- •Раздел 1. Введение в курс биохимии Лекция 1. Введение в дисциплину
- •1. Предмет и задачи биохимии
- •2. Краткая история развития биохимии
- •3. Основные биополимеры и их мономеры
- •4. Общая характеристика метаболических процессов
- •Раздел 2. Белковые вещества Лекция 2. Общая характеристика белков и аминокислот. Строение, классификация и свойства аминокислот
- •1. Общая характеристика аминокислот
- •2. Классификация протеиногенных аминокислот
- •3. Биологическая роль аминокислот
- •4. Уровни организации белковых молекул (структура белков)
- •Биологический смысл образования четвертичной структуры
- •5. Классификация белков
- •Лекция 3. Основные свойства белков и методы разделения белков и аминокислот
- •1. Основные свойства белков
- •2. Выделение белков из биологического материала
- •3. Методы разделения белков и аминокислот
- •4. Определение первичной структуры белка
- •Раздел 3.Нуклеотиды и нуклеиновые кислоты Лекция 4. Строение и функции нуклеотидов
- •1. Общая характеристика нуклеотидов
- •2. Строение и функции моно- и динуклеотидов
- •3. Строение и функции нуклеиновых кислот
- •4. Основные биохимические функции нуклеотидов
- •Раздел 4.Ферменты Лекция 5. Строение, механизм действия и классификация ферментов
- •1. Строение и основные свойства ферментов
- •2. Механизм действия ферментов
- •3. Номенклатура и классификация ферментов
- •4. Кинетика ферментативных реакций
- •5. Регуляция ферментативных процессов в клетке
- •Ингибирование
- •Раздел 5.Углеводы и их обмен Лекция 6. Химическое строение и свойства углеводов
- •1. Общая характеристика и классификация углеводов
- •2. Строение, свойства и функции моносахаридов
- •3. Строение, свойства и функции олигосахаридов
- •4. Строение, свойства и функции полисахаридов
- •5. Углеводы зерна и продуктов его переработки
- •Лекция 7. Основные пути распада и синтеза углеводов. Гликолиз и брожение
- •1. Процессы распада олиго- и полисахаридов
- •Фосфоролиз
- •Гидролиз
- •2. Синтез олиго- и полисахаридов
- •3. Анаэробные процессы расщепления моносахаридов. Гликолиз
- •4. Брожение и его основные типы
- •Молочнокислое брожение
- •Молочнокислое брожение у аэробных организмов
- •Маслянокислое брожение
- •Лекция 8. Аэробное дыхание
- •2. Окислительное декарбоксилирование пирувата (пвк)
- •Следует отметить, что в результате реакции окисления пвк в образующейся молекуле ацетилкоэнзима а возникают макроэргические связи, которые способствуют его энергетическому обмену в дальнейшем.
- •3. Цикл Кребса (цикл ди- и трикарбоновых кислот, цикл лимонной кислоты)
- •4. Окислительное фосфорилирование
- •Лекция 9. Фотосинтез как основной источник органических веществ на Земле
- •1. Значение фотосинтеза
- •2. Общие представления о химизме фотосинтеза
- •3. Характеристика фотосинтетического аппарата
- •4. Световая фаза фотосинтеза
- •5. Темновая фаза фотосинтеза
- •Раздел 6.Липиды и их обмен Лекция 10. Классификация липидов, их свойства и биологическая роль
- •1. Классификация липидов
- •2. Характеристика основных групп липидов Жирные кислоты
- •Нейтральные жиры
- •Фосфолипиды
- •Стероиды
- •Терпены
- •3. Основные функции липидов
- •4. Липиды зерна и продуктов его переработки
- •В зерне пшеницы около 30% всех липидов составляют липиды, связанные с белками и углеводами, и не экстрагируемые диэтиловым эфиром.
- •В зерне пшеницы, ржи и ячменя содержится в среднем 2% жира. В зерне овса жира несколько больше – около 5%. Именно поэтому овсяные мука и крупа очень легко прогоркают при хранении.
- •Лекция 11. Обмен липидов
- •1. Катаболизм (распад) триацилглицеринов
- •Гидролитическое расщепление триацилглицеринов
- •Катаболизм жирных кислот
- •Катаболизм глицерина
- •2. Синтез жирных кислот и триацилглицеринов Синтез жирных кислот
- •Биосинтез триацилглицеринов
- •3. Обмен фосфолипидов
- •Раздел 7. Витамины и минеральные вещества Лекция 12. Характеристика витаминов и минеральных веществ и их роль в организме человека
- •1. Особенности биологического действия витаминов
- •2. Классификация витаминов
- •3. Патологии, вызванные избытком или недостатком витаминов
- •4. Витамины зерна и продуктов его переработки
- •5. Общая характеристика минеральных веществ и их роли в организме человека
- •Раздел 8.Обмен азота Лекция 13.Ферментативный распад и синтез белков
- •1. Распад белков
- •2. Синтез белков (реализация наследственной информации)
- •Репликация днк
- •Транскрипция
- •Трансляция
- •Лекция 14.Ферментативный распад и синтез аминокислот
- •1. Пути превращения аминокислот
- •2. Распад аминокислот
- •Декарбоксилирование
- •Дезаминирование
- •2. Биосинтез аминокислот
- •Раздел 9.Взаимосвязь между процессами обмена
- •2. Основные этапы катаболизма и анаболизма Этапы катаболизма
- •Этапы анаболизма
- •3. Регуляция биохимических процессов
- •4. Особенности гормональной регуляции Химическая структура гормонов
- •Особенности биологического действия гормонов
- •5. Основные принципы регуляции биохимических процессов
- •Раздел 10.Роль биохимических процессов при
- •2. Биохимические процессы, происходящие при прорастании и созревании зерна
- •3. Биохимические процессы, происходящие при хранении продовольственного сырья
- •4. Роль биохимических процессов в переработке продовольственного сырья
4. Световая фаза фотосинтеза
Во время световой фазы фотосинтеза происходят стабилизация и запасание световой энергии и ее трансформация в химическую энергию. Обязательным условием для осуществления световой стадии фотосинтеза является наличие света.
Световая фаза фотосинтеза включает 4 основных процесса:
1) фотохимическое возбуждение хлорофилла;
2) фотоокисление (фотолиз) воды до кислорода, протонов и электронов;
3) фотовосстановление НАДФ окисленного до НАДФ восстановленного;
4) фотосинтетическое фосфорилирование (образование АТФ из АДФ и фосфорной кислоты при участии энергии света).
Внутренняя мембрана хлоропластов непроницаема для протонов.
Реакционный центр ФС 1 под действием кванта света переходит в возбужденное состояние, он окисляется и отдает электроны на ферредоксин, который передает их на фермент редуктазу. Редуктаза окисляет НАДФ+ до НАДФ Н. Под действием кванта света реакционный центр ФС 1 переходит в возбужденное состояние и окисляется, отдавая 2 электрона на комплекс переносчика.
Таким образом, в полости тилакоида накапливаются протоны, в результате возникает разность концентраций протонов между сторонами мембраны и разность зарядов.
За счет энергии электрохимического потенциала конформация фермента АТФазы изменяется, канал открывается и по нему протоны возвращаются в строму. Одновременно в головке АТФ-азы из АДФ и неорганического фосфата синтезируется АТФ.
5. Темновая фаза фотосинтеза
Темновая фаза фотосинтез – это путь восстановления двуокиси углерода до простых сахаров. Этот процесс впервые был изучен американским ученым Кальвином, поэтому в его честь был назван циклом Кальвина.
Цикл Кальвина функционирует у высших растений, водорослей, у большинства фототрофных бактерий.
Первичным акцептором углекислого газа является рибулозо-1,5-бисфосфат. Ключевым ферментом, обеспечивающим фиксацию СО2, является фермент рибулозобисфосфаткарбоксилазаоксигеназа (Рубиско). Его активность строго коррелирует с общей интенсивностью фотосинтеза. Концентрация его в строме очень высока. На долю этого фермента приходится почти 60% растворимого белка стромы.
Цикл Кальвина, весьма напоминающий обращенный пентозофосфатный путь дыхания, состоит из 4-х этапов:
Стадия карбоксилирования: молекулы рибулозо-5-фосфата фосфорилируются с участием АТФ и фермента фосфорибулокиназы, в результате чего образуются молекулы рибулозо-1,5-бисфосфата. К ним, в свою очередь, присоединяется углекислый газ с помощью фермента Рубиско. Полученный продукт расщепляется на 2 триозы – 2 молекулы 3-ФГК.
Стадия восстановления ФГК. Образовавшиеся на предыдущем этапе молекулы 3-ФГК восстанавливаются до альдегида 3-ФГА в 2 этапа. Сначала происходит фосфорилирование 3-ФГК при участии АТФ и фосфоглицераткиназы до 1,3-бисфосфоглицериновой кислоты, а затем ее восстановление до фосфоглицеринового альдегида (при участии НАДФ восстановленного).
3) Стадия регенерации первичного акцептора СО2. Происходит с участием фосфатов трех-, четырех-, пяти-, шести- и семиуглеродных сахаров. В результате процессов взаимопревращений фосфорилированных сахаров из 5 молекул трехуглеродных сахаров образуются 3 молекулы пятиуглеродных сахаров, которые затем превращаются в рибулозобисфосфат.
4) Стадия синтеза углеводных продуктов фотосинтеза. На этом этапе из фосфоглицеринового альдегида и фосфодиоксиацетона под действием фермента альдолазы синтезируется фруктозо-1,6-бисфосфат, который затем может превращаться или в крахмал, или сахарозу.
Для синтеза 1 молекулы глюкозы в цикле Кальвина необходимо 12 молекул НАДФ восстановленного и 18 молекул АТФ.
Процесс фотосинтеза осуществляется только на свету. Однако у растений часто возникает потребность в глюкозе, когда фотосинтез невозможен (в темное время суток, при прорастании семян). В этих случаях потребности в глюкозе удовлетворяются либо за счет распада сложных углеводов, либо путем новообразования глюкозы, которое называется глюконеогенезом.
Глюконеогенез – процесс образования глюкозы из неуглеводных предшественников: пирувата, аминокислот, глицерина, жирных кислот и др.). По своему химизму этот процесс напоминает обращенный гликолиз.
Глюконеогенез происходит и в организмах человека и животных. Однако ферменты, которые катализируют реакции гликолиза, имеются только в клетках печени и надпочечников. Поэтому глюконеогенез может осуществляться только в этих органах, он идет в тех случаях, когда возникает потребность в глюкозе (например, у клеток головного мозга), а запасов гликогена недостаточно и другие возможности обеспечить эти потребности отсутствуют.