Файл: 1. Предмет и задачи биологической химии. Обмен веществ и энергии, структурная организация, гомеостаз и самовоспроизведение как важнейшие признаки живой материи.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 08.11.2023
Просмотров: 253
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
1. Предмет и задачи биологической химии. Обмен веществ и энергии, структурная организация, гомеостаз и самовоспроизведение как важнейшие признаки живой материи.Биохимия – это наука о химическом составе живой материи, химических процессах, происходящих в живых организмах, а также связи этих превращений с деятельностью органов и тканей.Таким образом, биохимия состоит как бы из трех частей:1) статическая биохимия (это анализ химического состава живых организмов);2) динамическая биохимия (изучает совокупность превращения веществ и энергии в организме);3) функциональная биохимия (исследует процессы, лежащие в основе различных проявлений жизнедеятельности).Главным для биохимии является выяснение функционального, то есть биологического назначения всех химических веществ и физико-химических процессов в живом организме, а также механизм нарушения этих функций при разных заболеваниях.Современная биохимия решает следующие задачи:1. Биотехнологическую, т.е. создание фармацевтических препаратов (гормонов, ферментов), регуляторов роста растений, средств борьбы с вредителями, пищевых добавок.2. Проводит разработку новых методов и средств диагностики и лечения наследственных заболеваний, канцерогенеза, природы онкогенов и онкобелков.3. Проводит разработку методов генной и клеточной инженерии для получения принципиально новых пород животных и форм растений с более ценными признаками.4. Изучает молекулярные основы памяти, психики, биоэнергетики, питания и целый ряд других задач.Биологическая химия изучает молекулярные процессы, лежащие в основе развития и функционирования организмов. Биохимия использует методы «молекулярных» наук — химии, физической химии, молекулярной физики, и в этом отношении биохимия сама является молекулярной наукой. Однако главные конечные задачи биохимии лежат в области биологии: она изучает закономерности биологической, а не химической формы движения материи. С другой стороны , «молекулярные изобретения» природы , открываемые биохимиками, находят применение в небиологических отраслях знания и в промышленности (молекулярная бионика, биотехнология). В таких случаях биохимия выступает в роли метода, а предметом исследований и разработок являются проблемы, выходящие за пределы биологии.
Живые организмы находятся в постоянной и неразрывной связи с окружающей средой. Эта связь осуществляется в процессе обмена веществ. Обмен веществ включает 3 этапа: поступление веществ в организм, метаболизм и выделение конечных продуктов из организма.Поступление веществ в организм происходит в результате дыхания (кислород) и питания. В ЖКТ продукты питания перевариваются (расщепляются до простых веществ). При переваривании происходит гидролиз полимеров (белков, полисахаридов и других сложных органических веществ) до мономеров, всасывающихся в кровь и включающихся в промежуточный обмен. Промежуточный обмен (внутриклеточный метаболизм) включает 2 типа реакций: катаболизм и анаболизм.Катаболизм - процесс расщепления органических молекул до конечных продуктов. Конечные продукты превращений органических веществ у животных и человека - СО2, Н2О и мочевина. В процессы катаболизма включаются метаболиты, образующиеся как при пищеварении, так и при распаде структурно-функциональных компонентов клеток.Реакции катаболизма сопровождаются выделением энергии (экзергонические реакции).Анаболизм объединяет биосинтетические процессы, в которых простые строительные блоки соединяются в сложные макромолекулы, необходимые для организма. В анаболических реакциях используется энергия, освобождающаяся при катаболизме (эндергонические реакции).Практически любое заболевание начинается с повреждения (нарушения) одной реакции в метаболизме клетки, а затем оно распространяется на ткань, орган и целый организм. Нарушение метаболизма ведет к нарушению гомеостаза в биологических жидкостях организма человека, что сопровождается изменением биохимических показателей.Большое значение клинико-биохимических методов исследования биологических жидкостей велико в медицине и важно для подготовки медицинских лабораторных техников. Достаточно напомнить, что только в крови человека можно определить современными методами биохимических исследований около 1000 показателей метаболизма.Биохимические показатели биологических сред организма человека широко используются при:1. постановке диагноза заболевания, особенно дифференциального диагноза;2. выборе метода лечения;3.контроле за правильностью назначенного лечения;
4.результаты биохимических анализов служат одним из критериев излеченности патологического процесса;5.скрининге (выявлении болезни на доклинической стадии);6.мониторинге (контроле за течением заболевания и результатом лечения);7. прогнозе (информации о возможном исходе заболевания).Важнейшим признаком всего живого является обмен веществ. Обмен веществ обеспечивает присущее живому организму как системе динамическое равновесие, при котором взаимно уравновешиваются синтез и разрушение, размножение и гибель. В основе реакций обмена веществ лежат физико-химические взаимодействия между атомами и молекулами, подчиняющиеся единым для живой и неживой материи законам. Сказанное означает, что сама возможность существования жизни, в первооснове своей, сводится к элементарным актам физико-химических процессов. Обмен веществ состоит из двух противоположных, одновременно протекающих процессов. Первый — анаболизм — объединяет все реакции, связанные с синтезом необходимых веществ, их усвоением и использованием для роста, развития и жизнедеятельности организма. Второй — катаболизм — включает реакции, связанные с распадом веществ, их окислением и выведением из организма продуктов распада. В целом же, обмен веществ представляет собой комплекс биохимических и энергетических процессов, обеспечивающих использование пищевых веществ для нужд организма и удовлетворения его потребностей в пластических и энергетических веществах.Живой организм – сложная, упорядоченная иерархическая структурная организация. Уровень организации живой материи повышается в ходе эволюции. Формирование каждой следующей ступени иерархии уровней происходит на основе предыдущей, которая структурно в неё входит. Существует множество теорий о структурной организации живой материи. Наиболее известная из них оценивает иерархию по критерию масштабности. Согласно ей, жизнь имеет следующие уровни организации:
Еще одним качеством, благодаря которому возможна жизнь - это свойство живых организмов к самовоспроизведению. Самовоспроизведение свойственно целым организмам, отдельным их органам, тканям, клеткам, клеточным включениям и многим органеллам. Самовоспроизведение осуществляется посредством вегетативного, полового и бесполого размножений, у животных - путем деления, живорождения, яйцерождения и яйцеживорождения. В основе самовоспроизведения лежит образование новых молекул и структур, которое обусловлено информацией, заложенной в нуклеиновой кислоте ДНК,. Самовоспроизведение тесно связано с явлением наследственности: любое живое существо рождает себе подобных, путем реализации механизма матричного синтеза ДНК. 2. Биохимия как молекулярный уровень изучения структурной организации, анаболизма и катаболизма живой материи. Место биохимии среди других биологических дисциплин. Значение биохимии в подготовке врача и для медицины.3. Аминокислоты, входящие в состав белков, их строение и свойства. Пептиды. Биологическая роль аминокислот и пептидов.4. Первичная структура белков. Пептидная связь, ее характеристика. Зависимостьбиологических свойств белков от первичной структуры. Нарушение первичнойструктуры и функции гемоглобина А.5. Конформация петидных цепей в белках (вторичная структура). Типы химическихсвязей, участвующих в формировании вторичной структуры. Супервторичныеструктуры.6. Конформация петидных цепей в белках (третичная структура). Типы химическихсвязей, участвующих в формировании и третичной структуры. Доменнаяструктура и ее роль в функционировании белков. Роль шаперонов (белкитеплового шока) в формировании третичной структуры белков in vivo.7. Активный центр белков и его специфическое взаимодействие с лигандом какоснова биологической функции белков. Комплиментарность взаимодействующихбелков с лигандом. Обратимость связывания.8. Четвертичная структура белков. Особенности строения и функционированияолигомерных белков на примере гемоглобина. Кооперативные измененияконформации протомеров. Возможность регуляции биологической функцииолигомерных белков аллостерическими лигандами.9. Физико-химические свойства белков. Молекулярная масса, размеры и форма,растворимость, ионизация и гидратация. Использование свойств белков в
методах выделения и исследования.10. Методы выделения индивидуальных белков: методы осаждения солями иорганическими растворителями, гель-фильтрация, электрофорез, ионообменная иаффинная хроматографии. Методы количественного определения белка.11. Конформационная лабильность белков. Денатурация, факторы ее вызывающие.Защита от денатурации специализированными белками теплового шока(шаперонами).12. Принципы классификации белков. Классификация по составу и биологическимфункциям, примеры представителей отдельных классов.13. Иммуноглобулины, классы иммуноглобулинов, особенности строения ифункционирования. Многообразие антигенсвязывающих участков Н- и L-цепейиммуноглобулинов.14. Ферменты, определение. Особенности ферментативного катализа.Специфичность действия ферментов, виды. Классификация и номенклатураферментов.15. Строение ферментов. Каталитический и регуляторный центры. Взаимодействиеферментов с лигандами. Механизм действия ферментов. Энергетическиеизменения в ходе ферментативных реакций. Формирование ферментсубстратного комплекса. Гипотеза «ключ-замок» и гипотеза индуцированногосоответствия.16. Кинетика ферментативных реакций. Зависимость скорости ферментативныхреакций от температуры, рН среды, концентрации фермента и субстрата.Уравнение Михаэлиса-Ментен, Кm.17. Кофакторы ферментов: ионы металлов их роль в ферментативном катализе.Коферменты как производные витаминов. Коферментные функции витаминов В6,РР и В2 на примере трансаминаз и дегидрогеназ.18. Ингибирование ферментов: обратимое и необратимое; конкурентное инеконкурентное. Лекарственные препараты как ингибиторы ферментов.19. Регуляция метаболических процессов путем организации химических реакций вметаболические пути. Роль пространственной локализации ферментов,органоспецифичности, компартментализациии. Регуляция количества молекулфермента в клетке, каталитической активности ферментов, роль доступностимолекул субстрата и коферментов.20. Аллостерическая регуляция активности ферментов. Роль аллостерическихферментов в метаболизме клетки. Аллостерические эффекторы и ингибиторы.Особенности строения и функционирования аллостерических ферментов и ихлокализация в метаболических путях. Регуляция активности ферментов по
Живые организмы находятся в постоянной и неразрывной связи с окружающей средой. Эта связь осуществляется в процессе обмена веществ. Обмен веществ включает 3 этапа: поступление веществ в организм, метаболизм и выделение конечных продуктов из организма.Поступление веществ в организм происходит в результате дыхания (кислород) и питания. В ЖКТ продукты питания перевариваются (расщепляются до простых веществ). При переваривании происходит гидролиз полимеров (белков, полисахаридов и других сложных органических веществ) до мономеров, всасывающихся в кровь и включающихся в промежуточный обмен. Промежуточный обмен (внутриклеточный метаболизм) включает 2 типа реакций: катаболизм и анаболизм.Катаболизм - процесс расщепления органических молекул до конечных продуктов. Конечные продукты превращений органических веществ у животных и человека - СО2, Н2О и мочевина. В процессы катаболизма включаются метаболиты, образующиеся как при пищеварении, так и при распаде структурно-функциональных компонентов клеток.Реакции катаболизма сопровождаются выделением энергии (экзергонические реакции).Анаболизм объединяет биосинтетические процессы, в которых простые строительные блоки соединяются в сложные макромолекулы, необходимые для организма. В анаболических реакциях используется энергия, освобождающаяся при катаболизме (эндергонические реакции).Практически любое заболевание начинается с повреждения (нарушения) одной реакции в метаболизме клетки, а затем оно распространяется на ткань, орган и целый организм. Нарушение метаболизма ведет к нарушению гомеостаза в биологических жидкостях организма человека, что сопровождается изменением биохимических показателей.Большое значение клинико-биохимических методов исследования биологических жидкостей велико в медицине и важно для подготовки медицинских лабораторных техников. Достаточно напомнить, что только в крови человека можно определить современными методами биохимических исследований около 1000 показателей метаболизма.Биохимические показатели биологических сред организма человека широко используются при:1. постановке диагноза заболевания, особенно дифференциального диагноза;2. выборе метода лечения;3.контроле за правильностью назначенного лечения;
4.результаты биохимических анализов служат одним из критериев излеченности патологического процесса;5.скрининге (выявлении болезни на доклинической стадии);6.мониторинге (контроле за течением заболевания и результатом лечения);7. прогнозе (информации о возможном исходе заболевания).Важнейшим признаком всего живого является обмен веществ. Обмен веществ обеспечивает присущее живому организму как системе динамическое равновесие, при котором взаимно уравновешиваются синтез и разрушение, размножение и гибель. В основе реакций обмена веществ лежат физико-химические взаимодействия между атомами и молекулами, подчиняющиеся единым для живой и неживой материи законам. Сказанное означает, что сама возможность существования жизни, в первооснове своей, сводится к элементарным актам физико-химических процессов. Обмен веществ состоит из двух противоположных, одновременно протекающих процессов. Первый — анаболизм — объединяет все реакции, связанные с синтезом необходимых веществ, их усвоением и использованием для роста, развития и жизнедеятельности организма. Второй — катаболизм — включает реакции, связанные с распадом веществ, их окислением и выведением из организма продуктов распада. В целом же, обмен веществ представляет собой комплекс биохимических и энергетических процессов, обеспечивающих использование пищевых веществ для нужд организма и удовлетворения его потребностей в пластических и энергетических веществах.Живой организм – сложная, упорядоченная иерархическая структурная организация. Уровень организации живой материи повышается в ходе эволюции. Формирование каждой следующей ступени иерархии уровней происходит на основе предыдущей, которая структурно в неё входит. Существует множество теорий о структурной организации живой материи. Наиболее известная из них оценивает иерархию по критерию масштабности. Согласно ей, жизнь имеет следующие уровни организации:
-
Молекулярный уровень- отражает особенности химизма живого вещества, а также механизмы и процессы передачи генной информации -
Клеточный и субклеточный уровни- отражают особенности специализации клеток, а также внутриклеточные структуры. На этом уровне происходят процессы жизнедеятельности (обмен веществ, питание, дыхание, раздражимость и т. д.) -
Организменный и органно-тканевый уровни - отражают признаки отдельных особей, их строение, физиологию, поведение, а также строение и функции органов и тканей живых существ -
Популяционно-видовой уровень- образуется свободно скрещивающимися между собой особями одного и того же вида, совокупность особей одного вида -
Уровень биогеоценозов- структуры, состоящие из участков Земли с определенным составом живых и неживых компонентов, представляющих единый природный комплекс – экосистему -
Биосферный- вся совокупность живых организмов Земли вместе с окружающей их природной средой
Еще одним качеством, благодаря которому возможна жизнь - это свойство живых организмов к самовоспроизведению. Самовоспроизведение свойственно целым организмам, отдельным их органам, тканям, клеткам, клеточным включениям и многим органеллам. Самовоспроизведение осуществляется посредством вегетативного, полового и бесполого размножений, у животных - путем деления, живорождения, яйцерождения и яйцеживорождения. В основе самовоспроизведения лежит образование новых молекул и структур, которое обусловлено информацией, заложенной в нуклеиновой кислоте ДНК,. Самовоспроизведение тесно связано с явлением наследственности: любое живое существо рождает себе подобных, путем реализации механизма матричного синтеза ДНК. 2. Биохимия как молекулярный уровень изучения структурной организации, анаболизма и катаболизма живой материи. Место биохимии среди других биологических дисциплин. Значение биохимии в подготовке врача и для медицины.3. Аминокислоты, входящие в состав белков, их строение и свойства. Пептиды. Биологическая роль аминокислот и пептидов.4. Первичная структура белков. Пептидная связь, ее характеристика. Зависимостьбиологических свойств белков от первичной структуры. Нарушение первичнойструктуры и функции гемоглобина А.5. Конформация петидных цепей в белках (вторичная структура). Типы химическихсвязей, участвующих в формировании вторичной структуры. Супервторичныеструктуры.6. Конформация петидных цепей в белках (третичная структура). Типы химическихсвязей, участвующих в формировании и третичной структуры. Доменнаяструктура и ее роль в функционировании белков. Роль шаперонов (белкитеплового шока) в формировании третичной структуры белков in vivo.7. Активный центр белков и его специфическое взаимодействие с лигандом какоснова биологической функции белков. Комплиментарность взаимодействующихбелков с лигандом. Обратимость связывания.8. Четвертичная структура белков. Особенности строения и функционированияолигомерных белков на примере гемоглобина. Кооперативные измененияконформации протомеров. Возможность регуляции биологической функцииолигомерных белков аллостерическими лигандами.9. Физико-химические свойства белков. Молекулярная масса, размеры и форма,растворимость, ионизация и гидратация. Использование свойств белков в
методах выделения и исследования.10. Методы выделения индивидуальных белков: методы осаждения солями иорганическими растворителями, гель-фильтрация, электрофорез, ионообменная иаффинная хроматографии. Методы количественного определения белка.11. Конформационная лабильность белков. Денатурация, факторы ее вызывающие.Защита от денатурации специализированными белками теплового шока(шаперонами).12. Принципы классификации белков. Классификация по составу и биологическимфункциям, примеры представителей отдельных классов.13. Иммуноглобулины, классы иммуноглобулинов, особенности строения ифункционирования. Многообразие антигенсвязывающих участков Н- и L-цепейиммуноглобулинов.14. Ферменты, определение. Особенности ферментативного катализа.Специфичность действия ферментов, виды. Классификация и номенклатураферментов.15. Строение ферментов. Каталитический и регуляторный центры. Взаимодействиеферментов с лигандами. Механизм действия ферментов. Энергетическиеизменения в ходе ферментативных реакций. Формирование ферментсубстратного комплекса. Гипотеза «ключ-замок» и гипотеза индуцированногосоответствия.16. Кинетика ферментативных реакций. Зависимость скорости ферментативныхреакций от температуры, рН среды, концентрации фермента и субстрата.Уравнение Михаэлиса-Ментен, Кm.17. Кофакторы ферментов: ионы металлов их роль в ферментативном катализе.Коферменты как производные витаминов. Коферментные функции витаминов В6,РР и В2 на примере трансаминаз и дегидрогеназ.18. Ингибирование ферментов: обратимое и необратимое; конкурентное инеконкурентное. Лекарственные препараты как ингибиторы ферментов.19. Регуляция метаболических процессов путем организации химических реакций вметаболические пути. Роль пространственной локализации ферментов,органоспецифичности, компартментализациии. Регуляция количества молекулфермента в клетке, каталитической активности ферментов, роль доступностимолекул субстрата и коферментов.20. Аллостерическая регуляция активности ферментов. Роль аллостерическихферментов в метаболизме клетки. Аллостерические эффекторы и ингибиторы.Особенности строения и функционирования аллостерических ферментов и ихлокализация в метаболических путях. Регуляция активности ферментов по