Углеводы и их ферментативные превращения

Организационно-методический раздел

Введение

Курс дисциплины «Биохимия» изучается студентами МГУТУ в соответствии с учебной программой. Курс биологической химии является необходимой теоретической дисциплиной в подготовке специалиста пищевой промышленности. Необходимость изучения биохимии диктуется огромной ролью, которую она играет в настоящее время в пищевой промышленности, перерабатывающей растительное и животное сырье. Биохимия изучает особенности химического состава пищевых продуктов и процессы, происходящие при их производстве и хранении. Биохимия базируется на знаниях физики, неорганической, аналитической, органической, физической и коллоидной химий. Она завершает цикл химических дисциплин и служит основой для изучения специальных курсов по пищевой технологии

Цель и задачи изучения дисциплины

Биологическая химия является одной из фундаментальных дисциплин в подготовке инженера-технолога пищевых производств. Базируясь на знаниях, приобретенных, студентами в курсах физики, неорганической, физической, коллоидной, органической химии, биохимия предусматривает изучение принципов общей биохимии, закладывает основы знаний технологических процессов и подготавливает студентов к сознательному и глубокому усвоению научных основ товароведения, хранения и переработки зерна, технологии консервирования, технологии бродильного производства, технологии виноделия, технологии жиров, технология общественного питания, ихтиологии и других.

В процессе изучения общей биохимии студенты приобретают знания, которые базируются на достижениях последних лет этой фундаментальной науки.

В биохимию студента вводят основополагающие принципы молекулярной логики жизни. Общие закономерности в структуре клетки микроорганизмов, животных и растений позволяют понять сложный механизм функционирования клетки на молекулярном и субмолекулярном уровнях.

В результате изучения общей биохимии студенты приобретают знания о веществах, входящих в состав живых и растительных организмов, ороли белков, липидов, углеводов, витаминов, ферментов в обмене веществ и питании человека и животных.

Будущий специалист получает представление о роли биохимии в пищевой промышленности, о калорийности и усвояемости пищевых продуктов, о дополнительных факторах питания, о значении биохимии для развития рыболовства и ихтиологии.

Кроме овладения теоретическими знаниями студенты приобретают практические навыки и осваивают технику биохимических лабораторных работ. Приобретенные ими навыки и знания используются как для дальнейшего изучения специальных дисциплин, так и решения теоретических и практических задач в трудовой деятельности инженера-технолога пищевой промышленности.

Знания, полученные в курсе "Биохимия", позволяют будущему специалисту обеспечить рациональное применение методов биохимии для контроля качества и сертификации продуктов питания.

Методическое значение курса биохимии заключается также в развитии у студентов технологических специальностей способностей самостоятельной работы со специальной литературой.

Содержание дисциплины

Введение

Предмет и задачи курса. Роль структурной организации клетки в явлениях жизни. Значение обмена веществ (ассимиляция и диссимиляция) в явлениях жизни. Энергетические процессы в организме. Регуляция процессов обмена веществ в клетке. Развитие биохимии и ее связь с практикой. Общая характеристика веществ, входящих в состав организмов, их роль и значение. Роль белков, липидов, углеводов, витаминов в обмене веществ и в питании человека и животных.

Белковые вещества

Специфическая роль белковых веществ в явлениях жизни. Принципы выделения, очистки и определения белков. Аминокислоты как составные части белков. Свойства протеиногенных аминокислот. Незаменимые аминокислоты. Полипептиды. Глутатион и его значение в обмене веществ. Теория строения белковых молекул. Первичная, вторичная структуры белков. Значение третичной структуры белковой молекулы для проявления ее биологической активности. Величина и форма белковой молекулы. Изоэлектрическая точка белков. Денатурация белков. Значение денатурации белков в пищевой технологии. Классификация белков. Альбумины, глобулины, глютелины. Липопротеиды, хромопротеиды, гликопротеиды, нуклеопротеиды.

Нуклеиновые кислоты

Роль нуклеиновых кислот в живом организме. Типы нуклеиновых кислот. Пуриновые и пиримидиновые основания. Нуклеозиды и нуклеотиды. Аденозинтрифосфорная кислота и ее роль в обмене веществ. Полинуклеотиды. Структура рибонуклеиновых кислот. Принципы парности азотистых оснований и особенности строения двухтяжевой структуры дезоксирибонуклеиновой кислоты. Роль ДНК как носителя наследственной информации в клетке.

Ферменты

Понятие о ферментах как белковых веществах, обладающих каталитическими функциями. Основные положения теории ферментативного катализа. Образование промежуточного комплекса "фермент - субстрат". Понятие об активном центре фермента.

Кинетика ферментативного катализа. Обратимость действия ферментов. Двухкомпонентные и однокомпонентные ферменты. Коферменты. Химическая природа коферментов. Влияние физических и химических факторов на активность ферментов.

Действие температуры и концентрации водородных ионов. Специфические активаторы и ингибиторы ферментативного процесса. Механизмы ингибирования ферментов. Классификация ферментов. Оксидоредуктазы. Трансферазы. Гидролазы. Распространение в природе и значение их в пищевой технологии. Лиазы, изомерезы и лигазы. Отдельные представители этих классов.

Витамины

Роль витаминов в питании человека и животных. Открытие витаминов Н.И. Луниным. Витамины как составные части ферментов. Жирорастворимые витамины. Витамин А. Каротиноиды и их значение как провитаминов А. Витамины Д. Витамины Е. Водорастворимые витамины. Витамин B₁. Каталитические функции тиаминпирофосфата. Витамин В₂и PP. Участие витаминов В₂ и РР в построении коферментов аэробных и анаэробных дегидрогеназ. Витамин Be и его каталитические функции. Пантотеновая кислота и структура кофермента А. Витамин В₁₂. Другие витамины комплекса В. Антицинговый витамин С. Прочие известные в настоящее время витамины.

Углеводы и их ферментативные превращения

Классификация углеводов. Наиболее широко распространенные в природе гексозы и пентозы и их свойства. Взаимопревращения моносахаридов. Фосфорные эфиры Сахаров и роль фосфорной кислоты в процессах превращения углеводов в организме. Ферменты, катализирующие взаимопревращения Сахаров и образование фосфорных эфиров. Продукты окисления и восстановления моносахаридов. Гликозиды и дубильные вещества, их свойства, ферментативные превращения и роль в пищевой промышленности. Дисахариды и трисахариды. Ферменты, гидролизующие олигосахариды. Крахмал и гликоген. Амилазы. Распространение в природе и характеристика отдельных амилаз. Роль амилаз в пищевой промышленности, взаимопревращения крахмала и сахарозы в растениях. Биосинтез крахмала. Клетчатка и гемицелллоза, их свойства и ферментативный гидролиз. Пектиновые вещества, их свойства, ферментативные превращения и роль в пищевой промышленности.

Брожение и дыхание

Общая характеристика процессов диссимиляции. Анаэробная и аэробная диссимиляция углеводов. Взаимосвязь процессов брожения и дыхания. Спиртовое, молочнокислое, маслянокислое брожение. Работы Л. Пастера. Основные и побочные продукты брожения. Химизм анаэробной диссимиляции углеводов. Важнейшие промежуточные продукты анаэробной диссимиляции. Химизм аэробной диссимиляции углеводов. Механизм окисления пировиноградной кислоты. Цикл дикарбоновых и трикарбоновых кислот. Окислительное фосфорилирование и синтез АТФ. Энергетический баланс процессов брожения и дыхания. Локализация окислительных процессов в клетке. Митохондрии и их роль как биоэнергетических машин. Растительное сырье и микробиологические процессы как источник пищевых органических кислот.