ВСТУП

Біохімія у технологічному вищому навчальному закладі - це фундаментальна наукова дисципліна, завдання якої - це наукове обгрунтування на молекулярному та клітинному рівнях технологічних процесів харчових виробництв. На підприємствах харчової промисловості переробляється сировина біологічного походження, тому технологам харчової та переробної промисловості необхідні основи біохімічних знань.

Знання біохімії дає можливість технологам розуміти сутність біологічних процесів, науково обґрунтовувати їх та керувати технологічними процесами з метою раціонального використання переробленої сировини, отримання високоякісних продуктів, розробки технологій нового покоління.

Опорний конспект відповідає програмі курсу „Біохімія", включає 13 тем. Згідно з робочою програмою дисципліни та вимогами Болонської системи курс навчання містить 3 модулі. Розподілення тем за модулями та інші пояснення щодо їх проведення наведені у методичних вказівках до самостійної роботи з курсу „Біохімія".

Метою курсу є вивчення біохімічного складу організмів, їх будови, властивостей, перетворення органічних сполук, які входять до складу живих організмів та складають основу їх життєдіяльності - обмін речовин. Питання структурної та метаболічної біохімії викладені на сучасному науково-теоретичному рівні.

Опорний конспект лекцій з курсу «Біохімія» призначений для студентів технологічних спеціальностей факультетів технології консервування та виноробства, технології м'ясних, молочних продуктів та екології, технології хлібопекарських та кондитерських виробництв, технології зерна та зернопродуктів.

Зміст лекцій відображений у вигляді таблиць, схем, стислих визначень, що потребує творчого підходу студентів до засвоєння теоретичного матеріалу.

Кожна тема має план, посилання на літературні джерела, в яких є найбільш повні і ґрунтовні дані та нові терміни, поняття. В кінці кожної теми наведено перелік основних питань для перевірки біохімічних знань. Вони можуть бути корисними для скринінгової оцінки знань та при самопідготовці.

Умовні позначення, наведені в конспекті, дають змогу студентам диференційовано підходити до вивчення матеріалу курсу:

► - запам'ятати як основні положення, твердження;

► ! - звернути увагу;

!! - запам'ятати як особливо важливі дані (особлива увага).

Нові терміни, поняття:

обмін речовин (метаболізм), еукаріоти, прокаріоти, органогени, харчові нутрієнти, анаболізм (асиміляція), дисиміляція (катаболізм), субклітинні органели, клітина, макро- та мікроелементи, гомеостаз

1. Предмет і завдання курсу "біохімія"

Розділи та предмет курсу

«Біохімія»

Статична біохімія

Вивчення хімічного складу (хімічної

природи і кількісного вмісту різних

речовин) живих організмів

Функціональна біохімія

Установлення перетворень речовин при різних функціональних станах організму

Динамічна біохімія

Вивчення біохімічних перетворень

речовин (нутрієнтів) в організмі

людини

Завдання курсу

«Біохімії»

Ознайомлення з рівнями організації, структурою і вивчення складу живих організмів

Вивчення обміну основних речовин - білків, вуглеводів, ліпідів

2. Історія розвитку біохімії

Перший період - з давніх часів до епохи Відродження (XV ст.)

Наукові відкриття: емпіричне використання біохімічних процесів (виробництво чаю, хліба, вина, тютюну тощо)

Другий період - з XV ст. до другої половини XIX ст. (швидке накопичення знань з хімії живих організмів).

Наукові відкриття:

закон збереження маси (М.В. Ломоносов, 1748 р), дослідження процесів горіння, окиснення, дихання тощо;

розробка методів кількісного хімічного аналізу та застосування їх для дослідження біологічних об'єктів (Ю.Лібіх, 30-40 рр. XVIII століття).;

Синтез органічних речовин: сечовини (Ф.Велер, 1828 р.); жиру (М.Бертло, 1854р.), вуглеводів (О.М.Бутлеров, 1861р.)

Третій перід - з другої половини XIX ст. до кінця 40-х років XX ст. (біохімія відокремлюється у самостійну науку)

Наукові відкриття:

Відкриття та дослідження ферментів (Кірхгоф, 1814 р.), нуклеїнових кислот (Мішер Ф., 1869 р.), вітамінів (М.І.Лунін,1880 р.), синтез білковоподібної речовини (О.Я. Данілевський, 1884 р).

Дослідження властивостей амінокислот, які входять до складу білків, установлення їх структури (Е.Фішер 1852 - 1919р.).

Роботи ІЛЛавлова (1848-1936) щодо вивчення складу травних соків, процесів ферментативного перетворення харчових мас, впливу на процеси обміну речовин різних факторів.

Роботи О.М.Баха (1857-1946) та О.В. Палладіна (1859-1922), які заклали основи сучасних уявлень про механізм тканинного дихання.

Четвертий період - з 40-х - 50-х років XX ст. до наших днів.

Наукові відкриття:

сучасні дослідження механізмів біосинтезу білка, структури і функцій біомембран, молекулярних основ зберігання і передачі спадковості, створення генетично модифікованих організмів тощо. Створення шкіл біохіміків ученими: А.М.Бахом, Б.І.Збарським, О.О.Баєвим, О.В.Паяладіним, В.О.Енгельгардтом, А.МБілозерським, О.І.Опаріним, С.Є.Севериним, В.О. Беліцером, О.С. Спіріним, Ю.А.Овчиюгіковим таін.

3. Рівні структурної організації та хімічний склад живих організмів.

ВОДА, ЇЇ ФОРМИ ТА БІОЛОГІЧНА РОЛЬ

!! Клітина є основною структурною і функціональною одиницею живого організму. Всі живі організми за

рівнем структурної організації розподіляться на 2 групи: прокаріоти і еукаріоти (від грецьк. каrуоn - ядро,

рго - перед, раніше).

Структура організму

Клітини

Залежно від функцій групуються в тканини

Тканини

Із тканин побудовані органи

Органи

Комплекс органів, які пов'язані функціонально,

складають організм

Організм

Хімічний склад живих організмів

► Білки

► Нуклеїнові кислоти

► Вуглеводи

► Ліпіди

► Вітаміни

► Ферменти

► Гормони

► Мінеральні речовини

► Вода

Вміст хімічних елементів в організмі людини

Група	Елемент	Символ	Атомний номер	Вміст, ат. %
	Гідроген	H	1	62,48
Основні елементи	Карбон	С	6	21,115
(органогени)	Нітроген	N	7	3,10
	Оксиген	O	8	9,86
	Натрій	Na	11	0,08
	Фосфор	Р	15	0,95
	Сульфур	S	16	0,08
Макроелементи	Хлор	СІ	17	0,08
	Калій	K	19	0,23
	Кальцій	Са	20	1,90
	Магній	Mg	12	0,010
	Ферум	Fе	26	0,005
	Кобальт	Со	27	0,001
	Купрум	Си	29	0,00015
	Цинк	Zn	30	0,003
Мікроелементи	Іод Флуор	І F	53 9	0,014 0,009
	Молібден	Мо	42	0.027
	Хром	Вг	35	0,002
	Алюміній	А1	13	0,001
	Силіціум	Sі	14	0,001

В організмі людей і тварин виявлено більше 70 хімічних елементів, які входять до складу органічних та

неорганічних сполук. Деякі з них знаходяться у виді іонів.

Мінеральні елементи залежно від кількості у продуктах і добової потреби організму в них розподіляться на:

Макроелементи

Вміст у продуктах > 1 мг на 100 г

Са, Мg, Р, Fе, Nа, К, Сl, S

Вміст у продуктах < 1 мг на 100 г

Мікроелементи

Сu, Zn, І, Вr, Р, Мn, Мо, Аl, Se

Вміст у продуктах в мкг на 100г(<0,00001%)

Ультрамікроелементи

Sn, РЬ, Нg, радіоактивні елементи та ін.

!! Хімічні елементи є складовими частинами сполук організму та виконують певні біологічні функції:

► структурну (Са, Р);

► метаболічну (макроелементи);

► каталітичну (мікроелементи).

Середня добова потреба організму в мінеральних елементах становить 20-30 г.

Біологічна роль, добова норма споживання, джерела основних елементів

	Біологічна роль Добова норма споживання	Основні джерела елементів
Са	Кальцій входить до складу кісток, знижує збудженість нервової й м'язової тканин, бере участь у процесах м'язового скорочення й згортання крові; 800 мг	Вода, молочні продукти
Р	Фосфор бере участь у побудові кісткової тканини, входить до складу нуклеїнових кислот, фосфоліпідів, макроергічних сполук; 1200 мг	Молочні та м'ясні продукти, риба, яйця
К	Калій-іони підтримують структуру клітин, активують діяльність ряду ферментів, забезпечують проведення імпульсів по нервових клітинах, нормалізують тиск крові, виявляють сечогінні властивості; 2000 - 4000 мг	Яловичина, картопля, квасоля, абрикоси
	Натрій-іони знаходяться у міжклітинному просторі та в клітинах, забезпечують осмотичний тиск, затримують воду в організмі, впливають на кров'яний тиск; 4000 мг (? 10 г NaCl)	Хліб, сир, ікра
СІ	Хлор із натрієм на 70 % забезпечують осмотичний тиск крові й >ідин в організмі. Хлор бере участь в утворенні шлункового соку, активує деякі ферменти; 5000 мг	Молоко, сир
S	Сульфур (сірка) входить до складу білків, а також деяких вітамінів; 1000 мг	Хліб, боби, яйця, м'ясо, риба
Fе	Входить до складу гемоглобіну крові, деяких ферментів, білків; 14мг	М'ясо, печінка, квасоля, соя
Mg	Частина знаходиться у кістках, а друга - у виді іонів усередині клітин. Регулює нервово-м'язову збудженість, роботу серця, активує ряд ферментів; 400 мг	Хліб, круп'яні вироби
Cu, Zn, Мn, І	Зиявлені у складі білків, ферментів та інших біологічно активних речовин; Си - 2 мг, 2п - 15-20 мг, Мn - 5-7 мг, 1 - 0,1-0,2 мг.	Різні харчові продукти, вода

Фізіологічна роль мінеральних елементів

Опорна функція (Са, Мg, Р). Оптимальне співвідношення:Са:Мg=1:0,5

Са: Р = 1:1,5

Зумовлюють кислотно-лужну рівновагу

Зумовлюють осмотичні та буферні властивості рідких середовищ організму

Входять до складу структурних елементів клітин - субклітинних органел (протоплазма, ядро, рибосоми, мітохондрії та ін.)

Входять до складу ферментів, білків, вітамінів, тобто беруть участь в обміні речовин

Молочні продукти,

ягоди, фрукти, овочі,

бобові культури

Елементи лужного характеру

Кальцій,магній, калій таін.

Елементи кислотного характеру

Фосфор,хлор,марганець,цинк,залізо та ін..

М'ясні продукти, рибопродукти, крупи, хлібобулочні вироби,

макаронні вироби

Вода - одна з найважливіших складових усіх організмів.

!! Організм дорослої людини на 60-75 % складається з води. Ще більше води міститься у соковитих частинах рослин, в мікроорганізмах, морських безхребетних організмах - до 98 %.

Вміст води в харчових продуктах

Фрукти, ягоди та овочі - 74 - 96%

М'ясо - 38-78%

Риба - 51-89%

Молоко – 88 - 91%

Хліб - 33-52%

Гриби - 88 - 92%

ФОРМИ ВОДИ

72 % Інтрацелюлярна (внутрішньоклітинна)

28 % Екстрацелюлярна (позаклітинна вода)

Мобільна вода (кров, лімфа) має властивості

розчинника

Іммобільна структурована вода (в складі гідратних оболонок біополімерів, втратила властивості розчинника)

В організмі людини нестача води призводить до підвищення в'язкості крові, а надлишок - до вимивання з організму солей, навантаження на серце, нирки, тощо.

ФУНКЦІЇ ВОДИ В ОРГАНІЗМІ

► Вода є розчинником органічних та неорганічних речовин,

► За участю води відбуваються реакції гідролізу, гідратації, дегідратації складних органічних сполук.

► Із водою різні речовини надходять у клітини, тканини і виводяться продукти обміну.

► За допомогою осмотичного тиску водних розчинів підтримується форма клітин.

► Виконує терморегулятивні функції.

► Вода є учасником водно-сольового обміну організму, завдяки чому підтримується гомеостаз (сталість внутрішнього

середовища) організму, зокрема, ряд констант - ізотонія, ізоіонія, ізотермія, ізоосмія.

При контакті з водою продукти здатні її поглинати. Особливо інтенсивно поглинається вода продуктами, що містять не денатуровані білки, фосфатиди, пектинові та інші речовини, які при цьому можуть переходити у колоїдний, желеподібний стан.

ФОРМИ ЗВ'ЯЗКУ ВОДИ У БІОЛОГІЧНИХ ОБ'ЄКТАХ (ХАРЧОВИХ СИСТЕМАХ)