| Статистическая биохимия | Введение в биохимию Предмет и методы биохимии. Значение биохимии для развития биологии, медицины, сельского хозяйства и промышленности. Краткая история биохимии. Химический состав, строение и свойства основных групп органических соединений, участвующих в построении живой материи, в процессах жизнедеятельности и обмене веществ организма. Формирование биохимических знаний и понятий. Химический состав организмов. Постоянно и иногда встречающиеся элементы. Понятие о макро-, микро- и ультрамикроэлементах в составе живой материи. Потребность организмов в химических элементах. Характеристика основных классов химических соединений, входящих в состав живой материи. Белки. Роль белков в построении живой материи и осуществлении процессов жизнедеятельности. Элементарный состав белков. Аминокислотный состав белков. Качественное и количественное определение аминокислот в гидролизатах белков. Способ связи аминокислот в белковой молекуле. Структура белковой молекулы. Первичная структура белков. Вторичная структура белков α-спирали и характеристики. Связь первичной и вторичной структур белковой молекулы (понятие о спиралеобразующих и спираленеобразующих сочетаниях аминокислотных остатков). Третичная структура белков. Четвертичная структура белков. Денатурация и ренатурация белков. Понятие о нативном белке. Номенклатура и классификация белков. Функция белков в организме. Ферменты. Каталитическая (ферментативная) функция белка. Биологический катализ как кооперативный процесс, запрограммированный во времени и в пространстве. История открытия и изучения ферментов. Строение ферментов. Ферменты – протеины и ферменты – протеиды. Строение каталитического центра у тех и у других. Свойства ферментов. Номенклатура ферментов. Классификация ферментов, ее принципы и современное состояние. Коферменты, витамины и некоторые другие биоактивные соединения Витамины. История их открытия, роль витаминов в питании человека и животных. Авитаминозы, гиповитаминозы, гипервитаминозы. Роль витаминов в растениях. Соотношение витаминов и коферментов. Классификация витаминов. Номенклатура витаминов. Витамирия. Жирорастворимые витамины. Водорастворимые витамины. Понятие о других биоактивных соединениях (антивитамины, антибиотики, фитонциды, дефолианты, ростовые вещества). Нуклеиновые кислоты. Химический состав нуклеиновых кислот. Характеристика пуриновых и пиримидиновых оснований, входящих в состав нуклеиновых кислот. Два типа нуклеинов кислот: дезоксирибонуклеиновые (ДНК) и рибонуклеиновые (РНК). Различия между ДНК и РНК по составу, молекулярной массе, локализации в клетке и функциям. ДНК. Рибонуклеиновые кислоты, их классификация (т-РНК, р-РНК и РНК, я-РНК, в-РНК). Первичная структура т-РНК. Вторичная структура т-РНК (модель «клеверный лист»); функциональное значение отдельных участков молекулы т-РНК, выявленное методом «хирургии молекул». Третичная структура т-РНК по данным рентгеноструктурного анализа кристаллических препаратов. Р-РНК, ее содержание и локализация в клетке. Гормоны. Определение понятия «гормоны». Причины обособления гормонов в процессе эволюции живой материи. Номенклатура и классификация гормонов. Стероидные гормоны: строение, свойства и функциональная активность кортикостерона, тестостерона, эстрадиола. Механизм действия стероидных гормонов. Биосинтез стероидных гормонов и его регуляция. Роль циклической АМФ в регуляции бисинтеза стероидных гормонов. Пептиные гормоны: структура и функция. Характеристика важнейших из них (окситацин, вазопрессин, кгюкагон, инсулин). Механизм действия пептидных гормонов. Углеводы. Общая характеристика углеводов и их классификация. Строение и свойства моносахаридов. Характеристика отдельных представителей моносахаридов. Строение и свойства олигосахаридов. Характеристика дисахаридов. Роль дисахаридов в живых организмах. Полисахариды растительного и животного происхождения. Строения и функции полисахаридов. Характеристика важнейших из полисахаридов (целлюлоза, крахмал, гликоген). Локализация углеводов в клетке и их биологическое значение. Липиды. Общая характеристика класса липиды. Классификация липидов: простые липиды – жиры, воски и стериды; сложные липиды – фосфолипиды и гликолипиды. Строение, свойства и функции жиров. Строение, свойства и функции восков. Строение, свойства и функции стеридов. Строение, свойства и функции фомфолипидов. Строение, свойства и функции гликолипидов. Локализация липидов в клетке и их биологическое значение. | 26 | 6 | 14 | 6 |
| Динамическая биохимия | Общие понятия об обмене веществ и энергии в организме. Обмен веществ и энергии – неотъемлемое свойство живого. Обмен веществ, как закономерный, самосовершающийся процесс превращения материи в живых телах. Анаболизм и катаболизм. Масштабы обмена веществ на Земле. Биосфера и ее геохимическая роль. Промежуточный обмен веществ. Энергетика обмена веществ. Понятие об уровне свободной энергии в органическом соединении и его изменении в процессе преобразования веществ. Макроэргические соединения и макроэргические связи. Обмен нуклеиновых кислот. Путь распада нуклеиновых кислот до свободных нуклеотидов. Фосфодиэстеразы и их участие в деструкции нуклеиновых кислот. Обмен нуклеозидфосфатов. Пути их деструкции. конечные продукты распада пуриновых и пиримидиновых оснований. Образование пиримидинового цикла из аммиака, углекислого газа и аспарагиновой кислоты в присутствии АТФ при участии соответствующих ферментов. Глутамин, глицин, формиат, CO2 и аспарагиновая кислота как исходные вещества для биосинтеза пуриновых нуклеотидов. Регуляция соотношения нуклеозид - дезоксинуклеозидтрифосфатов в клетке. Биосинтез циклической АМФ из АТФ при посредстве аденилатциклазы. Механизм биосинтеза ДНК. Комплементарный механизм обеспечения специфичности воспроизведения структуры при биосинтезе ДНК. Биосинтез РНК. Строение, свойства и механизм действия РНК-полимеразы. Обмен белков. Обмен белков и нуклеиновых кислот как ядро клеточного метаболизма. Значение белкового обмена. Пути распада белков. Гидролиз белков. Характеристика ферментов, обеспе6чивающих осуществление гидролиза белков до пептидов и аминокислот. Метаболизм аминокислот. Преобразование аминокислот по аминогруппе, карбоксильной группе и радикалу; механизмы соответствующих реакций; характеристика ферментов в них участвующих. Обмен аминокислот как источник возникновения биологически-активных соединений (биогенных аминов, коферментов, ростовых веществ, витаминов, гормонов и т.п.). конечные продукты распада аминокислот. Пути связывания аммиака в организме. Матричная теория биосинтеза белков. Общая схема матричного биосинтеза белков (перенос вещества, энергии и информации). Обмен углеводов. Пути распада полисахаридов и олигосахаридов. Ферменты гидролиза полисахаридов: α-, β-, γ-амилазы, амило-1,6-гликозидаза, целлюлаза. Гликозидазы. Фосфоролиз сложных углеводов; фосфорилазы, их строение и механизм действия. Роль реакции фосфорилирования в активировании моносахаридов. Обмен глюкозо-6-фосфата (дихотомический и апотомический пути, их соотношение в организме). Обмен пировиноградной кислоты. Гликолиз и гликогенолиз. Химизм спиртового брожения. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты при посредстве мультиэнзимного комплекса. Цикл трикарбоновых и дикарбоновых кислот. Биосинтез углеводов. Механизм первичного биосинтеза углеводов в процессе фотосинтеза и химосинтеза. Его энергетическое обеспечение. фотофосфорилирование. Роль никотинамидадениндинуклеотидфосфата восстановленного (НАДФ•Н). Особая роль нуклеозиддифосфатсахаров в гликозилтрансферазных реакциях, обеспечение специфического биосинтеза олиго- и полисахаридов при их посредстве. Обмен липидов. Обмен жиров. Гидролиз жиров при участии липазы и алиэстеразы. обмен глицерина. Обмен ацетил-КоА. Глиоксилевый цикл. Механизм биосинтеза высших жирных кислот; малонил- КоА как акцептор ацильных остатков. Фосфолипиды: структура молекул, характеристика ВЖК, азотистых оснований и многоатомных спиртов, входящих в их состав. Фосфатиды, их физические и химические свойства. Распространение фосфолипидов в природе, их биологическая роль. Пути распада фосфатидов в организме. Обмен холина. Механизм биосинтеза фосфатидов, роль цитидиндифосфохолина в этом процессе. Гликолипиды, их состав и строение. Функции гликолипидов в тканях и органах. Биологическое окисление. Определение понятия «биологическое окисление». Современные представления о механизмах биологического окисления. Два типа оксидоредуктаз в клетке: а) обеспечивающих дегидрирование субстратов и передачу атомов водорода и электронов на кислород и др. акцепторы; б) катализирующих реакции непосредственного включесния в субстрат кислорода (оксигеназы и гидроксилазы). Механизм окислительного фосфорилирования на этом и др. уровне. Дыхательная цепь ферментов, осуществляющих сопряжение окисления с фосфорилирование. Гипотеза сопряжения окисления с фосфорилированием АДФ: химическая, конфармационная и хемиосотическая. Локализация окислительного фосфорилирования в клетке. Разобщение окисления и фосфорилирования. Свободное окисление; переключение с окисления, сопряженного с фосфорилированием, на свободное окисление. Пироксисомы и их функции. Энергетический эффект распада углеводов, сопоставление брожения, гликолиза и дыхания по этому показателю. Энергетический эффект окисления триглициридов и др. липидов. Водный минеральный обмен. Содержание и распределение воды в организме и в клетке. Состояние воды в тканях. Регуляция водного обмена. Участие минеральных веществ в формировании третичной и четвертичной структуры биополимеров. Ферменты-металлопротеиды. Становление ферментов-мультимеров в присутствии ионов магния, марганца, цинка, кальция. Ионы металлов и возникновение фермент-субстрантных комплексов. Минеральные соединения и обмен нуклеиновых кислот. Роль минеральных соединений в обмене углеводов и липидов. Взаимосвязь обмена белков, нуклеиновых кислот, углеводов и липидов. Общие положения о взаимосвязи обмена веществ в организме. Соотношения первичного и вторичного биосинтеза у автотрофных организмов. Центральная роль 3-фосфоглицериновой кислоты. Взаимосвязь превращения у гетеротрофных организмов. Взаимосвязь обмена нуклеиновых кислот и белков. Взаимосвязь обмена нуклеиновых кислот и углеводов. Сопряжение окисления углеводов и биосинтеза нуклеозидтрифосфатов. Взаимосвязь обмена нуклеиновых кислот и липидов. Сопряженность фосфорилирования АДФ с окислением ВЖК. Взаимосвязь белкового и углеводного обмена. Роль пировиноградной кислоты в осуществлении перехода от углеводов к белкам и обратно. Взаимосвязь обмена белков и липидов. Липопротеидные мембраны и биосинтез белков. Взаимосвязь обмена углеводов и липидов; роль ацетил-КоА в этом процессе. Обмен веществ как единое целое. Регуляция обмены веществ и энергии. Общие положения о взаимосвязи обмена веществ в организме. Принципы регуляции биохимических процессов. Регуляция транскрипции и трансляции. Регуляция активности ферментов. Принцип обратной связи. Нейромедиаторы. Гормональная регуляция. Белковые и стероидные гормоны, механизмы действия. Роль циклических нуклеозидмонофосфатов. Роль компартментализации в организации обменных процессов. | 24 | 4 | 14 | 6 |
| Биохимия спорта | Биохимия мышц. Субмикроскопическое строение мышечной клетки. Химический состав мышечной ткани. Свойства и структурная организация сократительных белков. Важнейшие белки мышц: актин и миозин. Биохимические процессы, происходящие в мышце при сокращении и расслаблении. Роль ацетилхолина в активации мышечного сокращения, роль ионов кальция. Источники энергии при мышечной работе. АТФ-азная активность миозина и ее роль при сокращении мышц. Взаимодействие актина и миозина в процессе сокращения. Пути ресинтеза АТФ в мышцах. Энергетическое обеспечение мышечной деятельности в зависимости от ее характера и длительности. Анаэробная и аэробная работоспособность организма. Биохимия питания. Пластическая, энергетическая и регуляторная функция питания. Основные принципы питания спортсменов. Отличие питания спортсменов от питания лиц умственного и физического труда. Роль и соотношение белков, жиров и углеводов в пищевом рационе спортсменов. Биохимические причины «углеводной» ориентации питания спортсменов. Потребности в витаминах и минеральных элементах. Пути повышения работоспособности спортсменов с помощью факторов питания. Биохимические основы спортивной тренировки. Характеристика тренированного организма. Специфичность биохимической адаптации организма к мышечной деятельности. Закономерности биохимической перестройки мышц под влиянием тренировки. Мобилизация энергетических ресурсов и потребление кислорода при мышечной работе. Показатели биохимических сдвигов при мышечной работе. Дыхательный коэффициент. Основные принципы спортивной тренировки, их биологическая обусловленность и биохимическое обоснование. Специфичность эффекта тренировки различного характера. Понятие о «срочном», «кумулятивном» тренировочных эффектах. Биохимическая характеристика тренированного организма. Последовательность биохимических изменений в организме при тренировке и растренировке. Биохимические изменения при перетренировке. Биохимические закономерности утомления и восстановления. Биохимические изменения в организме, приводящие к развитию утомления: снижение запасов источников энергии, нарушение пластического обеспечения функций, изменения гомеостаза внутренних сред организма, изменения нервной и гуморальной регуляции обменных процессов. Особенности протекания биохимических процессов в период отдыха после мышечной работы. Устранение продуктов обмена веществ, образовавшихся во время мышечной работы. Взаимосвязь процессов расщепления и ресинтеза. Гетерохронность восстановления. Липиды – источники энергии в процессе восстановления. Усиление синтеза белков. Явление суперкомпенсации (сверхвосстановления). Регуляция биохимических процессов в фазе сверхвосстановления. Биохимические основы двигательных качеств. Биохимическая характеристика качеств мышечной деятельности и путей их развития. Биохимические и структурные факторы, определяющие проявление мышечной силы и скорости сокращения. Биохимические основы связи между силой, скоростью и мощностью сокращения. Биохимические особенности современных методов тренировки, направленных на развитие максимальной мышечной силы, мышечной массы и скоростных качеств спортсмена. Биохимические факторы, определяющие выносливость. Понятие об алактатном, гликолитическом, аэробном компонентах выносливости. Биохимические особенности методов тренировки, направленных на развитие различных компонентов выносливости спортсмена. Возрастные особенности биохимического состояния организма. Изменение интенсивности процессов функционального и пластического обмена в различных возрастных периодах. Биохимические особенности растущего организма. Реакции детского и юношеского организма на физические нагрузки. Биохимические особенности построения занятий физической культурой и спортом в детском и юношеском возрасте. Биохимические особенности зрелого и стареющего организма. Биохимическое обоснование положительного влияния систематических занятий физическими упражнениями и спортом на здоровье и работоспособность человека в различные возрастные периоды. Биохимическая характеристика изменений в организме при занятиях различными видами спорта. Биохимическая характеристика физических упражнений с циклической структурой движений. Легкоатлетический бег и спортивная ходьба. Плавание и гребля. Особенности теплообмена у человека в водных видах спорта. Биохимическая характеристика скоростного бега на коньках и велосипедного спорта. Характеристика лыжных гонок. Биохимическая характеристика однократных ациклических движений: прыжки, метания, прицельные движения. Биохимическая характеристика тяжелоатлетических упражнений. Биохимическая характеристика упражнений, оцениваемых по качеству выполнения: спортивная и художественная гимнастика. Характеристика биохимических особенностей спортивных игр: баскетбол, волейбол, футбол, хоккей. Особенности биохимических изменений у боксеров и борцов. Биохимический контроль в спорте. Биохимические изменения в организме при стандартной и максимальной работе в зависимости от уровня тренированности. Определение уровня общей тренированности спортсмена. Определение уровня специальной тренированности спортсмена. Определение уровня переносимости тренировочных нагрузок и оптимальности периода отдыха. | 22 | 2 | 14 | 6 |