____________________________________________________________ Федеральное агентство по образованию ГОУ ВПО «Красноярский государственный педагогический
университет им. В.П. Астафьева»
____________________________________________________________
Кафедра борьбы
БиоХИМИЯ
Методические рекомендации для студентов
Специальность 032101 – «ФИЗИЧЕСКАЯ КУЛЬТУРА И СПОРТ»
Красноярск – 2007
Печатается по решению редакционно-издательского отдела
Института спортивных единоборств им. И. Ярыгина
Составитель:
к.п.н. Н.В. Полева
Биохимия. Методические рекомендации /Сост.:, Полева Н.В. – Красноярск: 2007. – 47 с.
В рекомендациях даны советы по планированию и организации времени, необходимого на изучение дисциплины. Рекомендации по работе в модульно-рейтинговой системе.
Методические рекомендации подготовлены для студентов Института спортивных единоборств им. И. Ярыгина ГОУ ВПО «Красноярский государственный педагогический университет им. В.П.Астафьева» в помощь при изучении дисциплины «Биохимия».
© Н.В. Полева, 2007
© Институт спортивных
единоборств, 2007
Содержание теоретического курса
Модуль 1. Статическая и динамическая биохимия: Макро- и микромолекулы живого организма, их структурная организация и биологические функции, макроэргические соединения.
Общие закономерности обмена веществ, их взаимосвязь и регуляция. Энергетика химических процессов. Энергетический потенциал макромолекул при различных видах физической нагрузки. Биологическое окисление и понятие о преобразовании химической энергии в другие виды энергии.
Модуль 2. Функциональная биохимия: Биохимические основы физкультурно-спортивных занятий. Биохимический контроль за состоянием тренированности и перетренированности. Биохимические основы питания при занятиях спортом.
Модуль 1. Статическая и динамическая биохимия
БИОХИМИЮ. Биохимия как наука о химическом составе живых организмов и химических процессах, лежащих в основе жизнедеятельности. Задачи и содержание курса биохимии. Биохимия спорта как один из разделов функциональной биохимии.
Химические элементы, молекулы и ионы, входящие в состав живых организмов. Основные классы биоорганических соединений. Уровни структурной организации химических составных частей живого организма.
ПОНЯТИЕ ОБ ОБМЕНЕ ВЕЩЕСТВ. Взаимосвязь процессов анаболизма и катаболизма. Понятие о промежуточном, внешнем пластическом и функциональном обменах. Возрастные изменения обмена веществ. Основные этапы преобразования энергии в организме. Типы окислительных реакций в организме: прямое присоединение кислорода, отщепления водорода, перенос электронов. Понятие о аэробном и анаэробном биологическом окислении. Макроэргические связи, накопление энергии биологического окисления в них. Макроэргические соединения, их роль в организме. Особая роль АТФ в энергетическом обмене.
БИОКАТАЛИЗ. Понятие о катализе. Особенности ферментов как катализаторов. Влияние различных факторов на скорость ферментативной реакции. Особенности структуры ферментов. Специфичность ферментов. Множественные формы ферментов. Изоферменты. Активация и ингибирование ферментативной активности. Классификация ферментов.
ИНТЕГРАЦИЯ И РЕГУЛЯЦИЯ МЕТАБОЛИЗМА. Взаимосвязь процессов обмена веществ. Единые промежуточные продукты. Взаимопревращения соединений различных классов. Общие механизмы регуляции метаболизма. Роль нервной и эндокринной систем в интеграции и регуляции метаболизма. Особенности метаболизма в растущем и стареющем организме.
Модуль 2. Функциональная биохимия
БИОХИМИЯ МЫШЦ И МЫШЕЧНОГО СОКРАЩЕНИЯ. Особенности химического состава мышечной ткани. Макроэргические соединения мышц. Важнейшие мышечные белки. Молекулярное строение миофибрилл. Роль химических составных частей в обеспечении сократительной функции мышц. Последовательность химических реакций мышечного сокращения.
БИОЭНЕРГЕТИКА МЫШЕЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ. Постоянство концентрации АТФ – необходимое условие сократительной деятельности мышц. Анаэробные и аэробные пути ресинтеза АТФ при мышечной деятельности. Креатинфосфокиназная реакция и ее значение. Ресинтез АТФ в гликолизе. Миокиназная реакция. Ресинтез АТФ в процессе окислительного фосфорилирования, его роль в процессах жизнедеятельности.
ДИНАМИКА БИОХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА ПРИ МЫШЕЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ. Кислородное потребление. Изменение метаболических функций при мышечной деятельности. Особенности мобилизации различных энергетических источников при мышечной деятельности различного характера. Биохимические изменения в скелетных мышцах, крови, печени и других органах.
БИОХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ОРГАНИЗМЕ ПРИ УТОМЛЕНИИ И В ПЕРИОД ОТДЫХА ПОСЛЕ МЫШЕЧНОЙ РАБОТЫ. Биохимические изменения, приводящие к развитию утомления. Роль центральных и периферических факторов в развитии утомления. Биохимические критерии состояния утомления.
Особенности протекания биохимических процессов в период отдыха после мышечной деятельности. «Срочное» и «отставленное» восстановление. Явление суперкомпенсации.
БИОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ФИЗИЧЕСКИХ КАЧЕСТВ И МЕТОДОВ ИХ РАЗВИТИЯ. Биохимические факторы, определяющие скоростно-силовые качества спортсмена. Особенности энергообеспечения, структурные факторы. Биохимическая характеристика методов развития скоростных способностей спортсмена. Биохимическая характеристика развития максимальной мышечной силы и мышечной массы спортсмена. Современные представления о природе и механизмах выносливости. Факторы, определяющие проявление анаэробного, гликолитического и аэробного компонента выносливости. Показатели выносливости. Биохимическая характеристика методов совершенствования различных компонентов выносливости.
БИОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВИДОВ СПОРТА. Факторы, определяющие характер и глубину биохимических изменений по отдельным видам спорта: мощность и продолжительность упражнений, количество участвующих в работе мышц, режим деятельности мышц, характер работы. Биохимическая характеристика циклических и ациклических видов спорта. Биохимическая характеристика тренированного организма. Особенности среднегорья и их влияние на организм спортсмена. Биохимическая сущность акклиматизации к среднегорью. Биохимическая характеристика предстартового состояния и разминки.
БИОХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПИТАНИЯ СПОРТСМЕНОВ. Понятие о сбалансированном питании. Необходимость соответствия калорийности питания величине энергозатрат. Отличия питания спортсменов от питания лиц умственного и физического труда. Применение биологически активных веществ для стимуляции работоспособности, ускорение восстановительных процессов и биохимическая адаптация в процессе тренировки. Адаптогены, анаболизаторы, их биологическая роль.
БИОХИМИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ В СПОРТЕ. Цель и основные задачи биохимического контроля в спорте. Требования, которым должны удовлетворять биохимические методы исследования, применяемые в спортивной практике. Биохимические показатели крови, наиболее часто используемые для анализа. Роль антидопингового контроля на соревнованиях.
План аудиторной и самостоятельной работы студентов
ПО КУРСУ «БИОХИМИЯ»
_________________
________________________________
_________________
Модуль 1. Статическая и динамическая биохимия.
Лекции:
Лекция 1. Введение в биохимию. Предмет и задачи для теории и практики физического воспитания и спорта. Химический состав живых организмов.
Лекция 2. Обмен веществ и обмен энергии. Биоэнергетика. Интеграция и регуляция метаболизма.
Семинарские занятия:
Семинар 1. Химический состав живых организмов. Макро- и микромолекулы живого организма.
Семинар 2. Обмен веществ и обмен энергии. Биоэнергетика. Интеграция и регуляция метаболизма.
ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ
К СЕМИНАРСКИМ ЗАНЯТИЯМ (УСТНОГО ОПРОСА)
___________________________________
Семинар 1. Химический состав живых организмов. Макро- и микромолекулы живого организма.
План семинарского занятия:
1. Углеводы. Строение и классификация. Биологическая роль.
2. Липиды. Общие свойства и классификация липидов.
3. Белки. Элементарный состав. Аминокислоты. Структура белков. Классификация белковых веществ.
4. Гормоны.
___________________________________
Семинар 2. Обмен веществ и обмен энергии. Биоэнергетика. Интеграция и регуляция метаболизма.
План семинарского занятия:
1. Общие закономерности обмена веществ. Метаболизм – анаболизм и катаболизм. Значение обмена веществ в приспособлении организма к условиям существования.
2. Биохимические превращения углеводов, липидов и белков в организме человека.
3. Углеводы. Превращение углеводов в пищеварительной системе. Гликогенез. Гликогенолиз. Гликолиз. Аэробный распад углеводов. Пентозофосфатны цикл. Гликонеогенез.
4. Липиды. Превращение липидов в пищеварительной системе. Окисление глицерина. Окисление жирных кислот. Образование кетоновых тел. Биосинтез триглицеридов, фосфолипидов, жирных кислот.
5. Белки. Превращение белков в пищеварительной системе. Синтез белков. Внутриклеточный распад белков, аминокислот.
Ферменты. Механизм действия ферментов. Свойства ферментов. Активаторы и ингибиторы ферментов. Строение и структура ферментов. Классификация ферментов. Изменение активности ферментов.
6. Обмен минеральных элементов и воды.
7. Влияние возрастных особенностей организма на обмен веществ.
___________________________________
Рекомендации по освоению
ПЕРВОГО МОДУЛЯ «СТАТИЧЕСКАЯ И ДИНАМИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ»
Текущая работа
1. На изучение первого модуля «Статическая и динамическая биохимия» запланировано 2 лекции и 2 семинарских занятий, таким образом, запланировано 4 аудиторных занятий. Согласно модульно-рейтинговой системе за каждое посещений аудиторного занятия студент получает 1 балл. При освоении материала «Статическая и динамическая биохимия» студент может пропустить лишь одно аудиторное занятие. По итогам этого модуля каждый студент должен получить не менее 3 баллов (максимальное количество баллов за эту форму работы составляет 4).
2. Обязательной формой организации работы студентов является конспектирование материала лекционного курса. Поскольку в модуле «Статическая и динамическая биохимия» запланировано 2 лекции, то каждый студент должен представить на проверку преподавателя 2 конспекта. Каждый конспект оценивается в 1 балл. Итого 2 балла.
3. Отдельно оценивается активная работа студента на семинарских занятиях: выступление с докладом – 3 балла и оппонирование выступления докладчика – 1 балл. Вопросы для подготовки к практическим занятиям представлены в предыдущем параграфе.
При эффективном усвоении материала первого модуля «Статическая и динамическая биохимия» студент на 2 семинарах, при учете его работы на каждом, в качестве докладчика может набрать 6 баллов (2 семинаров по 3 балла за каждый). Кроме этого, оппонирование выступления одногруппника добавит к общему рейтингу еще 2 балла (максимум). Студент считается освоившим первый модуль, если по этой форме работы набирает не менее 3 баллов за подготовленные и сделанные доклады и 1 балл за оппонирование выступления коллеги.
Индивидуальная работа:
4. Каждый студент должен выполнить 10 обязательных заданий:
1. Составление схемы взаимосвязи биохимии с другими науками (место биохимии спорта как одного из разделов функциональной биохимии). Контроль – опрос по схеме взаимосвязи биохимии с другими науками.
2. Заполнение таблицы «Химический состав живых организмов – химические элементы, молекулы и ионов, входящие в состав живых организмов». Контроль – опрос по теме «Химический состав живых организмов».
3. Составление схемы «Взаимосвязь процессов анаболизма и катаболизма». Контроль – проверка схемы, опрос и проверка рисунка схемы.
4. Составление конспекта «Понятие о промежуточном, внешнем пластическом и функциональном обменах». Контроль – словарный диктант.
5. Составление конспекта «Возрастные изменения обмена веществ. Особенности метаболизма в растущем и стареющем организме». Контроль – опрос по теме «Возрастные изменения обмена веществ».
6. Заполнение таблицы «Основные этапы преобразования энергии в организме». Контроль – проверка таблицы.
7. Заполнение таблицы «Сравнение аэробного и анаэробном биологическом окислении». Контроль – опрос по теме.
8. Заполнение таблицы «Макроэргические соединения и их роль в организме». Контроль – опрос и проверка таблицы «Макроэргические соединения и их роль в организме».
9. Заполнение таблицы «Классификация ферментов и виды ферментов». Конспект «Особенности структуры ферментов и специфичность ферментов». Контроль – опрос и проверка таблицы «Классификация ферментов и виды ферментов».
10. Составление конспекта «Роль нервной и эндокринной систем в интеграции и регуляции метаболизма». Контроль – проверка конспекта, опрос по теме «Регулирование метаболизма».
5. Каждое индивидуальное задание студент должен выполнить к семинару, на котором рассматриваются эти вопросы (План семинарского занятия представлен в модуле выше). Последний срок сдачи выполненной работы – заключительный семинар данного модуля.
Рекомендации к выполнению индивидуальной самостоятельной работы:
Задание №1. Составление схемы взаимосвязи биохимии с другими науками (место биохимии спорта как одного из разделов функциональной биохимии).
При выполнении задания необходимо отразить на научных фактах каких науках базируется биохимия, для каких наук она является основой, какие науки взаимодействуют с биохимией напрямую, а какие только косвенно.
К примеру, на рисунке представлена схема взаимосвязи физиологии с другими науками.
базируется
является
основой
Задание оценивается в 2-3 балла.
Задание №2. Заполнение таблицы «Химический состав живых организмов – химические элементы, молекулы и ионов, входящие в состав живых организмов».
Студенты должны, используя учебную литературу заполнить представленную таблицу.
Название вещества
|
Состав и строение
|
Свойства
|
Функции в организме
|
Органические вещества
|
Белки
|
|
|
|
Углеводы
|
|
|
|
Липиды (жиры), липоиды
|
|
|
|
Нуклеиновые кислоты
|
|
|
|
Неорганические вещества
|
Вода
|
|
|
|
Неорганические ионы:
|
Соединения азота
|
|
|
|
Соединения фосфора
|
|
|
|
Соединения калия
|
|
|
|
Соединения кальция
|
|
|
|
Выполненное без ошибок задание оценивается в 3 балла. При большом количестве недочетов в заполненной таблице требуется доработка и их исправление, так как минимальная оценка этого задания – 2 балла.
Задание №3. Составление схемы «Взаимосвязь процессов анаболизма и катаболизма».
Живые организмы характеризуются рядом признаков отличающих их от неживой природы. Одним из таких свойств является обмен веществ. Так как освобождение химической энергии и превращение ее в другие виды энергии происходят вследствие расщепления и чаще всего окисления сложных химических веществ, в организме постоянно идет разрушение этих веществ и выделение вовне продуктов их распада (углекислоты, воды, аммиака, мочевины и др.). Эти процессы носят название катаболизм. Одновременно в организме происходит и восстановление разрушенного за счет усвоения и переработки органических и неорганических веществ из окружающей среды (питательные вещества). Эти процессы носят название анаболизм.
Анаболизм и катаболизм нельзя рассматривать как два самостоятельных процесса. Это две теснейшим образом взаимосвязанные стороны одного и того же процесса. Задание заключается в том, чтобы показать эту взаимосвязь, проанализировав учебную и научную литературу.
За выполнение данного вида работы студент получает от 1 до 3 баллов.
Задание №4. Составление конспекта «Понятие о промежуточном, внешнем пластическом и функциональном обменах».
План конспекта:
Обмен веществ в организме (определение и краткая характеристика).
Внешний и промежуточный обмен (определение и краткая характеристика).
Пластический обмен (определение и краткая характеристика).
Функциональный обмен (определение и краткая характеристика).
Энергетический обмен (определение и краткая характеристика).
Объем конспекта не должен превышать 2 стр. Приветствуется дополнительная информация и иллюстрации. Задание оценивается в 1-2 балла.
Задание №5. Составление конспекта «Возрастные изменения обмена веществ. Особенности метаболизма в растущем и стареющем организме». Максимальная оценка – 2 балла.
Задание №6. Заполнение таблицы «Основные этапы преобразования энергии в организме».
Этап преобразования энергии
|
Химические вещества
|
Схема процесса преобразования
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Выполненное задание оценивается в 1-3 балла.
Задание №7. Заполнение таблицы «Сравнение аэробного и анаэробном биологическом окислении».
Критерий сравнения
|
Тип биологического окисления
|
Аэробное окисление
|
Анаэробное
|
|
|
|
Рейтинговый балл от 2 до 3.
Задание №8. Заполнение таблицы «Макроэргические соединения и их роль в организме».
Студенты должны, используя учебную литературу заполнить представленную таблицу. Задание оценивается в 2-3 балла.
Название вещества
|
Состав и строение вещества
|
Функции в организме
|
Аденозинтрифосфат
|
|
|
Креатинфосфат
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задание №9. Заполнение таблицы «Классификация ферментов и виды ферментов».
Для выполнения данной работы необходимо заполнить пустые ячейки предложенной формы таблицы.
Класс фермента
|
Катализируемые процессы
|
Пример такой реакции (схема)
|
Название фермента
|
Оксидоредуктазы
|
|
|
|
Трансферазы
|
|
|
|
Гидролазы
|
|
|
|
Лиазы
|
|
|
|
Изомеразы
|
|
|
|
Лигазы
|
|
|
|
За безошибочное выполнение задания студент получает 4 балла. Обнаруженные в таблице ошибки исправляются до тех пор, пока представленная работа не будет соответствовать 2 баллам.
Задание №10. Составление конспекта «Роль нервной и эндокринной систем в интеграции и регуляции метаболизма».
Задание оценивается в 1-2 балла.
_________________
________________________________
_________________ |
