Основы физической, коллоидной и биологической химии
Покупка
Основная коллекция
Издательство:
Ставропольский государственный аграрный университет
Автор:
Родин Виктор Владимирович
Год издания: 2012
Кол-во страниц: 124
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-9596-0577-3
Артикул: 622005.01.99
Включает краткое содержание основных тем, изучаемых по данной дисциплине, вопросы для самоконтроля и список рекомендуемой литературы.
Для студентов вузов заочных отделений факультетов ветеринарной медицины и технологического менеджмента.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 36.03.01: Ветеринарно-санитарная экспертиза
- ВО - Специалитет
- 36.05.01: Ветеринария
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
ФГБОУ ВПО Ставропольский государственный аграрный университет В. В. Родин ОСНОВЫ ФИЗИЧЕСКОЙ, КОЛЛОИДНОЙ И БИОЛОГИЧЕСКОЙ ХИМИИ Курс лекций Ставрополь «АГРУС» 2012 Издание второе, переработанное и дополненное
© Родин В. В., 2012
© ФГБОУ ВПО Ставропольский государственный
аграрный университет, 2012
УДК 54
ББК 24я7
Р60
Рецензенты:
доктор сельскохозяйственных наук,
профессор Ставропольского НИИ животноводства
и кормопроизводства
Л. Н. Чижова;
доктор биологических наук, профессор Ставропольского
государственного аграрного университета
А. Н. Квочко
Р60
ISBN 978-5-9596-0577-3
УДК 54
ББК 24я7
Родин, В. В.
Основы физической, коллоидной и биологической химии : курс лекций / В. В. Родин ; Ставропольский государственный аграрный университет. – 2-е изд., перераб.
и доп. – Ставрополь : АГРУС, 2012. – 124 с.
ISBN 978-5-9596-0577-3
Включает краткое содержание основных тем, изучаемых по данной дисциплине, вопросы для самоконтроля и список рекомендуемой литературы.
Для студентов вузов заочных отделений факультетов ветеринарной
медицины и технологического менеджмента.
ОГЛАВЛЕНИЕ Список условных сокращений .....................................................................................7 Введение ........................................................................................................................9 1. Основы физической химии .........................................................................10 1.1. Энергетика и кинетика химических процессов в организме ...................10 1.2. Свойства дисперсных систем и растворов биополимеров ....................... 11 1.3. Водородный показатель и его биологическое значение ...........................12 1.4. Буферные системы .......................................................................................14 Вопросы для самоконтроля .....................................................................................15 2. Основы коллоидной химии .........................................................................15 2.1. Свойства коллоидных систем......................................................................15 2.2. Коагуляция коллоидов .................................................................................17 2.3. Поверхностное натяжение в жидкостях .....................................................18 2.4. Виды адсорбции ...........................................................................................19 Вопросы для самоконтроля .....................................................................................19 3. Биохимия животных ......................................................................................20 3.1. Химия белков и нуклеиновых кислот ........................................................20 3.2. Классификация аминокислот, их строение и номенклатура ....................21 3.3. Структура белковых молекул ......................................................................24 3.4. Физико-химические свойства белков .........................................................26 3.5. Классификация белков .................................................................................27 3.6. Строение и функции нуклеиновых кислот ................................................29 Вопросы для самоконтроля .....................................................................................32 4. Ферменты, их строение и функции ..........................................................32 4.1. Методы получения и обнаружения ферментов .........................................33 4.2. Химическое строение ферментов ...............................................................33 4.3. Строение и функции коферментов .............................................................34 4.4. Кинетика и механизм действия ферментов ...............................................37 4.5. Основные (общие) свойства ферментов.....................................................38 4.6. Международная классификация ферментов ..............................................39 4.7. Применение ферментов ...............................................................................42 Вопросы для самоконтроля .....................................................................................43
5. Витамины ...........................................................................................................43 5.1. Причины авитаминозов и гиповитаминозов ............................................43 5.2. Классификация и характеристика витаминов ...........................................44 5.2.1. Жирорастворимые витамины ............................................................44 5.2.2. Водорастворимые витамины .............................................................49 5.3. Биофлавоноиды ............................................................................................55 Вопросы для самоконтроля .....................................................................................55 6. Гормоны, их строение и функции .............................................................55 Вопросы для самоконтроля .....................................................................................62 7. Обмен веществ и энергии ............................................................................63 8. Биологическое окисление ............................................................................63 8.1. Ферменты и коферменты биологического окисления ..............................63 8.2. Современное представление о биологическом окислении ......................63 8.3. Типы реакций дегидрирования ...................................................................64 8.4. Окислительное фосфорилирование............................................................65 8.5. Макроэргические фосфорные соединения ................................................66 8.6. Свободное окисление (разобщение окисления и фосфорилирования) .........................................67 Вопросы для самоконтроля .....................................................................................68 9. Обмен белков ....................................................................................................68 9.1. Биологическая ценность кормового белка .................................................68 9.2. Переваривание белков..................................................................................69 9.3. Гниение белков в толстом кишечнике и обезвреживание продуктов гниения ........................................................70 9.4. Обмен аминокислот в тканях ......................................................................71 9.5. Образование аммиака в тканях и пути его обезвреживания ....................72 9.6. Биосинтез белков ..........................................................................................73 Вопросы для самоконтроля .....................................................................................74 10. Обмен нуклеиновых кислот ......................................................................74 10.1. Биосинтез РНК и ДНК ..............................................................................75 10.2. Биохимия гена и передача генетической информации .....................................................77 Вопросы для самоконтроля .....................................................................................77
11. Обмен углеводов ...........................................................................................78 11.1. Углеводы растительных и животных организмов ................................78 11.2. Гетерополисахариды (мукополисахариды) ...........................................79 11.3. Переваривание и всасывание углеводов ................................................79 11.4. Синтез и распад гликогена в печени ......................................................80 11.5. Обмен углеводов в тканях .......................................................................81 11.5.1. Анаэробное окисление ................................................................82 11.5.2. Аэробное окисление ....................................................................84 11.5.3. Пентозофосфатный путь (пентозный цикл) .............................85 Вопросы для самоконтроля .....................................................................................86 12. Химия и обмен липидов .............................................................................87 12.1. Физико-химические свойства жиров (триглициридов) ........................87 12.2. Химия фосфолипидов .............................................................................93 12.3. Обмен стеринов .......................................................................................95 Вопросы для самоконтроля .....................................................................................96 13. Взаимосвязь обмена белков, углеводов и липидов ..........................97 14. Водно-минеральный обмен ......................................................................98 14.1. Обмен воды ..............................................................................................98 14.2. Минеральный обмен ................................................................................99 Вопросы для самоконтроля ...................................................................................102 15. Биохимия крови .........................................................................................102 15.1. Белки плазмы и сыворотки крови ........................................................103 15.2. Остаточный (небелковый) азот крови ..................................................104 15.3. Строение, синтез и распад гемоглобина (Нb) .....................................104 15.4. Дыхательные функции крови ...............................................................106 Вопросы для самоконтроля ...................................................................................106 16. Биохимия мышечной ткани...................................................................107 16.1. Белки мышц ............................................................................................108 16.2. Азотистые экстрактивные вещества мышц .........................................108 16.3. Обмен веществ в работающей мышце.................................................109 Вопросы для самоконтроля ................................................................................... 111 17. Биохимия нервной ткани ........................................................................ 111 Вопросы для самоконтроля ................................................................................... 113
18. Биохимия соединительной ткани, кожи и шерстной продуктивности ............................................................... 114 18.1. Биохимия костной ткани ....................................................................... 114 18.2. Биохимия кожи и шерсти ...................................................................... 115 Вопросы для самоконтроля ................................................................................... 116 19. Биохимия мочи ........................................................................................... 116 Вопросы для самоконтроля ................................................................................... 117 20. Биохимия молока и молокообразования........................................... 117 20.1. Биосинтез молока .................................................................................. 117 20.2. Физико-химические свойства молока .................................................. 118 20.3. Молозиво ................................................................................................ 119 Вопросы для самоконтроля ...................................................................................120 21. Биохимия яиц и яичной продуктивности .........................................120 22. Биохимические функции структурных элементов клетки ........121 Библиографический список .....................................................................................123
СПИСОК УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ АДГ алкогольдегидрогеназа АКР активные кислородные радикалы АКТГ адренокортикотронный гормон АлТ аланинаминотрансфераза АМФ аденозинмонофосфорная кислота АДФ аденозиндифосфорная кислота АТФ аденозинтрифосфорная кислота АХЭ ацетилхолинэстераза в-во вещество вит. витамин ВМС высокомолекулярные соединения в т. ч. в том числе ГАМК гаммааминомасляная кислота ГК глютаминовая кислота Г-3-Ф глицеральдегид-3-фосфат Гл-6-ф глюкозо-6-фосфат ГТФ гуанозинтрифосфат г-Э грамм-эквивалент Да дальтон ДАГ диацилглицерид ДНК дезоксирибонуклеиновая кислота ЖК жирная кислота ЖКТ желудочно-кишечный тракт ж. м. живая масса ИЭТ изоэлектрическая точка кДа килодальтон (тысяч дальтон) КРС крупный рогатый скот КрФ креатинфосфат к-та кислота КФ классификация ферментов ЛДГ лактатдегидрогеназа ЛЖК летучие жирные кислоты ЛПНП липопротеины низкой плотности ЛПВП липопротеины высокой плотности ЛТПФ липотиаминпирофосфат М молекулярная масса
МДГ малатдегидрогеназа МКБ молочнокислые бактерии НАД никотинамидадениндинуклеотид НАДФ никотинамидадениндинуклеотидфосфат Нв гемоглобин ОВР окислительно-восстанови тельные реакции ПАВ поверхностно-активные вещества ПВК пировиноградная кислота ПТГ паратгормон ПФП пентозофосфатный путь Р-Р пирофосфат р-р раствор РНК рибонуклеиновая кислота мРНК матричная РНК рРНК рибосомальная РНК тРНК транспортная РНК СТГ соматотропный гормон ТТГ тиреотропный гормон ТТФ тимидинтрифосфорная кислота ТХУ трихлоруксусная кислота УДФГК уридиндифосфоглюкуроновая кислота УТФ уридинтрифосфорная кислота ФАФС 3-фосфоаденозил-5-фосфо сульфат ФАД флавинадениндинуклеотид физр-р физиологический раствор ФМН флавинмононуклеотид Фн фосфорная кислота ФФн пирофосфорная кислота Фр-6-ф фруктозо-6-фосфат Фр-1-ф фруктозо-1-фосфат Фр-1,6-бф фруктозо-1,6-бифосфат хим. химический ЦНС центральная нервная система цАМФ циклический аденозинмонофосфат ЦТК цикл трикарбоновых кислот ЦТФ цитидинтрифосфат ЩУК щавелевоуксусная кислота ЩФ щелочная фосфатаза ЭДС электродвижущая сила
ВВЕДЕНИЕ Современные тенденции в образовательном процессе предусматривают повышение роли самостоятельной подготовки студентов. В связи с этим значительно сократилось время, выделяемое для чтения лекций и проведения лабораторно-практических занятий по биохимии и физколлоидной химии на факультетах ветеринарной медицины и технологического менеджмента. Рекомендуемые учебники по дисциплине «Биохимия животных» большие по объему, и студентам тяжело выделить основные положения. В особо сложном положении оказались студенты, обучающиеся по заочной и сокращенной формам обучения. В связи с этим мы подготовили краткий конспект лекций по дисциплине «Биохимия и физколлоидная химия», которые читаются в Ставропольском государственном аграрном университете на факультетах ветеринарной медицины и технологического менеджмента. В тексте лекций используются как общепринятые сокращения, такие как АТФ – аденозинтрифосфорная кислота, р-р – раствор, так и сокращения часто используемых нами слов, например, вит. – витамин, хим. – химический, в-во – вещество и др. Нами специально разработаны некоторые сокращённые схемы биохимических процессов, такие как биосинтез мочевины, пентозно-фосфатный путь окисления глюкозы, которые должны облегчить понимание студентами довольно сложных биохимических процессов. Более детально разобраться в сложных вопросах помогут учебники «Биохимия животных» и «Физколлоидная химия». Автор будет благодарен всем читателям, приславшим свои замечания и предложения по адресу: 355017, г. Ставрополь, пер. Зоотехнический, 12. Ставропольский государственный аграрный университет. Кафедра терапии и фармакологии.
1. ОСНОВЫ ФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ Физическая химия – это наука, изучающая химические явления физическими методами. Использование знаний по физической и коллоидной химии даёт возможность ветврачу и технологическому менеджеру эффективно влиять на обменные процессы в организме животных, совершенствовать технологические процессы производства и переработки сельхозпродукции, осмысленно решать экологические проблемы. 1.1. ЭНЕРГЕТИКА И КИНЕТИКА ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ОРГАНИЗМЕ Преобразование энергии в живых организмах в основном описывается двумя законами термодинамики: I. Энергия не появляется и не исчезает, она лишь переходит из одной формы в другую, а общее количество энергии системы и среды остается неизменным. II. Все физические или химические процессы протекают спонтанно при условии необратимого перехода полезной энергии в хаотическую, неупорядочную форму. Мерой неупорядочности служит величина, которая называется энтропией (S). Это величина, которая характеризует меру необратимости процесса и зависит от температуры и давления. Термохимия изучает тепловые процессы при химических реакциях и их закономерности. Все химические реакции в клетках подчиняются законам сохранения массы и энергии. Первый принцип термохимии (П. Лаплас, А. Лавуазье) – количество теплоты, которое необходимо для разложения сложного вещества, равно количеству теплоты, поглощенной при его образовании. Второй принцип термохимии (Г. Гесс) – тепловой эффект химических реакций, протекающих при постоянном объеме и давлении, зависит только от начального и конечного состояний реагирующих в-в и не зависит от пути, по которым реакция протекает. При окислении питательных в-в в организме животного или в калориметрах образуется одно и тоже количество теплоты. Так, при окислении в тканях или сгорании 1 г жира выделяется 38,9 кДж, а 1 г углеводов или белков – 17,2 кДж.