Занятие 1. Тема: «Введение. Цели и задачи курса биохимии. Взаимосвязь с другими естественными науками. Элементарный химический состав живых организмов»

ЗАНЯТИЕ 1.

Тема: «Введение. Цели и задачи курса биохимии. Взаимосвязь с другими естественными науками. Элементарный химический состав живых организмов»

Задачи:

Формировать понятия о биохимии, как науке о химическом составе живых организмов и химических процессах, лежащих в основе жизнедеятельности. Выявить  задачи и содержание курса биохимии для специалистов в области ФК. Познакомить с химическими элементами, молекулы и ионы, входящие в состав живых организмов. Развивать логическое мышление. Формировать потребность  в получении новых знаний. Формировать умение делать осознанный выбор. Воспитывать бережное отношение к собственному здоровью и здоровью окружающих.

Форма: лекция.

Тип: комбинированный

МАТЕРИАЛ ЛЕКЦИИ.

Биохимия раскрывает законы жизнедея­тельности организмов на молекулярном уровне, устанавливая причинно-следственные связи происходящих в организме процес­сов. Подготовка квалифицированного учителя физической куль­туры и тренера требует глубокого овладения знаниями процессов жизнедеятельности организма человека, поэтому изучение био­химии — важный этап в формировании специалиста в этой области.

Биохимия - это наука о химических и физико-химических процессах, которые протекают в живых организмах и лежат в основе всех проявлений жизнедеятельности.  Биохимия возникла на стыке органической химии и физиологии в конце прошлого века.

Студенты факультета физической культуры вуза изучают биохимию на первом курсе,  у нас изучение идет на 4 курсе.

Биохимия изучает в самом общем виде химическую сторону жизни. Обычно выделяют три главные задачи, стоящие перед этой научной дисциплиной:

1.        Изучение химического состава живого организма, строения
и свойств молекул, из которых он состоит.

Изучение обмена веществ, т. е. химических превращений, кото­рым подвергаются входящие в организм молекулы (раздел биохимии, решающий эти задачи, называется «Общая биохимия»). Изучение особенностей химического состава и обмена веществ отдельных представителей живого мира (например, у микробов, расте­ний, животных), изучение химического состава и обмена веществ при различных заболеваниях и при поступлении в организм экзогенных веществ (ядов, лекарственных средств). К этой задаче также относится изучение влияния на организм разнообразных физических нагрузок, в том числе применяемых в спорте.

В целом раздел биохимии, занимающийся решением третьей задачи, называется «Функциональная, или частная, биохимия».

Направлением функциональной биохимии, исследующим влияние физических упражнений на организм спортсмена, является «Спортив­ная биохимия».

Биохимия как учебная дисциплина играет важную роль в подготов­ке специалистов в области физической культуры. Это положение мож­но обосновать следующим:

Специалист в области физической культуры обязан в полной ме­ре знать устройство объекта своей профессиональной деятельности, т. е. человека, должен иметь представление о химическом строении организма и о химических процессах, лежащих в основе жизнедея­тельности. Тренер и преподаватель физического воспитания должны знать особенности обмена веществ во время физической работы и отдыха, использовать эти закономерности для рационального построения тре­нировочного процесса, для установления оптимальных сроков восстановления. Используя простейшие биохимические исследования, тренер и преподаватель физвоспитания должны уметь оценить соответствие физических нагрузок функциональному состоянию организма спортсмена, выявлять признаки перетренированности. Знание закономерностей биохимических процессов, протекаю­щих при мышечной работе и при восстановлении, лежит в основе раз­работки новых методов и средств повышения спортивной работоспо­собности, развития скоростно-силовых качеств и выносливости, уско­рения восстановления после тренировки. Биохимия является базовой, фундаментальной дисциплиной, создающей необходимые предпосылки для последующего освоения других медико-биологических предметов (физиология, гигиена, спор­тивная медицина, валеология), а также теории и методики физической культуры и ряда спортивно-педагогических дисциплин.

Литература:

Проскурина : Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений. — Изд-во ВЛАДОС-ПРЕСС, 2003. - 240 с. Михайлов биохимия: учебник для вузов и колледжей физической культуры / . - 3-е изд., изм. и доп. - М.: Советский спорт, 2006. - 260 с.:

Общая, статическая и динамическая биохимия

ЭЛЕМЕНТАРНЫЙ ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ОРГАНИЗМОВ

Органический и неорганический мир по набору химических элементов отличаются незначительно, поскольку неживая приро­да поставляет исходный материал для построения молекул живо­го организма. В организме человека и животных обнаружено около 70 элементов таблицы . Такие элементы, как кисло­род, углерод, водород, азот, кальций, фосфор, калий, сера, хлор, натрий, магний, цинк, железо, медь, йод, молибден, кобальт, селен, постоянно содержатся в организме животных и человека, входят в состав ферментов, гормонов, витаминов и являются незаменимыми. Однако количественное содержание химических элементов в организме неодинаково (см. табл. 1).

По количественному содержанию в организме химические эле­менты можно разделить на 4 группы. Первая группа — макробио-генные элементы (главные): кислород, углерод, азот, водород; их содержание в организме составляет 1% и выше. Вторая группа — олигобиогенные элементы, доля которых от 0,1 до 1%; к ним отно­сятся кальций, фосфор, калий, хлор, сера, магний, железо. Третья группа — микробиогенные элементы, содержание которых ниже 0,01% (цинк, марганец, кобальт, медь, бром, йод, молибден и др.). Чет­вертая группа — ультрамикробиогенные элементы, концентрация в организме элементов этой группы не превышает 0,000001%; к ним относятся литий, кремний, олово, кадмий, селен, титан, ванадий, хром, никель, ртуть, золото и многие другие. Для некоторых ультра-микробиогенных элементов установлено биологическое значение в жизнедеятельности организмов, для других — нет. Вероятно, за­грязнение окружающей среды этими элементами приводит к акку­муляции их в живой природе, в том числе и в организме человека.

Таблица 1.

Относительное содержание некоторых химических элементов в организме человека

(по )

Элемент	Содержание атома, %	Элемент	Содержание атома, %
Н	60,3	Р	0,134
О	25,5	5	0,132
С	10,5	К	0,036
N	2,42	С1	0,032
N3	0,73	81	< 0,0001
Са	0,23	А1	< 0,0001

Химический состав клетки живого организма отражает такой важный признак живой материи, как высокий уровень структурной организации. Все химические элементы входят в состав органиче­ских и неорганических соединений организма, выполняющих опре­деленные функции. Если все биологические вещества, функцио­нирующие в клетке, расположить по сложности их строения, то получатся определенные уровни организации клетки.

Первый уровень занимают низкомолекулярные предшественни­ки клеточных компонентов, к которым относятся вода, углекислый газ, молекулярные кислород и азот, неорганические ионы, ряд хи­мических элементов. На втором уровне стоят промежуточные химические соединения, такие как аммиак, органические кислоты и их производные, карбамоилфосфат, рибоза и др. Из соединений норного и второго уровней в ходе жизнедеятельности клеток образу­ются биологические мономеры, которые являются строительным мате­риалом для биополимеров, имеющих большую молекулярную массу и отличающихся огромным разнообразием. Промежуточное положе­ние между биологическими мономерами и биополимерами занимают витамины и коферменты, которые по молекулярной массе ближе к мономерам, но не являются строительными блоками биополимеров.

Биополимеры способны ковалентно соединяться друг с другом, образуя сложные макромолекулы: липопротеины, нуклеопротеи-ны, гликопротеины, гликолипиды и т. д. Взаимодействием простых и сложных макромолекул создаются надмолекулярные структуры (мультиэнзимы). Следующий уровень организации клетки — кле­точные органеллы: митохондрии, ядра, рибосомы, лизосы и др. Система органелл образует клетку. Структура, свойства и биологические функции воды

Жизнь на планете Земля зародилась в водной среде. Ни один организм не может обходиться без воды. Несмотря на простоту химического состава и строения, вода является одним из удиви­тельных соединений, обладает уникальными физико-химически­ми свойствами и биологическими функциями.

Молекула воды (Н20) — полярное соединение, в котором элек-трофильный атом кислорода притягивает спаренные электроны от атомов водорода, приобретая частичный отрицательный заряд, в то время как атомы водорода приобретают частично положи­тельные заряды. Важной особенностью воды является способность ее молекул объединяться в структурные агрегаты за счет обра­зования водородных связей между разноименно заряженными атомами. Образующие ассоциаты состоят из нескольких молекул воды, поэтому формулу воды правильнее было бы запи­сать как (Н20)л, где п = 2, 3, 4, 5. Водородные связи имеют исключительно важное значение при формировании структур био­полимеров, надмолекулярных комплексов, в метаболизме. Дж. Пи-ментел и О. Мак-Клеллан считают, что в химии живых систем водородная связь так же важна, как и связь углерод—углерод. Что же такое водородная связь?

Водородная связь — это взаимодействие атома водорода с более электроотрицательным атомом, имеющее частично донорно-акцепторный, частично электростатический характер. Любая химическая связь характеризуется энергией ее образования. По энергии водородная связь занимает промежуточное положение между ковалентной (200—400 кДж/моль) и ионной химическими

ИТОГ ЛЕКЦИИ. Организм человека имеет следующий химический состав: вода -60-65%, органические соединения - 30-32%, минеральные вещест­ва-4%.

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ к занятию 1:

Материал лекций. Конспект Гл.9 с 78-88. Подготовка к тесту: «Обмен воды и минеральных соединений»

по вопросам

Каково содержание воды в организме и её распределение между различными тканями и органами?

Что понимается по свободной, связной и иммобильной водой?

Понятие об экзогенной и эндогенной воде.

Каковы биохимические механизмы регуляции водного баланса организма?

Понятие о водно-дисперсных системах.

Какова химический состав и биологическая роль важнейших водно-дисперсных систем организма: крови, лимфы, клеточной протоплазмы, мочи, слюны.

Водный баланс организма. Каковы биохимические механизмы регуляции водного баланса организма?

Какие факторы влияют на потребность организма человека в воде?

Каково содержание минеральных веществ в организме и их распределение между различными тканями и органами?

Какова роль в организме человека различных минеральных соединений и образующих при их диссоциации ионов?

Какие факторы влияют на потребность организма человека в минеральных соединениях?

Повторить строение клетки

Перемещение воды в организме определяется: Осмотическим давлением; Онкотическим давлением; Гидростатическим давлением; Проницаемостью стенки сосудов; Всеми перечисленными факторами. Выведение воды из организма осуществляется: Почками; Кишечником; Легкими; Кожей; Печенью. Основным ионом, определяющим перенос воды в организме является: Калий; Натрий; Кальций; Хлор; Полиэлектролиты белков. Осмосом называется: Транспорт растворителя через полупроницаемую мембрану; Транспорт растворенных веществ через полупроницаемую мембрану; Перенос жидкости за счет энергии; Градиент давления между клеткой внеклеточной жидкости; Суммарная концентрация ионов в растворе. В организме минеральные вещества содержатся в виде: Нерастворимых солей; Растворимых солей; Ионов; В связанном виде с белками; Во всех перечисленных формах. Роль натрия заключается в: Поддержании осмотического давления; Регуляции обмена воды; Регуляции кислотно-щелочного состояния; Формировании нервного импульса; Всего перечисленного. Биологическая роль калия заключается в: Проведении нервного импульса; Активации АТФ-азы; Создании мембранного потенциала клеток; Участии в синтезе гликогена; Всем перечисленным. Биологическое значение фосфора состоит в: Образовании макроэргических соединений; Участии в обмене липидов; Участии в процессах окостенения; Участии в обмене белков; Всем перечисленном. Железо в организме человека представлено в формах: Железо гемоглобина; Железо миоглобина; Гемосидерина; Ферритин; Всех перечисленных формах. Железо в организме необходимо для: Транспорта кислорода; Окислительно-восстановительных реакций; Реакций иммунитета; Кроветворения; Выполнения всех перечисленных функций. рН обозначает: Концентрацию ионов водорода; Символ, являющийся десятичным логарифмом концентрации ионов водорода; Концентрацию гидроксильных ионов; Отношение концентрации ионов Н+ к концентрации ионов ОН‾; Напряжение ионов водорода. Роль бикарбонатной буферной системы заключается в: Замене сильных кислот слабыми; Образовании в организме органических кислот; Источнике ионов фосфора; Выведении из организма нитратов; Поддержании осмотического давления. Гемоглобин участвует в поддержании постоянства рН крови потому, что: Метгемоглобин связывает Н+; Обладает свойствами буферной системы; Оксигемоглобин освобождает Н+; Способствует образованию ферритина; Все перечисленное правильно. Постоянство кислотно-щелочного состояния поддерживают: Кровь; Лимфатическая жидкость; Почки; Костная ткань; Печень. Ацидоз характеризуется: Повышением рН крови; Повышением концентрации ОН‾ крови; Снижением рН крови; Снижением Н+ в мышцах; Уменьшением лактата крови. Алкалоз характеризуется: Снижением рН крови; Уменьшением концентрации ОН‾ в крови; Увеличением лактата в крови; Повышением рН крови; Повышением концентрации Н+ крови. Буферные свойства белков крови обусловлены: Способностью к диссоциации на аминокислоты; Способностью образовывать основания; Способностью к денатурации; Способностью образовывать соли; Способностью аминокислот, входящих в молекулу белка к амфотерности