КУРС ЛЕКЦИЙ ПО БИОХИМИИ
Пособие для студентов лечебного и педиатрического факультетов
Гродно
УДК
ББК
К93
Рекомендовано Центральным научно-методическим советом УО «ГрГМУ» (протокол № ___ от ___________).
Авторы: зав. каф. биологической химии, проф. В.В. Лелевич;
доц. И.О. Леднева;
канд. мед. наук, ассист. М.Н. Курбат;
доц. Н.Э. Петушок;
доц. В.В. Воробьев.
Рецензент: зав. каф. биохимии Гродненского государственного университета
им. Я. Купалы д-р биол. наук И. Б. Заводник.
К93 | Курс лекций по биохимии: пособие для студентов лечебного и педиатрического факультетов / В.В. Лелевич [и др.]. – Гродно: ГрГМУ, 2009. – 332 с. |
ISBN
В пособии представлены и систематизированы современные сведения по всем разделам биохимии. Рассматриваются основные положения статической, динамической и фундаментальной биохимии. Приведена характеристика метаболизма белков, углеводов, липидов, нуклеиновых кислот внорме и при некоторых патологических состояниях. Охарактеризованы особенности метаболизма в различных органах и тканях. Изложены современные представления о молекулярных основах наругшений при ряде патологических состояний и болезней.
Предназначено для студентов медицинских вузов, биологов, врачей.
УДК
ББК
ISBN
© УО «ГрГМУ», 2009
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
АДГ – антидиуретический гормон (вазопрессин)
АДФ – аденозиндифосфорная кислота, аденозиндифосфаты
АКТГ – адренокортикотропный гормон
АлАТ – аланинаминотрансфераза
АМФ – аденозинмонофосфат
цАМФ – циклический аденозин-3',5'-монофосфат
АсАТ – аспартатаминотрансфераза
АТФ – аденозинтрифосфорная кислота
АТФ-аза – аденозинтрифосфатаза
АХАТ – КоА-холестеролацилтрансфераза
ГАМК – γ-аминомасляная кислота
ГДФ – гуанозиндифосфат
ГТФ – гуанозинтрифосфат
ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота
ДОФА – диоксифенилаланин
ДФФ – диизопропилфторфосфат
ИМФ – инозинмонофосфат
КоА – кофермент (коэнзим) А
КоQ – кофермент (коэнзим) Q
ЛДГ – лактатдегидрогеназа
ЛП – липопротеины
ЛПВП – липопротеины высокой плотности
ЛПЛ – липопротеинлипаза
ЛПНП – липопротеины низкой плотности
ЛПОНП – липопротеины очень низкой плотности
ЛППП – липопротеины промежуточной плотности
ЛХАТ – лецитинхолестеролацилтрансфераза
МАО – моноаминооксидаза
ПОЛ – перекисное окисление липидов
ПЦР – полимеразная цепная реакция
РНК – рибонуклеиновая кислота
мРНК – матричная РНК
рРНК – рибосомальная РНК
тРНК – транспортная РНК
СТГ – соматотропный гормон
ТАГ – триацилглицеролы
ТДФ – тиаминдифосфат
ТТГ – тиреотропный гормон
УДФ – уридиндифосфат
УТФ – уридинтрифосфат
ФАФС – 3-фосфоаденозин-5-фосфосульфат
ХМ – хиломикроны
ЦНС – центральная нервная система
ЦТД – цепь тканевого дыхания
ЦТК – цикл трикарбоновых кислот, цикл Кребса
глава 1
ВВЕДЕНИЕ В БИОХИМИЮ
Биологическая химия – наука, изучающая химическую природу веществ, входящих в состав живых организмов, превращения этих веществ (метаболизм), а также связь этих превращений с деятельностью отдельных тканей и всего организма в целом.
Биохимия – это наука о молекулярных основах жизни. Существует несколько причин тому, что в наши дни биохимия привлекает большое внимание и быстро развивается.
Во-первых, биохимикам удалось выяснить 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 все более глубокое воздействие на медицину.
В-четвертых, быстрое развитие биохимии в последние годы позволило исследователям приступить к изучению самых острых, коренных проблем биологии и медицины.
История развития биохимии
В истории развития биохимических знаний и биохимии как науки можно выделить 4 периода.
I период – с древних времен до эпохи Возрождения (XV век). Это период практического использования биохимических процессов без знаний их теоретических основ и первых, порой очень примитивных, биохимических исследований. В самые отдаленные времена люди уже знали технологию таких производств, основанных на биохимических процессах, как хлебопечение, сыроварение, виноделие, дубление кож. Использование растений в пищевых целях, для приготовления красок, тканей наталкивало на попытки понять свойства отдельных веществ растительного происхождения.
II период – от начала эпохи Возрождения до второй половины 19 века, когда биохимия становится самостоятельной наукой. Великий исследователь того времени, автор многих шедевров искусства, архитектор, инженер, анатом Леонардо да Винчи провел опыты и на основании их результатов сделал важный для тех лет вывод, что живой организм способен существовать только в такой атмосфере, в которой может гореть пламя.
В этот период следует выделить работы таких ученых, как Парацельс, М. В. Ломоносов, Ю. Либих, А. М. Бутлеров, Лавуазье.
III период – со второй половины 19 века до 50-х годов 20 века. Ознаменован резким увеличением интенсивности и глубины биохимических исследований, объема получаемой информации, возросшим прикладным значением – использованием достижений биохимии в промышленности, медицине, сельском хозяйстве. К этому времени относятся работы одного из основоположников отечественной биохимии А. Я. Данилевского (1838-1923), М. В. Ненцкого (1847-1901). На рубеже 19 и 20 веков работал крупнейший немецкий химик-органик и биохимик Э. Фишер (1862-1919). Им были сформулированы основные положения полипептидной теории белков, начало которой дали исследования А. Я. Данилевского. К этому времени относятся работы великого русского ученого К. А. Тимирязева (1843-1920), основателя советской биохимической школы А. Н. Баха, немецкого биохимика О. Варбурга. В 1933 г. Г. Кребс подробно изучил орнитиновый цикл образования мочевины, а 1937 г. датируется открытие им же цикла трикарбоновых кислот. В 1933 г. Д. Кейлин (Англия) выделил цитохром С и воспроизвел процесс переноса электронов по дыхательной цепи в препаратах из сердечной мышцы. В 1938 г. А. Е. Браунштейн и М. Г. Крицман впервые описали реакции трансаминирования, являющиеся ключевыми в азотистом обмене.
IV период – с начала 50-х годов 20 века по настоящее время. Характеризуется широким использованием в биохимических исследованиях физических, физико-химических, математических методов, активным и успешным изучением основных биологических процессов (биосинтез белков и нуклеиновых кислот) на молекулярном и надмолекулярном уровнях.
Вот краткая хронология основных открытий в биохимии этого периода:
1953 г. – Дж. Уотсон и Ф. Крик предложили модель двойной спирали строения ДНК.
1953 г. – Ф. Сенгер впервые расшифровал аминокислотную последовательность белка инсулина.
1961 г. – М. Ниренберг расшифровал первую «букву» кода белкового синтеза – триплет ДНК, соответствующий фенилаланину.
1966 г. – П. Митчелл сформулировал хемиосмотическую теорию сопряжения дыхания и окислительного-фосфорилирования.
1969 г. – Р. Мерифильд химическим путем синтезировал фермент рибонуклеазу.
1971 г. – в совместной работе двух лабораторий, руководимых Ю. А. Овчинниковым и А. Е. Браунштейном, установлена первичная структура аспартатаминотрансферазы – белка из 412 аминокислот.
1977 г. – Ф. Сенгер впервые полностью расшифровал первичную структуру молекулы ДНК (фаг φ Х 174).