Разработени теми за изпит

БИОХИМИЯ

1.Предмет и задачи на дисциплината. Биохимията е сравнително млада наука.Оформя се като самостоятелна дисциплина през втората половина на миналото столетие.Биохимията на растенията изучава химичните съединения и техните превръщания в растителните организми.Едно от големите постижения на биохимията е доказването на общите принципи на превръщането на молекулите във всички живи организми от едноклетъчни до човека.Биохимията на растенията като учебна и научна област обуславя редица особености на обмяната на веществата и особения химичен състав на растителните организми.Автотрофното свойство на растенията да синтезират сложни съставки за себе си и другите организми от простите неорганични молекули на Н2О,минерални соли и СО2 чрез усвоената слънчева енергия определя разликата в биохимично отношение от животинските организми.Разлика в биохимията на растенията и животните има и при катаболитните процеси:взаимните превръщания между въглехидратите,липидите и белтъците в растителния организъм са по-прости.Основна задача на растениевъдството е чрез растенията да се получат различни химични вещества-белтъци,мазнини,скорбяла,захар,целулоза,етерични масла и други използвани за храна от човека и животните. 2.Химичен състав на растенията. Растенията са изградени от същите химични елементи,които влизат в състава на другите живи системи.40-50 елемента са намерени в растителните видове,но само 16 са необходими за растежа и развитието им:C,H,O,P,S,B,Cl,K,Ca,Mg,Fe,Mn,Cu,Zn,Mo.За някои растителни видове са необходими и други елементи Si,Na I Co.Химичните елементи C,H,O,N,S и P са в състава на основните химични съединения,изграждащи живата материя,наричат се структурни или пластидни.Елементите C,O,H и N са 95% от сухото вещество на организмите.Елементите Mg,K, Ca,Na и др. участват като соли на въглеродната,фосфорната и азотна киселина при регулирането на осмозата,тургора,pH и стабилността на белтъчните колоиди на клетките. В сухата маса на растенията C и О са застъпени до 40% ,Н до 8%,а N до 1,5% .Растенията са бедни на N,съдържат малко Na,някои растения са богати на Ca.Растителните организми доставят необходимите си химични елементи от неорганични съединения или т.нар. минерални вещества.Неорганичните молекули,които растенията черпят от околната среда служат за изграждане на по-сложни органични молекули.Органичните съединения са главната съставна част на сухата маса на растителния организъм. 3.Въглехидрати-моно-,олиго- и полизахариди.Свойства. Въглехидратите са органични съединения,които са качествено и количествено застъпени в растенията.Те служат за резервни вещества,от които се получава енергия,продукти за биосинтези,скелетен материал за изграждане на клетъчната обвивка.Монозахаридите се разделят на алдози и кетози,в зависимост от това дали в молекулата им се съдържа алдехидна или кетонна група.В зависимост от броя на С атоми са триози,тетрози,пентози,хексози и хептози.От хексозите най-разпространени в растенията са глюкозата,фруктозата, манозата и галактозата.Глюкозата е най-разпространения монозахарид,среща се в свободно състояние- плодове,зеленчуци.Монозахаридите възникват при фотосинтезата.Те са безцветни вещества с кристална структура,добре разтворими във вода. Хептози-основен междинен метаболит,участват в тъмнинната фаза на фотосинтезата. Циклични захари-най-разпространен е цикличния хексахидроксихексан,наречен инозитон. От олигозахаридите по-разпространени в растенията са дизахаридите захароза,малтоза, трехалоза,тризахаридът рафиноза и тетразахаридът-стахиоза.Дизахаридите са бели кристални вещества,разтворими.Захарозата е дизахарид и представлява глюкозидно свързана алфа-глюкопиранова и бета-фруктофуранова ,образува се при фотосинтезата и е запасен въглехидрат. Малтозата е дизахарид от две молекули глюкоза,среща се в прорастващите семена където се образува от скорбялата под действие на ензима амилаза.Трехалозата е дизахарид изграден от гликозни остатъци,свързани с гликозидните хидроксилни групи;среща се в гъби и някои водорасли.Лактозата се състои от една молекула галактоза и една молекула глюкоза; съдържа се в млякото на млекопитаещите животни. Рафинозата е тризахарид,съдържа глюкоза, фруктоза,галактоза;съдържа се в семената на памука и захарното цвекло.Стахиозата е тетразахарид,състои се от две молекули алфа-лактоза,една молекула алфа-глюкоза и една молекула бета-фруктоза. Полизахаридите са високомолекулни вещества,състоящи се от монозахаридни остатъци. Според строежа се делят на хомополизахариди и хетерополизахариди.Според биологичните функции се делят на резервни,скелетни и междинни.Към резервните се отнасят скорбялата, гликогенът и др.Според химичните свойства и мономера са: глюкани,фруктани и ксилани. Скорбялата е основен запасен въглехидрат в растенията.В растителните органи и тъкани се отлага под формата на малки структурни образувания,наречени скорбелни зърна.Имат специфична форма,различна за всеки растителен вид.Скорбялата не е хомогенно вещество, състои се от два компонента-амилоза и амилопектин. Целулозата е високомолекулно еднородно вещество с неразклонена верига от гликозидни остатъци,неразтворим във вода. Гликогенът се нарича животинска скорбяла и е основен запасен полизахарид в животинския организъм.Среща се в гъбите,семената на захарната царевица.Усвоява се добре от човека и животните,трудно разтворим в гореща вода. Агароза-високомолекулен полизахарид,добиван от червени морски водорасли. Пектин-растителен полизахарид. Хемицелулози-биополимери,изпълняват роля на скелетни вещества,придават твърдост,якост. Имат метаболитна функция. Хетерополизахариди: Мукополизахариди-свързващо вещество. Хиалуронова киселина-най-разпространен мукополизахарид,гъста вискозна маса,желираща при ниска температура. Хондроитинсярна киселина-има опорна и стабилизираща функция. Хепарин-разтворимо във вода,бяло,прахообразно вещество. Инулин-бял прах,със сладък вкус,добре разтворим в гореща вода,ценен растителен източник на енергия,замества скорбялата. Хитин-опорна функция,изгражда тялото на насекомите. 4.Липиди-структура и свойства. Липидите са голяма група органични съединения,включваща различни по структура представители.Не се разтварят във вода,а в органични разтворители(бензол,етер,ацетон). Те са естери на мастните киселини с алкохоли.Изпълняват разнородни функции:структурна- основни структурни съставки на биомембраните; енергийна;защитна-предпазват от механични увреждане,преохлаждане,овлажняване;регулаторна;транспортна-разтварят и пренасят витамини.Според химичната си структура се делят на:ацилглицероли;восъци;фосфолипиди; сфинголипиди и стероиди.Липидите се хидролизират от ензими-липази.Разграждат се напълно след емулгиране.Към характеристиката на липидите спадат:киселинното число; йодно число; осапунително число.Продължително съхранявани липидите гранясват.Липидите са съставени от мастни киселини и алкохоли.В липидите на висшите животни и растения са включени мастни киселини с четен брой С атоми и дължина на веригата от С14 до С22.Съдържат се наситени-лауринова,миристинова,палмитинова,стеаринова киселини,и ненаситени- палмитолеинова,олеинова,линолова,линоленова,арахидинова киселини.В ограничени количества са застъпени мастни киселини с разклонена верига-изовалерианова, тетраметилдеканоева.В състава на липидите влизат алкохолите-глицерол (тривалентен алкохол,най-разпространен),серин,инозитол. 5.Ацилглицероли-структура.Восъци. По химичен състав ацилглицеролите и восъците са прости липиди.Първите са естери на мастните киселини с алкохола глицерол,а вторите естери с едновалентни дълговерижни алкохоли.Ацилглицеролите в зависимост от броя на естерифицираните групи се делят на: моно,ди и триацилглицероли.В животинските организми се натрупват в депа и са резервен енергиен материал.Представителите на групата се различават по естеството и разположението на трите мастни киселини.Наситените дълговерижни мастни киселини обуславят по-голяма твърдост и висока температура на топене на липидите,а ненаситените и късоверижните наситени-обратното.Последните се наричат масла и се съсържат в растителните семена и рибите.Восъците са разпространени в растителния и животинския свят.Те са защитна смазка против овлажняване на кожата,перата и вълната.Покриват листата и плодовете на растенията и външния скелет на много насекоми.От восък се изграждат и пчелните пити.Всички восъци представляват твърди вещества,често с жълт или зеленикав цвят,неразтворими във вода. 6.Фосфолипиди-структура,биологична роля. Фосфолипидите са комплексни липиди с две хидроксилни групи от глицерина са естерифицирани с мастни киселини и една от хидроксилните групи е естерифицирана с фосфорна киселина,която е свързана с различни азотни съединения-холин,серин или с въглехидратен компонент,най-често инозитол.Биологичната им функция се изразява в това че като структурни елементи на клетъчната мембрана изменят нейната пропускливост и участват при регулирането на обмяната на веществата.Количеството на фосфолипидите в кръвния серум се увеличава при тежка форма на диабет,анемия и други патологични състояния,а се намалява при хепатит,атеросклероза,изтощение на организма и др.Фосфолипидите се делят на три групи в зависимост от това какви са алкохолите участващи в строежа на молекулите им: глицерофосфолипиди,инозитфосфолипиди и сфингофосфолипиди.Фосфолипидите са твърди, мастноподобни,безцветни,но бързо потъмняващи на въздух вещества.Разтворими са в мастни разтворители-бензол,етер,хлороформ,но неразтворими във вода.Образуват комплексни съединения с белтъците и влизат в състава на всички клетки на живите същества.Участват в образуването на клетъчните и вътреклетъчните мембрани. 9.Аминокиселини. Аминокиселините са химични съединения,в молекулата на които присъства аминогрупа и химична група,придаваща киселинни свойства на съединението.Най-известните аминокиселини са алфа-аминокиселините,от които са изградени всички белтъци. Алфа- аминокиселините са хирални съединения и биват L и D форми.Биологично активни са L-формите.В метаболитно отношение 20-те алфа-аминокиселини в организма се делят на заменими(10),незаменими(8) и условнозаменими(2).Основните 20 аминокиселини се делят на няколко основни категории,според свойствата на R остатъка: -аминокиселини с алифатни R групи-глицин,аланин,валин. –неароматни аминокиселини с хидроксилна R група-серин. –аминокиселини със сярасъдържаща R група-цистеин. –аминокиселини с киселинни свойства и техните амиди-аспаргинова киселина,аспаргин,глутаминова киселина,глутамин. –аминокиселини с базични свойства-аргинин,лизин,хистидин. –ароматни аминокиселини-фенилаланин,тирозин,триптофан. 10.Физикохимични свойства на аминокиселините.Характерни реакции. Аминокиселините са безцветни кристални вещества,разтворими във вода,малко разтворими в етанол и други органични разтворители.Някои от тях имат сладък вкус.Имат висока температура на топене.Имат две функционални групи-аминна и карбоксилна.Еднакво образуват соли както с основи така и с киселини.Във воден разтвор се дисоциират,при което карбоксилната група отдава един протон,а аминната приема един протон. Аминокиселината функционира като катион и анион едновременно и се означава като двуполюсен йон. Аминокиселините се проявяват като карбонови киселини и като аминосъединения.При взаимодействие с киселини образуват соли.Аминокиселините се естерифицират при кипене с алкохол в присъствие на хлороводород.При нагряване на аминокиселините се губи вода и се образува цикличен диамид.Според химичния им състав аминокиселините се разделят на неутрални,кисели и алкални.Характерни реакции за аминокиселините са- нинхидриновата реакция,биуретова реакция,реакция на Фол за сярасъдържащи аминокиселини, ксантопротеинова реакция за ароматни аминокиселини,реакция на Адамкевич-Хопкинс за триптофан,реакция на Сакагучи за аргинин,реакция на Паули за хистидин. Съвременни методи за разделяне и идентифициране на аминокиселини са хартиената и колонковата хроматография. 13.Класификация и номенклатура на белтъците-прости и сложни белтъци. При хидролиза част от белтъците се разграждат на аминокиселини(прости),а