Тема 1. Предмет и задачи биохимии. Химический состав живого организма. Реакционные среды живого организма (1 час)

Цели:

1. ознакомление с составом живого организма
2. освоение методологических подходов при изучении биохимических реакций

3. способностью использовать знания о современной естественнонаучной картине мира в образовательной и профессиональной деятельности, применять методы математической обработки информации, теоретического и экспериментального исследования (ОК-4) профиль подготовки Физическая культура. Безопасность жизнедеятельности (очная и заочная форма обучения);

4. готовностью использовать основные методы защиты от возможных последствий аварий, катастроф, стихийных бедствий (ОК-11) профиль подготовки: Физическая культура. Безопасность жизнедеятельности (очная и заочная форма обучения);

5. способностью использовать возможности образовательной среды для формирования универсальных видов учебной деятельности и обеспечения качества учебно-воспитательного процесса (ПК-5) профиль подготовки: Физическая культура. Безопасность жизнедеятельности (очная и заочная форма обучения).

Содержание: Предмет и задачи биохимии для теории и практики экологии. Химический состав живого организма. Реакционные среды живого организма. Краткая история биохимии. Разделы биохимии: статическая, динамическая, функциональная. Химический состав живых организмов. 4 типа биоор­ганических молекул: белки, углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты. Их роль в организме. Методы биохимических исследований. Классификация организмов по источникам углерода и энергии. Уровни структурной организации живого. Биохимическое единство всех форм жизни. Основные этапы развития биохимии. Методологические подходы и уровни биохимических исследований.

При освоении темы необходимо:

ответить на контрольные вопросы: см. Фонд оценочных средств. Обратить внимание на особенности строения молекул углеводов, белков, липидов и их полипроизводных.

Биологическая химия - наука о химическом составе живых систем всех уровней организации, о химических процессах, лежащих в основе их развития и деятельности, происходящих в целостном орга­низме, в изолированных органах и тканях, на клеточном, субклеточном и молекулярном уровне. Совокупность этих превращений, отражающих постоянную взаимосвязь организма с внешней средой в процессе жиз­недеятельности, называют обменом веществ.

Предметом изучения биохимии являются:

1. макромолекулы (белки и пептиды, нуклеиновые кислоты углево­ды, липиды, биополимеры смешанного типа - гликопротеины, гликолипиды, нуклеопротеиды, и др.);

2. низкомолекулярные биологически активные соединения (витамины);

3. минеральные вещества.

Методы исследования, применяемые в биохимии: физические, физико-химические, математические, биологические.

Задачи биохимии:

1. Выделение в индивидуальном состоянии изучаемых соединений с помощью кристаллографии, перегонки, хроматографии, перегонки, электрофореза, ультрацентрифугирования.

2. Установление структуры на основе органической и физико-органической химии с применением спектрометрии, оптической спектроскопии (ИК, УФ, лазерной), рентгеноструктурного анализа и др.

3. Химический синтез и химическая модификация изучаемых соединений с целью подтверждения структуры, выяснения связи строе­ния и биологической функции, получения практически ценных препаратов.

4. Биологическое тестирование полученных соединений in vitro и in vivo.

5. Изучение механизмов поступления во внутреннюю среду пластических и биологически активных материалов, высвобождения, накопления и использования энергии, воспроизведения.

Основные признаки живой материи:

1. Высокий уровень структурной организации - упорядоченность.

2. Химическое преобразование соединений, полученных из вне (расщепление, синтез, трансформация) и выведение наружу конечных продуктов, которые больше не используются - саморегуляция.

3. Способность к эффективному преобразованию и использованию

энергии в процессах жизнедеятельности, а также ее запасания в приемлемой для организма форме.

4. Самовоспроизведение - передача наследственной информации.

Источником для возобновления структур и энергообеспечения служат белки, углеводы, липиды, витамины и минеральные вещества. Белки, липиды и углеводы преобразуются в усвояемые формы в желудочно-кишечном тракте при участии ферментов. Макромолекулы разрушаются (деполимеризуются): полимеры до мономеров, белки - до аминокислот, углеводы - до простых сахаров, липиды - до свободных жирных кислот и глицерола.

Низкомолекулярные биологические активные вещества и минеральные вещества всасываются преимущественно без какой-либо трансформации.

Химические соединения с током крови поступают в органы и ткани, где включаются в процессы синтеза и окислительно-восстановительного распада. В результате синтеза образуются характерные для организма белки, жиры, углеводы и регуляторные соединения. В ходе окислительно-восстановительных реакций высвобождается энергия химических связей, которая используется для обеспечения процессов жизнедеятельности.

В организме человека обнаружено свыше 70 элементов таблицы Д.И. Менделеева. 99% атомов организма человека- кислород, водород, углерод, азот.

По содержанию в организме элементы классифицируются на:

Макробиогеные содержание свыше 1% кислород, водород, углерод, азот, кальций, фосфор.

Олигобиогенные их доля от 0,1 до 1% калий, натрий, хлор, сера, магний, железо.

Микробиогенные содержание ниже 0,001% цинк, марганец, кобальт, медь, фтор, бром, иод.

Ультрамикробиогенные содержание 10^-4-10^-6% бор, кремний, мышьяк, селен, хром.

Из 30% сухой массы гепатоцита 3% составляют неорганические вещества.

Содержание воды в клетках организма и разных организмов варьирует широко от 40%жировая ткань до 99% медуза. В теле человека вода составляет в зависимости от возраста от 40 до 75% массы тела. В клетках содержится 30-45% воды, межклеточная жидкость12-16%, плазма 5%, лимфа 2%.

Физико-химические свойства воды:

Полярный растворитель с высокой диэлектрической постоянной

Высокая удельная теплоемкость

Большое поверхностное натяжение

Биологические функции воды:

Растворитель, сохранение, распределение тепла, гидратационая, структурная, синтетическая, гидролитическая, энергетическая.