^ 5. Образовательные технологии
В соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки 050100 «Педагогическое образование» и профилю подготовки «Физическая культура» реализация данной программы предусматривает использование таких форм проведения учебных занятий как лекции, практические семинарские занятия, а также самостоятельная работа с наглядным и справочным материалом. Для контроля усвоения студентами разделов данного курса широко используются тестовые задания в открытой и закрытой форме, а также ситуационные задачи и учебные карточки с наглядным изображением изученного материала.
Особое место в процессе изучения дисциплины «Биохимия» занимает работа с различными источниками информации: научной и учебно-методической литературой, интернет-ресурсами. В процессе лекционных и практических занятий используются компьютерные презентации, содержащие наглядный материал, видеофильмы.
^ 6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов.
Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины
^ Вопросы и задания для самостоятельной работы
для очной формы обучения
Месяц
Учеб. неделя
Кол-во часов
Вопросы и задания для самостоятельной работы
Форма контроля
^ Учебно-методическое обеспечение
II семестр
Февраль
1
4
Работа с литературой на тему «Энергетическая ценность белков», «Содержание заменимых и незаменимых аминокислот в пищевых продуктах»
Обсуждение в ходе устного опроса на семинарском занятии
а) 1, 2
б) 2, 3, 5
в) 1, 3, 5
Февраль
2
4
Работа с литературой на тему «Превращение углеводов и липидов в пищеварительном тракте»
Обсуждение в ходе устного опроса на семинарском занятии
а) 1, 2
б) 2, 3, 5
в) 1, 3, 4
Февраль
2
4
Работа с литературой на тему «Биологические функции витаминов»
Обсуждение в ходе устного опроса на семинарском занятии
а) 1, 2
б) 2, 3, 5
в) 1, 3, 5
Март
3
4
Работа с литературой на тему «Микросомальное и свободнорадикальное окисление»
Обсуждение в ходе устного опроса на семинарском занятии
а) 1, 2
б) 2, 3, 5
в) 1, 3, 4, 5
Март
5
4
Работа с литературой на тему «Пентозный цикл»
Обсуждение в ходе устного опроса на семинарском занятии
а) 1, 2
б) 2, 3, 5
в) 1, 3, 5
Март
6
4
Работа с литературой на тему «Обмен нуклеиновых кислот»
Обсуждение в ходе устного опроса на семинарском занятии
а) 1, 2
б) 2, 3, 5
в) 1, 3, 5
Март
7
4
Работа с литературой на тему «Свойства актина и миозина»
Обсуждение в ходе устного опроса на семинарском занятии
а) 1, 2
б) 1, 4
в) 1, 3, 4, 5
Март
9
4
Работа с литературой на тему «АТФ в аэробных и анаэробных реакциях»
Обсуждение в ходе устного опроса на семинарском занятии
а) 1, 2
б) 1, 4
в) 1, 3, 4, 5
Апрель
9
4
Работа с литературой на тему «Показатели, используемые для оценки аэробных и анаэробных путей получения энергии АТФ»
Обсуждение в ходе устного опроса на семинарском занятии
а) 3, 4
б) 1, 4
в) 2
Апрель
10
4
Работа с литературой на тему «Основные механизмы нервно-гормональной регуляции мышечной деятельности»
Обсуждение в ходе устного опроса на семинарском занятии
а) 3, 4
б) 1, 4
Апрель
11
4
Работа с литературой на тему «Фазы утомления и основные биохимические изменения»
Обсуждение в ходе устного опроса на семинарском занятии
а) 3, 4
б) 1, 4
Апрель
12
4
Работа с литературой на тему «Оcобенности генотипической и фенотипической адаптации»
Обсуждение в ходе устного опроса на семинарском занятии
а) 3, 4
б) 1, 4
в) 2
Май
13
4
Работа с литературой на тему «Методы тренировки, способствующие развитию выносливости и скоростно-силовых качеств»
Обсуждение в ходе устного опроса на семинарском занятии
а) 3, 4
б) 1, 4
Май
14
2
Работа с литературой на тему «Применение биологически активных пищевых добавок спортсменами»
Обсуждение в ходе устного опроса на семинарском занятии
а) 3, 4
б) 1, 4
в) 2
для заочной формы обучения
Месяц
Учеб. неделя
Кол-во часов
Вопросы и задания для самостоятельной работы
Форма контроля
^ Учебно-методическое обеспечение
Январь
20
9
Работа с литературой на тему «Энергетическая ценность белков», «Содержание заменимых и незаменимых аминокислот в пищевых продуктах»
Обсуждение в ходе устного опроса на семинарском занятии
а) 1, 2
б) 2, 3, 5
в) 1, 3, 5
9
Работа с литературой на тему «Превращение углеводов и липидов в пищеварительном тракте»
Обсуждение в ходе устного опроса на семинарском занятии
а) 1, 2
б) 2, 3, 5
в) 1, 3, 4
9
Работа с литературой на тему «Биологические функции витаминов»
Обсуждение в ходе устного опроса на семинарском занятии
а) 1, 2
б) 2, 3, 5
в) 1, 3, 5
Январь
21
9
Работа с литературой на тему «Микросомальное и свободнорадикальное окисление»
Обсуждение в ходе устного опроса на семинарском занятии
а) 1, 2
б) 2, 3, 5
в) 1, 3, 4, 5
9
Работа с литературой на тему «Пентозный цикл»
Обсуждение в ходе устного опроса на семинарском занятии
а) 1, 2
б) 2, 3, 5
в) 1, 3, 5
9
Работа с литературой на тему «Обмен нуклеиновых кислот»
Обсуждение в ходе устного опроса на семинарском занятии
а) 1, 2
б) 2, 3, 5
в) 1, 3, 5
Январь
22
9
Работа с литературой на тему «Свойства актина и миозина»
Обсуждение в ходе устного опроса на семинарском занятии
а) 1, 2
б) 1, 4
в) 1, 3, 4, 5
9
Работа с литературой на тему «АТФ в аэробных и анаэробных реакциях»
Обсуждение в ходе устного опроса на семинарском занятии
а) 1, 2
б) 1, 4
в) 1, 3, 4, 5
Июнь
41
9
Работа с литературой на тему «Показатели, используемые для оценки аэробных и анаэробных путей получения энергии АТФ»
Обсуждение в ходе устного опроса на семинарском занятии
а) 3, 4
б) 1, 4
в) 2
9
Работа с литературой на тему «Основные механизмы нервно-гормональной регуляции мышечной деятельности»
Обсуждение в ходе устного опроса на семинарском занятии
а) 3, 4
б) 1, 4
Июнь
41
9
Работа с литературой на тему «Фазы утомления и основные биохимические изменения»
Обсуждение в ходе устного опроса на семинарском занятии
а) 3, 4
б) 1, 4
9
Работа с литературой на тему «Оcобенности генотипической и фенотипической адаптации»
Обсуждение в ходе устного опроса на семинарском занятии
а) 3, 4
б) 1, 4
в) 2
Июнь
42
9
Работа с литературой на тему «Методы тренировки, способствующие развитию выносливости и скоростно-силовых качеств»
Обсуждение в ходе устного опроса на семинарском занятии
а) 3, 4
б) 1, 4
9
Работа с литературой на тему «Применение биологически активных пищевых добавок спортсменами»
Обсуждение в ходе устного опроса на семинарском занятии
а) 3, 4
б) 1, 4
в) 2
Вопросы к экзамену
Химический состав организма человека.
Белки. Биологические функции белков.
Аминокислоты, заменимые и незаменимые.
Структура белков
Нуклеиновые кислоты и их биологические функции.
Структура ДНК.
РНК и ее виды.
Углеводы, их биологические функции. Классификация.
Переваривание и всасывание углеводов
Липиды, их биологические функции.
Переваривание и всасывание жиров.
Витамины, их значение для организма человека.
Жирорастворимые витамины, общая характеристика.
Водорастворимые витамины, общая характеристика.
Роль воды в жизнедеятельности живых организмов.
Свойства воды.
Метаболизм воды.
Функции минеральных веществ.
Поступление минеральных веществ в организм.
Выведение минеральных веществ из организма.
Обмен веществ. Основные понятия. Взаимосвязь анаболизма и катаболизма.
Макроэргические соединения Биологическая роль мононуклеотида – АТФ.
Тканевое дыхание.
Анаэробное окисление.
Дыхательная цепь. Преобразование веществ и энергии в цикле Кребса.
Синтез гликогена.
Распад гликогена.
Аэробный распад углеводов.
Анаэробный распад углеводов.
Катаболизм жиров.
Клеточное строение мышечного волокна
.Структура фибрилл (А-, I-диски, саркомеры).
Строение и свойства сократительных белков
Механизм сокращения мышц.
Механизм расслабления мышцы
Ресинтез АТФ
Аэробный путь ресинтеза АТФ
Креатинфосфатный путь ресинтеза АТФ
Гликолитический путь ресинтеза АТФ
Биохимические методы оценки скорости аэробного пути ресинтеза АТФ
Биохимические методы оценки скорости креатинфосфатного пути ресинтеза АТФ
Биохимические методы оценки скоростигликолитического пути ресинтеза АТФ
Соотношение между различными путями ресинтеза АТФ
Биохимические изменения в мышцах при тренировках.
Биохимические изменения в крови, внутренних органах, головном мозге при мышечной деятельности.
Показатели аэробной и анаэробной работоспособности спортсменов.
Биохимия утомления.
Срочное восстановление
Отставленное восстановление
Биохимические факторы скоростно-силовых качеств.
Биохимические факторы выносливости.
Срочная (экстренная) адаптация
Долговременная (хроническая) адаптация
Биологические принципы тренировки.
Принципы рационального питания. Формула сбалансированного питания для взрослого человека при умеренной физической нагрузке.
Особенности питания спортсменов.
Критерии оценки знаний студентовОценка 5 («отлично») ставится студентам, которые при ответе:
обнаруживают всестороннее систематическое и глубокое знание программного материала;
способны применять знание теории к решению профессиональных задач;
хорошо владеют предметной терминологией;
демонстрируют умение работать с наглядными пособиями.
Оценка 4 («хорошо») ставится студентам, которые при ответе:
обнаруживают твёрдое знание программного материала;
способны применять знание теории к решению задач профессионального характера;
достаточно владеют предметной терминологией;
демонстрируют умение работать с наглядными пособиями;
допускают отдельные погрешности и неточности при ответе.
Оценка 3 («удовлетворительно») ставится студентам, которые при ответе:
в основном знают программный материал в объёме, необходимом для предстоящей работы по профессии;
допускают существенные погрешности в ответе на вопросы экзаменационного билета.
Оценка 2 («неудовлетворительно») ставится студентам, которые при ответе:
обнаруживают значительные пробелы в знаниях основного программного материала;
допускают принципиальные ошибки в ответе на вопросы экзаменационного билета;
демонстрируют незнание предметной терминологии.
^ 7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплиныа) основная литература
Биологическая химия: учебное пособие для вузов [Текст] / Ю. Б. Филиппович, Н. И. Ковалевская [и др.]; под ред. Н. И. Ковалевской. – М.: Академия, 2005. – 254 с.
Гидранович, В. И. Биохимия [Текст] / В. И. Гидранович, А. В. Гидранович. – М.: Тетрасистемс, 2010. – 528 с.
Ершов, Ю. А. Общая биохимия и спорт [Текст] / Ю. А. Ершов. – М.: Изд-во МГУ, 2010. – 368 с.
Михайлов, С. С. Спортивная биохимия: учебник для вузов и колледжей физической культуры [Текст] / С. С. Михайлов. – М.: Советский спорт, 2004. – 219 с.
б) дополнительная литература
Волков, Н. И. Биохимия мышечной деятельности [Текст] / Н. И. Волков, А. А. Осипенко, Э. Н. Несен. - Киев: Олимпийская литература, 2000. – 503 с.
Димитриев, А. Д. Биохимия [Текст] / А. Д. Димитриев, Е. Д. Амбросьева. – М.: Дашков и Ко, 2009. – 168 с.
Кнорре, Д. Г. Биологическая химия [Текст] / Д. Г. Кнорре, С. Д. Мызина. – М.: Высшая школа, 1998. – 479 с.
Мохан, Р. Биохимия мышечной деятельности и физические тренировки [Текст] / Р. Мохан, М. Глессон, П. Л. Гринхафф. – М.: Олимпийская литература, 2001. – 296 с.
Чиркин, А. А. Биохимия [Текст] / А.А. Чиркин, Е. О. Данченко. – М.: Медицинская литература, 2010. – 608 с.
в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы^ 8. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Компьютерные презентации по основным темам дисциплины:
Белки и нуклеиновые кислоты;
Углеводы и жиры;
Основные этапы обмена веществ;
Ферменты и их свойства;
Гормоны и их свойства;
Биохимия мышц;
Источники энергии при мышечной работе.
Компьютер, проектор, экран.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению 050100 «Педагогическое образование» и профилю подготовки «Физическая культура»
Автор: Лезарева Т. А., канд. биол. наук, доцент кафедры спортивных дисциплин
Рецензент:
Рабочая программа дисциплины
обсуждена на заседании кафедры спортивных дисциплин
Протокол № от « » 2011 г.
Зав. кафедрой спортивных дисциплин ________________ Енютин В. Ф.
Одобрено методической комиссией факультета педагогического образования
Протокол № от « » 2011 г.
Председатель _________________ Михальцова Л.П.
Министерство образования и науки Российской Федерации
Филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения
высшего профессионального образования «Кемеровский государственный университет»
в г. Анжеро-Судженске
Факультет педагогического образования
^ МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ
ДЛЯ СТУДЕНТОВ
Анжеро-Судженск 2011
Дисциплина «Биохимия» изучается студентами факультета педагогического образования (профиль подготовки «Физическая культура») на 1 курсе.
Основная цель изучения данной дисциплины: обеспечить студентов не только базовыми и современными практическими знаниями об основных биохимических процессах в организме человека, но и научить их практически реализовать полученные знания в различных образовательных учреждениях – по месту будущей профессиональной деятельности выпускников.
Успешность изучения данной дисциплины зависит от степени осознания своей деятельности. Рефлексивная деятельность должна относиться не только к самостоятельному изучению учебника, но и включать в себя исследовательскую деятельность, в которой приходится принимать участие. Это могут быть лекции, практические занятия, написание реферативных работ.
Основной вид учебных занятий по дисциплине согласно требованиям учебного плана и рабочей программы – лекции и практические занятия. Не смотря на то, что лекция представляет собой монолог преподавателя и относительно пассивную позицию студента, следует обеспечить активную познавательную деятельность на учебных занятиях подобного вида. Для этого:
- заведите отдельную тетрадь для записи лекций по дисциплине и тетрадь для выполнения практических заданий;
- не старайтесь записывать дословно все, что говорит преподаватель, фиксируйте лишь самые главные мысли. Чтобы запомнить примеры, которые приводит преподаватель по ходу лекции, обозначайте их в скобках с помощью ключевых слов.
- не забывайте записывать тему лекции, ее план и литературу, которую предлагает преподаватель для дополнения и углубления знаний по изучаемой теме;
- ключевые понятия, их дефиниции выделяйте подчеркиванием, цветом или каким – либо другим способом;
- используйте в процессе записи лекции условные обозначения. Например, «!» - важно; «?» - уточнить в учебнике или задать вопрос педагогу; «+» - дополнить и т.д.;
- записывая лекционный материал, оставляйте широкие поля. Это позволит дополнить материал, уточнить его в случае необходимости;
- обязательно повторяйте предыдущий материал пред новой лекцией. При этом для лучшего усвоения и осознания материала можно выполнять различные задания: составить собственный план лекции, придумать свои примеры на основные теоретические положения, составить вопросы по материалу лекции, разработать опорный конспект, если вы хорошо рисуете, можно проиллюстрировать какой – то фрагмент лекции. Обеспечивает усвоение материала составление кроссвордов, ребусов, викторин, тезауруса, формально – логических моделей и пр. Чем активнее вы работаете с материалом лекции, тем лучше Вы его запоминаете и понимаете.
Другой вид учебных занятий, применяемых при изучении дисциплины «Биохимия» - практические занятия. Программа по дисциплине предполагает самостоятельные практические задания по изученному курсу. Для этого необходима дополнительная тетрадь. В данной тетради студент может записывать теоретические положения, не рассмотренные на лекциях, самостоятельные конспекты из учебника, готовиться к творческим заданиям по дисциплине.
Поскольку в процессе изучения дисциплины сдается экзамен (2 семестр), то особое внимание следует уделить требованиям, которые предъявляются к ответам:
- начинать ответ на вопрос следует с сущностной характеристики основного понятия;
- готовясь к ответу, нужно составить его план, что позволит выстроить его последовательно и логично;
- отвечать следует точно на поставленный вопрос;
- каждое теоретическое положение необходимо подтверждать примерами, что будет свидетельствовать об осмыслении материала;
- если данный вопрос рассматривался на разных дисциплинах, установите междисциплинарные связи, продемонстрируйте знание разных подходов к решению проблемы;
- в случае если вопрос по-разному рассматривается в науке, в ответе делайте ссылку на того педагога, чью точку зрения Вы излагаете;
- помните, что ответ на любой вопрос завершается выводом;
- если Вам будет задан дополнительный вопрос, не спешите с ответом, попросите у преподавателя время на обдумывание ответа; если затрудняетесь с ответом, извинитесь и попросите задать Вам другой вопрос;
- не читайте по бумажке, общайтесь с преподавателем, старайтесь говорить четко, понятно и достаточно эмоционально;
В процессе изучения дисциплины прислушивайтесь ко всем рекомендациям, которые дает вам преподаватель, и старайтесь следовать им. В этом случае изучение дисциплины «Биохимия» будет не только полезным для вашей дальнейшей профессиональной деятельности, но и станет увлекательным занятием.
Министерство образования и науки Российской Федерации
Филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения
высшего профессионального образования «Кемеровский государственный университет»
в г. Анжеро-Судженске
Факультет педагогического образования
^ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
ПО ДИСЦИПЛИНЕ «БИОХИМИЯ»
Анжеро-Судженск 2011
Министерство образования и науки Российской Федерации
Филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения
высшего профессионального образования «Кемеровский государственный университет»
в г. Анжеро-Судженске
Факультет педагогического образования
^ ЛЕКЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ
Анжеро-Судженск 2011
Раздел 1. Строение и свойства важнейших химических соединений, входящих в состав организма человека
Лекция 1. Белки, углеводы, жиры и нуклеиновые кислоты
Организм человека имеет следующий химический состав:
вода -60-65%,
органические соединения - 30-32%,
минеральные вещества - 4%.
Наибольшее значение для живых организмов имеют органические соединения. Важнейшими классами органических соединений, входящих в живые организмы, являются
белки, нуклеиновые кислоты, углеводы и липиды^ 1.1. Функции белков. Аминокислоты Белки выполняют в организме очень важные функции. К ним в первую очередь следует отнести: структурную, каталитическую, сократительную, транспортную, регуляторную, защитную, а также энергетическую. На долю белков в среднем приходится 1/6 часть от массы тела человека.
По строению белки - это высокомолекулярные азотсодержащие соединения, состоящие из
аминокислот. В состав белковых молекул могут входить десятки, сотни и тысячи остатков аминокислот. Однако все белки, независимо от происхождения, содержат лишь 20 видов аминокислот Строение 20 разновидностей аминокислот, входящих во все белки, можно отразить следующей формулой:
У всех аминокислот можно выделить общую, одинаковую часть молекулы, содержащую
амино- и
карбоксильную группы. Другая же часть молекулы, обозначенная как радикал, у каждой из 20 аминокислот имеет специфическое строение, и аминокислоты отличаются друг от друга только радикалами. Аминокислоты, соединяясь друг с другом пептидной связью, образуют длинные неразветвленные цепи - полипептиды. Пептидная связь возникает при взаимодействии карбоксильной группы одной аминокислоты и аминогруппы другой аминокислоты с выделением воды. Пептидные связи обладают высокой прочностью, их образуют все аминокислоты. В состав белковой молекулы входит один или несколько полипептидов.
Кроме пептидных, в белках обнаруживаются еще дисульфидные, водородные, ионные и другие связи. Эти химические связи могут возникать между остатками аминокислот, которые входят в разные участки одного и того же полипептида или же находятся в разных полипептидах, но обязательно пространственно сближены. В первом случае благодаря таким связям полипептидная цепь принимает определенную пространственную форму. Во втором случае с помощью непептидных связей полипептиды объединяются в белковую молекулу. В итоге молекула белка является объемным, трехмерным образованием, имеющим определенную пространственную форму.
^ 1.2. Структура белков Первый уровень пространственной организации белковой молекулы называется
первичной структурой и представляет собой последовательность расположения аминокислот в полипептидных цепях. Фиксируется эта структура прочными пептидными связями. Другими словами, первичная структура характеризует химическое строение полипептидов, образующих белковую молекулу. Каждый индивидуальный белок имеет уникальную первичную структуру.
Второй уровень пространственной организации -
вторичная структура - описывает пространственную форму полипептидных цепей. Например, у многих белков полипептидные цепи имеют форму спирали. Фиксируется вторичная структура дисульфидными и различными нековалентными связями.
Третий уровень пространственной организации -
третичная структура - отражает пространственную форму вторичной структуры. Например, вторичная структура в форме спирали, в свою очередь, может укладываться в пространстве в виде глобулы, т. е. имеет шаровидную или яйцевидную форму. Стабилизируется третичная структура слабыми нековалентными связами, а также дисульфидными связями и поэтому является самой неустойчивой структурой.
Пространственная форма всей белковой молекулы получила название
конформация. Поскольку в молекуле белка наряду с прочными ковалентными связями имеются еще менее прочные (нековалентные) связи, то его конформация характеризуется нестабильностью и может легко изменяться. Изменение пространственной формы белка влияет на его биологические функции. Конформация, находясь в которой белок обладает биологической активностью, называется
нативной. Любые воздействия на белок, приводящие к нарушению этой конформации, сопровождаются частичной или полной утратой белком его биологических свойств. Изменение конформации в небольших пределах обратимо и является одним из механизмов регуляции биологических функций белков в организме.
^ Четвертичной структурой обладают только некоторые белки. Четвертичная структура - это сложное надмолекулярное образование, состоящее из нескольких белков, имеющих свою собственную первичную, вторичную и третичную структуры. Каждый белок, входящий в состав четвертичной структуры, называется субъединицей. Ассоциация субъединиц в четвертичную структуру приводит к возникновению нового биологического свойства, отсутствующего у свободных субъединиц. Например, формирование четвертичной структуры в ряде случаев сопровождается появлением каталитической активности, которой нет у отдельных субъединиц.
^ 1.3. Нуклеиновые кислоты По своему строению нуклеиновые кислоты являются
полинуклеотидами, состоящими из очень большого количества
мононуклеотидов (нуклеотидов). Любой нуклеотид обязательно включает в себя
азотистое основание (циклическое соединение, содержащее атомы азота и обладающее щелочными свойствами),
углевод и
фосфорную кислоту. Азотистые основания бывают двух типов:
пуриновые и
пиримидиновые.
Пиримидиновыми основаниями являются
урацил, тимин и цитозин:
К пуриновым основаниям относятся
аденин и
гуанин, имеющие следующее строение
Углеводом, входящим в состав нуклеотидов, может быть
рибоза или
дезоксирибоза, находящиеся в циклической форме
Азотистые основания присоединяются к первому углеродному атому. Азотистое основание, связанное с углеводом, называется
нуклеозидом. Нуклеозиды, содержащие аденин и гуанин, называются соответственно
аденозин и
гуанозин, а нуклеозиды с пиримидиновыми основаниями получили названия:
уридин, тимидин и
цитидин. Нуклеотиды, входящие в состав нуклеиновых кислот, имеют один остаток фосфорной кислоты, а свободные нуклеотиды могут содержать от одного до трех фосфатных остатков Нуклеотиды, входящие в нуклеиновые кислоты, соединяются друг с другом в длинные полинуклеотидные цепи эфирными связями, идущими от углевода одного нуклеотида к фосфорной кислоте соседнего. В результате такого связывания образуется длинная цепь, состоящая из чередующихся остатков углевода и фосфорной кислоты. Азотистые основания непосредственно в эту цепь не входят; они как боковые веточки присоединяются к углеводам. Отличаются полинуклеотиды друг от друга длиной (т. е. количеством нуклеотидов) и последовательностью расположения азотистых оснований.
Все нуклеиновые кислоты делятся на два типа:
рибонуклеиновые -
РНК (содержат рибозу) и
дезоксирибонуклеиновые -
ДНК (содержат дезоксирибозу). Азотистые основания обеих цепей находятся внутри двойной спирали и соединены друг с другом водородными связями. Связывание (спаривание) азотистых оснований осуществляется строго определенным образом. Аденин всегда соединяется с тимином, а гуанин - с ци-тозином, причем все без исключения основания одной цепи спарены с основаниями второй. Вследствие этого обе нук-леотидные цепи, образующие молекулу ДНК, имеют одинаковую длину и пространственно соответствуют друг другу. Если в каком-то месте одной цепи находится аденин, то обязательно напротив него в другой цепи присутствует тимин, а напротив гуанина всегда располагается цитозин.
Такое пространственное соответствие двух полинуклеотидных цепей ДНК получило название
комплементарность.
Принцип комплементарности лежит в основе таких важнейших процессов, как
репликация (удвоение молекулы ДНК в процессе клеточного деления),
транскрипция (передача генетической информации с молекулы ДНК информационной РНК в процессе синтеза белков) и
трансляция (сборка из аминокислот белковой молекулы на рибосомах).
1.4. Углеводы Углеводы - это альдегидоспирты или кетоспирты и их производные. В природе углеводы содержатся главным образом в растениях. В организме человека углеводов около 1%.
Основным природным углеводом является глюкоза, которая может находиться как в свободном виде (моносахарид), так и в составе олигосахаридов (сахароза, лактоза и др.) и полисахаридов (клетчатка, крахмал, гликоген).
Эмпирическая формула глюкозы СбН1206. Однако, как известно, глюкоза может иметь различные пространственные формы (ациклическую и циклические). В организме человека почти вся глюкоза (свободная и входящая в олиго- и полисахариды) находится в циклической а-пиранозной форме:
Свободная глюкоза в организме человека в основном находится в крови, где ее содержание довольно постоянно и колеблется в узком диапазоне от 3,9 до 6,1 ммоль/л (70-110 мг%).
Другим углеводом, типичным для человека и высших животных, является
гликоген. Состоит гликоген из сильно разветвленных молекул большого размера, содержащих десятки тысяч остатков глюкозы. Эмпирическая формула гликогена - (С6Н10О5)„ (С6Н10О5 - остаток глюкозы).
Гликоген является запасной, резервной формой глюкозы. Основные запасы гликогена сосредоточены в печени (до 5-6% от массы печени) и в мышцах (до 2-3% от их массы). Глюкоза и гликоген в организме выполняют энергетическую функцию, являясь главными источниками энергии для всех клеток организма.
^ 1.5. Переваривание и всасывание углеводов С пищей в сутки поступает 400-500 г углеводов. Основные пищевые углеводы - крахмал, клетчатка, сахароза (пищевой сахар), лактоза (молочный сахар), гликоген.
Переваривание пищевых углеводов начинается в ротовой полости. Под действием фермента слюны
амилазы крахмал и гликоген подвергаются неглубокому расщеплению с образованием низкомолекулярных полисахаридов - декстринов. Дальнейший распад декстринов, а также нерасщепленного крахмала и гликогена протекает в тонкой кишке с участием амилазы поджелудочного сока. В результате образуется дисахарид мальтоза, состоящая из двух остатков глюкозы. Завершается переваривание углеводов превращением образовавшейся мальтозы и других пищевых дисахаридов (сахароза, лактоза) в моносахариды (глюкоза, фруктоза, галактоза), главным из которых является глюкоза.
Клетчатка (целлюлоза), в молекуле которой остатки глюкозы соединены прочными связями, в ходе пищеварения не расщепляется и, пройдя через весь кишечник, выделяется из организма.
Образовавшиеся моносахариды всасываются по системе воротной вены и поступают вначале в печень. При этом в печень поступает практически только глюкоза, так как в ходе всасывания в клетках тонкой кишки в нее могут превращаться другие моносахариды (фруктоза, галактоза и др.).
В печени значительная часть глюкозы превращается в
гликоген, который представляет собою запасную, резервную форму глюкозы или депо глюкозы (свободная глюкоза накапливаться в клетках не может, так как ее молекулы имеют малый размер и легко проходят через клеточные мембраны). Между приемами пищи в печени протекает противоположный процесс - гликоген распадается на глюкозу, которая из печени выходит в кровь
1.6. Липиды Липиды - группа разнообразных по строению веществ, обладающих одинаковыми физико-химическими свойствами: липиды не растворяются в воде, но хорошо растворимы в органических растворителях (керосин, бензин, бензол, гексан и др.).
Липиды делятся на
жиры и
жироподобные вещества (липоиды). Молекула жира состоит из остатка спирта -
глицерина и трех остатков
жирных кислот, соединенных сложноэфирной связью
Жирные кислоты, входящие в состав жиров, делятся на предельные, или насыщенные, (не имеют двойных связей) и непредельные, или ненасыщенные, (содержат одну или несколько двойных связей). Наиболее часто в состав природных жиров входят жирные кислоты, содержащие 16 или 18 атомов углерода (насыщенные: пальмитиновая, стеариновая; ненасыщенные: олеиновая, линолевая).
Отличаются друг от друга жиры разного происхождения набором жирных кислот.
Подобно углеводам жиры также являются важными источниками энергии для организма. 1 г жира при полном окислении дает около 9 ккал энергии, в то время как при полном окислении 1 г углеводов или белков выделяется только около 4 ккал. Однако жиры по сравнению с углеводами труднее окисляются и поэтому используются организмом для получения энергии во вторую очередь.
Липоиды являются обязательными компонентами всех биологических мембран. В организме человека имеются три класса липоидов:
фосфолипиды, гликолипиды и
стероиды.^ 1.7. Переваривание и всасывание жиров В суточном рационе обычно содержится 80-100 г жиров. Переваривание жиров происходит в тонкой кишке. Жир предварительно с помощью желчных кислот превращается в эмульсию, что значительно повышает эффективность действия фермента поджелудочного сока - липазы. Под действием этого фермента
жир расщепляется на
глицерин и
жирные кислоты. Поскольку в пище присутствуют разнообразные жиры, то в результате их переваривания образуется большое количество разновидностей жирных кислот. Продукты расщепления жира всасываются слизистой тонкой кишки. Глицерин растворим в воде, поэтому его всасывание происходит легко. Жирные кислоты, нерастворимые в воде, всасываются в виде комплексов с желчными кислотами. В клетках тонкой кишки глицерин вновь соединяется с жирными кислотами, но только с теми, которые входят в состав жиров организма человека. В результате синтезируется человеческий жир.
Вновь образовавшийся (ресинтезированный) жир по лимфатическим сосудам, минуя печень, поступает в большой круг кровообращения и откладывается в запас в жировых депо. Главные жировые депо организма - подкожная жировая клетчатка, большой и малый сальники, околопочечная капсула.
