МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Кубанский государственный_аграрный университет

Факультет перерабатывающих технологий

УТВЕРЖДАЮ

Декан факультета

перерабаттехнологий _ А.И. Решет "_" Рабочая программа дисциплины Биохимия Направление подготовки 260200.62 «Продукты питания животного происхождения»

Квалификация (степень) выпускника Бакалавр Форма обучения очная Краснодар 2011 г.

1. Цели освоения дисциплины Цель дисциплины – дать обучающимся представление о биохимических процессах, применяемых в технологии производства продукции и влияющих на её качество.

Обеспечить теоретическая и практическая подготовка студентов для дальнейшего успешного освоения специальных дисциплин, связанных с изучением промышленных биологических объектов.

Задачами дисциплины является изучение:

- биохимических процессов, используемых при получении технологической продукции;

- влияния условий технологии производства продукции на протекание биохимических реакций;

- особенностей протекания биохимических процессов, влияющих на качество сырья и вспомогательных материалов;

- взаимосвязи биохимических процессов и продуктивности животных и растений;

2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата Дисциплина «Биохимия» включена в обязательный перечень ФГОС ВПО, в цикл естественнонаучных дисциплин.

Для успешного освоения дисциплины необходимы знания, полученные при изучении неорганической, органической и аналитической химии, математики, биологии, микробиологии, физики.

Курс биохимия растений является теоретической основой таких спецдисциплин как: основы технологии пищевых производств, биохимия молока и мяса, физикохимические методы оценки качества пищевых продуктов, основы биотехнологии переработки с/х продукции При изучении данной дисциплины предусматриваются следующие формы учебного процесса: лекции, лабораторные занятия, самостоятельная внеаудиторная работа. В качестве метода проверки знаний практикуется устный и письменный опрос студентов, компьютерное тестирование.

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины Процесс изучения дисциплины «Биохимия» направлен на формирование следующих компетенций:

а) общекультурных:

- ОК-10 - использует основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применяет методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования;

б) профессиональных:

- ПК-18 - способен проводить эксперименты по заданной методике и анализировать результаты;

- ПК-19 - способен измерять, наблюдать и составлять описания проводимых исследований; обобщать данные для составления обзоров, отчетов и научных публикаций;

участвовать во внедрении результатов исследований и разработок.

В результате изучения дисциплины студент должен знать:

- общие закономерности обмена энергии в организмах;

- общие свойства, строение, классификацию и механизм действия ферментов, локализацию ферментов в клетке и регуляцию ферментативных реакций;

- витамины, их распространение, классификацию, значение в обмене веществ;

- строение, общие свойства углеводов, их обмен в растениях,;

- биохимические основы фотосинтеза и дыхания;

- липиды и их обмен в растениях;

- строение и общие свойства аминокислот, пути их превращения;

- общие свойства, строение, классификацию белки, обмен белков;

- состав, строение, биосинтез нуклеиновых кислот;

- биохимические особенности растительной и животноводческой продукции.

- определять содержание витаминов, сахаров, полисахаридов, органических кислот и - использовать различные факторы, влияющие на скорость биохимических реакций;

- определять активность ферментов;

- выявлять естественнонаучную сущность проблем, возникающую в ходе профессиональной деятельности;

Владеть:

- методами спектрофотометрического анализа для определения содержания органических веществ;

- способами получения и исследования различных органических веществ.

Иметь представление: о роли биологической химии в научно – исследовательской и производственной деятельности, в социальной жизни выпускников ВУЗа - бакалавров по данному направлению для принятия научно – обоснованных решений.

4. Структура и содержание дисциплины «Биохимия»

Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетные единицы - 144 часа.

п/п организмов, их роль и химические методы, применяемые в биохимии.

объектов. Аминокислоты, моносахариды, нуклеотиды, органические кислоты, витамины.

нуклеиновые кислоты.

липидов, белков.

в организме. Гормоны.

5. Образовательные технологии 2. Самостоятельная работа с использованием учебника и учебной литературы.

3.Лабораторные занятия.

4. Опрос и обсуждение полученных результатов.

6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины № раздела дисциплины Изучить тему и законспектировать ответы на Изучить тему и законспектировать ответы на биологическая роль углеводов и липидов" Изучить тему и законспектировать ответы на Изучить тему и законспектировать ответы на Изучить тему и законспектировать ответы на Изучить тему и законспектировать ответы на вопросы по теме: "Гликолиз. Окислительное декарбоксилирование пирувата" Изучить тему и законспектировать ответы на Изучить тему и законспектировать ответы на Изучить тему и законспектировать ответы на Изучить тему и законспектировать ответы на Изучить тему и законспектировать ответы на вопросы по теме: "Интеграция клеточного Изучить тему и законспектировать ответы на вопросы по теме: "Гормоны, биологическая роль, классификация, механизм действия" Предмет и задачи биологической химии. Практические приложения биохимии;

биохимия как фундаментальная основа биотехнологии.

Основные этапы развития биохимии.

Физико-химическая характеристика воды как универсального растворителя в биологических системах. Роль воды в живых организмах.

спектрофотометрия, флуорометрия, ЭПР- и ЯМР- спектроскопия, Основные физико-химические методы, применяемые в биохимии: хроматография, калориметрия, электрофорез, вискозиметрия, рентгено- структурный анализ.

Аминокислоты. Общие и специфические реакции функциональных групп аминокислот. Методы разделения аминокислот и пептидов.

Природные олигопептиды. Глютатион и его значение в обмене веществ.

Аминокислоты как составные части белков. Физические и химические свойства аминокислот. Незаменимые аминокислоты.

Углеводы. Классификация углеводов.

10. Наиболее широко распространенные в природе гексозы и пентозы и их свойства.

Конформация моносахаридов.

11. Производные углеводов (гликозиды, амино-, фосфо- и сульфосахариды). Методы разделения и идентификация углеводов.

12. Липофильные соединения и классификация липидов.

13. Жирные кислоты. Ненасыщенные и насыщенные жирные кислоты. Нейтральные жиры и их свойства.

14. Фосфолипиды, гликолипиды и сульфолипиды. Полярность молекулы фосфатидов.

Участие фосфатидов и других липидов в построении биологических мембран.

15. Воска и стероиды. Терпеноиды.

16. Пуриновые и пиримидиновые основания. Комплексообразующие свойства нуклеотидов.

17. Витамины, коферменты и другие биологически активные соединения. Роль витаминов в питании животных и человека. Витамины как компоненты ферментов.

18. Жирорастворимые витамины. Витамины А, Д, Е.

19. Водорастворимые витамины. Витамины и витаминоподобные вещества группы В.

20. Витамин С. Ферментативное окисление аскорбиновой кислоты. Витамины – антиоксиданты. Витамины – прокоферменты. Витамины – прогормоны.

21. Динуклеотиды как коферменты.

22. Хлорофилл и другие растительные пигменты.

23. Минеральный состав клеток. Роль микроэлементов.

24. Строение белковой молекулы. Пептидная связь, ковалентные и нековалентные связи в белках.

25. Уровни структурной организации белков. Первичная, вторичная, третичная и четвертичная структура белков. Методы определения первичной структуры белка.

26. Изоэлектрическая точка белков. Физические и химические свойства белков.

Конформационные изменения белковой молекулы. Денатурация.

27. Классификация белков. Простые и сложные белки.

28. Олигосахариды. Дисахариды: сахароза, мальтоза, лактоза их структура и свойства 29. Полисахариды. Крахмал, гликоген, клетчатка и гемицеллюлозы, их структура и свойства.

30. Гетерополисахариды, гликозаминогликаны. Протеогликаны.

31. Модели строения биологических мембран. Проницаемость биологических мембран.

32. Типы нуклеиновых кислот. Роль нуклеиновых кислот в живом организме.

33. Структура ДНК. Принцип комплементарности азотистых оснований.

Суперспирализация ДНК. Структура и функционирование хроматина. ДНК хлоропластов и митохондрий.

34. Структура рибонуклеиновых кислот. Типы РНК: ядерная, рибосомная, транспортная, 35. Метаболические цепи, сети и циклы. Обратимость биохимических процессов.

Катаболические и анаболические процессы. Единство основных метаболических путей во всех живых системах.

36. Основные положения теории ферментативного катализа. Энергия активации ферментативных реакций. Образование промежуточного комплекса «ферментсубстрат». Понятие об активном центре фермента.

37. Кинетика ферментативного катализа. Обратимость действия ферментов. Начальная скорость ферментативной реакции и метод ее определения.

38. Уравнение Михаэлиса-Бриггса-Холдейна. Константа Михаэлиса и методы ее нахождения.

39. Единицы активности ферментов. Стандартная единица, удельная и молекулярная активность. Активность и числа оборотов фермента. Критерии чистоты ферментных препаратов.

40. Двухкомпонентные и однокомпонентные ферменты. Химические механизмы ферментативного катализа.

41. Кофакторы в ферментативном катализе. Простетические группы и коферменты.

Химическая природа коферментов. Значение металлов для действия ферментов.

42. Влияние физических и химических факторов на активность ферментов. Действие температуры и концентрации водородных ионов.

43. Активаторы и ингибиторы ферментативных процессов. Механизм ингибирования ферментов. Обратимое и необратимое, конкурентное и неконкурентное ингибирование.

44. Специфичность ферментов. Классификация ферментов и ее принципы.

45. Оксидоредуктазы, важнейшие представители. Трансферазы, важнейшие представители.

46. Гидролазы, распространение в природе, важнейшие представители, значение их в пищевой технологии. Лиазы, важнейшие представители.

47. Изомеразы и лигазы, важнейшие представители.

48. Регуляция активности и синтез ферментов. Аллостерические ферменты.

Множественные формы ферментов, изоферменты.

49. Мультиферментные системы. Пируватдегидрогеназа. Иммобилизованные ферменты.

50. АТФ – универсальный источник энергии в биологических системах. Макроэргические соединения.

51. Энергетическое сопряжение. Фосфорильный потенциал клетки. Нуклеозид ди- и трифосфаткиназы. Аденилаткиназная и креатинкиназная реакции.

52. Терминальное окисление. Механизмы активации кислорода.

53. Структура и компоненты дыхательной цепи. Митохондрия как энергетическая машина клетки.

54. Хемиосмотическая теория сопряжения окислительного фосфорилирования и тканевого дыхания.

55. Альтернативные функции биологического окисления. Термогенез, цитохром Р-450 и окислительная деструкция ксенобиотиков.

56. Активные формы кислорода, их образование и обезвреживание. Значение активных форм кислорода для функционирования клетки.

57. Фотосинтез как основной источник органических веществ на Земле. Структура фотосинтетического аппарата. Фотолиз воды и световые реакции при фотосинтезе.

58. Основные этапы цикла Кальвина.

59. Транспорт метаболитов через биологические мембраны. Понятие об активном транспорте, секреции, пиноцитозе.

60. Углеводы и их ферментативные превращения. Роль фосфорной кислоты в процессах превращения углеводов в организме. Роль многоатомных спиртов в углеводном обмене.

61. Гликозиды и дубильные вещества, их свойства, ферментативные превращения и роль в пищевой промышленности.

62. Амилазы. Распространение в природе и характеристика отдельных амилаз. Роль амилаз в промышленности и пищеварении. Взаимопревращения крахмала и сахарозы.

63. Биосинтез крахмала и гликогена.

64. Клетчатка и гемицеллюлозы ферментативные превращения и роль в пищевой промышленности. Гетерополисахариды, углеводы водорослей (агар, альгиновая кислота, каррагинан).

65. Общая характеристика процессов распада углеводов.

66. Гликолиз. Взаимосвязь процессов гликолиза, брожения и дыхания.

67. Спиртовое, молочнокислое, маслянокислое брожение. Основные и побочные продукты брожения.

68. Химизм анаэробного и аэробного распада углеводов.

69. Энергетическая эффективность гликолиза и брожения. Аэробный и анаэробный распад углеводов.

70. Механизм окисления пировиноградной кислоты.

71. Цикл трикарбоновых кислот. Энергетическая эффективность цикла.

72. Пентозофосфатный путь. Роль и основные этапы.

73. Глиоксилатный цикл. Роль и основные этапы.

74. Глюконеогенез. Растительное сырье и микробиологические процессы как источник пищевых органических кислот.

75. Ферментативный гидролиз жиров. Липазы, распространение в природе и характеристика. Липоксигеназы, их свойства, механизм действия и роль в пищевой промышленности.

76. Окислительный распад жирных кислот. Энергетическая эффективность распада жирных кислот. Роль карнитина, Коэнзима А, 4-фосфопантетеина в окислении жирных кислот.

77. Биосинтез жирных кислот. Синтаза жирных кислот. Биосинтез триглицеридов.

78. Биосинтез холестерина и его регуляция. Значение холестерина в организме. Синтез желчных кислот. Стероиды как провитамины Д.

79. Эфирные масла и их превращение в растениях. Каучук и гутта.

80. Пути включения углерода, азота, серы и др. неорганических соединений в органические вещества.

81. Ассимиляция молекулярного азота и нитратов. Нитрогеназа, нитратредуктаза и нитритредуктаза. Первичный синтез аминокислот у растительных организмов.

82. Заменимые и незаменимые аминокислоты. Пути повышения пищевой ценности растительных белков.

83. Кетокислоты как предшественники аминокислот. Прямое аминирование.

Переаминирование и другие пути превращения аминокислот.

84. Протеолитические ферменты — пептидгидролазы, общая характеристика и распространение в природе. Пепсин, трипсин, химотрипсин, папаин, сычужный фермент. Использование протеолитических ферментов в промышленности.

85. Биохимия распада аминокислот. Дезаминирование аминокислот. Роль аспарагина, глютамина и мочевины в обмене азота. Орнитиновый цикл.

86. Распад нуклеопротеинов. Нуклеазы. Синтез и распад пуриновых нуклеотидов.

87. Биосинтез нуклеиновых кислот и ДНК-полимеразы. Репликация ДНК. Цепные полимеразные реакции нуклеиновых кислот и их применение в биологии.

88. Процесс транскрипции и процессинг мРНК.

89. Транспортные РНК и их роль в процессе биосинтеза белка. Активация аминокислот.

90. Рибосомы: структура, состав и функции. Процесс трансляции.

91. Регуляция синтеза белка. Посттрансляционные изменения в молекуле белка, процессинг.

92. Единство процессов обмена веществ. Связь процессов катаболизма и анаболизма, энергетических и конструктивных процессов. Взаимосвязь между обменами белков, углеводов, жиров и липидов.

93. Способы регулирования метаболизма. Регулирование экспрессии генов.

Регулирование активности ферментов субстратом, продуктом и метаболитами.

94. Гормоны. Роль гормонов в регуляции биохимических процессов. Классификация гормонов. Тканевая и видовая специфичность рецепторов гормонов.

95. Механизм действия гормонов. Вторичные посредники (ц-АМФ, Са2+ и др.) Гормонзависимая химическая модификация белков, влияние гормонов на экспрессию 7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:

а) основная литература:

1. Жеребцов Н.А. Биохимия: Учебник для вузов / Воронеж: ВГУ, 2004. - 696 с.

2. Комов В.П., Шведова В.Н. Биохимия. Учебник для вузов / М., Дрофа, 2008. - 640 с.

3. Щербаков В. Г., Лобанов В. Г., Прудникова Т. Н. и др. Биохимия / М., ГИОРД, б) Дополнительная 1. Ленинджер А. Основы биохимии: В 3-х т.: Пер. с англ. / М.: Мир, 1985.

2. Эллиот В., Эллиот Д. Биохимия и молекулярная биология / М., МАИК "Наука / Интерпериодика", 2002 г. - 446 с.

3. Страйер Л., Биохимия: В 3-х т.: Пер. с англ. / М., Мир, 4. Землянухин А.А. Малый практикум по биохимии / Воронеж: ВГУ, 1985 -128 с.

в) Электронные ресурсы 1. http://www.med-edu.ru/basic-science/biohim 2. http://univertv.ru/video/biology/obwaya_biologiya/biohimiya 3. http://ru.wikiversity.org/wiki/Биохимия 6. Материально-техническое обеспечение дисциплины Биохимические лаборатории, содержащие нижеперечисленные приборы и оборудование:

Спектрофотометр Спекол- Фотокалориметр Стаканы химические Штативы для пробирок Предметные стекла Магнитная мешалка Столы лабораторные двухсторонние Реактивы химические в ассортименте Программа составлена в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта ВПО по направлению подготовки 260100 «Продукты питания из растительного сырья»

Авторы: ст. преп. Подушин Ю.В.

Рецензент: проф. Доценко С.П.

Рабочая программа рассмотрена на заседании кафедры физиологии и биохимии растений протокол № 10 от “13“ июня 2011 г. и признана соответствующей требованиям ФГОС ВПО и учебного плана по направлению подготовки 260100 «Продукты питания из растительного сырья».

Зав. кафедрой физиологии и биохимии растений, Рабочая программа рассмотрена на заседании учебно-методической комиссии факультета перерабатывающих технологий протокол № 10 от “18“ мая 2011 г. и признана соответствующей требованиям ФГОС и учебного плана по направлению подготовки 260100 «Продукты питания из растительного сырья».