Міністерство освіти та науки України
Державний вищий навчальний заклад
«Рівненський коледж економіки та бізнесу»
Біохімія
Навчально-методичний посібник для самостійного
вивчення дисципліни
Розробила викладач хімії, фізики та біохімії РКЕБ
Заваліна О. М.
Рівне – 2011
Міністерство освіти і науки України
Державний вищий навчальний заклад
Рівненський коледж економіки та бізнесу
«ЗАТВЕРДЖУЮ»
Заступник директора з навчальної роботи РКЕБ
Гусевик С.О.
_________________________2011 р.
Біохімія
Навчально-методичний посібник для самостійного
вивчення дисципліни
Розробила викладач хімії, фізики та біохімії РКЕБ
Заваліна О. М.
Рівне – 2011
Упорядник:
Заваліна О. М. – викладач фізики, хімії та біохімії РКЕБ
Рецензенти:
Тищук Віталій Іванович - кандидат педагогічних наук, професор, член-кореспондент Академії педагогічних та соціальних наук.
Р. Ю. Федорчук – викладач хімії РКЕБ.
Даний посібник розрахований для студентів вищих навчальних закладів І – ІІ рівнів акредитації технологічних спеціальностей екстернатної та денної форми навчання.
У посібнику висвітлено перелік питань з кожної теми за розділами згідно навчальної програми з курсу біохімії, а також теми самостійного опрацювання матеріалу з даної дисципліни.
Посібник допоможе студентам за короткий термін ознайомитись з курсом біохімії та підготуватись до складання заліку.
Біохімія
Навчально-методичний посібник для самостійного
вивчення дисципліни
Розглянуто і затверджено на засіданні циклової комісії природничих та фізико-математичних дисциплін
Протокол № від « __ » ___________2011року
Зміст
Передмова…………………………………………………………………………………..6
Зміст…………………………………………………………………………………………4
1. Хімічний склад живих організмів……………………………………………...…7
1.1. Особливості хімічного складу живих організмів………………………...9
1. 2. Макроелементи в організмі людини, їх значення………………………..8
1. 3. Мікроелементи в організмі людини, їх значення…………………………….….9
1. 4. Хімічні елементи в продуктах харчування…………………………………..…..10
2. Нуклеїнові кислоти ДНК та РНК. Ліпіди………………………………………….….12
2.1. Молекула ДНК……………………………………………………………...17
2.2. Молекула РНК………………………………………………………………19
2.3. Функції нуклеїнових кислот……………………………………………….….20
2.4. Класифікація та функції ліпідів……………………………………………….21
3. Каталіз. Ферментативний каталіз……………………………………………………..…..24
4. Особливості ферментів мікроорганізмів, їх функції………………………………….…32
4.1. Ферментів мікроорганізмів…………………………………………………...32
4.2. Види ферментів та їх роль…………………………………………………….32
4. 3. Використання ферментів мікроорганізмів людиною……………………….34
5. Гормони – регулятори обміну речовин в організмі…………………………………...…36
6. Обмін ліпідів. Травлення, всмоктування та перетворення в тканинах………………….38
6.1. Обмін ліпідів………………………………………………………………….38
6. 2. Окислення гліцерину…………………………………………………………40
6. 3. Окислення вищих жирних кислот……………………………………………41
6. 4. Обмін кетонових тіл…………………………………………………………..42
6. 5. Біосинтез гліцерину………………………………………………………..….45
6. 6. Біосинтез вищих жирних кислот……………………………………………..46
6.7. Біосинтез тригліцеридів……………………………………………………….46
7. Обмін білків. Значення у харчуванні. Травлення. Біосинтез білку…………………..…..48
7. 1. Функції білка……………………………………………………………….49
7. 2. Умови і етапи біосинтезу білка……………………………………………51
7.3. Природа генетичної коду…………………………………………….…….55
7.4. Етапи синтезу білка……………………………………………………...….57
8. Взаємозв,язок обміну білків, жирів і вуглеводів……………………………………...59
9. Водний і мінеральний обмін…………………………………………………………...63
9.1. Значення води і мінеральних солей……………………………………….63
9.2. Водний обмін………………………………………………………………..63
9.3. Значення води в процесі росту і розвитку дитини……………………….64
10. Біохімія зерна і хліба…………………………………………………………………65
10. 1. Хімічний склад зерна…………………………………………………….65
10.2. Крупи………………………………………………………………………66
10.3. Класифікація та асортимент крупів………………………………………68
10.4. Борошно……………………………………………………………………71
10.5. Показники якості та дефекти крупів і борошна…………………………74
10.6. Дефекти крупів і борошна…………………………………………….…..77
11. Біохімія кави та чаю…………………………………………………………………...78
11.1. Із чого «зроблена» кава?...............................................................................78
11.2. Хімічний склад та харчова цінність кави…………………………………80
11.3. Кофеїн кави…………………………………………………..…………….82
11.4. Фармакологічні властивості……………………………………………….83
11. 5. Передозування……………………………………………………………..85
11.6. Чай китайський…………………………………………………………….86
Література……………………………………………………………..…………94
Передмова
Підвищення рівня професійної підготовки студентів вищих навчальних закладів І – ІІ рівнів акредитації, їх готовність до самостійної праці базується на серйозному загальноосвітньому фундаменті та знанні окремих дисциплін, без яких неможливе засвоєння практичних навиків за спеціальністю. Саме тому знання біохімії необхідне при вивченні спеціальних дисциплін.
Запропонований метеріал визначає основи біохімічної освіти для студентів харчової промисловості.
В основі якісної оцінки харчової сировини, удосконалення технологічних процесів харчової промисловості лежать біохімічні показники і перетворення. Нові галузі харчової промисловості базуються на певних досягненнях біологічної хімії. Наприклад, виробництво органічних харчових кислот за допомогою мікроорганізмів і таке інше.
Композиція матеріалу поділена на три частини: це статистична і динамічна біохімія, а також біохімія окремих продуктів харчування. У першому розділі представлені дані хімічної структури. Динамічна біохімія включає вивчення обміну речовин, а третій розділ – присвячений висвітленню біохімічних основ окремих продуктів харчування.
У поданих темах прослідковується міжпредметний зв,язок з такими дисциплінами як органічна та неорганічна хімія, загальна біологія, мікробіологія, фізіологія харчування та технологія харчування.
Важливим етапом процесу навчання є саме самостійна підготовка студентів. Вона дозволяє здійснити зворотній зв,язок між студентом та викладачем, дає конкретний матеріал для аналізу повноти та якості знань. Перевіряючи та аналізуючи матеріал студент має можливість самостійно робити висновок.
1. Хімічний склад живих організмів.
1.1. Особливості хімічного складу живих організмів
Подібність елементарного хімічного складу клітин усіх організмів свідчить про єдність живої природи. Водночас у живих організмах не виявлено жодного хімічного елементу, який би траплявся в тілах неживої природи. Цим підтверджується спільність живої і неживої природи.
Найбільший вміст у клітині чотирьох елементів: кисню (65-70%), вуглецю (15-18 %), водню (8-10 %), азоту (2—3 %). Це органогенні елементи. Разом їх вміст становить 95—98 % загальної маси живого організму. Вміст у живому організмі таких елементів, як кальцій, калій, фосфор, сірка, силіцій, натрій, хлор, магній, залізо, становить десяті частки відсотку. Перелічені хімічні елементи належать до макроелементів.
Кобальт, цинк, мідь, хром, бром, бор, йод, літій, радій містяться у дуже малих кількостях (менше 0,01 %), їх називають мікроелементами. Важливість того чи іншого хімічного елемента для живих істот визначається не його кількістю. Багато мікроелементів входить до складу ферментів, гормонів та інших життєво важливих сполук, які впливають на процеси розмноження, кровотворення та ін.
Усі живі організми значно відрізняються від навколишньої неорганічної природи за кількісним хімічним складом. Великий вміст вуглецю в складі живих організмів пов'язаний з наявністю в них вуглецевмісних сполук, які називають органічними.
У деяких живих організмах нагромаджуються певні хімічні елементи. Так у водоростях нагромаджується йод, у жовтці — літій, у болотній рясці — радій тощо. Із неорганічних сполук у клітині найбільше води. Чим вища інтенсивність обміну речовин у тій чи іншій тканині, тим більше вона містить води. В ембріона людини у віці 1,5 місяця вода становить 97,5 %, у восьмимісячного — 83, у немовляти — 74, у дорослої людини в середньому 66 %. Вміст води в різних органах і тканинах людського організму також різний. Так, мозок дорослої людини містить 86 %, печінка — 70, кістки — 20 % води. З віком вміст води у тканинах зменшується. Вода виконує в клітинах багато функцій: збереження об'єму, забезпечення пружності клітин, розчинення різних хімічних речовин. Крім того, вода — це середовище, в якому відбуваються всі хімічні процеси. Вона безпосередньо бере участь в усіх хімічних реакціях. Так, розщеплення жирів, вуглеводів та інших органічних сполук відбувається в результаті хімічної взаємодії їх з водою. Завдяки високій теплоємності вода захищає цитоплазму від різких коливань температури, сприяє терморегуляції клітин і організму. Частина молекул води (~15 %) у клітинах перебуває у зв'язаному з білковими молекулами стані. Вони ізолюють білкові молекули одну від одної в колоїдних розчинах. Кальцій в організмі людини міститься в основному у складі кісток і зубів. Потреба дорослої людини в кальції — 0,8—1,0 г на добу. Значно більша кількість кальцію (до 2 г на добу) потрібна вагітним жінкам, жінкам, які годують немовлят, та дітям, в організмі яких кальцій використовується на утворення кісток. Магній відіграє дуже важливу роль в організмі людини. Більша частина магнію міститься в кістках. Потреба дорослої людини в магнії — 400 мг на добу.
Натрій відіграє дуже важливу роль у процесах обміну речовин та регулюванні осмотичного тиску крові. Іони натрію викликають набухання колоїдів тканин і тим самим затримують в організмі зв’язану воду. В організмі людини калій бере участь у біохімічних реакціях, утворенні буферних систем. У присутності калію зменшується здатність білків утримувати воду, що допомагає виводити її з організму.
Фосфору належить провідна роль у функціонуванні центральної нервової системи. Сполуки фосфору найбільш поширені в організмі людини і мають велике значення у процесах обміну речовин у м’язах. Фосфор входить до складу АТФ — головного акумулятора енергії тваринного організму. Крім того, фосфор потрібен кожному клітинному ядру, тому що на нуклеїнових кислотах, які містять фосфор, записана програма побудови кожної клітини, програма побудови усього організму — спадковість. Добова потреба людини у фосфорі 1,6—2,0 г. Йоду в організмі людини міститься небагато (20—30 мг).Половина цієї кількості знаходиться у щитоподібній залозі, а друга частина — у м'язах, кістках та крові.
Йод неорганічних сполук у щитоподібній залозі через кілька годин перетворюється в органічні сполуки. Ці сполуки стимулюють обмінні процеси організму. Якщо в раціоні харчування недостатня кількість йоду, то порушується діяльність щитоподібній залози і розвивається тяжке захворювання — зоб. Фтор відіграє важливу роль у пластичних процесах при утворенні кісток та зубної емалі. Недостатня кількість фтору в раціоні харчування викликає карієс зубів. Якщо в організм надходить збільшена кількість фтору, то виникає флюороз. Це захворювання супроводжується порушенням нормальної будови зубів, на емалі з'являються цятки, зуби стають крихкими.
Мідь поряд із залізом та кобальтом відіграє важливу роль у кровотворенні, стимулює процеси окислення в організмі, допомагає синтезу білків, поліпшує засвоєння вуглеводів. Мідь прискорює ріст і підвищує врожайність багатьох сільськогосподарських культур. Цинк міститься майже у всіх тканинах і рослин, і тварин. Недостатня кількість цинку може призвести до затримки росту молодого організму, а при його нестачі в землі виникають захворювання багатьох рослин. Цинк входить до складу деяких ферментів, він необхідний для нормального функціонування залози, гіпофізу, регулює жировий обмін.