Кафедра Биологической химии (биохимии)
В.Э.Цейликман, А.Л.Цытович, Л.И.Крупицкая,
Л.Ф.Чарная, А.А. Устинова
РАБОЧАЯ ТЕТРАДЬ ПО БИОХИМИИ
Учебное пособие предназначено для внеаудиторной самостоятельной работы студентов 1-2 курса, обучающихся по специальности
Лечебное дело
Челябинск 2015
УДК 577(075.8)(076.1)(086.76)
ББК 28.072я73-74
Рецензенты:
Л.В.Кривохижина – заведующий кафедрой Патфизиологии ГБОУ ВПО ЮУГМУ Минздрава России, профессор
Ю.М. Захаров – заведующий кафедрой Нормальной физиологии ГБОУ ВПО ЮУГМУ Минздрава России, профессор
Авторы:
В.Э. Цейликман -заведущий кафедройБиологической химии (биохимии) ГБОУ ВПО ЮУГМУ Минздрава России, профессор, А.Л. Цытович, А.А. Устинова- доценты кафедрыБиологической химии (биохимии) ГБОУ ВПО ЮУГМУ Минздрава России, Л.И. Крупицкая, Л.Ф. Чарная - ст.преподаватели кафедры Биологической химии(биохимии) ГБОУ ВПО ЮУГМУ Минздрава России
Учебное пособие составлено с учетом требований Федерального Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности лечебное дело - 060101, утвержденного приказом Минобрнауки РФ № 1118 от 8 ноября 2010 года. Учебное пособие является методическим руководством для самостоятельной работы по биологической химии во внеаудиторное время и предназначено для студентов, обучающихся по специальности лечебное дело - 060101. Содержит темы, цели и содержание занятий, задания по самоподготовке и методические указания к их выполнению, задания для контроля исходного уровня, примеры ситуационных и обучающих задач, список тем реферативных сообщений, некоторые биохимические показатели жидких сред организма, список основной и дополнительной учебной литературы.
Учебное пособие утверждено на заседании ученого Совета ГБОУ ВПО ЮУГМУ Минздрава России от протокол №
Учебному пособию присвоен гриф УС ЮУГМУ и рекомендовано для
внутривузовского использования от
© Цейликман В.Э., Цытович А.Л., Чарная Л.Ф., Крупицкая Л.И., Устинова А.А. 2015
ПРЕДИСЛОВИЕ
Основная цель учебного пособия – помочь студенту освоить теоретический материал по дисциплине Биохимия, развить творческое отношение к аудиторной и внеаудиторной учебной работе, привить навыки критического анализа наблюдаемых фактов и явлений, систематически осуществлять самостоятельный контроль усвоения учебного материала. На рисунке 1 представлена взаимосвязь между разделами биологической химии и их ролью для диагностики и лечения заболеваний.
Студентам рекомендуется вести запись в отдельной тетради для выполнения заданий при самостоятельной подготовке к предстоящему практическому занятию.
В ходе подготовки к занятию выполните в тетради задания из таблицы. Задания необходимо выполнять, пользуясь учебниками, конспектами лекций, видеоматериалами (список приводится в разделе Список литературы). Разберите обучающие ситуационные задачи и выполните тест.
В ходе изучения материала соответствующей темы необходимо:
1. Внимательно ознакомиться с формулировками домашних заданий.
2. Изучить необходимый материал, касающийся темы предстоящего практического занятия по учебнику и конспектам лекций, а в случае необходимости получить более широкие и глубокие знания – по дополнительным источникам.
3. Воспроизвести в тетради для самоподготовки требуемые формулы, схемы биохимических процессов, графики и др.
4. Понять взаимосвязь изученных процессов, а также их биологическое и физиологическое значение.
Особенностью биохимии, как и других химических наук, является выражение сущности процессов, протекающих в живых клетках, с помощью структурных формул. Обилие формульного материала представляет определенные трудности для изучения биологической химии. Между тем, избежать запоминания многих формул, реакций и целых процессов нельзя, так как они отображают структуру веществ и те изменения, которые с ними происходят при различных взаимодействиях. Единственным путем, помогающим изучению биологической химии, явля-ется сознательное, осмысленное изучение формул, для чего необходимо уметь разбираться в их составных частях, понять их рациональные названия, составляемые в соответствии с правилами химической номенклатуры. Студентам, изучающим биологическую химию, рекомендуется при изучении формульного материала воспроизводить формулы на бумаге четко и аккуратно.
Программа курса биологической химии составлена так, что наряду с ознакомлением с основами биологической химии студенты-медики получают представление о патологической биохимии. Это подготавливает их к прослушиванию курса патологической физиологии и клинических дисциплин: терапии, хирургии, онкологии и др.
Лабораторные занятия являются экспериментальным подтверждением тео-ретического материала, даваемого на лекциях. Они включают новые методы биохимической диагностики ряда заболеваний, элементы учебно-исследовательской работы (сравнительное исследование отдельных метаболитов обмена веществ в норме и патологии), что способствует развитию навыков самостоятельной работы каждого студента.
Систематическая проверка знаний студентов проводится путем выполнения контрольных задач, контрольных работ, бесед с преподавателем и тестового программированного контроля уровня знаний на индивидуальных компьютерах. Вопросы составляются так, чтобы студент мог не только использовать информацию, полученную из лекционного курса и учебников, но и самостоятельно найти необходимые материалы, применить полученные знания на практике.
На практических занятиях студентом выполняется лабораторная работа, основной целью которой является закрепление теоретической информации об особенностях строения, свойств биомолекул и биохимических процессах, протекающих в организме человека, что способствует развитию у него способности к самостоятельному и творческому мышлению.
Закрепление теоретического материала проводится на коллоквиумах по основным разделам курса (химия белков, ферменты, витамины, гормоны, обмен углеводов, липидов, белков, матричные биосинтезы, взаимосвязь обменных процессов, регуляция обмена веществ).
В связи с системно-методологическим подходом в процессе обучения для повышения качества знаний и усвоения студентами комплекса знаний, умений и практических навыков по определенным разделам, целесообразно рассматривать графологическую и логико-дидактическую структуру раздела (см. Приложение), определяющую место и значимость данного раздела в курсе биохимии и отражающую взаимосвязь изучаемого раздела с базовыми и профильными дисциплинами.
Рисунок 1. Разделы биологичекой химии
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие…………………………………………………………………………………………..3
Раздел 1. Белки.…..………………………………………………………………….
1.1.Структура и свойства белков. Методы выделения и очистки белков……………………………………………………………………………………………………… 8
Раздел 2. Ферменты…………………………………………………………………………………..19
2.1.Ферменты: общие свойства и механизм действия. Энзимопатии……………………………………………………………………………………………………...19
2.2.Регуляция активности ферментов. Ферменты в медицинской практике………………………………………………………………………………………………………26
Раздел 3. Биохимия питания. Общие пути катаболизма. Биоэнергетика………………………...31
3.1. Введение в обмен веществ и энергии. Роль витаминов………………………………………32
3.2. Биологическое окисление. Цикл трикарбоновых кислот-общий путь метаболизма. Строение дыхательной цепи……………………………………………………………………………………43
3.3. Тканевое дыхание. Окислительное фосфорилирование и транспортные системы митохондрий……………………………………………………………………………………………………47
3.4. Свободно-радикальное окисление. Системы антиоксидантной защиты……………………54
3.5. Коллоквиум «Белки. Ферменты. Биологическое окисление»………………………………59
Раздел 4.Структура и обмен углеводов……………………………………………………………61
4.1. Обмен углеводов: поступление, переваривание и всасывание. Синтез и распад гликогена……………………………………………………………………………………………………62
4.2. Аэробный и анаэробный катаболизм глюкозы. Глюконеогенез. Обмен галактозы и фруктозы. Пентозофосфатный путь…………………………………………………………………………70
Раздел 5.Структура и обмен липидов……………………………………………………………..79
5.1. Липиды: переваривание и всасывание…………………………………………………………80
5.2. Катаболизм эндогенных липидов. Окисление глицеридов и жирных кислот…………………………………………………………………………………………………….86
5.3. Анаболизм липидов. Биосинтез жирных кислот. Обмен холестерола. Синтез кетоновых тел…………………………………………………………………………………………………….88.
5.4. Коллоквиум «Обмен углеводов и липидов»…………………………………………………99
Раздел 6.Обмен белков и аминокислот……………………………………………………………105
6.1. Переваривание белков. Пути использование аминокислот в клетке………………………106
6.2. Общие пути катаболизма аминокислот. Специфические пути обмена аминокислот. Обезвреживание и выведение аммиака……………………………………………………………….112
6.3. Коллоквиум «Обмен аминокислот»…………………………………………………………124
Раздел 7. Обмен нуклеотидов. Матричные синтезы ДНК, РНК, белка ………………………125
7.1. Обмен нуклепротеидов: пищеварение и всасывание. Синтез и распад пуриновых и пиридиновых мононуклеотидов……………………………………………………………………………126
7.2. Молекулярные механизмы биосинтеза нуклеиновых кислот…………………………….…134
7.3.Биосинтез белка. Фолдинг белка. Ингибиторы м..атричных биосинтезов………………….138
7.4..Коллоквиум «Обмен нуклеиновых кислот. Матричные синтезы»………………………….................................................................................................................143
Раздел 8. Взаимосвязь и регуляция обмена веществ. Гормоны……………….…………………145
8.1. Биохимия гормонов. Молекулярные механизмы передачи гормонального сигнала……………………………………………………………………………………………………146
8.2. Гормоны белковой природы и производные аминокислот……………………………………………………………………………………………………158.
8.3. Стероидные гормоны………………………………………………..………………………..165
8.4.Регуляция водно-солевого обмена. Биохимия почек. Общий анализ мочи………………………………….......................................................................................................172
8.5.Взаимосвязь обменных процессов. Патохимия сахарного диабета. Коллоквиум «Гормоны»……………………………………………………………………………………………………178
Раздел 9. Биохимия крови. Биохимия органов и тканей…………………………………...……183
9.1. Биохимия крови. Белки плазмы крови. Гемостаз…………………………………………….184
9.2. Печень- центральный орган в метаболизме белков, жиров и углеводов. Микросомальное окислние…………………………………………………………………………………………......201
9.3.Биохимия печени. Синтез и распад хромопротеидов в печени………………………………204
9.4. Коллоквиум «Биохимия крови и печени»……………………………….……………………211
9.5. Биохимия соединительной ткани и ткани кости…………………...........................................212
9.6. Биохимия нервной ткани………………….................................................................................218
9.7. Биохимия мышечной ткани………………….............................................................................223
9.8.Коллоквиум «Биохимия соединительной, нервной и мышечной тканей»…………………………………………………………………………………………………..227
Спиок литературы………………………………………………………………………………..…235
Приложение ………………………………………………………...................................................236.
.
РАЗДЕЛ 1. Белки.
Белки (протеины) – высокомолекулярные азотсодержащие органические соединения, играют важную роль в построении живой ткани и в осуществлении процессов жизнедеятельности. Особенности структуры и наличие ряда уникальных свойств обеспечивают функционирование белков как одного из основных материальных носителей жизни. Представление о структуре, физико-химических свойствах и биологических функциях белков являются теоретической основой изучения всех последующих разделов биологической химии.
Студенту необходимо:
знать:
структуру аминокислот, пептидной связи;
– значение первичной структуры белков, определяющей их структурное и функциональное многообразие;
– уровни структурной организации белков;
– химические и энергетические особенности связей и взаимодействий, стабилизирующих различные уровни организации молекулы;
– причины и следствия денатурации белков, факторы вызывающие денатурацию;
– примеры использования денатурирующих факторов в медицине;
– основные методы разделения и очистки белков;
– принципы применения препаратов белка в медицине.
уметь:
-выполнять качественные и количественные реакции определения белка;