Химические основы биологических процессов

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ 
ФЕДЕРАЦИИ  
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ 
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ 
«ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» 
 
 
 
Шашканова Ольга Юрьевна 
 
 
ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ 
Учебное пособие 
 
Липецк 
Липецкий государственный технический университет 
2025 

 
 
УДК  54:577.1(07) 
Ш 329 
 
 
Рецензенты: 
кафедра географии, биологии и химии ФГБОУ ВО «Липецкий 
государственный педагогический университет имени П.П. Семенова-ТянШанского»; зав. кафедрой канд. хим. наук Копаева Н.А.; 
 
Бородина М.Б., заместитель руководителя Липецкой испытательной 
лаборатории ФГБУ «Федеральный центр охраны здоровья животных». 
 
Шашканова, О.Ю. 
Ш 329 Химические основы биологических процессов: учеб. пособие/ О.Ю. 
Шашканова. 
– 
Липецк: 
Липецкий 
государственный 
технический 
университет, 2025. – 1 электрон. опт. диск (CD-Rom). – Текст: 
электронный.  
Системные требования: Pentium IV и выше, ОС: Windows XP и выше, CDROM, SVGA. 
 
ISBN 978-5-00175-293-6 
Пособие соответствует федеральному государственному образовательному 
стандарту по дисциплине «Химические основы биологических процессов» 
направления 04.03.01 «Химия» и специальности 04.05.01 «Фундаментальная и 
прикладная химия». 
Химические основы биологических процессов – дисциплина, изучающая 
химическую природу веществ, входящих в состав живых организмов, 
совокупность химических превращений веществ и энергии, лежащих в основе 
жизнедеятельности. Изучение данного курса направлено на формирование 
современных представлений по основным разделам биохимии – статической, 
динамической и функциональной. 
 
Табл. 4. Ил. 19. Библиогр. 5 назв. 
 
УДК 54:577.1(07) 
 
ISBN  978-5-00175-293-6 
© ФГБОУ ВО «Липецкий государственный 
технический  университет», 2025 
                                                                         ©  Шашканова О.Ю., 2025 
 
 

 
ОГЛАВЛЕНИЕ 
 
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………. 
1. Общие сведения химического состава живых организмов …………... 
6 
2. Белки ……………………………………………………………………... 
10 
2.1. L-α-Аминокислоты ……………………………..…………………….. 
10 
2.2. Структурная организация белка ………………….………………...... 
17 
2.3. Классификация белков…….………………………………………...... 
25 
2.4. Биологическая роль пептидов………………………………………… 
27 
2.5. Вопросы и задания по теме «Белки»………………………………… 
37 
3. Ферменты ……………………………………………………………….. 
45 
3.1. Биологическая роль кофакторов и классификация ферментов ..…... 
46 
3.2. Методы выделения и очистки белков (ферментов)…………………. 
49 
3.3. Механизм действия и кинетика ферментов .………………………… 
52 
3.4. Определение активности фермента…………………….…………….. 
56 
3.5. Регуляция действия ферментов………………………………………. 
57 
3.6. Катализ и его виды……………………………………………………. 
60 
3.7. Применение ферментов……………………………………………….. 
62 
3.8. Вопросы и задания по теме «Ферменты»……………………………. 
63 
Библиографический список……………………………………………...... 
65 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
ПРЕДИСЛОВИЕ 
 
В данном учебном пособии представлены строение и функции ключевых 
молекул жизни – белки, ферменты. Эти группы веществ играют центральную 
роль в биохимии, обеспечивая функционирование всех живых организмов. 
Материал настоящего пособия предполагает практико-ориентированный 
компетентностный подход к обучению студентов высшего образования, 
углубленное изучение предмета на лекционных и практических занятиях по 
дисциплине «Химические основы биологических процессов» направления 
04.03.01 «Химия» и специальности 04.05.01 «Фундаментальная и прикладная 
химия» и направлен на закрепление теоретического материала и формирование 
практических навыков.  
Пособие состоит из трех глав, в первой части рассмотрены общие 
сведения 
о 
биомолекулах, во второй 
– 
классификация, особенности 
молекулярного строения  белков, в третьей – биологические катализаторы – 
ферменты, их классификация, а также освещены аспекты понимания 
механизмов их действия. Все главы содержат в сжатой и доступной форме 
теоретические основы, разобраны примеры практических заданий. В конце 
теоретической части глав изложены вопросы, с помощью которых студент 
может проверить свое понимание материала. Данный материал позволит 
студентам глубже понять химическую основу биологических процессов и их 
значимость в живых системах. 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
ВВЕДЕНИЕ 
Современная биология со своей сложной сетью взаимосвязей и процессов 
неотъемлемо опирается на химические основы, которые лежат в основе 
жизнедеятельности 
всех 
организмов. 
Понимание 
структуры 
и 
функциональности белков открывает горизонты для изучения живых систем на 
молекулярном уровне.  
Белки как высокомолекулярные соединения выполняют множество 
функций, включая катализ, структурную поддержку и защиту. Их сложная 
трехмерная структура определяет специфичность взаимодействия с другими 
молекулами, что делает их ключевыми игроками в биохимических процессах. 
Ферменты, являясь биокатализаторами, направляют и ускоряют химические 
реакции, обеспечивая скорость и эффективность, необходимые для жизни.  
Данное пособие направлено на систематизацию знаний о химических 
основах биологических процессов, позволяя глубже понять сущность жизни. 
 
 

 
1. Общие сведения химического состава живых организмов 
Химические 
основы 
жизни 
изучаются 
интегральной 
наукой 
– 
биологической химией. Задача биохимии – исследование химического состава и 
строения 
природных 
соединений, 
их 
биологической 
активности 
и 
молекулярной природы всех процессов, благодаря которым осуществляется 
жизнь. Жизнь является сложнейшим химическим процессом, включающим 
множество реакций. Эти реакции называют метаболическими или обобщенно 
метаболизмом. Рассмотрение любой биохимической реакции основано на 
представлении об энергии и может быть охарактеризовано с использованием 
основных 
законов 
химической 
термодинамики. 
Применительно 
к 
биологическим системам 1 закон термодинамики можно сформулировать 
следующим образом: в живой природе при осуществлении различных 
биохимических процессов общее количество энергии остается постоянным. 
Для того чтобы понять, сможет ли эта реакция сколько-нибудь заметно 
протекать, и в какой мере она будет уравновешена обратной реакцией, 
недостаточно записать ее в виде химического уравнения, необходимо иметь 
сведения о происходящих в этой реакции изменениях химической энергии. 
Химические основы биологических процессов – дисциплина, изучающая: 
 состав и 
строение 
химических веществ живого организма 
– 
статическую биохимию; 
 всю совокупность превращения веществ в организме (метаболизм) – 
динамическую биохимию; 
 биохимические процессы, лежащие в основе различных проявлений 
жизнедеятельности – функциональную биохимию; 
 структуру и механизм действия ферментов  –  энзимологию; 
 биоэнергетику; 
 молекулярные основы наследственности – передачу генетической 
информации; 
 регуляцию метаболизма; 
 особенности метаболизма в органах и тканях. 

 
Существует несколько причин того, что биохимия привлекает большое 
внимание и быстро развивается. Во-первых, ученые выяснили химические 
основы ряда важнейших биохимических процессов. Во-вторых, обнаружены 
общие пути превращения молекул и общие принципы, лежащие в основе 
разнообразных проявлений жизни. В-третьих, биохимия оказывает более 
глубокое воздействие на медицину. В-четвертых, быстрое развитие биохимии в 
последние годы позволило ученым приступить к изучению самых острых, 
коренных проблем биологии и медицины. 
Биохимия  является  основой  многих  наук  биологического профиля 
(рис. 1).  
 
Рис. 1. Связь биохимии с другими дисциплинами 
Биохимия нуклеиновых кислот лежит в основе генетики. Физиология, 
наука о функционировании организма, сильно перекрывается с биохимией. В 
иммунологии находит применение большое число биохимических методов. 
Фармакология и фармация базируются на биохимии и физиологии – 
метаболизм 
большинства 
лекарств 
осуществляется 
в 
результате 
соответствующих ферментативных реакций. Различные яды влияют на 
биохимические реакции или процессы – это предмет токсикологии. В основе