Тема №1 Предмет биохимии. Молекулярная организация клетки. Пространственная и химическая организация белковых молекул

Цель: изучить предмет биохимии, основные методы биохимических исследований, химическую природу и пространственную структуру белков.

Основные фундаментальные положения

Биохимия изучает химические основы жизнедеятельности, то есть химические процессы, обеспечивающие существование живого организма. Жизнь с позиций биохимии – макромолекулярная система, для которой характерны определенная соподчиненность организации, способность к воспроизведению, строго регулируемому обмену веществ и энергии.

Основная структурная единица всех форм жизни – клетка. При большом разнообразии клеток их объединяет наличие обязательных надмолекулярных образований, которые необходимы для реализации воспроизведения и обмена: мембрана, митохондрии, ядро, рибосомы, лизосомы и аппарат Гольджи (знать функцию каждого из них).

При тщательном изучении химического состава этих обязательных образований обнаружено большое разнообразие молекулярных структур, которые можно отнести к ограниченному числу классов: макромолекулы (белки, углеводы, липиды), низкомолекулярные биологически активные органические вещества и минеральные вещества.

Предмет биохимии – строение и функции молекул живого и надмолекулярных образований, механизмы извлечения из внешней среды соединений, необходимых для обеспечения обмена веществ и энергии, механизмы самовоспроизведения.

Превращения веществ, поступающих в организм из среды, проходят независимо от их химической природы, следующие общие стадии: переваривание (деполимеризация), всасывание, транспорт, метаболизм в тканях по пути синтеза или окислительно-восстановительного распада.

Частный раздел биохимии – клиническая биохимия – изучает нарушения химических процессов жизнедеятельности и методы их выявления для устранения или исправления (коррекции).

Белковые молекулы – важнейший вид макромолекул живого – представляют собой линейные полимеры или сополимеры, минимальная структурная единица которых – аминокислоты. Белки выполняют пластическую, механохимическую, энергетическую, защитную и ряд других функций в организме.

Основной тип связи между остатками аминокислот в белковой молекуле – карбамидная (пептидная).

В названии остатка аминокислоты, затратившей на образование пептидной связи карбоксильную группу, окончание изменяется на «ил». Например, аланин образовал дипептид с гистидином за счет карбоксильной группы – «аланилгистидин», если за счет карбоксильной группы гистидина, то – «гистидилаланин».

В силу второго закона термодинамики молекулы белка принимают сложную пространственную конфигурацию, в которой различают три уровня: первичная, вторичная и третичная структуры (или уровни организации), отличающиеся по типу образующих их связей, а две или более молекул с третичной организацией могут объединяться в агрегаты, которые являются молекулами с четвертичным уровнем организации (структуры).

Основные вопросы базовых дисциплин, необходимые для изучения темы

Из химии:

1. Строение атомов, химическая связь, строение молекул.

2. Физическая химия биополимеров и их растворов.

3. α-аминокислоты, пептиды, белки.

4. Методы исследования органических соединений.

5. Качественные реакции на аминокислоты, белки.

Из биологии:

1. Биология клетки (цитология). Структурно-функциональная организация эукариотической клетки.