2.6.1. Методичне забезпечення

Худоярова О.С. Методичні вказівки до виконання самостійної роботи студентів та інструкції до лабораторних робіт з курсу «Хімія високомолекулярних сполук». – Вінниця, 2012. – 60 с.

2.6.2. Рекомендована література: Основна

1. Щур А.М. Высокомолекулярные соединения. 3-е изд., перераб. и доп./ А.М. Щур. - М.:Высшая школа, 1981. - 650с.

2. Стрепихеев А.А. Основы химии высокомолекулярних соединений. 3-е изд. перераб. и доп./ А.А. Стрепихеев, В.А. Деревицкая. - М.:Химия, 1986. - 440с.

3. Тагер А.А. Физико-химия полимеров. 3-е изд., перераб. и доп./ А.А. Тагер. - М.:Химия, 1988. - 370с.

4. Іщенко І.К. Хімія високомолекулярних сполук: Навчальний посібник/ І.К.Іщенко, Н.І.Гуляєва, Л.В. Мірошник, В.Д.Калугін, В.Д.Орлов. - Харків: ХНУ, 1998. - 213с.

5. Гетьманчук Ю.П. Хімія та технологія полімерів./ Ю.П. Гетьманчук, М.М. Братчак. - Львів: Бескид Біт, 2006.- 496 с.

6. Мигалина Ю.В. Основи хімії та фізико-хімії полімерів./ Ю.В. Мигалина, О.П. Козар. - К.: Кондор, 2010.- 325 с.

Додаткова

1. Платэ Н.А. Макромолекулярные реакции/ Н.А. Платэ, А.Д. Литманович, О.В. Ноа. - М.: Химия, 1987. - 256с.

2. Грасси Н. Деструкция и стабилизация полимеров: Пер. с англ./ Н. Грасси, Дж. Скотт. - М.: Мир, 1988. - 446с.

3. Рабек Я. Экспериментальные методы в химии полимеров: Пер. с англ./ Под ред. В.В.Коршака. - М.: Мир, 1983.- Ч.І. С.229-262.

4. Практикум по высокомолекулярным соединениям / Под ред. В.А.Кабанова. - М. :Химия, 1995. - 224с.

5. Лабораторний практикум з хімії та технології полімерів / Під ред. О.Словіковської. - Варшава: Варшавська політехніка, 1999. - с. 77- 183.

2.7. Програма навчальної дисципліни «Біологічна хімія»

Змістовий модуль 1. Хімічний склад та характеристика обміну речовин

Тема 1.Вступ. Предмет і задачі біохімії. Значення біохімії для розвитку біології, медицини, сільського господарства і промисловості, переробки рослинної і тваринної сировини. Впровадження ферментативних методів синтезу в хімічне виробництво. Промисловість мікробіологічного синтезу. Історія і роль вітчизняних вчених у розвитку біохімії. Характеристика сучасних методів дослідження. Практичне використання досягнень біохімії в медицині, сільському господарстві. Значення і перспективи розвитку молекулярної біології та біотехнології.

Тема 2.Хімічний склад організмів. Елементарний склад живих організмів. Поняття про макро-, оліго-, мікро- та ультрамікроелементи. Залежність між біологічним значенням хімічних елементів та їх положенням у періодичній системі Д.І. Менделєєва. Потреба організмів у хімічних елементах. Загальна характеристика основних класів хімічних сполук, що входять до складу живої матерії. Процентний вміст білків, нуклеїнових кислот, ліпідів, вуглеводів, мінеральних речовин та інших сполук в організмі. Пластичні та енергетичні речовини. Біологічно активні сполуки та їх місце і роль в життєдіяльності організмів.

Тема 3.Загальні поняття про обмін речовин та енергії в організмі. Сучасні уявлення про суть життя. Характеристика суті життєвих явищ з позицій молекулярної біології, термодинаміки, генетики тощо. Життя як біологічна форма руху живої матерії. Обмін речовин та енергії – невід’ємна властивість живого. Анаболізм (асиміляція) і катаболізм (дисиміляція). Поняття про зовнішній, проміжний, первинний та вторинний метаболізми; метаболіти, центральні та спеціальні метаболічні шляхи. Енергетика біохімічних реакцій. Макроергічні зв’язки та макроергічні сполуки. Характеристика найважливіших макроергічних сполук (АТФ, креатинфосфат, ацетилфосфат, ацетилкоензим А та ін.). Роль АТФ в енергетичному обміні. Трансформація енергії в живих об’єктах.

Тема 4.Водний та мінеральний обмін. Вода, її властивості та значення для живих організмів. Вміст та розподіл води в організмі і клітині. Стан води у тканинах. Зовнішній баланс води. Регуляція водного обміну. Неорганічні йони, їх вміст, властивості та біологічні функції. Обмін солей в організмі.

Змістовий модуль 2. Вуглеводи, ліпіди, білки – основні біологічні молекули та їх перетворення

Тема 1.Вуглеводи та їх обмін. Загальна характеристика вуглеводів та їх класифікація. Моносахариди: номенклатура, ізомерія, фізичні та хімічні властивості, найважливіші представники (рибоза, дезоксирибоза, глюкоза, фруктоза, галактоза, маноза, седогептулоза). Олігосахариди: будова, властивості, представники (сахароза, мальтоза, лактоза, целобіоза). Полісахариди: класифікація, хімічна структура, властивості, найважливіші представники (крохмаль, глікоген, целюлоза, хітин, гіалуронова кислота, гепарин, хондроітинсульфат). Біологічне значення вуглеводів. Значення вуглеводів у харчуванні тварин і людини. Рівень цукру в крові людини. Види гіпер- та гіпоглікемій, глюкозурій. Нейрогуморальна регуляція рівня цукру в крові. Шляхи розпаду полісахаридів та олігосахаридів в шлунково-кишковому тракті. Метаболізм моносахаридів. Гліколіз та глікогеноліз. Типи бродіння (спиртове, молочнокисле, маслянокисле) та його значення. Цикл трикарбонових кислот. Вихід енергії під час повного перетворення молю глюкози до вуглекислого газу і води. Біосинтез вуглеводів.

Тема 2. Ліпіди та їх перетворення. Загальна характеристика класу ліпідів. Класифікація ліпідів: прості ліпіди – жири, воски, стерини, терпени; складні ліпіди – фосфоліпіди та гліколіпіди. Локалізація ліпідів у клітині та їх біологічне значення. Потреба організму людини у ліпідах. Перетравлювання та всмоктування ліпідів. Панкреатичні ліпази. Жовчні кислоти (холева, дезоксихолева, літохолева) та їх роль у перетравлюванні та всмоктуванні продуктів розщеплення ліпідів. Тканинний обмін продуктів гідролізу жирів: гліцерину та жирних кислот. Механізм α- і β-окиснення вищих жирних кислот. Механізм біосинтезу вищих жирних кислот. Обмін кетонових тіл.

Тема 3.Білки та їх метаболізм. Вміст і розподіл білків в організмі. Білок та його характерні ознаки. Елементарний склад білків, молекулярна маса та форми білкових молекул. Класифікація білків за біологічними функціями: каталізатори (ферменти), запасні білки, транспортні, скоротливі, захисні білки, токсини, гормони, структурні білки. Амінокислотний склад білків. Закономірності вмісту амінокислот у білках. Поняття про незамінні амінокислоти. Спосіб зв’язку амінокислот у білковій молекулі. Будова поліпептидного ланцюга. Первинна структура білків. Пептидний зв’язок між залишками амінокислот. Вторинна структура білків. Поняття про α - і β-конформації поліпептидного ланцюга. Стабілізація вторинної структури водневими зв’язками між сусідніми витками спіралі. Зв’язок між первинною та вторинною структурами білкової молекули. Третинна структура білків. Типи зв’язків, що забезпечують підтримання третинної структури білкової молекули. Четвертинна структура білків. Субодиниці (протомери) і епімолекули (мультимери). Приклади білків з четвертинною структурою білків (гемоглобін, інсулін, вірус тютюнової мозаїки та ін.). Фізичні та хімічні властивості білків: амфотерність, заряди білкової молекули, ізоелектричний стан та ізоелектрична точка білків. Буферні, колоїдні та осмотичні властивості білків. Види та методи осадження білків. Висолювання, денатурація (оборотна і необоротна), ренатурація та деструкція білків. Номенклатура та класифікація білків. Прості (протеїни) та складні (протеїди) білки. Характеристика простих білків: протаміни, альбуміни, глобуліни, глутеліни, проламіни, гістони, протеноїди. Класифікація та характеристика складних білків за характером простетичної групи: метало- протеїди , фосфопротеїди , глюкопротеїди, хромопротеїди, ліпопротеїди, нуклеопротеїди. Значення білків у харчуванні тварин та людини. Повноцінні та неповноцінні білки. Добова потреба організму людини у білках. Азотистий баланс (позитивний та негативний). Швидкість оновлення білків різних тканин і органів. Перетравлювання та всмоктування білків. Характеристика ферментів, що гідролізують білки до пептидів та амінокислот (пепсин, трипсин, хімотрипсин та ін.). Внутрішньоклітинне перетворення білків. Шляхи обміну амінокислот (дезамінування, пряме окиснювальне дезамінування, транс- дезамінування). Кінцеві продукти розпаду амінокислот. Способи зв’язування аміаку в організмі. Механізм біосинтезу сечовини (орнітиновий цикл). Біосинтез амінокислот. Замінні, напівзамінні та незамінні амінокислоти. Виробництво синтетичних амінокислот та проблема штучної (синтетичної) їжі.

Змістовий модуль 3. Біохімічна організація мембран та біологічно активні речовини

Тема 1.Біохімічна організація біологічних мембран. Хімічний склад і молекулярна організація біологічних мембран. Властивості та функції біомембран. Шляхи надходження речовин у клітину (дифузія, пасивний, активний, в мембранній упаковці). Активний транспорт речовин у клітину (насоси, іонофори, канали).

Тема 2.Ферменти та коферменти. Історія відкриття та вивчення ферментів. Каталітична (ферментативна) функція білків. Риси подібності і відмінності між ферментами та каталізаторами небілкової природи. Будова ферментів. Ферменти-протеїни та ферменти-протеїди. Коферменти (коензими) - органічні кофактори ферментів. Типи зв’язків між коферментами та апоферментами. Роль йонів металів в утворені зв’язку кофермент-апофермент. Хімічна природа та механізм дії деяких коферментів (переносників гідрогену та електронів; коферментів-переносників груп; коферментів з іншими функціями). Будова каталітичного центру ферментів (субстратний та алостеричний). Загальні закономірності будови ферментів. Поняття про ізоензими та мультиферментні комплекси. Локалізація ферментів у клітині. Просторова ізольованість реакцій розпаду і синтезу у клітині. Механізм дії ферментів. Кінетика ферментативних реакцій. Субстратна константа (Кs ) і константа Міхаеліса (Кm ). Властивості ферментів: термолабільність, залежність активності від рН середовища, специфічність. Активатори та інгібітори ферментів. Конкурентне та неконкурентне гальмування дії ферментів. Зв’язок між конформацією білка та його каталітичною активністю. Номенклатура і класифікація ферментів. Шифри ферментів. Класи ферментів: оксидоредуктази, трансферази, гідролази, ліази, ізомерази, лігази. Характеристика основних підкласів та підпідкласів перерахованих класів ферментів. Промислове добування та практичне використання ферментів.

Тема 3.Вітаміни. Вітаміни. Історія відкриття вітамінів та розвитку вітамінології як науки. Роль вітчизняних вчених у розвитку вітамінології ( О.В. Паладін, Р.В. Чаговець, Є.Ф. Шамрай). Роль вітамінів у харчуванні людини і тварин. Авітамінози, гіповітамінози, гіпервітамінози. Класифікація та номенклатура вітамінів. Провітаміни. Вітамерія. Антивітаміни. Жиророзчинні вітаміни. Вітамін А (ретинол). Хімічна будова вітамінів А₁ та А₂, їх геометричні ізомери. Участь вітаміну А₁ у зоровому акті. Вітамін D₁ (кальциферол). Хімічна структура вітаміну D₂ (ергокальциферол) та D₃ (холекальциферол), їх роль у фосфорно-кальцієвому обміні. Вітамін Е (токоферол). Його участь в окисно-відновних процесах. Вітамін К (філохінон), його відношення до системи зсідання крові. Вікасол. Вітамін F. Водорозчинні вітаміни. Вітамін В₁ (тіамін), хімічна природа та механізм дії. Вітамін В₂ (рибофлавін), його будова та участь в окисно-відновних реакціях. Вітамін В₃ (пантотенова кислота), його участь в утворенні коензиму А. Вітамін В₅ (нікотинова кислота та її амід): структура та участь в транспорті атомів гідрогену у складі НАД. Вітамін В₆ (піридоксин), його форми (піридоксол, піридоксаль, піридоксамін) і значення для здійснення реакцій переамінування. Вітамін В₁₂ (ціанкобаламін). Вітамін В₁₅ (пангамова кислота), його участь в перенесенні одновуглецевих фрагментів. Вітамін С (аскорбінова кислота). Вітамін Р (рутин). Синергізм дії вітамінів С і Р.

Тема 4.Гормони та їх роль в обміні речовин. Історія розвитку вчення про гормони. Класифікація та номенклатура гормонів. Механізм дії гормонів. Хімічна природа гормонів. Стероїдні гормони: будова, властивості, функціональна активність (кортикостерон, альдостерон, тестостерон, естрадіол). Пептидні гормони, структура і функції. Характеристика найважливіших з них (окситоцин, вазопресин, гастрин, глюкагон, інсулін, адренокортикотропний гормон, меланоцитостимулюючий гормон, паратгормон, тіреотропін, соматотропний гормон). Гормони – похідні амінокислот (тироксин, адреналін, норадреналін). Застосування гормонів у сільському господарстві та медицині. Поняття про нейрогормони та нейромедіатори.

Змістовий модуль 4. Нуклеїнові кислоти, біологічне окиснення та біохімія печінки та біологічних рідин

Тема 1.Нуклеїнові кислоти та їх обмін. Історія відкриття та вивчення нуклеїнових кислот. Кількісний вміст та локалізація в клітині нуклеїнових кислот. Хімічний склад нуклеїнових кислот. Фізико-хімічні властивості нуклеїнових кислот. Азотисті основи нуклеїнових кислот. Мінорні пуринові та піримідинові азотисті основи. Поняття про нуклеозиди та нуклеотиди. Два типи нуклеїнових кислот: ДНК і РНК. Їх відмінності у хімічному складі, будові та функціях. Структура ДНК. Нуклеотидний склад ДНК, правила Чаргаффа. Первинна структура ДНК. Вторинна та третинна структура ДНК. Структурна організація ДНК у хромосомах. Поняття про плазміди та їх використання в біотехнології. Рибонуклеїнові кислоти: види (рРНК, тРНК, іРНК), будова та значення. Шляхи розпаду нуклеїнових кислот до вільних нуклеотидів. Механізм реакцій розпаду пуринових основ до β-аланіну та карбамінової кислоти. Кінцеві продукти розпаду пуринових та піримідинових основ у представників різних класів тварин та рослин. Біосинтез пуринових та піримідинових основ та відповідних мононуклеотидів у живих організмах. Механізм біосинтезу ДНК. ДНК-полімераза, механізм її дії. Комплементарний механізм забезпечення специфічності відтворення первинної структури під час біосинтезу ДНК. Роль ДНК-затравки (ДНК-матриці). Механізм реплікації ДНК. Роль ДНК у передачі спадкової інформації. Біосинтез РНК. Локалізація біосинтезу РНК у клітині.

Тема 2.Біологічне окиснення. Історія розвитку уявлень про механізм біологічного окиснення. Сучасні уявлення про механізми біологічного окиснення. Два типи оксидоредуктаз в клітині: а) що забезпечують дегідрування субстратів і передачу атомів гідрогену на оксиген; б) що каталізують реакції безпосереднього включення оксигену до субстрату (оксигенази та гідроксилази). Спряження біологічного окиснення з фосфорилюванням. Окисне фосфорилювання на рівні субстрату і на рівні електронтранспортного ланцюга. Механізм окиснювального фосфорилювання. Дихальний ланцюг. Локалізація окиснювального фосфорилювання у клітині. Мітохондрії, їх структура і функції. Пероксисоми та їх функції. Енергетичний ефект розпаду вуглеводів під час бродіння, гліколізу та дихання. Енергетичний ефект окиснення тригліцеридів та інших ліпідів.

Тема 3.Взаємозв’язок та регуляція процесів обміну речовин. Зв’язок між процесами обміну вуглеводів, ліпідів та білків. Спільність проміжних продуктів обміну вуглеводів, ліпідів та білків. Центральна роль ацетилкоензиму А у процесах обміну речовин. Регуляція обміну речовин. Вивільнення енергії в організмі в процесі обміну речовин.

Тема 4.Функціональна біохімія печінки, крові, нирок та сечі. Хімічний склад печінки. Печінка – центральне депо вуглеводів. Глікоген на функція печінки. Роль печінки в обміні ліпідів. Роль печінки в білковому і азотистому обміні. Жовчоутворююча та екскреторна функції печінки. Детоксикаційна (знешкоджуюча) функція печінки. Фізико-хімічні властивості крові. Буферні системи крові. Хімічний склад формених елементів крові і плазми. Дихальна функція еритроцитів та біохімія гемоглобіну. Ферменти плазми крові. Механізм зсідання крові. Біохімічні функції крові та їх характеристика. Хімізм утворення сечі. Хімічний склад сечі. Внутрішньосекреторна функція нирок.