|
Скачать 0.84 Mb.
|
![]() МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ИННОВАЦИОННЫЙ ЕВРАЗИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ОПОРНЫЕ КОНСПЕКТЫ ЛЕКЦИЙ по дисциплине «БИОХИМИЯ» для студентов специальности 050727 «Технология продовольственных продуктов» ПАВЛОДАР 2009 год УТВЕРЖДЕНОДиректор Инженерной Академии Док. вет. наук, проф. _________ Е.Б. Никитин «___» _______________ 200 г. Составитель: к.т.н., доцент _______________ К.М. Омарова Кафедра «Прикладная биотехнология» ^ по дисциплине «Биохимия» для студентов специальности 050727 «Технология продовольственных продуктов» Разработаны на основании Государственного общеобязательного стандарта высшего образования 050727 – «Технология продовольственных продуктов», ГОСО РК 3.08.353-2006 «Образование высшее профессиональное. Бакалавриат», Типовой учебной программы по дисциплине «Биохимия» и Рабочей учебной программы по дисциплине «Биохимия» (2009 г.). Рассмотрены на заседании кафедры «Прикладная биотехнология» Протокол № __ от «__» _____________ 200__ г. Зам.зав. кафедрой «Прикладная биотехнология» Канд. техн. наук, профессор _____________ М.С. Омаров Утверждены на заседании научно-методического совета факультета очного обучения Инженерной Академии и рекомендованы к изданию Протокол №___ от ________200__г. Председатель НМС факультета очного обучения Инженерной Академии Канд. техн. наук, профессор ______________ Е.К. Ордабаев Согласовано: Начальник ИМО Канд. пед. наук, профессор ___________ Н.М. Ушакова Сданы в библиотеку _____________________ ^
^ Вводная Биохимия может быть определена как химия живых объектов (клеток и организмов). Живые объекты отличаются от неживых своей способностью к метаболизму и воспроизведению (с передачей генетической информации). При этом живые существа являются составной частью природы и подчиняются всем основным законам природы, таким, как законы сохранения массы и энергии и законы термодинамики. ^ представляют собой открытые системы (с точки зрения термодинамики) или относительно изолированные системы (с точки зрения кибернетики). В обоих случаях это означает, что живые системы участвуют в обмене с окружающей средой. Этот обмен со средой осуществляется с помощью субстратов (источников свободной энергии) и приходящей извне информации (что приводит к снижению энтропии и повышению уровня организации живых систем). Такого рода обмен со средой подчиняется в основном принципу Ле Шателье и приводит к стационарному состоянию системы. Оно может быть охарактеризовано, как динамическое состояние, при котором в каждый данный промежуток времени система получает от окружающей среды те же количества вещества и энергии, что и возвращает в нее, и, таким образом, концентрация их внутри системы остается неизменной. Это является одной из характерных черт живых объектов, которая отличает их от неживых изолированных систем, находящихся в независящем от времени равновесии. В таких неживых системах все количества вещества и энергии остаются неизменными и все процессы прекращаются. Реакции живых систем протекают, таким образом, во времени и пространстве. В соответствии со степенью развития эти системы различаются степенью сложности структуры. ^ обычно образуются из простых неорганических и органических веществ и обладают определенной пространственной конфигурацией, которая не отражается их простейшими химиче- скими формулами. Эту особенность необходимо иметь в виду при рассмотрении реакционной способности, часто зависящей от конфигурации. Относительно простые соединения объединяются в макромолекулы и, на- конец, в надмолекулярные структуры, лежащие в основе главных строительных блоков, из которых состоят живые системы,- клетки и их органеллы. Молекулы живых систем имеют определенные размеры и форму, связанные с их функциями в организмах. Функционирование живых систем основано на биохимических реакциях, протекающих как в уже упомянутых клеточных и субклеточных структурах, так и в растворе цитоплазмы или в межклеточных жидкостях. ^ протекают в сравнительно узком интервале физических и химических параметров, Кроме ограничений в температурах и давлениях это относится также к интервалу концентраций, или актив- ностей водородных ионов (величины рН). Значения рН поддерживаются на нужном уровне буферными системами, подчиняющимися уравнению Гендерсона-Хассельбалха. Относительное постоянство значений рН весьма существенно для того, чтобы предотвратить диссоциацию биологически активных соединений, поскольку в результате может произойти изменение формы и реакционной способности молекул белков и соответственно изменение их структурной стабильности или ферментативной активности. Некоторые биохимические реакции протекают с оптимальной скоростью лишь при определенном осмотическом давлении и ионной силе в среде, где сохраняется строго постоянным соотношение определенных ионов. Все эти факторы оказывают существенное влияние на свойства и функции молекул и степень дисперсности систем. В зависимости от природы раствора и размера растворенных частиц мы различаем истинные растворы, коллоидные растворы и суспензии. Биохимические реакции могут протекать лишь при соблюдении определенных энергетических требований. Первичным источником энергии на нашей планете является излучение Солнца. Часть этой энергии запасается в форме химической энергии в химических связях различных веществ. В настоящее время на Земле существенно преобладают аэробные условия, и большую часть энергии живые системы получают за счет окислительно-восстановительных процессов (и в первую очередь за счет окисления органических соединений атмосферным кислородом). Протекающие в организмах реакции являются либо экзергоническими (они протекают спонтанно), либо эндергоническими (они требуют для своего осуществления внешний источник энергии). Многие из эндергонических реакций могут протекать лишь потому, что они сопряжены с экзергоническими реакциями. Наиболее распространенным переносчиком энергии является молекула аденозинтрифосфата (АТР). Биохимические реакции протекают со скоростями, зависящими от концентраций реагирующих молекул и констант скоростей, характерных для данного типа реакции. Эти скорости существенным образом могут быть изменены (обычно повышены) в присутствии катализаторов (ферментов). Вредные воздействия окружающей среды проявляются в первую очередь на ферментативном уровне, ингибируя соответствующие реакции. Отдельные реакции в живых объектах контролируются самыми различными путями. Этот контроль осуществляется как за счет изменения пространственных факторов (изменения энтропии живых систем), так и за счет изменения скоростей реакций. ^ Тема: Биохимия белка и нуклеиновых кислот Биохимия белка Макромолекулы: белки и нуклеиновые кислоты играют выдающуюся роль в построении живой материи и осуществлении процессов жизнедеятельности, так как белки - это структура и функционирование живой материи, а нуклеиновые кислоты – потенциальные возможности организма (наследственная информация и её реализация с помощью РНК и белков). Особенности, присущие белкам и несвойственные другим органическим соединениям:
Пластическая, строительная функция: белки - строительный материал живого, основа любой клетки, мембраны, субклеточных частиц.
а) ферменты- биокатализаторы белковой природы, регулирующие скорость химических реакций организма; б) гормоны белковой природы – регуляторы обмена веществ организма; в) специфические белки регуляторы, например белки тропонинового комплекса – регуляторы мышечного сокращения.
а) опорно-механическая (белок- коллаген); б) сократительная (миозин, актин); в) белки памяти; г) белки вкуса; д) токсикогенная функция (ботулинический токсин является белком); е) генно-регуляторная – регуляция матричной активности и перенос генетической информации; ж) рецепторная (составляет основу структуры мембранных и цитозольных рецепторов);
По количественному содержанию в организме белки занимают второе место после воды, по значимости – первое место. В среднем принимают, что в сухом веществе организма содержится до 40-50% белка. Только детально изучив строение белков и их свойства можно понять как перечисленные особенности белков, так и их функции. ^ Белками называют высокомолекулярные азотсодержащие органические соединения, состоящие из аминокислот, соединенных пептидной связью в полипептид, и имеющие сложную структурную организацию. Это определение включает характерные особенности белков, в частности, особенности элементарного состава. Элементарный состав белка был изучен в прошлом веке и может быть представлен в % следующим образом: С- 50-55, О – 21-24 , N - 15-18, Н- 6,5–7, зола – до 0,5. Обращает внимание довольно постоянная доля азота – 16%. Это находит практическое применение при определении количества белка: найденное путем анализа количество аминного азота умножают на коэффициент 6,25 (находят из пропорции 100 г. белка – 16 г. N = Х г. белка – 1 г. N). Мономерами – структурной единицей белка являются -аминокислоты, на которые распадаются белки при гидролизе (прием, используемый при изучении состава белков). ^ Протеиногенные аминокислоты относятся к -аминокислотам (аминогруппа расположена в -положении по отношении к карбоксильной группе). Различаются аминокислоты своими радикалами: Н2N – CH - COOH ![]() R
В природе существует около 200 аминокислот, 60 из них встречаются в организме, но в структуре белков постоянно встречаются – 18, которые и называются протеиногенными (иногда встречаются оксилизин, оксипролин, -карбоксиглютаминовая кислота).Существует ряд химических классификаций, в основу их положено строение аминокислот (ациклические и циклические), число амино- и карбоксильных групп (моноаминомонокарбоновые, диаминомонокарбоновые, моноаминодикарбоновые), свойства радикалов (гидрофобные, гидрофильные, положительно и отрицательно заряженные) и т.д., с которыми можно более подробно более подробно познакомиться по учебнику. Следует обратить особое внимание на биологическую классификацию: деление аминокислот на незаменимые (которые не могут синтезироваться в организме и должны поступать с пищей) и заменимые (способные синтезироваться из незаменимых аминокислот или образовываться в реакциях метаболизма). Для облегчения запоминания названий незаменимых аминокислот из первых букв их составлена грамматически не совсем верная фраза: ![]() Следует только иметь в виду, что на букву “ А ” имеются три аминокислоты: аланин, аспарагиновая кислота и аргинин, но только последняя, как и вторая из диаминокарбоновых кислот – лизин является незаменимой. Подобным образом на букву “ Т ” начинается три аминокислоты, но третья – тирозин, может быть легко синтезирована в организме из фенилаланина и не является незаменимой. |