- •Понятие, задачи, предмет, методы, содержание и компетенции дисциплины «Биологическая химия».
- •Роль отечественных ученых в развитии биохимии.
- •Разделы биохимии. Значение биохимии для других специальных дисциплин (зоопсихология, кормление животных, кинологии).
- •Периоды развития биохимии.
- •2.11 Ионное произведение воды и его следствия.
- •2.16 Буферные системы крови.
- •2.17 Характеристика коллоидных состояний веществ.
- •2.18 Условия, необходимые для получения коллоидных растворов.
- •2.19 Методы получения коллоидных растворов.
- •2.20 Методы очистки коллоидных растворов.
- •2.21 Механизм адсорбции.
- •2.22 Адсорбционная хроматография.
- •2.24 Факторы устойчивости коллоидных растворов.
- •2.25 Механизм коагуляции под действием электролитов.
- •2.26 Коллоидная защита.
- •2.27 Студни.
- •2.28 Методы получения студней.
- •3.1 Общая характеристика углеводов, их роль в питании и жизнедеятельности организма.
- •3.2 Классификация углеводов.
- •3.3 Моносахариды, их типы и классификация по числу атомов.
- •3.4 Триозы, их строение.
- •3.5 Характеристика и строение пентоз.
- •3.6. Характеристика и строение гексоз.
- •3.7. Общая характеристика и образование дисахаридов (мальтозы, лактозы, целлобиозы и галактозы).
- •3.8. Общая характеристика полисахаридов и классификация.
- •3.9. Характеристика, строение и роль крахмала, целюллозы и инулина в питании животных.
- •3.10. Характеристика и строение гликогена.
- •3.11. Строение и роль в организме гепарина, гиалуроновой, хондроитинсерной кислоты.
- •3.12. Химизм переваривания углеводов.
- •3.13. Переваривание у разных видов животных.
- •3.14. Пути использования всосавшейся глюкозы.
- •3.15. Роль печени в углеводном обмене.
- •3.16. Содержание гликогена в печени и мышцах.
- •3.17. Роль гликогена в мышечной ткани.
- •3.18. Гликонеогенез.
- •3.19. Пути расщепления углеводов в организме.
- •3.20. Гликогенолиз.
- •3.21. Гликолиз.
- •3.22. Цикл трикарбоновых кислот.
- •3.23. Пентозофосфатный путь окисления глюкозы и его роль в организме.
- •Действие инсулина на углеводный обмен.
- •Антагонисты инсулина по действию на углеводный обмен.
- •Нарушение углеводного обмена.
- •Гипогликемия, гипергликемия, глюкозурия. Гипогликемия.
- •4.1. Общая характеристика белков, их значение и функции в организме. Свойства белков.
- •4.2. Классификация и строение аминокислот.
- •Ациклические:
- •2. Циклические:
- •4.3. Незаменимые, частично заменимые и заменимые аминокислоты. Полноценные и неполноценные белки.
- •4.4. Полипептидная теория строения белков.
- •4.7. Характеристика и строение нуклеопротеидов.
- •4.8. Характеристика и строение хромопротеидов, фосфопротеидов, липопротеидов, гликопротеидов.
- •4.9. Строение днк, её роли и функции.
- •4.10. Строение рнк, её роль и функции.
- •4.11. Переваривание белков.
- •4.12. Всасывание белков.
- •4.13 Гниение белков в толстом отделе кишечника.
- •4.15 Дезаминирование аминокислот.
- •4.19 Количественная сторона белкового обмена, баланс азота.
- •4.20 Нарушение и регуляция белкового обмена.
- •5.1. Общая характеристика. Биологическая роль липидов.
- •5.2 Классификация липидов.
- •5.3 Строение нейтрального жира. Характеристика высших жирных кислот. Структурные и запасные жиры.
- •5.4 Стерины и стериды.
- •5.5 Воски.
- •5.7. Сфиногофосфолипиды, цереброзиды их роль.
- •5.9 Всасывание продуктов гидролиза жира. Строение желчных кислот и их участие во всасывании жирных кислот. Круговорот желчи.
- •5.10 Ресинтез. Липидов в клетках тонкого кишечника.
- •5.11Липолиз. Окисление глицерина.
- •5.12. Теория ф.Кнооп и современная схема β – окисления высших жирных кислот.
- •5.13. Липосинтез. Синтез глицерина и высших жирных кислот.
- •5.14. Регуляция липидного обмена.
- •5.15. Патология липидного обмена.
- •6.1. Витамины, биологическая роль. Функции витаминов и классификация.
- •1. Жирорастворимые а, d, e, k, f.
- •6.2. Жирорастворимые витамины. Строение и значение.
- •6.7. Гормоны. Строение, значение и роль.
- •6.8. Свойства и механизм действия гормонов. Общие свойства гормонов.
- •6.9. Функциональная классификация гормонов.
- •6.10. Макро- и микроэлементы. Значение, классификация и биологическая роль.
- •7.1. Биохимия крови. Значение и функции.
- •7.2. Биохимия мочи. Общая характеристика.
- •7.3. Биохимия печени.
- •7.4. Биохимия костной ткани.
- •7.5. Биохимия нервной ткани.
- •7.6. Биохимия яйца.
Разделы биохимии. Значение биохимии для других специальных дисциплин (зоопсихология, кормление животных, кинологии).
В зависимости от объекта и направления исследований биохимия делится на отрасли:
1. Общая биохимия рассматривает закономерности состава и превращений химических соединений в процессах жизнедеятельности организма, являющихся общими для многих видов живых существ.
2. Биохимия растений – хим. состав и обмен веществ у растительных организмов.
3. Биохимия животных изучает особенности состава химических соединений в живых организмах, обмена веществ и энергии в зависимости от вида, породы, линии, факторов питания и содержания, особенности технологии производства продуктов животноводства.
4. Ветеринарная биохимия исследует химический состав и особенности обмена веществ в организме животного на фоне его заболеваний.
Биохимические анализы крови, мочи, кала позволяют определить норму или патологию в организме. Например, при разных заболеваниях коллоидная устойчивость крови снижается и многие вещества (соли, мочевая кислота) выпадают в осадок, откладываясь в тканях организма, в нормальной моче имеются лишь следы белка, но при воспалении почек, расстройствах сердечной деятельности видны белки, чаще альбумины, оксигемоглобин и форменные элементы крови появляются при повреждении мочеполовых путей, в обычной моче сахара нет, а при патологии он появляется в больших количествах.
Периоды развития биохимии.
I период – с древних времен до эпохи Возрождения (XV век). Это период практического использования биохимических процессов без знаний их теоретических основ и первых, порой очень примитивных, биохимических исследований. Люди уже знали технологию производств, основанных на б/х процессах, таких как хлебопечение, сыроварение, виноделие, дубление кож, приготовления красок и тканей из растений. попытки понять свойства отдельных веществ растительного и животного происхождения.
II период – начало эпохи Возрождения до 2-я пол. 19 в.- б/х становится самостоятельной наукой. да Винчи провел опыты и на основании их результатов сделал важный для тех лет вывод, что живой организм способен существовать только в такой атмосфере, в которой может гореть пламя. В этот период следует выделить работы таких ученых, как Парацельс, М. В. Ломоносов, Ю. Либих, А. М. Бутлеров, Лавуазье.
III период – 2-я пол. 19 века- 50-е г. 20 в. Резкое увеличение интенсивности и глубины биохимических исследований, объема получаемой информации, использование достижений б/х в промышленности, медицине, с/х. К этому времени относятся работы одного из основоположников отечественной биохимии А. Я. Данилевского, М. В. Ненцкого
IV период – с начала 50-х гг. 20 в.- по наст. время. широкое использованием в б/х исследованиях физических, физико-химических, математических методов, активным и успешным изучением основных биологических процессов (биосинтез белков и нуклеиновых кислот) на молекулярном и надмолекулярном уровнях.
1953 –Уотсон и Крик предложили модель двойной спирали строения ДНК.
1953 – Сенгер впервые расшифровал аминокислотную последовательность белка инсулина. 1961 – Ниренберг расшифровал первую «букву» кода белкового синтеза – триплет ДНК, соответствующий фенилаланину.
1966– Митчелл сформулировал хемиосмотическую теорию сопряжения дыхания и окислительного-фосфорилирования, сформулирована первая классификация ферментов.
1969 – Мерифильд химическим путем синтезировал фермент рибонуклеазу. 1971 –установлена первичная структура аспартатаминотрансферазы – белка из 412 аминокислот. 1977 – Сенгер впервые полностью расшифровал первичную структуру молекулы ДНК.
2.1 Дать понятие растворов.
Растворы – однородные системы, состоящие из растворенного вещества, растворителей и продуктов их взаимодействия. Растворы по факту- это все биологические жидкости организма.
2.2 Особенности строения молекул воды.
Молекулы воды полярные, т.е. 1 частица заряжена положительно, а 2 отрицательно, имеют малый заряд и соединяются водородными связями. Диполь, попадая в электрическое поле, притягивается к противоположным полюсам.
Прочность межионных связей уменьшается, ионы отрываются и переходят в раствор. (Диполь – центры отрицательных и положительных зарядов в молекуле находятся в разных местах).
2.3 Классификация растворов. В основе лежит размер частиц растворенного вещества (от размера дисперсионной фазы).
Все р-ры делят на 4 группы:
1. Молекулярно-дисперсная – р-р частиц <0,0014 микрон.
2. Ионодисперсные р-ры – 0,001 микрон.
3. Коллоидные р-ры – 0,1 – 0,001 микрон.
4. Грубо дисперсные р-ры - >0,1 микрона.
Система, состоящая из двух (и более) веществ, одно из которых распределено в виде очень мелких частиц в другом, называется дисперсной системой.
Распределенное вещество называется дисперсной фазой, а вещество, в котором распределена дисперсная фаза, — дисперсионной средой.
2.4 Диффузия и осмос.
Диффузия. Одним из основных свойств живых клеток является перенос веществ через мембрану. Мембрана – 2й слой фосфолипидов, который состоит из простых жиров и белковых молекул.
Диффузия является механизмом, с помощью которого вещества перемещаются через мембрану. Диффузия – самопроизвольный процесс выравнивания концентрированного вещества по всему объему растворителя за счет теплового движения молекул.
Осмос – частный случай диффузии или односторонняя диффузия. Наблюдается при наличии полупроницаемой мембраны. Процесс перехода растворителя (воды) в сторону наиболее концентрированного раствора.
2.6 Осмотическое давление в растворах электролитов.
Осмотическое давление для электролитов всегда выше, т.к. количество частиц в электролитах постоянно растет.
Для электролитов введен изотонический коэффициент, который показывает во сколько раз осмотическое давление электролитов выше, чем неэлектролитов. Р = I * R * C * T.
К электролитам относятся кислоты, основания и почти все соли, к неэлектролитам — большинство органических соединений, а также вещества, в молекулах которых имеются только ковалентные неполярные.
Сила, обуславливающая осмос, есть осмотическое давление. Закон осмотического давления Вант – Гоффа: осмотическое давление зависит от разбавленного раствора прямо пропорционально молярной концентрации и температуре.
P = R (универс газ пост) * С (моляр конц) * Т (t абс 0 по Кельвину = 273).
2.7 Роль осмотического давления в животном организме.
Явление осмоса и осмотическое давление играют огромную роль в биологических системах, которые содержат полупроницаемые перегородки в виде разных тканей, в том числе оболочек клеток.
Постоянный осмос воды внутрь клеток создает избыточное гидростатическое давление, которое обеспечивает прочность и упругость тканей, которое называют тургором.
2.8 Изотонические, гипо- и гипертонические растворы.
Окружающий клетку раствор может быть по отношению к раствору клетки:
1. Изотонический (Pср = Pкл). Ничего не происходит, вода входит/выход с одинаковой скоростью.
2. Гипертонический (Pср > Pкл). Вода выходит, эритроцит смарщивается, происходит явление плазмолиза.
3. Гипотонический (Pср < Pкл). Вода входит, эритроцит набухает, происходит явление гемолиза. Гипертонический раствор может помочь при воспалительных процессах в суставах, гнойниках, при ангине и тонзиллите, головной боли.
В медицинской практике гипотонические растворы имеют ограниченное применение. Для ликвидации обезвоживания применяют только гипотонические растворы хлорида натрия, иногда в течение нескольких дней до восстановления сознания.
2.9 Понятие гемолиза и плазмолиза.
Плазмолиз (разложение, распад), отделение протопласта от клеточной стенки в гипертоническом растворе.
Гемолиз (распад, разрушение) — разрушение эритроцитов крови с выделением в окружающую среду гемоглобина.
В гипотоническом растворе происходит гемолиз (разрушение, растворение) эритроцитов, ибо осмос направлен в клетку. Эритроциты набухают, клеточная оболочка (мембрана) разрывается и содержимое клетки растворяется.
В гипертоническом растворе эритроциты сморщиваются, теряют первоначальную форму (плазмолиз) в силу того, что осмос направлен из клетки в раствор.
2.10 Теория электролитической диссоциации.
В ионно-дисперсных растворах частицы растворенного вещества находятся в виде ионов. К ним относятся все электролиты. Теорию электролитической диссоциации разработал Аррениус в 1887 году. Согласно этой теории молекулы электролитов в воде распадаются на ионы (катионы +, анионы -). Причиной диссоциации является физико-химический процесс взаимодействия электролита (гидротация) с водой. Количественная характеристика диссоциации – степень диссоциации.
Степень диссоциации рассчитывается: α = кол-во молекул, распавшихся на ионы / на общее количество молекул. Степень диссоциации определяется опытным путем и выражается в долях единиц или в %. Например, α = 5%, это значит, что из 100 молекул только 5 распались. α зависит: от природы растворителя, от природы электролита, от температуры раствора и от степени разбавления водой. По природе все электролиты делятся на: сильные (α > 30%. HCL, H2SO4, HNO3, почти все щелочи); средние (α от 2 до 30%. H3PO4, H2SO3); слабые электролиты (α < 2%. CH3COOH, H2CO3).
Константа диссоциации. Сильные электролиты в воде полностью диссоциируют на ионы, а слабые частично. Диссоциация слабых электролитов выражается следующим уравнением: КА К(+) + А (-).
Диссоциация – распад молекул на ионы. Обратный процесс – молизация. Через время скорость этих 2 процессов выравнивается и наступает состояние химического равновесия.
Химическое равновесие – в одинаковый промежуток времени сколько молекул образовалось, столько и распадается. Для всякого обратного процесса применим закон действующих масс.
В состоянии химического равновесия произведение концентрации продуктов реакции, деленное на произведение концентрации продуктов исходных веществ, есть величина постоянная и называется константой равновесия. А для диссоциации – константа диссоциации. КД = [К+]*[А-] / [КА]. КД характеризует способность электролита диссоциировать на ионы, является характеристикой силы электролита, при чем более удобной, чем α, т.к. КД не зависит от разбавления водой.
Группы электролитов по КД: 1. Сильные (КД>10-2). 2. Средние (КД от 10-2 до 10-4). 3. Слабые (КД от 10-5 до 10-9). 4. Очень слабые (КД<10-9)