БИОХИМИЯ Биохимия изучает: •

БИОХИМИЯ

Биохимия изучает: • Химический состав организма (строение и свойства молекул, входящих в состав организма) • Обмен веществ (химические реакции, протекающее в организме) • Особенности химического состава и обмена веществ у различных организмов (у животных, включая человека, растений и микробов), а также при заболеваниях • Влияние на химический состав внешних факторов (высокой и низкой температуры, чужеродных веществ и т. д. ) • Влияние на химический состав и обмен веществ физических нагрузок. Этот раздел называется «Спортивная биохимия»

Роль биохимии в подготовке специалиста в области физической культуры и спорта • Специалист в области физической культуры обязан в полной мере знать устройство объекта своей профессиональной деятельности, т. е. человека, должен иметь представление о химическом строении организма и о химических процессах, лежащих в основе жизнедеятельности;

• Используя простейшие биохимические исследования, тренер и преподаватель физвоспитания должны уметь оценивать соответствие физических нагрузок функциональному состоянию спортсмена, выявлять признаки перетренированности; • Знание закономерностей биохимических процессов, протекающих при мышечной работе и восстановлении, лежит в основе разработки новых методов и средств повышения спортивной работоспособности, развития скоростно-силовых качеств и выносливости, ускорения восстановления после тренировки;

• Биохимия является базовой, фундаментальной дисциплиной, создающей необходимые предпосылки для последующего освоения других медико- биологических предметов, а также теории и методики физической культуры и ряда спортивно- педагогических дисциплин.

2002

2009, 2010

Лекция 1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ

• Обязательным условием жизни является обмен веществ и энергии между живым организмом и окружающей средой; • Из внешней среды в организм поступают источники энергии, строительный материал для различных синтезов, витамины, минеральные вещества, вода, кислород; • Из организма вовне удаляются конечные продукты химических процессов, протекающих в организме: углекислый газ, вода, аммиак (в форме мочевины).

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ ПИЩЕВАРЕНИЕ МЕТАБОЛИЗМ

Пищеварение • Пищеварение протекает еще во внешней среде, так как полость желудочно-кишечного тракта является продолжением внешней среды или частью внешней среды, заключенной внутри тела. • В пищеварении участвуют вещества, поступающие с пищей и чужеродные для организма (чужеродные белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, липиды).

В пищеварении выделяют две стадии: переваривание и всасывание

Переваривание • В процессе переваривания под действием пищеварительных ферментов чужеродные пищевые вещества, как правило, высокомолекулярные, подвергаются расщеплению; • В итоге образуются более простые, низкомолекулярные вещества, которые являются универсальными, т. е. одинаковыми для всех организмов;

• Так из любых пищевых белков образуются аминокислоты 20 видов, которые входят во все белки и в, т. ч, в белки человека; • Из всех пищевых углеводов образуется глюкоза; • Такие универсальные, простые вещества могут быть использованы организмом.

• Расщепление пищевых веществ под действием пищеварительных ферментов происходит путем гидролиза, т. е. с участием воды; • При таком типе расщепления выделяется очень мало энергии, и поэтому почти вся энергия пищевых веществ остается в продуктах переваривания (в аминокислотах, глюкозе, жирных кислотах и т. п. ).

Всасывание • В процессе всасывания образовавшиеся простые вещества из полости тонкой кишки поступают в кровь или в лимфу, т. е. во внутреннюю среду организма; • Всасывание - процесс активный, требующий энергии; • Источником энергии является аденозинтрифосфат (АТФ).

Метаболизм • Метаболизм – совокупность всех химических реакций, протекающих во внутренней среде организма; • Метаболизм в основном протекает в клетках; • Метаболизм составляют тысячи разнообразных реакций; • Большинство реакции метаболизма можно разделить на два типа: реакции расщепления (катаболизм) и реакции синтеза (анаболизм);

• В обычных условиях катаболизм и анаболизм протекают одновременно и с примерно одинаковой скоростью; • Следствием этого является постоянное обновление химического состава организма; • У детей преобладают реакции анаболизма, что приводит к накоплению в организме разнообразных химических соединений и, в первую очередь, белков; • Накопление белков в организме является обязательным условием роста и развития.

Общая характеристика катаболизма • В процессе катаболизма преобладают реакции окисления; • Реакции окисления протекают с потреблением молекулярного кислорода (О 2), поступающего из воздуха; • Окисление сопровождается выделением энергии; • Около половины энергии окисления выделяется в виде тепла; другая часть энергии аккумулируется в молекулах АТФ в химической форме.

• Окисление и последующий синтез АТФ протекает в клеточных митохондриях и носит название «Тканевое дыхание» или «Митохондриальное окисление» .

Митохондрии • Имеются во всех клетках, кроме красных клеток крови; • Представляют собой вытянутые микроскопические пузырьки длиной 2 -3 мкм и толщиной около 1 мкм (1 мкм = 1∙ 10 -6 м); • Количество митохондрий в клетках может достигать тысячи и более и зависит от потребности клеток в энергии; • В мышечных клетках под влиянием систематических тренировок количество митохондрий возрастает.

Митохондрии в клетке

Строение митохондрии

Упрощенная схема тканевого дыхания

Общая схема катаболизма Белки Жиры Углеводы +О 2 Ацетил-кофермент А С 2 Цикл +О 2 Кребса СО 2 Н 2 О (ЦТК) АТФ

Схема цикла Кребса СО 2 Ко. А Лимонная кислота С 6 2 Н (+ 1/2 О 2, - 3 АТФ ) Ацетил-Ко. А С 2 α-кетоглутаровая кислота С 5 ЦТК Щавелево- СО 2 уксусная кислота С 4 2 Н (+ 1/2 О 2, - 3 АТФ) Янтарная кислота С 4 Яблочная кислота С 4 2 Н (+ 1/2 О 2, - 3 АТФ)

Строение АТФ

Использование энергии АТФ При использовании АТФ в качестве источника энергии обычно происходит отщепление путем гидролиза последнего остатка фосфорной кислоты: АТФ + Н 2 О АДФ + Н 3 РО 4 + 10 -12 ккал/моль (моль АТФ = 506 г) Основные потребители энергии АТФ: v Реакции синтеза (анаболизм) v Мышечная деятельность v Трансмембранный перенос

• Взрослый человек, активно не выполняющий физической работы, в сутки расходует 40 -50 кг АТФ; • У активно тренирующихся спортсменов суточные затраты АТФ могут достигать 100 кг и более.

Схема энергетического обмена Анаболизм Мышечная Трансмембранный работа перенос АТФ АДФ + Н 3 РО 4 + энергия АТФ Углеводы Жиры Белки

Тест 1 Молекулярный кислород (О 2) непосредственно используется в: а) гликолизе б) кроветворении в) тканевом дыхании г) трансаминировании

Тест 2 В клетке тканевое дыхание протекает в: а) митохондриях б) рибосомах в) цитоплазме г) ядре

Тест 3 Переваривание пищевых веществ осуществляется путем: а) гидролиза б) окисления в) тиолиза г) фосфоролиза

Тест 4 Для обеспечения всех своих потребностей живой организм использует энергию: а) внутриядерную б) лучистую в) тепловую г) химическую

Тест 5 Катаболизм является совокупностью процессов: а) изомеризации химических соединений б) переноса молекул через мембраны в) расщепления сложных молекул на более простые г) синтеза сложных молекул из простых

Тест 6 В процессе катаболизма преобладают реакции: а) гидролиза б) окисления в) тиолиза г) фосфоролиза

Тест 7 Реакции катаболизма протекают преимущественно с потреблением: а) водорода б) воды в) кислорода г) углекислого газа

Тест 8 Анаболизм является совокупностью процессов: а) изомеризации химических соединений б) переноса молекул через мембраны в) расщепления сложных молекул на более простые г) синтеза сложных молекул из простых

Тест 9 Молекулярный кислород расходуется в реакциях: а) гидролиза б) окисления в) изомеризации г) синтеза

Тест 10 В состав АТФ входят: а) аденин, глюкоза и один фосфатный остаток б) аденин, рибоза и два фосфатных остатка в) аденин, рибоза и три фосфатных остатка г) аминокислота, дезоксирибоза и три фосфатных остатка

Тест 11 При гидролизе АТФ в физиологических условиях выделяется энергия в количестве: а) 2 -3 ккал б) 5 -6 ккал в) 10 -12 ккал г) 17 -18 ккал

Тест 12 Энергия АТФ необходима для реакций: а) гидролиза б) окисления в) изомеризации г) синтеза

Тест 13 Взрослый человек, активно не выполняющий физическую работу, расходует в течение суток: а) 400 -500 г АТФ б) 2 -3 кг АТФ в) 40 -50 кг АТФ г) 100 -120 кг АТФ

Тест 14 В клетке цикл Кребса протекает в: а) митохондриях б) рибосомах в) цитоплазме г) ядре

Тест 15 В процессе пищеварения белки превращаются в: а) аминокислоты б) ацетил-кофермент А в) жирные кислоты г) кетоновые тела