Рабочая программа по биохимии растений для студентов

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
УЛЬЯНОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ
Агрономический факультет
Кафедра биологии, ТХППР
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
по дисциплине
Биохимия растений»
Ульяновск – 2009
2
3
СОДЕРЖАНИЕ
1. Цель и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе ………………………………………………………....….4
2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины …………………………………….……………………....4
3. Тематический план дисциплины для студентов очного и заочного обучения .............................................................5
4. Содержание учебного процесса и его структурирование (очное обучение) ………………………………………....7
5.1. План лекций …………………………………………………………………………………………………………......8
5.2. План лабораторно-практических занятий …………………………………………………………….…………......17
5.3. Контрольная работа для заочников …………………………………...………..……………………………….…...18
6. Содержание учебного процесса и его структурирование (заочное обучение) ……………………………………...22
6.1. План лекций ……………………………………………………………………………………………………….…...22
6.2. План лабораторно-практических занятий ……………………………………………………………………….…..28
6.3. Самостоятельная работа ……………………………………………………………………………………….……...29
7. Реализация требований ГОС по специальности 110102.65 «Агроэкология» в дисциплине «Биохимия растений»……………………………………………………………………………………………………………………………..…30
8. Литература ………………………………………………………………………………...……………..…………..…..31
9. Материально-техническое обеспечение дисциплины …………………………………..……………..……………...32
10. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины……………………………………..……….32
10.1.Вопросы для экзамена………………………………………………………………………………………………...33
4
1. Цели и задачи дисциплины.
Цель дисциплины – сформировать у студентов современные представления о химическом составе организмов и
превращениях веществ и энергии в растительном организме, а также биохимических основах качества и экологической
безопасности в растительной продукции.
В задачи дисциплины входит изучение строения и биологических функций важнейших химических соединений,
содержащихся в растениях; особенностей химического состава важнейших групп растений и его изменения в зависимости от условий выращивания. Важнейшей задачей также является ознакомление студентов с современными биохимическими методами и достижениями биохимической науки.
2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины.
(Требования к знаниям, умениям и навыкам, приобретенным
в результате изучения дисциплины)
-
-
Студенты должны знать:
состав, строение, свойства и биологические функции основных групп углеводов и липидов, аминокислот, нуклеотидов, белков, нуклеиновых кислот, витаминов, ферментов, органических кислот, алкалоидов и гликозидов, фенольных
веществ и эфирных масел, а также их содержание в растительных продуктах;
механизмы синтеза и превращения органических веществ растений и принципы осуществления биохимических реакций;
современные сведения о ферментах и методах биохимии;
молекулярные механизмы генетических процессов и принципы передачи генетической информации;
причины и параметры изменения химического состава растений в зависимости от генотипа, природно-климатических
условий, плодородия почвы, водного режима и уровня питания растений, приемов агротехники;
биохимические основы формирования урожая растений и получения высококачественной, экологически безопасной
растительной продукции;
биохимические превращения при созревании, хранении и переработке растительной продукции.
5
-
Студенты должны уметь:
дать молекулярное объяснение изменениям химического состава растений в зависимости от генотипа и условий выращивания;
прогнозировать ход биохимических реакций в соответствии с принципами биохимической энергетики;
применять знания по биохимии растений для обоснования современных технологий выращивания сельскохозяйственных, технических и лекарственных культур;
на основании сведений о химическом составе оценить пищевую, кормовую и технологическую ценность растительной продукции и пригодность ее для соответствующей переработки;
использовать биохимические показатели для характеристики качества и экологической безопасности растительной
продукции;
прогнозировать ход биохимических процессов и изменение химического состава растений в зависимости от природно-климатических условий, плодородия почвы, уровня питания растений, различных агротехнических приемов.
3. Объем дисциплины и виды учебной работы
3.1. Очное обучение
Вид учебной работы
Всего часов
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия, всего:
в т.ч.: лекции (Л)
лабораторные работы (ЛПЗ)
80
45
15
30
Самостоятельная работа студента
(СРС):
Вид итогового контроля
35
экзамен
6
3.2.
Заочное обучение
Вид учебной работы
Всего часов
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия, всего:
в т.ч.: лекции (Л)
лабораторные работы (ЛПЗ)
Самостоятельная работа студента
(СРС):
80
12
6
6
В т.ч.: контрольные работы (КР)
Вид итогового контроля
68
20
экзамен
7
4. Содержание дисциплины
4.1. Разделы дисциплины и виды занятий
№ п/п
Раздел дисциплины
Аудиторные занятия
Л
Л ЛПЗ ЛПЗ
очн з/о очн
з/о
1.
2.
3.
4.
Введение.
Углеводы
Липиды
Аминокислоты, белки, нуклеиновые кислоты
Витамины
1
2
2
2
1
1
1
1
1
0
2
4
8
2
1
1
2
1
Сам.
работа
оч/з/о
2/4
4/8
4/8
4/8
2/4
Всего
5.
6.
Ферменты
Биоэнергетика
2
1
1
0
8
1
1
0
4/8
4/8
14/10
6/8
7.
8.
Обмен углеводов, липидов и азотистых веществ
Вещества вторичного происхождения
1
1
0
0
1
2
0
0
3/6
4/6
5/6
7/6
9.
Биохимические основы формирования качества
урожая сельскохозяйственных культур
Итого по физиологии растений:
2
1
2
0
4/8
8/9
15
6
30
6
35/
68
80
оч/з/о
3/5
8/10
10/10
14/11
5/5
8
5. Учебно-методическая карта дисциплины
5.1. Лекционный курс (очное обучение)
№
п/п
Темы лекций
Кол.
часов
Технические и др.
средства обучения
1
0
2
Введение. Определение биохимии как науки. Объекты,
задачи и методы биохимии. Открытие действия ферментов, положивших начало развитию биохимической науки. Основные открытия и достижения биохимиков в 19
веке. Открытия биохимиков, связанные с изучением молекулярных механизмов генетических процессов, фотосинтеза, дыхания, биоэнергетических процессы. Основные направления развития современной биохимической
науки.
Роль биохимии в становлении и развитии научных направлений – биохимической и молекулярной генетики,
молекулярной биологии, биоорганической химии, энзимологии, генетической инженерии, биотехнологии. Применение достижений биохимии с другими биологическими и сельскохозяйственными науками.
3
1
4
плакаты, мультимедийный проектор
Форма
контроля
Рекомендуемая литература
7
8
Контроль- 1. С.3-11
ная работа, 2. С.3-14.
экзамен 3. С.3-8
9
1.
Углеводы. Основные группы углеводов и их содержание
в растениях. Роль углеводов в жизнедеятельности растений и формировании качества растительной продукции.
Биологическая и питательная ценность углеводов как
компонентов пищи для человека или корма для сельскохозяйственных животных. Использование углеводов в
качестве сырья для перерабатывающей промышленности. Классификация моносахаридов по числу углеродных атомов и составу функциональных групп. Альдозы и
кетозы растений, их свойства и функции в организме.
Оптическая изомерия моносахаридов. Образование циклических форм и особенности написания циклических
формул. α- и β-изомеры моносахаридов. Основные производные моносахаридов и их значение для растений,
человека и животных. Альдоновые, альдаровые и уроновые кислоты. Спирты и другие восстановленные производные моносахаридов. Фосфорные эфиры и аминопроизводные. Образование гликозидов. Важнейшие олигосахариды растений и их содержание в различных растительных продуктах. Строение и функции сахарозы,
мальтозы, целлобиозы и других олигосахаридов. Содержание сахаров в различной растительной продукции.
Основные полисахариды растений, их функции в организме. Строение и свойства крахмала и полифруктозидов. Состав крахмала и полифруктозидов различных растений. Строение, свойства клетчатки, гемицеллюлоз,
пектиновых веществ.
2
плакаты, мультимедийный проектор
Решение 1. С.12-17.
задач.
34-45
Контроль- 2. С.15-29
ная работа, 3. С.9-24
экзамен
10
2.
Липиды. Основные разновидности липидов и их значение для растений, человека и животных. Строение и
функции простых липидов – жира и воска. Их различия
по составу жирных кислот и спиртов. Понятие о незаменимых жирных кислотах. Константы (числа) жиров и их
использование для оценки пищевой пригодности и качества растительных масел. Биохимические процессы прогоркания и высыхания растительных жиров. Классификация растительных масел в зависимости от состава
жирных кислот. Накопление жиров и воска в различной
растительной продукции. Строение и функции сложных
липидов – фосфоглицеридов и гликолипидов. Их содержание в растениях. Состав жирных кислот фосфатидилэтаноламинов, фосфатидилхолинов, фосфатидилсеринов,
фосфатидилглицеринов и гликолипидов. Важнейшие
представители стероидных липидов и их роль в растительном организме.
2
плакаты, мультимедийный проектор
Опрос,
экзамен
3.С.9-24
С.13-18
11
3.
Аминокислоты, нуклеотиды и белки. Строение, свойства и классификация аминокислот. Роль аминокислот в
обмене азотистых веществ растительного организма.
Протеиногенные и свободные аминокислоты. Понятие о
незаменимых аминокислотах. Биохимические основы
получения промышленных препаратов незаменимых
аминокислот. Строение, свойства и функции нуклеотидов. Состав важнейших пуриновых и пиримидиновых
рибонуклеотидов и дезоксирибонуклеотидов. Образование фосфорных производных нуклеотидов и различных
коферментов. Участие нуклеотидов в образовании нуклеиновых кислот. Полипептидная теория строения белков. Общая схема строения полипептида. Первичная,
вторичная, третичная и четвертичная структура белков и
ее биологическое значение. Физико-химические свойста
белков. Нативная информация и денатурация белков.
Функции белков в организме. Современная классификация белков. Роль белков в организме. Современная классификация белков. Роль белков в формировании качества растительной продукции. Содержание и состав белков
важнейших групп сельскохозяйственных растений. Способы оценки биологической питательной ценности растительных белков. Стандарты ФАО. Аминокислотный
состав различных растительных белков. Характеристика
кормовых белковых концентратов, используемых в сельском хозяйстве для балансирования кормов по содержанию белков и незаменимых аминокислот (белковых концентратов из дрожжей, бактерий, водорослей, микроскопических грибов, листьев растений). Белки клейковины и
их значение в формировании качества зерна пшеницы.
2
плакаты, мультимедийный проектор
Коллокви- 1. С.76-88
ум, экза- 2. С.72-86
мен
3. С.46-60
12
4.
5.
Витамины. Роль витаминов в обмене веществ организмов и их значение в питании человека и кормлении сельскохозяйственных животных. Классификация витаминов. Биологическая роль и содержание в растительных
продуктах важнейших витаминов. Понятие об антивитаминах. Механизм действия различных антивитаминов.
Изменение содержания витаминов в онтогенезе растений
и под влиянием внешних условий. Возможные потери
витаминов при уборке, переработке, хранении растительных продуктов. Производство кормовых витаминных препаратов.
Ферменты. Строение и общие свойства ферментов. Механизм ферментативного катализа. Природа специфичности действия ферментов. Строение каталитического
центра у одно- и двухкомпонентных ферментов. Основные типы коферментов. Единицы активности ферментов.
Кинетика ферментативных реакций и понятие о константе Михаэлиса. Растительные изоферменты и их биологическая роль. Влияние температуры, реакции среды и
концентрации субстрата на активность ферментов.
Активаторы ферментов и их биологическая роль. Ингибиторы ферментов (специфические, неспецифические,
белковые). Локализация ферментативных реакций, образование мультиферментных комплексов. Основы современной классификации ферментов. Основные группы
растительных оксидаз, трансферах, гидролаз, лиаз, изомераз, лигаз и их участие в биохимических превращениях. Аэробные и анаэробные дегидрогеназы.
1
Плакаты, мультимедийный проектор.
2
плакаты, мультимедийный проектор
Програм- 1. С.89-100
мирован- 2. С.212-230
ный опрос 3. С.61-64
и решение
задач,
экзамен
экзамен
1. С.100-120
2. С.241-276
3. С.65-84
13
5.
Цитохромы и другие железосодержащие окислительновосстановительные ферменты. Принципы регуляции
ферментативных реакций. Аллостерические ферменты и
их роль в обмене веществ растительного организма. Регуляция активности конститутивных и индуцируемых
ферментов. Механизмы гормональной регуляции. Использование ферментов в инженерной энзимологии –
важнейшие отрасли современной промышленной биотехнологии. Основы производства кормовых белков, витаминов, незаменимых аминокислот.
6.
Биоэнергетика.
1
7.
Обмен углеводов. Особенности ассимиляции углекислоты у С3- и С4-растений. Биохимический механизм дыхательных реакций, основные продукты гликолиза и
цикла Кребса. Биохимические превращения, лежащие в
основе фотодыхания. Механизм образования олигосахаридов и полисахаридов. Синтез и распад сахарозы, крахмала, полифруктозидов, целлюлозы, пектиновых веществ и других полисахаридов. Ферменты, катализирующие синтез и распад олиго- и полисахаридов и их
значение в формировании качества растительной продукции. Особенности синтеза и распада запасных углеводов.
1
4.
плакаты, мультимедийный проектор
плакаты, мультимедийный проектор
экзамен
5.
экзамен
6.
14
Обмен липидов. Механизмы образования глицерина, насыщенных и ненасыщенных жирных кислот.
Синтез и распад жиров, фосфоглицеридов и гликолипидов. Окисление глицерина и жирных кислот. Механизмы
α-окисления и β-окисления жирных кислот. Превращение липидов в углеводы. Глиоксилатный цикл и его биологическая роль. Обмен азотистых веществ. Пути образования аминокислот в растительных клетках. Механизмы реакций восстановительного аминирования и переаминирования. Характеристика катализирующих эти реакции ферментов. Ассимиляция растениями нитратного
азота и причины накопления нитратов в растениях.
Строение и биологическая роль ДНК. Соотношение нуклеотидов в молекулах ДНК различных генотипов. Механизм образования двойной спирали ДНК. Способы упаковки ДНК в хромосомах. Свойства генетического кода.
Биохимическое определение гена как единицы наследственной информации.
7.
15
8.
Вещества вторичного происхождения. Гидроароматические и фенольные соединения и их функции в растительном организме. Важнейшие представители оксибензойных и оксикоричных кислот и их значение для растений. Основные группы флавоноидных соединений.
Строение и свойства дубильных веществ, лигнина и меланинов, их содержание в растениях. Основные пути
синтеза гидроароматических и фенольных соединений.
Строение, свойства и классификация алкалоидов. Выяснение роли алкалоидов в растительном организме.
Строение, свойства гликозидов и их влияние на качество
растительной продукции. Биохимическая характеристика
гликозидов сельскохозяйственных растений. Влияние
климата, погоды, удобрений и других условий выращивания на накопление алкалоидов и гликозидов в растениях.
Состав и свойства эфирных масел. Важнейшие представители алифатических и циклических монотерпенов.
Особенности химического состава растительных смол.
Содержание и условия накопления эфирных масел в растениях.
1
плакаты, мультимедийный проектор
экзамен
1. С.121-148
2. С.88-110
3. С.95-116
16
9.
Биохимические основы формирования качества урожая сельскохозяйственных культур. Особенности химического состава важнейших групп сельскохозяйственных растений. Значение генотипа в интенсификации
синтеза запасных веществ и формировании качества
урожая сельскохозяйственных культур. Основные биохимические процессы, происходящие при созревании
зерна. Влияние природно-климатических факторов, погоды, удобрений, орошения и других условий выращивания на химический состав растений. Оптимизация
биохимических процессов накопления белков и крахмала
в зерне злаковых и зернобобовых культур, клубнях картофеля. Условия интенсификации синтеза жиров в семенах масличных растений и возможности улучшения их
качественного состава. Пути улучшения питательной
ценности и качественного состава белков, липидов, углеводов и других ценных веществ, определяющих качество
растительной продукции. Формирование при выращивании растений оптимального соотношения белков и углеводов, сахаров и органических кислот, липидов и витаминов, количественного и качественного состава минеральных веществ. Биохимические процессы при хранении зерна и семян, клубней картофеля и корнеплодов,
овощной и плодово-Ягодной продукции. Биохимические
изменения в процессе сушки сена, варки картофеля, силосования кукурузы, обработки льносоломы, образования теста, а также при термической обработке растительной продукции.
Итого:
2
15
плакаты, мультимедийный проектор
экзамен
1. С.149-185
2. С.112-124
3. С.116-139
17
5.2. Лабораторно-практические занятия
№
п/п
Наименование практических занятий
1.
2.
3.
4.
Определение изоэлектрической точки белка.
Обнаружение простых белков.
Обнаружение сложных белков (нуклеотидов).
Коллоквиум: «Белки, аминокислоты, нуклеиновые кислоты».
Определение показателей растительного масла
Ферменты: определение активности каталазы.
Определение дегидраз и оксидаз в растении.
Определение активности протеолитических ферментов.
Определение активности липаз.
Коллоквиум: «Ферменты»
Витамины. Определение витамина С.
Коллоквиум: «Биоэнергетика: обмен углеводов, липидов, азотистых веществ.
Обнаружение и изучение углеводов.
Коллоквиум: «Вещества вторичного происхождения»
Коллоквиум: «Биохимические основы формирования
урожая».
Итого:
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
Объем, часы
очное обучение
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
30
18
5.3. Контрольная работа для заочников
Выполняются в соответствии с имеющимся на кафедре заданием:
Вопросы для контрольной по биохимии растений (заочники)
1. Химический состав цитоплазмы растительной клетки. Коллоидные свойства.
2. Физико-химические свойства цитоплазмы. Гетерогенность цитоплазмы.
3. Химический состав и строение клеточной оболочки. Функциональное значение оболочки.
4. Понятие о конституционных и запасных веществах растения.
5. Формы запасных веществ в растении.
6. Нуклеиновые кислоты, их структура.
7. Функциональные группы нуклеиновых кислот.
8. Аминокислоты, их строение и классификация.
9. Пептиды и белки, их образование в растительной клетке.
10.Структура и функции белков.
11.Состав и размеры белковых молекул. Свойства белков.
12.Биосинтез белка, локализация этого процесса. Связь синтеза белка с дыханием.
13.Макроэргические соединения (сахарофосфаты, АТФ, УДФ и др.), их роль в метаболизме клетки.
14.Ферменты, их химическая природа и функциональное значение.
15.Факторы, влияющие на активность ферментов.
16.Классификация ферментов. Ферменты класса гидролаз.
17.Свойства и механизм действия ферментов.
18.Кофакторы ферментов.
19.Понятие о раздражимости клетки. Формы проявления раздражимости у растений.
20.Раздражимость и возбудимость клетки. Ответные реакции протопласта на физические и химические воздействия.
21.Биоэлектрические потенциалы и токи в клетке. Межклеточные связи.
22.Понятие об углеродном питании растений.
19
23.Источники углерода для растений. Усвоение углекислоты и лучистой энергии Солнца при фотосинтезе.
24.Биосинтез углеводов.
25.Ферменты углеводного обмена.
26.Различия между ассимиляционным и запасным крахмалом.
27.Связь дыхания и брожения. Пути окисления пировиноградной кислоты в растительных тканях.
28.Дыхание анаэробное. Промежуточные и конечные продукты анаэробного дыхания.
29.Суммарные уравнения химических превращений при аэробном и анаэробном дыхании.
30.Интенсивность дыхания, методы ее определения.
31.Ферменты, участвующие в процессе дыхания, их общая характеристика.
32.Понятие о дыхательной цепи.
33.Дегидрогеназы, их химическая природа и характер действия.
34.Структура АТФ, ее синтез. Роль АТФ в обмене веществ.
35.Оксидазы, их участие в аэробном дыхании.
36.Цитохромная система, ее функциональное значение.
37.Дыхательный коэффициент при различных субстратах (углеводах, жирах, органических кислотах). Примеры химических реакций. Понятие об энергетической эффективности дыхания.
38.Источники азота для растений.
39.Превращение азотистых веществ в растениях.
40.Круговорот элементов минерального питания в растении, их реутилизация.
41.Роль корня в биосинтезах. Связь биосинтеза аминокислот и белков с дыханием корней.
42.Транспортные и запасные формы углеводов.
43.Углеводный обмен при прорастании семян.
44.Превращения углеводов при формировании семян и плодов.
45.Транспортные формы азота в растении. Накопление белков в зерновке злаковых культур в процессе созревания.
46.Биосинтез жиров. Роль липаз.
47.Обмен жиров в процессе хранения семян.
48.Превращения веществ при созревании семян масличных культур.
49.Качество растительных масел в зависимости от факторов внешней среды.
50.Биосинтез важнейших витаминов.
20
51.Роль витаминов в жизни растений.
52.Передвижение органических веществ в растении как сложный физиологический процесс.
53.Роль веществ вторичного происхождения (эфирных масел, гликозидов, дубильных веществ и др.).
54.Изменение химического состава сельскохозяйственных растений под влиянием почвенно-климатических условий.
55.Локализация и распределение по органам фитогормонов.
56.Особенности действия фитогормонов на рост тканей и органов.
57.Особенности действия фитогормонов на формирование семян и плодов.
58.Применение ауксина и его синтетических аналогов.
59.Применение гиббереллина и цитокининов.
60.Ингибиторы, их физиологическая роль и применение в практике.
61.Ретарданты, их действие на растение. Возможности практического использования ретардантов.
62.Созревание сочных плодов. Особенности превращения веществ в сочных плодах.
63.Способы ускорения созревания плодов.
64. Созревание клубнеплодов и корнеплодов.
65.Партенокарпия, ее причины. Искусственная партенокарпия.
66. Применение искусственной партенокарпии в сельскохозяйственной практике.
67.Способы уменьшения предуборочного опадания плодов.
68.Послеуборочное дозревание плодов, суть биохимических превращений.
69.Способы ускорения дозревания плодов.
70.Послеуборочное дозревание семян. Способы регулирования дыхания при хранении семян.
21
Номера вопросов контрольной работы по биохимии
Предпоследняя
цифра
шифра
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Последняя цифра шифра
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
2,19,30,
43,59,62
5,17,33
49,53,63
7,23,34
47,58,65
1,18,31
45,61,69
12,26,38,4
6,48,65
4,16,32,
46,57,68
4,20,35,
49,61,66
6,21,36,
50,56,66
8,24,41
53,57,67
2,15,32
42,62,70
9,22,35
41,50,69
13,26,37
41,54,70
1,16,34,
51,64,70
10,23,39,4
8,59,62
5,17,33
45,60,68
11,25,33
42,55,60
10,27,33
43,51,64
3,21,37,
53,60,69
6,22,40,
53,61,65
3,15,41,
52,66,70
12,27,37
54,67,70
6,20,34
46,58,65
8,18,30
45,62,68
13,27,36,4
0,56,61
9,18,36,
44,62,68
8,25,32,
50,57,69
4,19,31,
55,64,67
10,22,40
54,66,70
11,23,36,4
7,58,63
3,19,24,
35,50,66
12,21,37,
47,59,69
2,17,39
54,63,70
7,15,33
46,61,66
5,24,34
52,63,68
1,16,30,
42,59,61
12,26,38
57,68,70
3,22,42,
50,67,68
9,25,38
48,54,69
13,29,36
55,71,82
4,18,31
49,60,65
6,20,37
45,56,69
11,29,34,
47,58,64
7,20,33,
49,61,65
5,19,40,
46,58,64
8,24,32
49,62,70
11,26,3541
,51,66
13,28,34,
43,59,64
7,22,39
48,65,69
10,23,45,5
2,66,70
13,25,39
51,66,68
1,15,31
42,57,68
14,28,41
50,63,64
4,21,36,
44,54,67
9,27,32,
42,56,63
2,17,29,
46,62,63
11,27,35
47,58,63
14,22,38
48,60,62
3,16,30
46,57,62
12,28,30,4
0,53,65
8,23,34
46,55,68
2,19,30,
43,59,62
5,17,33
49,53,63
7,23,34
47,58,65
4,20,35,
49,61,66
6,21,36,
50,56,66
8,24,41
53,57,67
1,16,34,
51,64,70
10,23,39,4
8,59,62
5,17,33
45,60,68
6,22,40,
53,61,65
3,15,41,
52,66,70
12,27,37
54,67,70
9,18,36,
44,62,68
8,25,32,
50,57,69
4,19,31,
55,64,67
12,21,37,
47,59,69
2,17,39
54,63,70
7,15,33
46,61,66
3,22,42,
50,67,68
9,25,38
48,54,69
13,29,36
55,71,82
7,20,33,
49,61,65
5,19,40,
46,58,64
8,24,32
49,62,70
10,23,45,5
2,66,70
13,25,39
51,66,68
1,15,31
42,57,68
2,17,29,
46,62,63
11,27,35
47,58,63
14,22,38
48,60,62
1,18,31
45,61,69
2,15,32
42,62,70
11,25,33
42,55,60
6,20,34
46,58,65
10,22,40
54,66,70
5,24,34
52,63,68
4,18,31
49,60,65
11,26,3541
,51,66
14,28,41
50,63,64
3,16,30
46,57,62
22
6. Содержание учебного процесса и его структурирование (заочное обучение)
6.1 План лекций
Наименование тем и их краткое содержание
Введение. Определение биохимии как науки. Объекты, задачи и методы биохимии. Открытие действия
ферментов, положивших начало развитию биохимической науки. Основные открытия и достижения биохимиков в 19 веке. Открытия биохимиков, связанные
с изучением молекулярных механизмов генетических
процессов, фотосинтеза, дыхания, биоэнергетических
процессы. Основные направления развития современной биохимической науки.
Роль биохимии в становлении и развитии научных
направлений – биохимической и молекулярной генетики, молекулярной биологии, биоорганической химии, энзимологии, генетической инженерии, биотехнологии. Применение достижений биохимии с другими биологическими и сельскохозяйственными науками.
Углеводы. Основные группы углеводов и их содержание в растениях. Роль углеводов в жизнедеятельности растений и формировании качества растительной
продукции. Биологическая и питательная ценность
углеводов как компонентов пищи для человека или
корма для сельскохозяйственных животных. Использование углеводов в качестве сырья для перерабаты-
Количест- Технические и др.
во часов
средства обучения
Форма
контроля
Литература
зачёт,
экзамен
1
1
Плакаты, мультимедийный проектор
Плакаты, мультимедийный проектор
1 стр. 28-43
2. стр. 14-65
3. стр. 14-65
зачёт,
экзамен
1. стр.108-181
2. стр. 83-131
3. стр. 83-131
23
вающей промышленности. Классификация моносахаридов по числу углеродных атомов и составу функциональных групп. Альдозы и кетозы растений, их
свойства и функции в организме. Оптическая изомерия моносахаридов. Образование циклических форм и
особенности написания циклических формул. α- и βизомеры моносахаридов. Основные производные моносахаридов и их значение для растений, человека и
животных. Альдоновые, альдаровые и уроновые кислоты. Спирты и другие восстановленные производные моносахаридов. Фосфорные эфиры и аминопроизводные. Образование гликозидов. Важнейшие олигосахариды растений и их содержание в различных
растительных продуктах. Строение и функции сахарозы, мальтозы, целлобиозы и других олигосахаридов. Содержание сахаров в различной растительной
продукции. Основные полисахариды растений, их
функции в организме. Строение и свойства крахмала
и полифруктозидов. Состав крахмала и полифруктозидов различных растений. Строение, свойства клетчатки, гемицеллюлоз, пектиновых веществ.
Липиды. Основные разновидности липидов и их значение для растений, человека и животных. Строение и
функции простых липидов – жира и воска. Их различия по составу жирных кислот и спиртов. Понятие о
незаменимых жирных кислотах. Константы (числа)
жиров и их использование для оценки пищевой пригодности и качества растительных масел. Биохимические процессы прогоркания и высыхания раститель-
1
Плакаты, мультимедийный проектор
зачёт,
экзамен
1. стр.182-230
2. стр.132-178
3. стр.132-178
24
ных жиров. Классификация растительных масел в зависимости от состава жирных кислот. Накопление
жиров и воска в различной растительной продукции.
Строение и функции сложных липидов – фосфоглицеридов и гликолипидов. Их содержание в растениях.
Состав жирных кислот фосфатидилэтаноламинов,
фосфатидилхолинов, фосфатидилсеринов, фосфатидилглицеринов и гликолипидов. Важнейшие представители стероидных липидов и их роль в растительном
организме.
Аминокислоты, нуклеотиды и белки. Строение,
свойства и классификация аминокислот. Роль аминокислот в обмене азотистых веществ растительного организма. Протеиногенные и свободные аминокислоты. Понятие о незаменимых аминокислотах. Биохимические основы получения промышленных препаратов незаменимых аминокислот. Строение, свойства и
функции нуклеотидов. Состав важнейших пуриновых
и пиримидиновых рибонуклеотидов и дезоксирибонуклеотидов. Образование фосфорных производных
нуклеотидов и различных коферментов. Участие нуклеотидов в образовании нуклеиновых кислот. Полипептидная теория строения белков. Общая схема
строения полипептида. Первичная, вторичная, третичная и четвертичная структура белков и ее биологическое значение. Физико-химические свойста белков. Нативная информация и денатурация белков.
Функции белков в организме. Современная классифи-
Плакаты, мультимедийный проектор
1
экзамен
1стр.231-293
2. Стр.179-215
3 стр.179-215
25
кация белков. Роль белков в организме. Современная
классификация белков. Роль белков в формировании
качества растительной продукции. Содержание и состав белков важнейших групп сельскохозяйственных
растений. Способы оценки биологической питательной ценности растительных белков. Стандарты ФАО.
Аминокислотный состав различных растительных
белков. Характеристика кормовых белковых концентратов, используемых в сельском хозяйстве для балансирования кормов по содержанию белков и незаменимых аминокислот (белковых концентратов из
дрожжей, бактерий, водорослей, микроскопических
грибов, листьев растений). Белки клейковины и их
значение в формировании качества зерна пшеницы.
Ферменты. Строение и общие свойства ферментов.
Механизм ферментативного катализа. Природа специфичности действия ферментов. Строение каталитического центра у одно- и двухкомпонентных ферментов. Основные типы коферментов. Единицы активности ферментов. Кинетика ферментативных реакций и
понятие о константе Михаэлиса. Растительные изоферменты и их биологическая роль. Влияние температуры, реакции среды и концентрации субстрата на
активность ферментов. Активаторы ферментов и их
биологическая роль. Ингибиторы ферментов (специфические, неспецифические, белковые). Локализация
ферментативных реакций, образование мультиферментных комплексов. Основы современной классификации ферментов. Основные группы растительных
Плакаты, мультимедийный проектор
1
экзамен
1.С.299-310
2.С.346-352
26
оксидаз, трансферах, гидролаз, лиаз, изомераз, лигаз и
их участие в биохимических превращениях. Аэробные и анаэробные дегидрогеназы. Цитохромы и другие
железосодержащие
окислительновосстановительные ферменты. Принципы регуляции
ферментативных реакций. Аллостерические ферменты и их роль в обмене веществ растительного организма. Регуляция активности конститутивных и индуцируемых ферментов. Механизмы гормональной
регуляции. Использование ферментов в инженерной
энзимологии – важнейшие отрасли современной промышленной биотехнологии. Основы производства
кормовых белков, витаминов, незаменимых аминокислот.
27
Биохимические основы формирования качества
урожая сельскохозяйственных культур. Особенности химического состава важнейших групп сельскохозяйственных растений. Значение генотипа в интенсификации синтеза запасных веществ и формировании качества урожая сельскохозяйственных культур.
Основные биохимические процессы, происходящие
при
созревании
зерна.
Влияние
природноклиматических факторов, погоды, удобрений, орошения и других условий выращивания на химический
состав растений. Оптимизация биохимических процессов накопления белков и крахмала в зерне злаковых и зернобобовых культур, клубнях картофеля. Условия интенсификации синтеза жиров в семенах масличных растений и возможности улучшения их качественного состава. Пути улучшения питательной ценности и качественного состава белков, липидов, углеводов и других ценных веществ, определяющих качество растительной продукции. Биохимические процессы при хранении зерна и семян, клубней картофеля и корнеплодов, овощной и плодово-Ягодной продукции. Биохимические изменения в процессе сушки
сена, варки картофеля, силосования кукурузы, обработки льносоломы, образования теста, а также при
термической обработке растительной продукции.
Итого:
Плакаты, мультимедийный проектор
1
экзамен
1.С.335-351
2.С.365-414
3.С.226-238
6 часов
28
6.2. План лабораторно-практических занятий (заочное обучение)
Наименование тем и их краткое содержание
Определение показателей качества растительного масла
КоличеФорма
Технические и др.
ство часредства обучения контроля
сов
1
плакаты, лабор. посу- экзамен
да и реактивы
Обнаружение углеводов.
1
Обнаружение простых белков.
1
Обнаружение сложных белков (нуклеотидов).
1
Витамины. Определение витамина С.
1
Ферменты: определение активности каталазы.
1
Итого:
6
плакаты, лабор. посуда и реактивы
плакаты, лабор. посуда и реактивы
плакаты, лабор. посуда и реактивы
плакаты, лабор. посуда и реактивы
плакаты, лабор. посуда и реактивы
экзамен
экзамен
экзамен
экзамен
экзамен
Литература
4,5,6
4,5,6
4,5,6
4,5,6
4,5,6
4,5,6
29
6.3.Самостоятельная работа студентов
№ п/п
1.
№ раздела
дисциплины
1-9
Наименование задания на самостоятельную работу
Очное обучение
Домашние задания (подготовка к контролю теоретических знаний по разделам
дисциплины).
Итого:
Заочное обучение
Контрольная работа
Подготовка к экзамену
Итого:
Объем, часы
35
35
24
44
68
30
7.РЕАЛИЗАЦИЯ ТРЕБОВАНИЙ ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО СТАНДАРТА
ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ 110102 «АГРОЭКОЛОГИЯ» В ДИСЦИПЛИНЕ «БИОХИМИЯ РАСТЕНИЙ»
Содержание требований
Реализация требований
Введение
0
Биохимический состав растений: углеводы, липиды, аминокислоты и белки,
витамины, ферменты.
1, 2, 3, 4, 5
Биоэнергетика: обмен углеводов, липидов, азотистых веществ.
6,7
Вещества вторичного происхождения.
8
Биохимические основы формирования
качества урожая сельскохозяйственных культур
9
31
8. Учебно-методическое обеспечение дисциплины.
Литература
1. Новиков, Николай Николаевич. Биохимия растений : допущено Министерством сельского хозяйства РФ в качестве
учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям "Агрохимия и агропочвоведение",
"Агрономия", "Садоводство", "Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции". Рекомендовано Государственным образовательным учреждением высшего профессионального образования "Московский государственный университет пищевых производств" в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки бакалавров техники и технологии 260100 "Технология продуктов питания" / Н.Н. Новиков. - М. : КолосС, 2012. - 679 с. : ил. - (Учебники и учеб. пособие для студентов выс. учеб. заведений)
2. Костин В.И. Биохимия растений: учебное пособие / В.И. Костин, С.Н. Решетникова С.Н [электронный ресурс]. – Ульяновск: УГСХА им. П.А. Столыпина, 2014. http://www.lib.ugsha.ru/
3. Рогожин B.B. Биохимия растений [Электронный ресурс]: учебник/ Рогожин B.B.— Электрон. текстовые данные.—
СПб.: ГИОРД, 2012.— 432 c.— Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/15920
4. Рогожин В.В. Практикум по физиологии и биохимии растений [Электронный ресурс]: учебное пособие/ Рогожин
В.В., Ргожина Т.В.— Электрон. текстовые данные.— СПб.: ГИОРД, 2013.— 352 c.— Режим доступа:
http://www.iprbookshop.ru/20185
5 Ганс-Вальтер Хелдт Биохимия растений [Электронный ресурс]/ Ганс-Вальтер Хелдт— Электрон. текстовые данные.— М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2014.— 473 c.— Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/37022
32
9. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Наименование
Лаборатория № 42
Столы лабораторные – 6 шт.
Приборы:
- ФЭК – 3 шт.
- ВЛК-500 г. – 2 шт.
- Весы торсионные – 500 мг. – 4 шт.
- водяная баня – 2 шт.
- рефрактометр – 3 шт.
Химическая посуда, приборы для титрования,
реактивы, растительные материалы (семена
всех сельскохозяйственных культур), комнатные растения
Назначение
Лабораторные занятия
Лабораторные занятия
Лабораторные занятия
Лабораторные занятия
Лабораторные занятия
Лабораторные занятия
Лабораторные занятия
10. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины
При изучении биохимии растений предусматриваются: лекционное изложение курса, работа с учебниками, лабораторные работы, домашние задания, консультации по курсу. В процессе изучения дисциплины предусматривается текущий контроль (текстовый или устный опрос по разделам), написание выводов к лабораторным работам.
Заочное обучение предусматривает большой удельный вес самостоятельной работы по сравнению с аудиторной
работой. Для контроля знаний студенты выполняют одну контрольную работу, после сдачи которой они допускаются к
экзамену.
33
10.1.Вопросы для экзамена по биохимии растений
1. Определение биохимии как науки. Задачи и методы биохимии.
2. Роль биохимии в становлении и развитии новых научных направлений – молекулярной биологии, биохимической и
молекулярной генетики.
3. Значение биохимии для изучения химического состава сельскохозяйственных растений и получения высококачественной экологически чистой растениеводческой продукции.
4. Основные группы углеводов и их содержание в растениях.
5. Биологическая и питательная ценность углеводов.
6. Классификация углеводов по числу углеродных атомов и составу функциональных групп.
7. Олигосахариды в растениях и их содержание.
8. Основные полисахариды растений. Строение и свойства.
9. Липиды, их значение для растений, животных и человека.
10.Строение и функции липидов – жиры и воска.
11.Константы жиров.
12.Фосфолипиды и гликолипиды. Их содержание в растениях.
13.Состав жирных кислот.
14.Строение и свойства аминокислот.
15.Классификация аминокислот.
16.Строение и свойства нуклеотидов.
17.Состав важнейших пуриновых и пиримидиновых оснований.
18.Структура, свойства пептидов.
19.Первичная, вторичная, третичная и четвертичная структура белков.
20.Конформация белковой молекулы.
21.Роль белков в формировании качества растительной продукции.
22.Способы оценки биологической питательной ценности растительных белков.
23.Белки клейковины и их значение в формировании качества зерна пшеницы.
24.Витамины и их классификация.
34
25.Биологическая роль и содержание в растительных продуктах важнейших витаминов.
26.Антивитамины. Механизм действия различных антивитаминов.
27.Строение и общие свойства ферментов.
28.Механизм ферментативного катализа.
29.Вывод уравнения Михаэлиса-Ментен.
30.Классификация ферментов.
31.Аэробные и анаэробные дегидрогеназы. Цитохромы.
32.Регуляция ферментативных реакций.
33.Механизм гормональной регуляции.
34.Применение ферментов в производстве биохимических продуктов иммобилизованных ферментов и клеток.
35.Основные термодинамические функции, используемые в биоэнергетике.
36.Макроэргические соединения и их роль в процессах обмена веществ.
37.Метаболизм углеводов. Синтез и превращения моносахаридов.
38.Механизм образования олигосахаридов и полисахаридов.
39.Синтез и распад запасных углеводов.
40.Метаболизм липидов. Синтез и распад жиров.
41.Синтез и распад фосфоглицеридов и гликолипидов.
42.Превращения липидов в углеводы.
43.Синтез и распад стероидных липидов.
44.Особенности синтеза жиров в запасающих органах растений.
45.Метаболизм аминокислот.
46.Реакции восстановительного аминирования и переаминирования.
47.Особенности действия ферментов азотного обмена.
48.Восстановление молекулярного азота в процессе симбиотической и несимбиотической азотфиксации.
49.Строение и биологическая роль ДНК.
50.Механизм репликации ДНК и его биологическая роль.
51.Активация аминокислот и механизм их связывания с транспортными РНК.
52.Механизм образования полипептидов и запасных белков.
53.Энергетика обмена азотистых веществ.
35
54.Гидроароматические и фенольные соединения и их функции в растительном организме.
55.Основные пути синтеза гидроароматических и фенольных соединений.
56.Биохимическая характеристика алкалоидов.
57.Биохимическая характеристика гликозидов сельскохозяйственных растений бобовых, льна, хрена, горчицы, редьки и
др.
58.Гликоалкалоиды картофеля.
59.Эфирные масла. Особенности химического состава растительных смол.
60.Условия накопления эфирных масел в растениях
61.Химический состав зерновых, зернобобовых, масличных, овощных, кормовых трав, картофеля и корнеплодов.
62.Биохимические процессы, происходящие при созревании зерна зерновых и зернобобовых культур, семян масличных
культур.
63.Биохимические процессы при формировании корнеплодов и клубней картофеля, овощей, плодов и ягод.
64.Оптимизация биохимических процессов накопления белков и крахмала в зерне злаковых и зернобобовых культур.
65.Оптимизация синтеза сахаров, азотистых веществ и витаминов в корнеплодах, овощах, плодах и ягодах.
66.Пути улучшения питательной ценности и качественного состава белков, липидов, углеводов и других ценных веществ.
67.Молекулярно-биохимические подходы в разработке приемов получения биологически полноценной и экологически
чистой растительной продукции.
68.Биохимические процессы при хранении зерна и семян, клубней картофеля, силосования кукурузы.
36
37
38
39