Электронный учебно-методический комплекс по учебной дисциплине «Основы биохимии и токсикологии» для специальности 1-57 01 02 «Экологический менеджмент и аудит в промышленности»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Белорусский национальный технический университет

Кафедра «Инженерная экология»

Электронный учебно-методический комплекс по учебной дисциплине

«ОСНОВЫ БИОХИМИИ И ТОКСИКОЛОГИИ»

для специальности 1-57 01 02 Экологический менеджмент и аудит в промышленности

Минск ◊ БНТУ ◊ 2020

Пояснительная записка

ЭУМК по учебной дисциплине «Основы биохимии и токсикологии» представляет собой комплекс систематизированных учебных и методических материалов, а также дидактических средств обучения. Он предназначен для использования в образовательном процессе по специальности 1-57 01 02 «Экологический менеджмент и аудит в промышленности». ЭУМК разработан в соответствии с учебной программой по учебной дисциплине «Основы биохимии и токсикологии» для специальности, утвержденной 21.06.2018 г., регистрационный № УД - ФГДЭ 89-36/уч.

Цель ЭУМК - помочь студентам, магистрантам, аспирантам и педагогам сформировать целостную систему знаний в области структуры биомолекул и их роли в качестве мишени при взаимодействии с ядами, механизмов поступления, распределения, метаболизма и выделения ядов из организма, процессов адаптации и привыкания к токсическим веществам с целью их возможной коррекции.

ЭУМК способствует успешному осуществлению учебной деятельности, дает возможность планировать и осуществлять самостоятельную работу студентов, обеспечивает рациональное распределение учебного времени по темам учебной дисциплины и совершенствование методики проведения занятий.

ЭУМК по учебной дисциплине «Основы биохимии и токсикологии» включает 4 модуля:

1.Теоретический. Содержит сведения о комплексном токсическом действии ксенобиотиков начиная с биомолекул и клетки и заканчивая человеком и биосферой, вопросы строения, классификации и реагирование основных биомолекул, входящих в состав живых организмов, на токсическое воздействие ксенобиотиков.

2.Практический. Содержит практические работы по учебной дисциплине «Основы биохимии и токсикологии»

3.Вспомогательный. Содержит учебную программу по дисциплине «Основы биохимии и токсикологии».

4.Информационный. Содержит перечень актуальной литературы.

Перечень материалов

Электронный учебно-методический комплекс (ЭУМК) содержит сведения об основах биохимии и токсикологии, современном направлении развития этих наук, необходимых студенту для выполнения практических работ. В ЭУМК представлены современные данные о синтетическом токсическом действии ксенобиотиков начиная с биомолекул и клетки и заканчивая человеком и биосферой. Рассмотрены вопросы строения, классификации и реагирование основных биомолекул, входящих в состав всех живых организмов, на токсическое воздействие ксенобиотиков. Приведены систематизированные и структурированные сведения об основных экотоксикантах, их токсикометрических показателях, путях поступления в организм, биотрансформации и выведения их из организма. Рассмотрены методы и пути снижения токсического действия ксенобиотиков.

I. ОСНОВЫ БИОХИМИИ

1.1. Основы биохимии. Свойства, особенности и химический состав биомолекул

Предмет и задачи дисциплины. Структура и перспективы развития. Признаки живой материи. Классификация элементов по биологической роли и по содержанию в организме. Функциональные группы биомолекул. Характеристика основных классов биомолекул, их молярная масса.

Биохимия – наука о химическом строении и функции веществ, входящих в состав живой материи, их превращениях в процессе жизнедеятельности. Она является основой для глубокого понимания всего, что происходит на более высоких уровнях организации живой материи и в первую очередь в клетках и живых организмах.

Термин "биохимия" эпизодически употреблялся с середины XIX века, но в классическом смысле он был предложен и введен в научную среду в 1903 году немецким химиком Карлом Нейбергом (Carl

Neuberg).

Главной задачей биохимии является:

1)идентификация основных закономерностей биохимических процессов,

2)выяснения взаимосвязи между структурой и функциями биомолекул, участвующих в реакциях клеточного метаболизма

Предмет изучения биохимии:

1)химическая природа веществ, входящих в состав живых организмов

2)их превращения

3)связь этих превращений с деятельностью клеток, тканей, органов и организма в целом.

Объектами изучения биохимии являются различные живые организмы - вирусы, бактерии, растения, животные и организм человека.

Перспективы биохимии

Молекулярная генетика

•Клонирование

•Генная инженерия

•Гибридизация и т.д Биотехнологии

•Протоинженерия

•Биоэлектроника

Нанотехнологии

•Биомедицина

•Бионика и т.д.

Структура биохимии

Биохимия подразделяется на

1.структурную, изучающую химическое строение биомоле-

кул,

2.метаболическую, изучающую обмен веществ и энергии,

3.функциональную биохимию, связанную с изучением взаимосвязи между химическими превращениями веществ в организме

иих биологическими функциями.

Признаки живой материи:

способность к метаболизму, т.е. обмену веществ и энергии.

Метаболизм включает две стадии:

a)катаболизм – ферментативное расщепление крупных полимерных молекул до простых с выделением энергии химических связей (организм поглощает из внешней среды необходимые вещества и превращает их в вещества, специфичные для него. );

b)анаболизм – ферментативный синтез крупных полимерных молекул из простых с использованием энергии;

сложность, высокий уровень структурной организации

живой материи.

Уровни организации живой материи:

молекулы→мембраны, субклеточные органлы → клетка→ ткани→ органы→организм → популяция → биогеоценоз;

Молекулярно-генетический уровень. Любая живая система со-

стоит из биологических макромолекул: белков, нуклеиновых кислот и других органических веществ. На молекулярно-генетическом уровне изучают физикохимические процессы, происходящие в

организме (синтез и распад белков, нуклеиновых кислот, липидов, обмен веществ и энергии, копирование генетической информации).

Клеточный уровень. Клетка - основная структурная, функциональная и генетическая единица организации подавляющего большинства живых организмов. Элементарное явление - реакции метаболизма. На клеточном уровне изучают строение клеток и клеточных компонентов. Метаболизм, происходящий на уровне клетки, необходим для осуществления жизни на других уровнях.

Онтогенетический уровень. Элементарной единицей жизни на этом уровне является особь . На онтогенетическом уровне изучают процессы, происходящие в организме, начиная с момента его зарождения и до прекращения жизни: особенности строения, физиологии, механизмы адаптации, поведение и т.д. Изменения, происходящие в течение всего периода индивидуального развития особи, составляют элементарное явление на данном уровне.

Популяционно-видовой уровень. Элементарная единица – попу-

ляция. В этой системе происходят элементарные эволюционные преобразования, такие как естественный отбор, мутации. На попу- ляционно-видовом уровне изучают факторы, влияющие на численность популяций, их половой состав и др.

Биогеоценотический и биосферный уровни. Элементарная струк-

тура - биогеоценоз - это исторически сложившиеся устойчивые сообщества растений, животных и микроорганизмов, находящихся в постоянном взаимодействии с компонентами атмосферы, гидросферы и литосферы, т.е. целостная саморегулирующаяся и самоподдерживающаяся система..Элементарное явление на биосферном уровне связано с круговоротом веществ и энергии, происходящим при участии живых организмов.

Все уровни организации живого тесно соединены между собой, что свидетельствует о целостности живой природы.

изменчивость – способность к самостоятельному реагированию на воздействие окружающей среды изменением химического состояния и функционирования;

способность к точному самовоспроизведению за счет пе-

редачи наследственной информации Время существования любой биологической системы огра-

ничено. Для поддержания жизни необходим процесс самовоспроиз-