Белорусский государственный университет

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе

Белорусского государственного

университета

А.Л. Толстик

« 01 » _февраля 2012 г.

Регистрационный № УД - 5083/уч.

Биохимия растений Учебная программа для специальности:

1-31 01 01 Биология специализаций 1-31 01 01-01 03 Физиология растений и 1-31 01 01-02 03 Физиология растений 2012 г.

2

СОСТАВИТЕЛЬ:

Галина Григорьевна Филипцова, доцент кафедры физиологии и биохимии растений Белорусского государственного университета, кандидат биологических наук, доцент РЕЦЕНЗЕНТЫ:

Дмитрий Алексеевич Новиков, доцент кафедры биохимии Белорусского государственного университета, кандидат биологических наук, доцент;

Светлана Николаевна Найдун, доцент кафедры фармакогнозии Витебского государственного медицинского университета, кандидат биологических наук, доцент

РЕКОМЕНДОВАНА К УТВЕРЖДЕНИЮ В КАЧЕСТВЕ УЧЕБНОЙ:

Кафедрой физиологии и биохимии растений Белорусского государственного университета (протокол № 7 от 20 декабря 2011 г.);

Учебно-методической комиссией биологического факультета Белорусского государственного университета (протокол № 5 от 22декабря 2011 г.);

Научно-методическим советом Белорусского государственного университета (протокол № 3 от 27 января 2012 г.) Ответственный за редакцию: Галина Григорьевна Филипцова Ответственный за выпуск: Галина Григорьевна Филипцова

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Биохимия растений представляет собой одну из важнейших компонент в изучении жизнедеятельности растительных организмов, является основой для изучения на молекулярном уровне физиологических процессов растительных организмов. Без глубоких знаний особенностей биохимического состава растительных организмов, механизмов регуляции и взаимосвязи биохимических процессов, протекающих в растении, невозможно успешное освоение и понимание физиологии растений в целом.

Растительные организмы способны синтезировать десятки тысяч индивидуальных химических соединений, определяющих уникальность их химического состава и выполняющих важные функции в растении, а также являющихся источником промышленного сырья. Изучение биохимии растений позволит расширить научный кругозор студентов-биологов, оценить перспективы использования растительных организмов в различных областях промышленности и получить знания, необходимые для проведения исследований на современном научно-методическом уровне.

Цель курса «Биохимия растений» - дать студентам представления об особенностях химического состава растительных организмов, строении, функциях и особенностях обмена основных групп химических соединений, синтезируемых растительной клеткой.

Задачи курса:

- изучить основные группы химических соединений, входящих в состав растительных организмов;

- рассмотреть особенности метаболизма различных классов химических соединений в растениях;

- изучить функции различных групп химических соединений в растительных организмах;

- изучить особенности вторичного метаболизма растений;

- изучить возможности использования растительных метаболитов в промышленности.

В результате изучения дисциплины студент должен:

знать:

- особенности химического состава растительных организмов;

- функции различных групп химических соединений в растениях;

- пути биосинтеза основных групп химических соединений, входящих в состав растительных организмов;

- основные классы вторичных метаболитов растений;

- возможности использования растительных метаболитов в пищевой фармакологической, парфюмерной и др. промышленностях.

- современные методы исследования биохимического состава растительных организмов.

уметь:

- применять полученные теоретические знания для объяснения особенностей метаболизма растительных организмов;

- использовать биохимические методы для экстракции различных групп химических соединений из растительных объектов;

- использовать методические приемы для качественного и количественного анализа химического состава отдельных тканей растений.

При чтении лекционного курса необходимо использовать технические средства обучения для демонстрации слайдов и презентаций, наглядные материалы в виде таблиц и схем.

Теоретические положения лекционного курса развиваются и закрепляются на лабораторных занятиях, при выполнении которых студенты знакомятся с основными методами выделения первичных и вторичных метаболитов растений, их качественным и количественным анализом.

При организации самостоятельной работы студентов по курсу следует использовать комплекс учебных и учебно-методических материалов в сетевом доступе (программу, методические пособия, список рекомендуемых источников литературы и информационных ресурсов, задания в тестовой форме и вопросы для самоконтроля, темы рефератов).

Эффективность самостоятельной работы студентов проверяется в ходе текущего и итогового контроля знаний в форме устного опроса и тестового контроля по отдельным разделам курса. Для общей оценки усвоения студентами учебного материала рекомендуется введение рейтинговой системы.

Программа курса рассчитана на 60 часов, из них 34 аудиторных, в том числе лекционных – 24 ч., лабораторных – 8 ч., контролируемой самостоятельной рабаты – 2 ч.

ПРИМЕРНЫЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА

ВВЕДЕНИЕ

Предмет и задачи биохимии растений. Краткая история развития биохимии растений. Мир растений как источник промышленного сырья. Значение биохимии растений для практики. Основные группы веществ растительных организмов и их физиологическая значимость.

I. БЕЛКОВЫЕ ВЕЩЕСТВА РАСТЕНИЙ

Природа аминокислот в растениях. Протеиногенные и непротеиногенные аминокислоты. Функции непротеиногенных аминокислот. Пути биосинтеза аминокислот в растениях.

Белки семян и листьев растений. Структурные, запасные и каталитические белки. Особенности белкового состава зерновых, зернобобовых и масличных культур. Лектины и их биологическая значимость. Белковый состав и пищевая ценность различных растительных продуктов.

Особенности растительных ферментов. Перспективы использования растительных ферментов в промышленности.

II. УГЛЕВОДЫ РАСТЕНИЙ

Классификация углеводов. Основные моносахариды растений, их свойства и функции. Взаимопревращение моносахаридов и их производных. Олигосахариды растений. Основные дисахариды растений – сахароза, мальтоза, целлобиоза. Функции и биосинтез олигосахаридов в растениях.

Полисахариды растений. Запасные и структурные полисахариды: крахмал, инулин, целлюлоза, гемицеллюлоза, пектиновые вещества, галактаны, ксиланы, слизи и гумми. Строение, свойства и функции полисахаридов в растениях. Биосинтез полисахаридов растений.

Использование растительных углеводов в промышленности. Роль углеводов в питании человека.

III. РАСТИТЕЛЬНЫЕ ЛИПИДЫ

Особенности липидного состава растительных организмов. Основные группы липидов растений: жирные кислоты, триглицериды, воска, фосфолипиды, гликолипиды, оксилипины. Их функции в растениях.

Содержание жиров в семенах и плодах культурных растений. Свойства растительных масел. Незаменимые жирные кислоты и их пищевые источники.

Особенности обмена липидов растений. Пути биосинтеза основных групп липидов. Глиоксилатный цикл и его физиологическая роль. Пути биодеградации липидов в растениях:

-, - и -окисление. Оксигеназный путь биодеградации жирных кислот. Катаболизм полярных липидов.

IV. ОРГАНИЧЕСКИЕ КИСЛОТЫ И ИХ ОБМЕН

Содержание в растениях органических кислот алифатического ряда. Характерные особенности основных органических кислот растений. Функции органических кислот в растениях. Обмен органических кислот у высших растений. Цикл трикарбоновых кислот – химизм реакций, физиологическая роль.

Понятие о витаминах. Содержание жиро- и водорастворимых витаминов в растительных продуктах. Их строение, свойства и функции в растении.

VI. ВТОРИЧНЫЕ МЕТАБОЛИТЫ РАСТЕНИЙ

Понятие «вторичные метаболиты» растений. Общая характеристика и признаки вторичных метаболитов. Принципы классификации вторичных метаболитов. Основные и минорные группы вторичных метаболитов растений. Локализация вторичных метаболитов в растении.

VII. ФЕНОЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Биоразнообразие фенольных соединений растений. Фенолы, фенольные кислоты, фенилуксусные кислоты, фенилпропаноиды, флавоноиды, димерные и полимерные фенольные соединения (лигнаны, лигнины, танины, меланины).

Строение, распространение в растительном мире и функции в растениях.

Биосинтез фенольных соединений. Шикиматный и ацетатно-малонатный пути биосинтеза растительных фенолов.

VIII. АЛКАЛОИДЫ РАСТЕНИЙ

Природа и классификация алкалоидов растений. Истинные, прото- и псевдоалкалоиды растений – распространение в растительном мире и особенности биосинтеза. Функции алкалоидов в растениях. Перспективы использования алкалоидов в медицине и сельском хозяйстве.

IX. ТЕРПЕНОИДЫ (ИЗОПРЕНОИДЫ)

Природа и распространение терпеноидов (изопреноидов) растений. Классификация терпеноидов: геми-, моно-, сескви-, ди-, сестер-, три-, тетра-, политерпены. Функции терпеноидов в растениях.

Строение и промышленное значение полиизопренов – каучук, гута и чикл.

Эфирные масла и смолы: локализация и функции в растениях.

Биосинтетические пути терпеноидов в растениях. Понятие «активный изопрен» и его природа. Основные этапы синтеза терпеноидов.

Природа и распространение гликозидов в растениях. Особенности строения тиольных, цианогенных, фенольных и кардиотинических гликозидов. Роль гликозидов в жизни растений. Использование гликозидов в практике человека.

ЛИТЕРАТУРА

1. Филипцова, Г. Г. Основы биохимии растений / Г. Г. Филипцова, И. И.

Смолич. Мн.: БГУ, 2004.

2. Хелдт, Г.-В. Биохимия растений / Г.-В. Хелдт. М.: Изд. «Бином. Лаборатория знаний», 2011.

3. Кретович, В. Л. Биохимия растений: учебник / В. Л. Кретович, М.: Высшая школа, 1986.

4. Гудвин, Т. Введение в биохимию растений / Т. Гудвин, Э. Мерсер М.:

5. Биохимия растений / Л.А. Красильникова [и др.]. Ростов на Дону: Изд.

центр «Феникс», 2004.

6. Физиология и биохимия сельскохозяйственных растений: учебник / Н. Н.

Третьяков [и др.]. М.: Колос, 1998.

Кнорре, Д. Г. Биологическая химия / Д. Г. Кнорре, С. Д. Мызина. М.:

Высшая школа, 2000.

2. Физиология растений: учеб. для студентов вузов / Н. Д. Алехина [и др.] М.: Изд. центр «Академия», 2005.

Запрометов, М.Н. Фенольные соединения / М.Н. Запрометов. М.: Наука, 1993.

Ловкова, М.Я. Биосинтез и метаболизм алкалоидов в растениях / М.Я.

Ловкова. М.: Наука, 1981.

Васильева, И.С. Стероидные гликозиды растений и культуры клеток диоскореи, их метаболизм и биологическая активность / Васильева, И.

С., Пасешниченко В. А. // Успехи биологической химии. Т. 40. с. 153Максютина, Н.П. Растительные лекарственные средства / Н. П. Максютина [и др.] Калининград: Изд. «Здоровье». 1985.

Рощина, В.Д. Выделительная функция высших растений / В.Д. Рощина, В.В. Рощина. М.: Наука, 1989.