Низкотемпературных и пищевых технологий
| Вид материала | Документы |
- Учебно-методический комплекс дисциплины, 1448.31kb.
- Цель программы: осуществить переподготовку слушателей, направленную на достижение ими, 17.67kb.
- Санкт-Петербургский Государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий, 55.14kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине «Бухгалтерский учет» Санкт-Петербург, 2329.67kb.
- Учебное пособие санкт Петербург 2010 удк 001. 8 Ббк, 1217.72kb.
- Совершенствование гидродинамических процессов обработки пищевого сырья в кожухотрубном, 594.64kb.
- Совершенствование процесса резания мясного сырья на основе математического моделирования, 195.32kb.
- Развитие теоретических основ и разработка технологий мучных изделий повышенной биологической, 587.38kb.
- Интенсификация процесса копчения мясных колбасных продуктов на основе математического, 205.87kb.
- Программа профессиональной переподготовки технология консервов и пищеконцентратов Цель, 17.85kb.
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ И ПИЩЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Кафедра органической, физической, биологической химии
и микробиологии
Биохимия
Рабочая программа, методические указания к самостоятельной работе и контрольные задания для студентов заочной формы обучения специальностей 260202, 260204, 260301, 260302, 260303, 260504, 280201и направления 260100 заочной формы обучения
Санкт-Петербург
2009
УДК 633.1+633.85
Биохимия / А.Г. Шлейкин, А.Н. Бландов, Н.Н. Скворцова, Н.Т. Жилинская, Д.В. Дуденко. Рабочая программа, метод. указания к самостоятельной работе и контрольные задания для студентов спец. 260202, 260204, 260301, 260302, 260303, 260504, 280201 и направления 260100 заочной формы обучения.– СПб.: СПбГУНиПТ, 2009. – 25 с.
Даны методические рекомендации к самостоятельной работе и рабочая программа дисциплины «Биохимия» для студентов технологических специальностей и бакалавров направления «Технология продуктов питания». Представлены варианты контрольных работ для студентов тех же специальностей, обучающихся по заочной форме обучения. Приведен список рекомендуемой литературы.
Рецензент
Доктор техн. наук, проф. В. С. Колодязная
Рекомендованы к изданию редакционно-издательским советом университета
© Санкт-Петербургский государственный
университет низкотемпературных
и пищевых технологий, 2009
ВВЕДЕНИЕ
Биологическая химия является одной из базовых дисциплин
в подготовке бакалавра/инженера по направлению «Технология продуктов питания». Опираясь на знания неорганической, аналитической, физической и органической химии, биохимия формирует представления о химическом составе клеток и тканей живых организмов, а также о молекулярных механизмах, лежащих в основе жизнедеятельности.
Изучение физико-химических свойств природных соединений, основных закономерностей протекания химических процессов в био-
логических тканях и участвующих в них ферментных систем создает научную базу для рационального использования пищевого сырья,
а также применения способов его технологической переработки
и хранения готовых продуктов, обеспечивающих максимальную сохранность их пищевой ценности.
^ Цель и задачи дисциплины
Цель изучения биохимии – подготовка студентов к освоению технологий производства и хранения пищевых продуктов путем формирования у будущих специалистов научных представлений
о строении, свойствах, биологической роли и процессах обмена биогенных веществ.
В результате изучения дисциплины студент должен
знать:
– химический состав биологических тканей, строение веществ, входящих в состав живых организмов;
– роль природных соединений в жизнедеятельности организма;
– механизмы действия ферментов и их роль в обменных процессах;
– реакции обмена веществ в тканях человека, животных и растений;
– механизмы регуляции обмена веществ и клеточного гомеостаза;
– процессы трансформации энергии в живых организмах;
– механизм передачи наследственной информации;
– основные методы биохимических исследований;
уметь:
– проводить качественный и количественный анализ биологического материала;
– работать с биохимическим оборудованием и аппаратурой;
– применять теоретические знания в решении технологических задач;
– использовать биохимические методы при определении биологической и пищевой ценности продуктов питания;
– получить навыки экспериментальных исследований;
– ориентироваться в источниках информации по биологической химии.
Изучение биологической химии базируется на знаниях, полученных при изучении дисциплин: физика, разделы: биофизика, термодинамика, оптика, строение вещества; неорганическая и аналитическая химия, разделы: строение атомов и молекул, валентность, механизмы реакций, комплексные соединения, аналитические реагенты, методы анализа веществ; органическая химия; физическая химия, разделы: химическая термодинамика, кинетика, катализ.
^
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Раздел 1. Статическая биохимия: белки, ферменты,
незаменимые низкомолекулярные вещества
Тема 1.1. Содержание биохимии и её значение в технологии
продуктов питания
Характеристика биологической химии как научной отрасли
и учебной дисциплины. Основные этапы развития науки. Место биохимии в системе подготовки технолога пищевого профиля. Роль биохимии в развитии науки о питании. Значение биохимии в пищевых технологиях. Связь биохимии с другими дисциплинами. Основные разделы дисциплины – статическая и динамическая биохимия. Методология изучения биохимии. Методы биохимических исследований. Строение клетки как основной морфологической единицы животных и растений. Основные направления современных научных исследований. Специальная литература, учебники и учебные пособия.
Самостоятельная работа студента: работа с учебником [1, с. 3–14.]
Тема 1.2. Молекулярное строение белков и пептидов
Биологическая роль белков и пептидов. Функции белков в организме. Источники пищевого белка. Элементарный состав белков растительного и животного происхождения. Строение аминокислот, входящих в состав белков. Классификация и физико-химические свойства природных аминокислот. Реакционноспособность функциональных групп и боковых радикалов аминокислот. Заменимые и незаменимые аминокислоты.
Структурная организация белковой молекулы. Характеристика первичной структуры белка, ее биологическая роль и методы определения. Особенности строения пептидной связи. Вторичная структура, её разновидности и биологическое значение. Роль водородных связей в формировании вторичной структуры.
Третичная структура, условия ее формирования и роль в функционировании белков. Роль нековалентных и дисульфидных связей
в стабилизации третичной структуры. Глобулярные и фибриллярные белки, их пространственное строение, локализация в тканях и биологические функции. Четвертичная структура как высшая форма организации белковых молекул. Кооперативный эффект в мультимерных белках.
Лабораторное занятие № 1. Методы идентификации белков
и аминокислот: универсальные и специфические цветные реакции на белки и пептиды, хроматография аминокислот.
Самостоятельная работа студента: работа с учебником [1, с. 15–23, 46–77].
Выполнение тестовых заданий по строению аминокислот, пептидов
и белков.
Тема 1.3. Физико-химические свойства, методы исследования
и классификация простых белков
Молекулярная масса, размеры белковых молекул, растворимость в воде и солевых растворах, заряд белка, изоэлектрическая точка. Свойства белковых растворов. Факторы стабилизации водных растворов белка. Условия формирования гидратной оболочки белковых молекул. Влияние заряда белка на устойчивость белка в растворе. Влияние физических и химических факторов на структуру белковых молекул.
Денатурация белков. Изменения структуры и биологических функций при денатурации. Виды денатурации. Факторы, вызывающие денатурацию, механизмы, биологическое значение, практическое применение обратимой и необратимой денатурации. Методы выделения и фракционирования белков. Количественное определение белков в биологических средах.
Простые белки. Классификация, аминокислотный состав
и биологическая роль простых белков. Особенности состава
и свойств белков растительного и животного происхождения. Сравнительная физико-химическая характеристика основных групп простых белков: альбуминов и глобулинов, гистонов и протаминов, глютелинов и проламинов. Биологическая и пищевая ценность белков.
Лабораторные занятия № 2, 3. Методы осаждения белков; высаливание и его практическое применение; определение изоэлектрической точки белков; количественное определение белка методом Кьельдаля; определение аминного азота методом формольного титрования.
Самостоятельная работа студента: работа с учебником [1, с. 24–37].
Выполнение тестовых заданий по классификации и физико-химическим свойствам белков.
Тема 1.4. Классификация, строение и биологические функции
сложных белков
Сложные белки. Классификация, строение, тканевая и внутриклеточная локализация сложных белков. Апопротеины и простетические группы. Биологическая роль основных групп сложных белков: нуклео-, хромо-, липо-, глико-, металло- и фосфопротеинов. Нуклеопротеины. Химическое строение и функции азотистых оснований, нуклеозидов, нуклеотидов и нуклеиновых кислот. ДНК, особенности строения и структурной организации, роль в хранении и передаче генетической информации. РНК, разновидности, особенности химического строения, структуры и биологических функций. Биологический код и его основные свойства. Комплементарность азотистых оснований. Правила Чаргаффа.
Хромопротеины и их биологические функции. Основные представители гемопротеинов. Строение гема и хлорофилла. Гемоглобин, структурная организация, биологическая роль, особенности регуляции. Миоглобин, строение, биологическая роль, различия с гемоглобином. Производные гемо-и миоглобина. Влияние метмиоглобина на цвет мясных изделий. Цитохромы и гемсодержащие ферменты, особенности их строения и механизма действия. Флавопротеины. Биологическая роль ФМН- и ФАД-содержащих белков. Наиболее важные представители металло- и фосфопротеинов и их биологические функции. Строение и физиологическая роль глико- и липопротеинов.
Лабораторные занятия № 4, 5. Выделение сложных белков: ну-
клеопротеинов из дрожжей, казеина из молока и гликопротеинов из слюны; гидролиз сложных белков и качественное определение их компонентов; количественное определение содержания ДНК в дрожжах.
Самостоятельная работа студента: работа с учебником [1, с. 80–94].
Выполнение тестовых заданий по сложным белкам и нуклеиновым кислотам.
Тема 1.5. Ферменты
Химическая природа ферментов. Общие свойства ферментов
с другими катализаторами. Отличия ферментов от небелковых катализаторов. Механизм действия ферментов. Энергия активации
и энергетический барьер. Активный и аллостерический центры и их роль. Строение активного центра. Роль контактного и каталитического участков. Двухкомпонентные ферменты. Роль коферментов в ферментативном катализе. Изоферменты. Мультиэнзимные комплексы.
Влияние температуры, рН среды и концентрации субстрата на активность ферментов. Кинетика ферментативного катализа. Уравнение Михаэлиса – Ментен. Константа Михаэлиса и максимальная скорость реакции. Графический метод расчета кинетических констант. Механизмы регуляции активности ферментов. Активаторы и ингибиторы. Виды ингибирования и их практическое значение.
Классификация и номенклатура ферментов. Шифр фермента. Единицы ферментативной активности и принципы ее определения. Роль ферментов в обмене веществ. Техническая энзимология. Использование ферментных препаратов в пищевых технологиях. Промышленное производство ферментов.
Лабораторные занятия № 6, 7. Специфичность действия ферментов; влияние температуры, рН, активаторов и ингибиторов на активность ферментов; количественное определение активности амилазы, трипсина и липазы в пищевом сырье.
Самостоятельная работа студента: работа с учебником [1, с. 95–146].
Выполнение тестовых заданий по ферментам.
Тема. 1.6. Незаменимые факторы питания
Незаменимые пищевые компоненты, требующиеся в микроколичествах для нормальной жизнедеятельности. Витамины: классификация, природные источники; гипо-, гипер- и авитаминозы. Провитамины. Антивитамины. Водорастворимые витамины В1, В2, В3, В5, В6: химическое строение, суточная потребность, механизмы биологического действия, коферментные функции.
Аскорбиновая кислота: окислительно-восстановительные свойства, участие в реакциях гидроксилирования, антиоксидантное действие. Физиологические функции аскорбиновой кислоты. Условия, влияющие на потребность организма в витамине С. Изменения витаминов при переработке пищевого сырья и хранении продуктов питания. Применение аскорбиновой кислоты в производстве пищевых продуктов.
Жирорастворимые витамины А, Д, Е, К. Строение, природные источники, суточная потребность, биологические функции. Факторы, влияющие на потребность человека в жирорастворимых витаминах. Молекулярные механизмы их действия и антиоксидантные свойства. Применение жирорастворимых витаминов и их аналогов в производстве продуктов питания. Минеральные вещества. Макро- и микроэлементы, их природные источники и роль в обмене веществ.
Лабораторные занятия № 8, 9. Качественные реакции на витамины; количественное определение витамина С в продуктах питания; влияние физических и химических факторов на сохранность аскорбиновой кислоты; количественное определение глутатиона в дрожжах; определение концентрации кальция в продуктах.
Самостоятельная работа студента: работа с учебником [1, с. 147–177].
Выполнение тестовых заданий по витаминам и минеральным веществам.