Биохимия

культура»
1. ЛЕКЦИИ
2. ПРЕЗЕНТАЦИИ
3. ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКОЕ УКАЗАНИЯ (БАНК ТЕСТОВЫХ ЗАДАНИЙ)

Меньшикова, Н.И. Волкова. - М.: Физкультура и спорт, 1986.
Биохимия. Краткий

курс с упражнениями и задачами. /Под ред. Северина Е.С., Николаева. - М.: ГЭОТАР-МЕД, 2001.
Проскурина И. К. Биохимия : учебное пособие для вузов по спец. 033100 "Физ. культура". Допущено Министерством образования РФ/И. К. Проскурина. - 2003
Волков Н.И. Биохимия мышечной деятельности. - М.: Олимпийский спорт, 2001.
Михайлов С.С. Спортивная биохимия. – М.: Советский спорт, 2006.
Николаев А.Я. Биологическая химия. - М.: Высшая школа, 1989.
Дополнительный
Альбертс Б., Брей Д., Льюис Дж., Рафф М., Робертс К., Уотсон Дж. Молекулярная биология клетки. В 3-х т. 2-е изд.- М.: Мир, 1994
Арансон М.В. Питание для спортсменов. - М.: ФиС. – 2001.
Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. - М.: Медицина, 1998.
Марри Р., Греннер Д., Мейес П., Родуэлл В. Биохимия человека, тт. 1-2. - М.: Мир, 1993.
Мусил Я., Новакова О., Кунц К. Современная биохимия в схемах. - М.: Мир, 1984.
Пустовалова Л.М. Практикум по биохимии. - Ростов-на-Дону: Феникс, 1999.
Страйер Л. Биохимия, тт. 1-3. М.: Мир, 1985.
Филлипович Ю.Б. Основы биохимии. - М.: Агар, 1999.
Интернет.

образования Сибирский федеральный университет Кафедра биохимии и физиологии человека и животных
Красноярск

2007

Строение, свойства, биологическая роль белков
Строение, свойства, биологическая роль нуклеотидов
Витамины, ферменты
Гормоны,

биологическая роль, классификация, механизм действия

3

СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ

Окислительное декарбоксилирование пирувата
Аэробный метаболизм углеводов
Липидный обмен
Белковый

обмен
Интеграция клеточного обмена

3

ДИНАМИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ

3

Энергетическое обеспечение мышечной деятельности.
Тема 13. Биохимические изменения в организме при

работе различного характера. Биохимические изменения при утомлении.
Тема 14. Биохимические превращения в период восстановления после мышечной работы.
Тема 15. Закономерности биохимической адаптации под влиянием систематической тренировки.
Тема 16. Биохимический контроль при занятиях физической культурой и спортом.
Тема 17. Биохимические основы силы, быстроты и выносливости.
Тема 18. Биохимическое обоснование методики занятий физической культурой и спортом с лицами разного возраста. Биохимические основы рационального питания при занятиях физической культурой.
Библиографический список.

3

функции веществ живого организма, а также особенности их превращений в

различных органах и тканях

, белков.
- Строение, свойства, биологическая роль нуклеотидов, витаминов и ферментов

- Гормоны, биологическая роль, классификация, механизм действия

Структурная функция (обязательный компонент большинства внутриклеточных структур)

Защитная функция

(участие углеводных компонентов иммуноглобулинов в поддержании иммунитета)

Регуляторная

Специфические функции

Почти вся энергия (60%), необходимая для деятельности нашего организма поставляется

за счёт окисления глюкозы.

1 грамм глюкозы = 4,1 кКал

структур)
Строение клеточной мембраны
Строение клетки

состав слизи, защищают внутренние стенки полых органов)

стенок полых трубчатых органов (пищевода, желудка, кишечника, мочеточников и др.),

способствующее продвижению их содержимого к выходным отверстиям.

Биологические функции углеводов

4. Регуляторная (клетчатка растений вызывает механическое раздражение слизистой желудка и кишечника участвуя в акте перестальтики)

в образовании антител и т.о. в поддержании иммунитета;
- углеводные компоненты

обеспечивают специфичность групп крови

Фруктоза = Сахароза
Олигосахариды

В молекуле целлюлозы β-глюко-пиранозные мономерные единицы линейно соединены между собой

β-(1–>4)-связями:

При частичном гидролизе целлюлозы образуется дисахарид целлобиоза, а при полном гидролизе – D-глюкоза.

Гомополисахариды

(в виде гранул). Интересно, что мышечного гликогена в организме может

быть даже больше, чем гликогена в печени в силу того, что мышц в организме много. Однако, мышечный гликоген может быть использован только локально, в данной мышечной клетке. А гликоген печени используется всем организмом, в том числе и мышцами.

Гомополисахариды

гематоксилином 1 - включения гликогена (красное окрашивание)
Гомополисахариды

соединение из группы азотсодержащих полисахаридов.
Хитин, гомополимер из N-ацетилглюкозамина, связанного

в положении β(1→4), — основной компонент наружного скелета насекомых и панцыря ракообразных. Кроме того, хитин входит в состав клеточных стенок мицелия грибов.

Гомополисахариды

дисахаридов, включающих в себя N-ацетилглюкозамин и глюкуроновую кислоту. Молекулярный вес

нативной ГК обычно составляет несколько миллионов. Каждый дисахаридный мономер гиалуроновой кислоты содержит три возможных участка для модификации: гидроксильную, карбоксильную группы и ацетамидогруппу.

Гетерополисахариды: гиалуроновая кислота

роль каркаса, обеспечивающий механические свойства кожи: упругость, прочность и растяжимость.
Состав

дермы:
коллагеновые и эластиновые волокна, они формируют настоящую прочную решетку, на которой покоится эпидерма.
водный гель. Воду в гель превращают вещества из семейства гликозаминогликанов, самым ярким представителем которого является гиалуроновая кислота.

Жидкий протез или имплант сустава для восстановления суставного хряща. Внутрисуставное введение препаратов гиалуроновой кислоты для лечения артроза, достоинства и недостатки нового способа терапии суставов

для всех живых организмов: и для человека, и для микробов.

В организме она выполняет множество функций, например, поддержание нормальной увлажненности эпидермиса и глубоких слоев кожи. Это своеобразный биологический «цемент», скрепляющий волокна коллагена и его предшественника эластина в коже. В косметике гиалуроновая кислота и ее натриевая соль (гиалуронат натрия) используются в качестве интенсивных поверхностных и глубоких увлажнителей. Чистая гиалуроновая кислота помогает бороться с признаками старения кожи. Наша кожа на 70% состоит из воды, что составляет около 15% всей воды, содержащейся в организме! Количество воды в организме зависит от возраста и наследственной предрасположенности человека. Именно гиалуроновая кислота, как никакое другое вещество, ответственна за сохранение влаги в коже.

при проведении диализа или операций, связанных с сердечно-сосудистой деятельностью.
В

клинической практике гепарин известен, как прямой антикоагулянт, то есть, как вещество, препятствующее свёртыванию крови В клинической практике гепарин известен, как прямой антикоагулянт, то есть, как вещество, препятствующее свёртыванию крови. Применяется для профилактики и терапии тромбоэмболических заболеваний, при операциях на сердце и кровеносных сосудах, для поддержания жидкого состояния крови в аппаратах искусственного кровообращения и гемодиализа, а также для предотвращения свертывания крови при лабораторных исследованиях. Синтезируется в тучных клетках В клинической практике гепарин известен, как прямой антикоагулянт, то есть, как вещество, препятствующее свёртыванию крови. Применяется для профилактики и терапии тромбоэмболических заболеваний, при операциях на сердце и кровеносных сосудах, для поддержания жидкого состояния крови в аппаратах искусственного кровообращения и гемодиализа, а также для предотвращения свертывания крови при лабораторных исследованиях. Синтезируется в тучных клетках, скопления которых находятся в органах животных, особенно в печени, лёгких, стенках сосудов.

Гетерополисахариды: гепарин

ткани (мастоциты, лаброциты) — высокоспециализированные иммунные клетки соединительной ткани позвоночных

животных, аналоги базофилов (мастоциты, лаброциты) — высокоспециализированные иммунные клетки соединительной ткани позвоночных животных, аналоги базофилов крови. Участвуют в адаптивном иммунитете. Тучные клетки рассеяны по соединительной ткани организма, особенно под кожей, вокруг лимфатических узлов и кровеносных сосудов (мастоциты, лаброциты) — высокоспециализированные иммунные клетки соединительной ткани позвоночных животных, аналоги базофилов крови. Участвуют в адаптивном иммунитете. Тучные клетки рассеяны по соединительной ткани организма, особенно под кожей, вокруг лимфатических узлов и кровеносных сосудов; содержатся в селезенке (мастоциты, лаброциты) — высокоспециализированные иммунные клетки соединительной ткани позвоночных животных, аналоги базофилов крови. Участвуют в адаптивном иммунитете. Тучные клетки рассеяны по соединительной ткани организма, особенно под кожей, вокруг лимфатических узлов и кровеносных сосудов; содержатся в селезенке и костном мозге (мастоциты, лаброциты) — высокоспециализированные иммунные клетки соединительной ткани позвоночных животных, аналоги базофилов крови. Участвуют в адаптивном иммунитете. Тучные клетки рассеяны по соединительной ткани организма, особенно под кожей, вокруг лимфатических узлов и кровеносных сосудов; содержатся в селезенке и костном мозге. Тучные клетки играют важную роль в воспалительных реакциях (мастоциты, лаброциты) — высокоспециализированные иммунные клетки соединительной ткани позвоночных животных, аналоги базофилов крови. Участвуют в адаптивном иммунитете. Тучные клетки рассеяны по соединительной ткани организма, особенно под кожей, вокруг лимфатических узлов и кровеносных сосудов; содержатся в селезенке и костном мозге. Тучные клетки играют важную роль в воспалительных реакциях, в частности, аллергических реакциях. Так же как и у базофилов поверхность тучных клеток имеет рецепторы для иммуноглобулинов IgE.
Тучные клетки содержат большое количество цитоплазматическихТучные клетки содержат большое количество цитоплазматических гранул, окрашиваемых катионнымиТучные клетки содержат большое количество цитоплазматических гранул, окрашиваемых катионными красителями. Гранулы включают протеогликаны (гепаринТучные клетки содержат большое количество цитоплазматических гранул, окрашиваемых катионными красителями. Гранулы включают протеогликаны (гепарин), гистаминТучные клетки содержат большое количество цитоплазматических гранул, окрашиваемых катионными красителями. Гранулы включают протеогликаны (гепарин), гистамин, интерлейкиныТучные клетки содержат большое количество цитоплазматических гранул, окрашиваемых катионными красителями. Гранулы включают протеогликаны (гепарин), гистамин, интерлейкины и нейтральные протеазы. При активации (например, при аллергической реакции) тучные клетки высвобождают содержимое гранул в окружающую ткань (дегрануляция).

компонентами хряща. Вырабатываются хрящевой тканью суставов, входят в состав синовиальной

жидкости — полимерные сульфатированные гликозаминогликаны. Являются специфическими компонентами хряща. Вырабатываются хрящевой тканью суставов, входят в состав синовиальной жидкости. Необходимым строительным компонентом хондроитинсульфата является глюкозамин — полимерные сульфатированные гликозаминогликаны. Являются специфическими компонентами хряща. Вырабатываются хрящевой тканью суставов, входят в состав синовиальной жидкости. Необходимым строительным компонентом хондроитинсульфата является глюкозамин, при недостатке глюкозамина в составе синовиальной жидкости образуется недостаток хондроитинсульфата, что ухудшает качество синовиальной жидкости и может вызвать хруст в суставах[1]. В медицине хондроитина сульфат применяется в качестве лекарственного средства группы нестероидных противовоспалительных препаратов.

Гетерополисахариды: хондроэтинсульфаты

присутствующий в каждой клетке.

в 1972 году Сингером и Николсоном (Singer, Nicolson). Согласно этой

модели мембрана состоит из бислоя липидов, в котором плавают (или закреплены) белковые молекулы, образуя в нём своеобразную мозаику. Мембранные белки могут пронизывать бислой насквозь (интегральный белок - 1), примыкать к бислою (периферический белок - 2) или погружаться в него. Многие белки мембраны являются гликопротеинами (3), а мембранообразующие липиды - гликолипидами (4). на схеме также показаны: холестерол (5); углевод (6); элементы цитоскелета (7).

6-7%
S – 0,3 – 2,5%

характеризует последовательность аминокислотных остатков в полипептидной цепи, связанных ковалентыми связями
трипептид:

глицилаланиллизин

фермента каталаза (по файлу PDB 1GWE на разрешении 0.88Å). a)

Вид сверху. Видны водородные связи (линии из точек) между группами NH и CO в аминокислотах. Стрелки показывают направление цепочки. Контурами показана плотность электронов у атомов (кроме водорода). Красные шары — кислород, синие — азот; водород не показан; у боковых цепей показан зеленым только первый атом углерода. b) Вид сбоку на центральные 2 нити. Видно правостороннее закручивание и складчатость слоя, когда боковые цепи последовательно соединенных аминокислот попеременно обращены на разные стороны листа

. . . . . . . . . .

ОС

Электроположительные водородные атомы, соединенные с кислородом или азотом в группах – ОН или – NH, стремятся обобществить электроны с находящимся по соседству с электроотрицательным атомом кислорода, например, с кислородом группы = СО

α+β белках

б - водородная связь; в - гидрофобные взаимодействия неполярных групп;

г - диполь-дипольные взаимодействия; д - дисульфидная (ковалентная) связь.

β-цепей - верхний рисунок),
одна субъединица (средний рисунок),
простетическая группа гемоглобина

(нижний рисунок)

тыс и выше) и способность образовывать коллоидные растворы;

Белки – амфотерные

электролиты;

Белки – гидрофильные вещества;

Осаждение белков может быть обратимое и необратимое.

от растворённых в них низкомолекулярных соединений при помощи полупроницаемой мембраны.

При диализе молекулы растворенного низкомолекулярного вещества проходят через мембрану, а неспособные диализировать (проходить через мембрану) коллоидные частицы остаются за ней. Простейший диализатор представляет собой мешочек из коллодия (полупроницаемого материала), в котором находится диализируемая жидкость. Мешочек погружают в растворитель (например в воду). Постепенно концентрация диализирующего вещества в диализируемой жидкости и в растворителе становится одинаковой. Меняя растворитель, можно добиться практически полной очистки от нежелательных примесей.
Диализ применяют для очистки коллоидных растворов от примесей электролитов и низкомолекулярных неэлектролитов. Диализ применяют в промышленности для очистки различных веществ, например в производстве искусственных волокон, при изготовлении лекарственных веществ.
В медицине диализ – основа работы «искусственной почки»

и выше) и способность образовывать коллоидные растворы;

обладает сильным

сродством к Н+–ионам

–СООН, кислотная группа, диссоциирует с высвобождением Н+–ионов

2. Белки – амфотерные электролиты;

основные свойства и несут «+» заряд. В щелочной среде проявляются кислотные

свойства и несут «-» заряд.

Биполярный ион аминокислоты (цвиттер-ион)

2. Белки – амфотерные электролиты;

заряда своей молекулы; 2. за счёт водной оболочки.
Если белок теряет эти

факторы, то он легко выпадает в осадок.

Осаждение белков

Необратимое осаждение белков

Обратимое осаждение белков

β-цепей - верхний рисунок),
одна субъединица (средний рисунок),
простетическая группа гемоглобина

(нижний рисунок)

1 - протеогликан хряща,
2 - протеогепарин;
3 - протеодерматансульфат

с олигосахаридами муцинового типа,
4 -протеохондроитинсульфат или протеодерматансульфат небольшой молекулярной массы,
5 - протеокератансульфат роговицы;
6 - протеогепарансульфат клеточной поверхности

Протеогликаны

Ферритин

болезни табака,
а - спираль РНК; б - субъединицы белка

экстрагироваться (извлекаться) органическими растворителями (эфир, хлороформ, бензол).
Содержание жира в организме

человека – 10 – 20%

от пола, возраста, режима питания и др.
Протоплазматический жир
- является структурным

компонентом протоплазмы клеток
Входит в состав всех органов и тканей
составляет 25% от всех липидов организма
Остаётся на одном уровне в течении всей жизни организма

при гидролизе образуют мыла
Неомыляемые
- в своём составе не содержат остатки

жирных кислот; при гидролизе не образуют мыла

Липиды

Простые
- в своём составе содержат
только липидный компонент

Сложные
в своём составе кроме липидного компонента содержат какой-либо нелипидный компонент

омыление эфира, образованного глицерином, пальмитиновой и стеариновой кислотами:
Натриевые соли

высших карбоновых кислот — основные компоненты твердого мыла, калиевые соли — жидкого мыла.

Омыляемые липиды (in vitro)

влиянием фермента липазы жиры пищи гидратизуются на глицерин и органические

кислоты, которые всасываются стенками кишечника, и в организме синтезируются новые жиры, свойственные данному организму. Они по лимфатической системе поступают в кровь, а затем в жировую ткань. Отсюда жиры поступают в другие органы и ткани организма, где в процессе обмена веществ в клетках опять гидролиэуются и затем постепенно окисляются до оксида углерода и воды с выделением энергии, необходимой для жизнедеятельности.

Омыляемые липиды (in vivo)

O

||
СН3(СН2)n – С – О – СН2 (СН2)m СН3

Омыляемые
Простые липиды: Воска

кислота

спирт

при гидролизе образуют мыла
Неомыляемые
- в своём составе не содержат остатки

жирных кислот; при гидролизе не образуют мыла

Липиды

Простые
- в своём составе содержат
только липидный компонент

Сложные
в своём составе кроме липидного компонента содержат какой-либо нелипидный компонент

– азотсодержащее основание, зависит от типа фосфолипида (например холин, этаноламин,

серин и др.)

Сложные липиды: Фосфолипиды

в 1972 году Сингером и Николсоном (Singer, Nicolson). Согласно этой

модели мембрана состоит из бислоя липидов, в котором плавают (или закреплены) белковые молекулы, образуя в нём своеобразную мозаику. Мембранные белки могут пронизывать бислой насквозь (интегральный белок - 1), примыкать к бислою (периферический белок - 2) или погружаться в него. Многие белки мембраны являются гликопротеинами (3), а мембранообразующие липиды - гликолипидами (4). на схеме также показаны: холестерол (5); углевод (6); элементы цитоскелета (7).

Сложные липиды: Гликолипиды

при гидролизе образуют мыла
Неомыляемые
- в своём составе не содержат остатки

жирных кислот; при гидролизе не образуют мыла

Липиды

Простые
- в своём составе содержат
только липидный компонент

Сложные
в своём составе кроме липидного компонента содержат какой-либо нелипидный компонент

тканях растений
Микостерины – в грибах

крови является важным моментом в определении риска развития атеросклероза и

других сердечно-сосудистых заболеваний. В таблице представлены нормальные концентрации различных липидов крови:

Запомните: нарушение липидного обмена может играть важнейшую роль в развитии атеросклероза. К атерогенным факторам относятся:
Повышение общего уровня холестерина крови;
Повышение уровня липопротеинов низкой плотности (ЛНП);
Снижение уровня липопротеинов высокой плотности (ЛВП);
Курение, диабет, ожирение, избыточное потребление в пищу жиров и углеводов.

способствует перекачке жира из запасающей белой жировой ткани в бурую,

которая этот жир сжигает.