клетке. Системы транспор­та электронов: общие принципы. Энергетика переноса электронов. Цепь пе­реноса электронов и сопряженное окислительное фосфолирирование, локали­зация ферментативных реакций внутри митохондрий. Кислород как терминальный акцептор электронов. Механизм сопряже­ния. Сопряжение работы дыхательной цепи с процессом синтеза АТФ. Роль кислорода в метаболизме. Генетические аспекты метаболизма. Гены и метаболизм. Материальный носитель генов - ДНК. Репликация ДНК. Нуклеотидный код и структура белков. Ген и белковый синтез. Манипуляции генетическими элементами. Синтез генов in vitro. Про­блемы кодирования. Генетический код - универсальность кода, мутации.

Тема 11. (3 часа) Метаболизм углеводов. Гликолиз - общие представления. Суммарный химический процесс. Некоторые реакции гликолиза Энергетика гликолиза. Ферменты гликолиза. Катабо­лизм других сахаров. Гликонеогенез. НАД+ в гликогенезе.. Гормональный, ме­таболический контроль регуляции гликолиза и гликогенеза. Гликоген - ре­зервная форма глюкозы. Крахмал — резервный полисахарид у растений.

Общий обзор регуляции гликолиза и гликогенеза. Роль гексозомонофосфатного пути. Обмен дисахаридов и полисахаридов. Брожение. Типы брожения. Роль разных видов брожения в пи­щевой промышленности.

Дыхание. Энергетика дыхания. ЦТК. Стадии цикла Кребса. Регуля­ция ЦТК.

Амилазы – распространение в природе и механизм действия. Роль амилаз в пищевой промышленности.

Тема 12. (4 часа) Метаболизм липидов. Катаболизм жирных кислот. Метаболизм ацилглицеринов, фосфоацилглицеринов, гликолипидов. Анаболизм жирных кислот. Энергетика процессов. Окисление глицерина. Кетоновые тела и их дальнейшие превра­щения. Регуляция катаболизма и анаболизма липидов. Биосинтез различных классов липидов. Глиоксилатный цикл. Холестерин, стероиды и каротиноиды.

Тема 13. (6 часов) Метаболизм азотсодержащих веществ. Метаболизм аминокислот.

Биологическая фиксация азота. Переваривание белков: Основные протеолитические ферменты. Катаболизм аминокислот: основные реакции ами­нокислот. Образование мочевины в орнитиновом цикле. Другие пути выведе­ния азота из организма. Пути биосинтеза аминокислот. Биосинтез "заменимых" и "неза­менимых" аминокислот. Наследственные отклонения метаболизма отдельных аминокислот. Аминокислоты - предшественники многих биомолекул. Биосинтез белков, основные этапы синтеза. Энергия белкового синтеза. Полирибосомы. Генетический код. Его основные свойства. Вырожденность генетического кода. Регуляция синтеза белка.

Метаболизм пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов. Катаболизм нуклеотидов. Биосинтез нуклеозидмоно-, ди - и трифосфатов. Регуляция биосинтеза нуклеотидов. Биосинтез РНК - транскрипция ге­нов. Биосинтез ДНК репликация генов. Ингибирование транскрипции ан­тибиотиками. Контроль транскрипции в природе. Ингибирование репликации ДНК. Химический синтез ДНК. Мутации. Рекомбинация и транспозиция ДНК.

Содержание лекционного курса для студентов заочной

формы обучения

Темы лекций.

1. Молекулярная логика живой материи. Введение в биологическую химию. Основные классы органических соединений, составляющие живую материю. Белки. Ферменты. Углеводы. Липиды. Нуклеиновые ки­слоты. Витамины. Гормоны (5 часов).