- •Раздел 1. Введение в курс биохимии Лекция 1. Введение в дисциплину
- •1. Предмет и задачи биохимии
- •2. Краткая история развития биохимии
- •3. Основные биополимеры и их мономеры
- •4. Общая характеристика метаболических процессов
- •Раздел 2. Белковые вещества Лекция 2. Общая характеристика белков и аминокислот. Строение, классификация и свойства аминокислот
- •1. Общая характеристика аминокислот
- •2. Классификация протеиногенных аминокислот
- •3. Биологическая роль аминокислот
- •4. Уровни организации белковых молекул (структура белков)
- •Биологический смысл образования четвертичной структуры
- •5. Классификация белков
- •Лекция 3. Основные свойства белков и методы разделения белков и аминокислот
- •1. Основные свойства белков
- •2. Выделение белков из биологического материала
- •3. Методы разделения белков и аминокислот
- •4. Определение первичной структуры белка
- •Раздел 3.Нуклеотиды и нуклеиновые кислоты Лекция 4. Строение и функции нуклеотидов
- •1. Общая характеристика нуклеотидов
- •2. Строение и функции моно- и динуклеотидов
- •3. Строение и функции нуклеиновых кислот
- •4. Основные биохимические функции нуклеотидов
- •Раздел 4.Ферменты Лекция 5. Строение, механизм действия и классификация ферментов
- •1. Строение и основные свойства ферментов
- •2. Механизм действия ферментов
- •3. Номенклатура и классификация ферментов
- •4. Кинетика ферментативных реакций
- •5. Регуляция ферментативных процессов в клетке
- •Ингибирование
- •Раздел 5.Углеводы и их обмен Лекция 6. Химическое строение и свойства углеводов
- •1. Общая характеристика и классификация углеводов
- •2. Строение, свойства и функции моносахаридов
- •3. Строение, свойства и функции олигосахаридов
- •4. Строение, свойства и функции полисахаридов
- •5. Углеводы зерна и продуктов его переработки
- •Лекция 7. Основные пути распада и синтеза углеводов. Гликолиз и брожение
- •1. Процессы распада олиго- и полисахаридов
- •Фосфоролиз
- •Гидролиз
- •2. Синтез олиго- и полисахаридов
- •3. Анаэробные процессы расщепления моносахаридов. Гликолиз
- •4. Брожение и его основные типы
- •Молочнокислое брожение
- •Молочнокислое брожение у аэробных организмов
- •Маслянокислое брожение
- •Лекция 8. Аэробное дыхание
- •2. Окислительное декарбоксилирование пирувата (пвк)
- •Следует отметить, что в результате реакции окисления пвк в образующейся молекуле ацетилкоэнзима а возникают макроэргические связи, которые способствуют его энергетическому обмену в дальнейшем.
- •3. Цикл Кребса (цикл ди- и трикарбоновых кислот, цикл лимонной кислоты)
- •4. Окислительное фосфорилирование
- •Лекция 9. Фотосинтез как основной источник органических веществ на Земле
- •1. Значение фотосинтеза
- •2. Общие представления о химизме фотосинтеза
- •3. Характеристика фотосинтетического аппарата
- •4. Световая фаза фотосинтеза
- •5. Темновая фаза фотосинтеза
- •Раздел 6.Липиды и их обмен Лекция 10. Классификация липидов, их свойства и биологическая роль
- •1. Классификация липидов
- •2. Характеристика основных групп липидов Жирные кислоты
- •Нейтральные жиры
- •Фосфолипиды
- •Стероиды
- •Терпены
- •3. Основные функции липидов
- •4. Липиды зерна и продуктов его переработки
- •В зерне пшеницы около 30% всех липидов составляют липиды, связанные с белками и углеводами, и не экстрагируемые диэтиловым эфиром.
- •В зерне пшеницы, ржи и ячменя содержится в среднем 2% жира. В зерне овса жира несколько больше – около 5%. Именно поэтому овсяные мука и крупа очень легко прогоркают при хранении.
- •Лекция 11. Обмен липидов
- •1. Катаболизм (распад) триацилглицеринов
- •Гидролитическое расщепление триацилглицеринов
- •Катаболизм жирных кислот
- •Катаболизм глицерина
- •2. Синтез жирных кислот и триацилглицеринов Синтез жирных кислот
- •Биосинтез триацилглицеринов
- •3. Обмен фосфолипидов
- •Раздел 7. Витамины и минеральные вещества Лекция 12. Характеристика витаминов и минеральных веществ и их роль в организме человека
- •1. Особенности биологического действия витаминов
- •2. Классификация витаминов
- •3. Патологии, вызванные избытком или недостатком витаминов
- •4. Витамины зерна и продуктов его переработки
- •5. Общая характеристика минеральных веществ и их роли в организме человека
- •Раздел 8.Обмен азота Лекция 13.Ферментативный распад и синтез белков
- •1. Распад белков
- •2. Синтез белков (реализация наследственной информации)
- •Репликация днк
- •Транскрипция
- •Трансляция
- •Лекция 14.Ферментативный распад и синтез аминокислот
- •1. Пути превращения аминокислот
- •2. Распад аминокислот
- •Декарбоксилирование
- •Дезаминирование
- •2. Биосинтез аминокислот
- •Раздел 9.Взаимосвязь между процессами обмена
- •2. Основные этапы катаболизма и анаболизма Этапы катаболизма
- •Этапы анаболизма
- •3. Регуляция биохимических процессов
- •4. Особенности гормональной регуляции Химическая структура гормонов
- •Особенности биологического действия гормонов
- •5. Основные принципы регуляции биохимических процессов
- •Раздел 10.Роль биохимических процессов при
- •2. Биохимические процессы, происходящие при прорастании и созревании зерна
- •3. Биохимические процессы, происходящие при хранении продовольственного сырья
- •4. Роль биохимических процессов в переработке продовольственного сырья
2. Выделение белков из биологического материала
Хотя около двух десятков белков удалось синтезировать, синтезы эти очень сложны, трудоемки, длительны и дороги. Поэтому единственно реальным методом получения белков служит их выделение их из природных источников. Познание строения белка – одна из актуальных проблем современности. На ее решении сосредоточены совместные усилия специалистов различных наук: биологии, физики, химии и математики.
Установить строение природного белка очень трудно вследствие сложности структуры, высокой молекулярной массы и чувствительности белковой молекулы к внешним воздействиям, приводящей к необратимым изменениям его строения. Это ограничивает выбор средств исследования строения белка. Весьма ответственной операцией является очистка белка с целью удаления воды и примесей минеральных солей.
Впервые белок (клейковина) был выделен Я. Беккари из пшеничной муки в 1728 году. Эту дату принято считать годом зарождения химии белка.
Аминокислотный состав белка устанавливают методом его гидролиза кислотами, щелочами или ферментами. Широко применяется кислотный гидролиз (80%-ная серная или 20%-ная соляная кислота), протекающий наиболее полно.
Для определения аминокислотного состава белка применяют различные физико-химические методы, например, распределительную и ионообменную хроматографию.
Выделение белков из какого-либо биологического материала (семян, листьев, плодов и т.д.) заключается в экстрагировании их тем или иным растворителем после измельчения этого материала. В качестве растворителей применяются вода, солевые растворы, водно-спиртовые растворы, слабые кислоты и щелочи. Полученный раствор белка затем обрабатывается тем или иным способом – нагревается, насыщается солями и диализируется, насыщается спиртом или ацетоном, нейтрализуется. При этом из раствора выделяется соответствующая фракция белков, которая отделяется и высушивается, причем последняя операция обычно осуществляется путем проведения препарата белка через спирт все возрастающих концентраций.
С помощью этих методов получено и исследовано огромное количество белков растительного и животного происхождения. Однако за последние годы стало очевидно, что применявшиеся ранее методы выделения белков весьма несовершенны. Установлено, что эти методы в большинстве случаев приводят к большей или меньшей денатурации белков. Вместе с тем было показано, что белки, считавшиеся ранее индивидуальными, однородными, в действительности представляют собой смеси или комплексы, состоящие из нескольких белков, различающихся по своим физическим, химическим и биологическим свойствам.
Эти результаты были получены благодаря новым принципам и методам выделения и исследования однородности белков, разработанным на различных белках животного происхождения, в первую очередь, на белках плазмы крови.
Какие же условия выделения обеспечивают получение неденатурированных препаратов белка?
Поддержание возможно более низкой температуры на всех этапах получения препарата белка. Установлено, что наилучшей является температура, близкая к температуре замерзания растворителя, применяемого для экстрагирования белков.
Поддержание рН на соответствующем уровне, близком к нейтральной реакции или же к изоэлектрической точке данного белка.
Таким образом, применение кислот и щелочей для экстрагирования белков недопустимо. Органические растворители – спирт и ацетон, применяемые для осаждения и сушки белков, могут вызвать их глубокую денатурацию, сопровождающуюся потерей растворимости и свойственной им ферментативной активности. Это можно наблюдать при осаждении какого-либо из растительных водорастворимых белков при помощи спирта или ацетона – белок становится совершенно нерастворимым в воде и теряет многие из свойственных ему ферментативных функций.
Однако осаждение белков органическими растворителями не вызывает денатурации при условии, если эта операция проводится при низких температурах (-3 или -5 ◦С).