Шрифт
Source Sans Pro
Размер шрифта
18
Цвет фона
Предисловие к изданию
Науки о жизни (англ. life sciences) – крупный раздел и структурная единица естествознания, мультидисциплинарное комплексное направление основанное на изучении живых организмов и их природных связях, в котором ежегодно публикуются наиболее интересные открытия и исследования ученых всего мира. В 2014 году в России науки о жизни включены в список приоритетных направлений развития науки и технологий до 2030 года. Одним из важнейших направлений life sciences является биохимия.
Биохимия – одна из фундаментальных теоретических наук, которая изучает состав, структуру и свойства химических соединений, формирующих живые системы, а также их взаимодействие и взаимопревращение в процессе метаболизма. Это важнейшая наука, формирующая мировоззрение биологов и медиков. Это наука, изучение которой базируется на важнейших представлениях о химии, биологии, физике.
Представленная авторами книга, является продолжением серии учебно-методических пособий и учебников по биохимии, которые активно используются в учебно-методическом комплексе (УМК) при изучении данной дисциплины студентами-медиками в МИ РУДН.
Пособие «Основы биохимии. Учебно-тренировочные задания для медицинских специальностей» составлены сотрудниками кафедры биохимии им. академика Берёзова Т. Т. Российского университета дружбы народов и факультета биологии и биотехнологии (базовая кафедра ИБХ РАН) Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики» в соответствии с ФГОС и рассчитано для использования в учебном процессе ВУЗа по направлениям подготовки 34.03.01 Сестринское дело (бакалавриат) и 31.05.03 Стоматология (специалитет).
Сборник включает разноплановый комплект учебно-методических материалов:
1. Основные теоретические сведения курса «Основы биохимии»
2. Основные термины и формулы биоорганических соединений и их метаболитов
3. Вопросы для самоконтроля
4. Контрольные работы с заданиями разной степени сложности (логические задания и задачи с развернутым решением)
5. Материалы к проведению коллоквиумов, включающие задания к рубежной аттестации с примеры тестов.
6. Итоговые задания для самостоятельной работы по вариантам.
Пособие адресовано студентам, аспирантам, стажерам и преподавателям для использования в учебном процессе при проведении аудиторных и дистанционных занятий по биохимии.
Коллектив авторов
Лобаева Татьяна Александровна – кандидат биологических наук, доцент по специальности «биохимия», доцент кафедры биохимии им. акад. Берёзова Т. Т. МИ РУДН, директор направления 06.06.01 Биологические науки (подготовка кадров высшей квалификации) в РУДН
Жданов Дмитрий Дмитриевич – доктор биологических наук, заведующий лабораторией медицинской биотехнологии ИБМХ им. В. Н. Ореховича, доцент по специальности «биохимия», доцент кафедры биохимии им. акад. Берёзова Т. Т. МИ РУДН
Рыскина Елена Анатольевна – доктор биологических наук, профессор факультета биологии и биотехнологии НИУ «Высшая школа экономики», старший научный сотрудник лаборатории микрофлюидных технологий для биомедицины отдела функционирования живых систем ИБХ РАН.
Требования к освоению дисциплины «Биохимия»:
В результате изучения дисциплины студенты должны знать:
• правила техники безопасности и работы в биохимических лабораториях с реактивами, приборами, животными;
• физико-химическую сущность процессов, происходящих в живом организме на молекулярном, клеточном, тканевом и органном уровнях;
• строение и химические свойства основных классов биологически важных органических соединений;
• основные метаболические пути превращения углеводов, липидов, аминокислот, пуриновых и пиримидиновых оснований, роль клеточных мембран и их транспортных систем в обмене веществ;
• строение и функции наиболее важных химических соединений (нуклеиновых кислот, природных белков, водорастворимых и жирорастворимых витаминов, гормонов и др.);
• физико-химические методы анализа в медицине (титриметрический, хроматографический, спектрофотометрический, фотоэлектроколориметрический);
• роль биогенных элементов и их соединений в живых организмах;
• основы химии гемоглобина, его участие в газообмене и поддержании кислотно-основного состояния;
• теоретические основы информатики в медицинских и биологических системах, использование информационных компьютерных систем.
В результате изучения дисциплины студенты должны уметь:
✓ пользоваться учебной, научной, научно-популярной литературой, сетью Интернет и учебным порталом для профессиональной деятельности;
✓ пользоваться физическим, химическим и биологическим оборудованием;
✓ производить расчёты по результатам эксперимента, проводить элементарную статистическую обработку экспериментальных данных;
✓ классифицировать химические соединения, основываясь на их структурных формулах;
✓ прогнозировать направление и результат физико-химических процессов и химических превращений биологически важных веществ;
✓ отличать в сыворотке крови нормальные значения уровней метаболитов (глюкозы, мочевины, билирубина, мочевой кислоты, молочной и пировиноградной кислот и др.) от патологически изменённых, читать протеинограмму и объяснять причины различий; трактовать данные энзимодиагностических исследований сыворотки крови.
По окончании курса «Биохимия» студенты должны владеть:
► химической и биохимической терминологией;
► базовыми технологиями поиска и преобразования информации, в том числе с использованием учебных образовательных ресурсов;
► понятием ограничения в достоверности и специфику наиболее часто встречающихся лабораторных тестов
Список сокращений и условных обозначений, принятых в биохимии
АДФ – аденозиндифосфат
АлАТ – аланинаминотрансфераза
АМК – аминокислота
АМФ – аденозинмонофосфат
цАМФ – циклический АМФ
АПБ – ацилпереносящий белок
АсАТ – аспартатаминотрансфераза
АТФ – аденозинтрифосфат
АТФаза – аденозинтрифосфатаза
ГАМК – гамма-аминомасляная кислота
ГАФ – глицеральдегид-3-фосфат
ГДФ – гуанозиндифосфат
ГМФ – гуанозинмонофосфат
ГМГ-КоА – β-гидрокси-β-метил-глутарил-КоА
цГМФ – циклический ГМФ
ГТФ – гуанозинтрифосфат
ДАГ – диацилглицеролы
ДАФ – диоксиацетонфосфат
ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота
ДНКаза – дезоксирибонуклеаза
ДНФГ- 2,4-динитрофенилгидразин
ДОФА – диоксифенилаланин
ИМФ – инозинмонофосфат
кат – катал
КоА – кофермент (коэнзим) А
КоQ – кофермент (коэнзим) Q
КФ – классификация ферментов
КФК – креатинфосфокиназа
ЛДГ – лактатдегидрогеназа
ЛП – липопротеины
ЛПВП – липопротеины высокой плотности
ЛПНП – липопротеины низкой плотности
ЛПОНП – липопротеины очень низкой плотности
МАГ – моноацилглицеролы
МАО – моноаминооксидаза
МДА – малоновый диальдегид
НАД+ – никотинамидадениндинуклеотид окисленный
НАДН(Н+) – никотинамидадениндинуклеотид восстановленный
НАДФ+ – никотинамидадениндинуклеотидфосфат окисленный
НАДФН(Н+) – никотинамидадениндинуклеотидфосфат восстановленный
ПВК – пировиноградная кислота
ПФ – пиридоксальфосфат
РНК – рибонуклеиновая кислота
т-РНК – транспортная РНК
РНКаза – рибонуклеаза
СДГ – сукцинатдегидрогеназа
ТАГ – триацилглицеролы
ТГФК – тетрагидрофолиевая кислота
ТДФ – тимидиндифосфат
ТМФ – тимидинмонофосфат
ТПФ – тиаминпирофосфат
ТТФ – тимидинтрифосфат
ТХУ – трихлоруксусная кислота
УДФ – уридиндифосфат
УМФ – уридинмонофосфат
УТФ – уридинтрифосфат
ФАД – флавинадениндинуклеотид окисленный
ФАДН2 – флавинадениндинуклеотид восстановленный
ФЕП – фосфоенолпируват
ФМН – флавинаденинмононуклеотид
Фн – неорганический фосфат
ФФн – неорганический пирофосфат
ФРПФ – 5-фосфорибозил-1-пирофосфат
ФФК – фосфофруктокиназа
ФЭК – фотоэлектроколориметр
ХЭ – холинэстераза
ЦДФ – цитидиндифосфат
ЦМФ – цитидинмонофосфат
ЦТК – цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса)
ЦТФ – цитидинтрифосфат
ЩУК – щавелевоуксусная кислота
ЭПС – эндоплазматическая сеть
D – оптическая плотность
Dоп – оптическая плотность опытного
образца
Dст – оптическая плотность стандартного образца
Dк – оптическая плотность контрольного образца
Dx – оптическая плотность исследуемого образца
КМ – константа Михаэлиса
Vmax – максимальная скорость реакции
SAM – S-аденозилметионин
Раздел I. Аминокислоты и простые белки. Ферменты. Витамины. Гормоны
1. Теоретический блок
1.1. Основные теоретические сведения и термины раздела
Биохимия – это фундаментальная наука, которая изучает состав, строение и свойства веществ, входящих в состав биологических систем, а также их превращения в процессе жизнедеятельности.
Главной задачей биохимии является установление связи между молекулярной структурой и биологической функцией химических компонентов организма.
Таблица 1
Аминокислоты
Аминокислоты – это органические карбоновые кислоты, у которых, один атом водорода замещен на аминогруппу. Таким образом, аминокислоты содержат карбоксильную группу (-СООН), аминогруппу (-NH2), асимметричный атом углерода и боковую цепь (радикал – R). Именно строением боковой цепи аминокислоты и отличаются друг от друга.
Рис. 1. Общий план строения аминокислот
Аминокислоты, кодируемые генетическим кодом и включающиеся в процессе трансляции в белки человека, называют протеиногенными. Таких аминокислот 20, часть из них может синтезироваться в организме человека (заменимые аминокислоты), а часть поступает с пищей (незаменимые аминокислоты).
В основу современной классификации аминокислот положено химическое строение их радикалов. Согласно это классификации протеиногенные аминокислоты делятся на 3 группы: гидрофобные, гидрофильные (незаряженные, отрицательно и положительно заряженные) и амфифильные.
Каждая аминокислота имеет не только своё название (тривиальное и химическое), но и принятое трехбуквенное сокращение, а также латинский однобуквенный символ: Ala Аланин (A), Leu Лейцин (L), Arg Аргинин (R), Lys Лизин (K), Asn Аспарагин (N), Met Метионин (M), Asp Аспарагиновая кислота (D), Phe Фенилаланин (F), Cys Цистеин (C), Pro Пролин (P), Gln Глутамин (Q), Ser Серин (S), Glu Глутамин. к-та (E), Thr Треонин (T), Gly Глицин (G), Trp Триптофан (W), His Гистидин (H), Tyr Тирозин (Y), Ile Изолейцин (I), Val Валин (V).
Таблица 2. Описание аминокислот
Следует отметить, что аминокислоты являются не только структурными элементами пептидов и белков, но и входят в состав других природных соединений (коферментов, конъюгированных желчных кислот, антибиотиков). Некоторые аминокислоты являются предшественниками биологически активных веществ (гормонов, биогенных аминов) или важнейшими метаболитами (глюконеогенез, биосинтез и деградация протеиногенных аминокислот, цикл мочевинообразования).
Таблица 3. Подходы к классификации аминокислот
