Відкритий міжнародний університет розвитку людини «УКРАЇНА»
Перемикач режиму перегляду сайту
Збільшений розмір шрифту Великий розмір шрифту Нормальний розмір шрифту
Чорно-білий В сірих відтінках Синьо-голубий
Нормальний режим
+38-067-406-53-92
Приймальна комісія
відділ оргроботи
+38-067-503-64-52
+38-067-328-28-22
Viber відділу обліку
+38-067-500-68-36
Київ, вул. Львівська, 23 office@uu.ua

Дисципліна: Біохімія та біохімія спорту

Кількість годин (кредитів ЄКТС): 240 (8)

 

Мета навчальної дисципліни: формування системи теоретичних знань про хімічну будову організму людини, метаболізм найважливіших речовин та їх роль у забезпеченні м’язової діяльності; біохімічні основи процесів скорочення та енергозабезпечення м’язової діяльності, закономірності спортивного тренування, процесів стомлення, відновлення, адаптації.

 

Результати навчання за навчальною дисципліною:

знати:

–   термінологію, основні поняття і визначення курсу;

–   хімічний склад, класифікацію, фізико-хімічні властивості, функції сполук, що входять до складу організму людини;

–   сутність процесів метаболізму найважливіших речовин організму;

–   стан обміну речовин та енергії в організмі, що забезпечує життєдіяльність;

–   особливості обміну речовин та енергії під час фізичних навантажень;

–   біохімічні основи спортивної працездатності і витривалості;

–   метаболічні основи стомлення, відновлення та адаптації;

–   біохімічні основи рухових і швидкісно-силових якостей;

–   біохімічні аспекти харчування та акліматизації;

–   особливості біохімічного контролю під час занять фізичними вправами та спортом.

 

вміти:

–   інтерпретувати результати біохімічних досліджень, що використовуються у діагностиці стану здоров’я людини;

–   використовувати теоретичні знання з біохімії під час комплексного застосування засобів фізичної реабілітації та організації тренувального процесу;

–   використовувати біохімічні методики досліджень для контролю за тренувальним процесом і процесом відновлення після фізичних навантажень;

–   виявляти та оцінювати біохімічні фактори, що лімітують рівень спортивних досягнень;

–   оцінювати ефективність тренувального процесу, а також доцільність застосування спеціальних засобів, спрямованих на підвищення працездатності та прискорення відновних процесів в організмі;

–   володіти найпростішими методами біохімічного контрою за функціональним станом організму.

 

Зміст дисципліни (тематика):

Змістовий модуль 1.

Тема 1. Вступ до біохімії. Предмет і методи дослідження біохімії. Хімічний склад організму. Предмет біохімії, її цілі і задачі. Зв’язок біохімії з іншими науками, її теоретичне значення як фундаментальної науки про живий організм на молекулярному рівні. Практичне значення біохімії. Історія розвитку біохімії як науки, роль вітчизняних та зарубіжних учених у становленні і розвитку біохімії. Етапи розвитку біохімії. Розділи біохімії: статична, динамічна, функціональна. Елементарний склад живого організму. Властивості атомів, що беруть участь у будові молекул біоорганічних сполук. Особливі властивості біоелементів, здатність утворювати біополімери, поліфункціональність. Утворення молекул біоорганічних сполук. Типи зв’язків у біомолекулах. Основні класи біомолекул, біологічна роль та особливості будови. Ієрархія біоорганічних молекул по їх складності. Функції біоорганічних молекул. Походження біоорганічних молекул.

Тема 2. Загальні закономірності обміну речовин.

Обмін речовин – необхідна умова існування живого організму. Вікові та адаптаційні зміни обміну речовин. Взаємозв’язок обмінних процесів із клітинними структурами. Катаболічні та анаболічні реакції як дві сторони обміну речовин. Основні різновиди обміну речовин (пластичний, функціональний обмін). Етапи розпаду поживних речовин та синтезу енергії у клітинах. Клітинні структури та їх роль в обміні речовин. Регуляція обміну речовин.

Тема 3. Водно-сольовий обмін.

Біологічна роль і стани води в організмі. Вміст води в організмі. Будова і властивості води. Водно-дисперсні системи організму та їх класифікація. Поняття про водну рівновагу, позитивний, негативний водний баланс, причини його порушення. Регуляція водного балансу. Шкідливі наслідки для здоров’я порушень водного балансу. Мікроелементи. Біологічна роль макро- та мікроелементів. Роль електролітів Na+, K+, Ca++, Cl -, HCO-3, PO34 в організмі. Обмін мінеральних речовин та його регуляція. Кислотно-основний стан організму. Механізми транспорту речовин. Кислотно-основний стан внутрішнього середовища організму. Водневий показник кислотно-лужного стану організму. Біологічні рідини, їх значення рН. Вплив рН на біологічні процеси в організмі. Порушення кислотно-лужної рівноваги. Буферні системи та їхня роль у підтриманні сталості рН середовища.

 

Змістовий модуль 2.

Тема 4. Біохімія білків.

Роль білків у процесі побудови живої матерії та здійсненні процесів життєдіяльності. Функції білків в організмі. Хімічний склад білків: елементарний склад, амінокислотний склад. Амінокислоти – структурні одиниці білків. Будова і функції амінокислот. Класифікація амінокислот. Характеристика радикалів амінокислот. Будова абсолютно незамінних амінокислот. Пептидна теорія будови білків. Структура білкової молекули. Первинна структура білків, значення її для формування просторової будови молекул білків, зв’язок первинної структури і функцій білків; властивості пептидного зв’язку. Просторова будова молекул білків, типи хімічних зв’язків, що її формують, значення для прояву властивостей білків. Вторинна структура: спіральна і пошарово-складчаста, її характеристики. Третинна структура, її динамічність. Четвертинна структура, поняття про субодиниці та епімолекули. Властивості білків: хімічні, фізичні (молекулярна маса, оптичні властивості, рухомість в електричному полі), біологічні (біокаталітична активність). Денатурація і ренатурація білків. Фактори денатурації: фізичні, хімічні. Класифікація білків. Вміст білків в органах і тканинах.

Тема 5. Обмін білків.

Загальні уявлення про обмін білків. Динамічний стан білків в організмі. Біохімія травлення білків: необхідність гідролізу білків. Схема активації пептидогідролаз. Склад шлункового соку. Роль вільної соляної кислоти і норми кислотності, патологічні складові шлункового соку, специфіка дії пепсину, регуляція секреції шлункового соку. Регуляція секреції трипсину, хімотрипсину і пептидаз. Механізм дії ферментів порожнинного і мембранного травлення білків. Порушення здоров’я при білковій недостатності. Біосинтез білків. Матрична теорія біосинтезу білків. Умови, необхідні для синтезу білка, компоненти процесу. Суть, хімізм стадій синтезу білка. Регуляція процесу на рівні транскрипції. Порушення біосинтезу білків: причини і наслідки. Метаболізм амінокислот. Загальні та специфічні шляхи обміну амінокислот у тканинах. Дезамінування амінокислот як основний шлях їх катаболізму. Трансамінування амінокислот. Окисне дезамінування амінокислот, його зв’язок із трансамінуванням. Декарбоксилування амінокислот, біологічна роль біогенних амінів, їх будова, механізм утворення. Шляхи усунення надлишку біогенних амінів. Значення вивчення азотистого балансу для оцінки стану обміну білків в організмі. Шляхи утворення аміаку в організмі людини і його властивості. Біохімічні механізми тимчасового знешкодження аміаку: синтез амідів, карбамоїлфосфату, амінування кетокислот. Біосинтез сечовини в печінці як основний і кінцевий процес знешкодження аміаку: хімізм процесу, ферменти орнітинового циклу. Властивості сечовини, її норма в крові, величина добової секреції нирками.

Тема 6. Біохімія ферментів.

Поняття про ферменти, їх біологічне значення. Історія відкриття і вивчення ферментів. Хімічна природа ферментів. Локалізація ферментів у клітині. Будова ферментів. Прості і складні ферменти. Коферменти. Взаємозв’язок ферментів із вітамінами та мікроелементами. Особливості біокаталізу, його переваги над абіогенним каталізом. Поняття про субстратний та алостеричний центри в молекулах ферментів, їх роль у біокаталізі. Динамічна модель ферментів. Загальні властивості ферментів: термолабільність, залежність активності від рН, специфічність дії (абсолютна, групова, стереоізомерна), здатність до активації та гальмування. Активатори й інгібітори ферментів. Типи гальмування. Основні принципи регуляції активності ферментів в організмі. Механізм біокаталізу. Теорія фермент-субстратного комплексу. Ферментативна кінетика. Залежність швидкості ферментативних реакцій від концентрації субстратів і ферментів. Одиниці активності ферментів. Номенклатура і класифікація ферментів, її принципи та сучасний стан.

Тема 7. Біохімія вітамінів

Вітаміни: визначення поняття, загальні властивості вітамінів, співвідношення вітамінів і коферментів, вітамерія. Коферментна функція вітамінів. Гіпо-, гіпер, авітамінози, причини та їх наслідки для здоров’я. Класифікація і номенклатура вітамінів. Назви вітамінів (раціональні, тривіальні). Характеристика жиророзчинних і водорозчинних вітамінів. Механізм їх участі в обміні речовин. Біологічна дія, появи авітамінозів, особливості будови вітамінів. Добова потреба, джерела надходження в організм. Вітаміноподібні речовини. Практичне застосування вітамінів.

Тема 8. Гормональні регулятори біохімічних процесів

Поняття про гормони, ендокринні залози, тканини – мішені для гормонів, рецептори для гормонів. Механізм дії гормонів. Історія вивчення гормонів. Особливості метаболізму гормонів, добова потреба в гормонах. Регуляція секреції гормонів. Механізми гормональної регуляції метаболізму. Гормони гіпоталамусу, епіфізу, щитовидної і паращитовидної залоз. Особливості будови, механізм дії, біологічна роль, порушення секреції, наслідки. Гормони підшлункової залози: особливості будови, механізм дії, біологічна роль, порушення секреції, наслідки. Гормони мозкової речовини і кори наднирників (глюкокортикоїди і мінералокортикоїди): особливості побудови, механізм дії, біологічна роль, порушення секреції, наслідки. Статеві гормони: андрогени й естрогени, будова, біологічна роль в обміні, механізм дії, порушення секреції, наслідки. Поняття про тканинні гормони, ейкозаноїди, кінінову систему, ренін – ангіотензинову систему, гормони ШКТ. Практичне застосування гормонів. Роль окремих гормонів при фізичних навантаженнях.

Тема 9. Біохімія нуклеїнових кислот, вуглеводів, ліпідів. Обмін нуклеїнових кислот вуглеводів, ліпідів

Історія вивчення нуклеїнових кислот, біологічна роль ДНК і РНК. Хімічний склад НК. Молекулярна маса, вміст і локалізація у клітині. Види ДНК і РНК. Будова структурних елементів нуклеїнових кислот. Нуклеотидний склад ДНК і РНК. Правило Чаргаффа. Принцип компліментарності. Первинна структура ДНК. Просторова структура ДНК. Властивості ДНК. Генетичний код, його властивості. Кодон як одиниця генетичного коду. Сучасні уявлення про ген. Шляхи розпаду нуклеїнових кислот. Розпад пуринових і піримідинових основ. Механізм біосинтезу нуклеозидфосфатів. Регуляція синтезу нуклеотидів. Особливості біосинтезу ДНК: матричність процесу, значення принципу комлементарності, будова макроергічних нуклеотидів, загальна схема процесу, ферменти. Особливості синтезу РНК, загальна схема процесу, ферменти, будова макроергічного нуклеотиду для синтезу РНК. Молекулярні механізми генетичної мінливості. Мутагени: фізичні і хімічні. Поняття про репарацію ДНК: значення, механізм, наслідки порушень. Загальна характеристика і класифікація вуглеводів. Будова молекул моно-, ди- і полісахаридів. Загальні уявлення про обмін вуглеводів. Перетворення вуглеводів у травній системі. Особливості травлення вуглеводів, роль ферментів порожнинного і мембранного травлення: амілази, сахарази, мальтази, лактази. Рівень глюкози у крові та його регуляція. Біосинтез глікогену з глюкози (глікогенез) як шлях депонування вуглеводів. Розпад глікогену – мобілізація вуглеводів. Анаеробний розпад вуглеводів (гліколіз). Ключові реакції, ферменти, енергетичний ефект. Аеробне окислення вуглеводів. Цикл трикарбонових кислот. Ключові реакції, ферменти, енергетичний ефект. Пентозний цикл окислення вуглеводів. Поняття про глюконеогенез. Особливості обміну вуглеводів при м’язовій діяльності. Біологічна роль ліпідів, будова їх молекул: наявність жирних кислот і спиртів, складоефірних зв’язків. Характеристика жирних кислот. Класифікація ліпідів. Нейтральні жири. Фосфоліпіди. Гліколіпіди. Стероїди. Перетворення ліпідів у процесі травлення. Біохімія травлення ліпідів у кишечнику. Роль підшлункової залози і печінки. Механізм дії ліпаз. Склад і роль жовчі у травленні ліпідів. Особливості транспорту ліпідів кров’ю. Внутрішньоклітинний обмін. Окислення гліцерину. Окислення жирних кислот. Механізм бета-окислення. Утворення кетонових тіл. Поняття про кетонемію, кетонурію. Біосинтез тригліцеридів і холестерину. Холестерин, його будова, біороль, норма в крові. Транспорт холестерину в крові. Біосинтез жирних кислот. Порушення обміну складних ліпідів: жовчнокам’яна хвороба, жирова інфільтрації печінки, причини та наслідки. Регуляція обміну ліпідів.

 

Змістовий модуль 3.

Тема 10. Біохімія м’язів і м’язового скорочення.

Морфологічна організація скелетного м’яза. Функції м’язів. Типи м’язів і м’язових волокон. Структура і функції м’язового волокна: структурна організація і молекулярна будова міофібрил, морфологічна організація скелетних м’язів. Роль внутріклітинних структур у життєдіяльності м’язової клітини. Хімічний склад м’язів. Основні білки м’язів. Небілкові речовини м’язів. Властивості і структурна організація скоротливих білків. Біохімічні процеси при скороченні м’язів. Роль АТФ у скороченні і розслабленні м’язового волокна. Біохімічні процеси при розслабленні м’язів. Послідовність хімічних реакцій у м’язі при розслабленні.

Тема 11. Біоенергетика м’язової діяльності.

Загальна характеристика механізмів енергозабезпечення. Анаеробні й аеробні шляхи ресинтезу АТФ при м’язовій діяльності. Джерела енергії при м’язовій роботі. Ресинтез АТФ у креатинфосфокіназній реакції (її потужність, ємкість, швидкість розгортання, значення при м’язовій діяльності). Ресинтез АТФ у процесі гліколізу, ефективність та особливості цього процесу під час м’язової діяльності. Ресинтез АТФ у міокіназній реакції. Значення міокіназної реакції в підтриманні сталості концентрації АТФ у працюючих м’язах. Ресинтез АТФ в аеробному процесі. Співвідношення процесів аеробного й анаеробного ресинтезу АТФ у вправах різної потужності та тривалості.

Тема 12. Динаміка біохімічних змін в організмі при роботі.

Біохімічні зміни при стомленні та в період відпочинку після м’язової діяльності. Загальна спрямованість біохімічних зрушень при фізичних навантаженнях. Споживання кисню при м’язовій роботі. Утворення кисневого боргу. Показники біохімічних зрушень при м’язовій роботі. Систематизація вправ за характером біохімічних змін при роботі. Характеристика біохімічних змін в організмі при виконанні вправ у різних зонах потужності. Причини розвитку стомлення. Теорії стомлення. Біологічне значення стомлення. Біохімічні зміни в організмі при стомленні (у ЦНС, у м’язах, розвиток охоронного гальмування і роль ГАМК). Динаміка біохімічних процесів у період відпочинку після м’язової роботи. Термінове і відставне відновлення. Явище біохімічного гетерохронізму в період відновлення. Суперкомпенсація біохімічних субстратів у клітині та її роль для тренувального процесу.

Тема 13. Біохімічні фактори спортивної працездатності та швидкісно-силових якостей.

Лімітуючі фактори спортивної працездатності. Показники аеробної й анаеробної працездатності спортсменів. Специфічність спортивної працездатності. Вплив тренування на працездатність спортсменів. Вік і спортивна працездатність. Вікова динаміка спортивної працездатності. Біохімічне обґрунтування методики занять фізичною культурою і спортом із особами різної статі і віку. Біохімічні основи методів швидкісно-силової підготовки спортсменів.

Тема 14. Закономірності біохімічної адаптації у процесі спортивного тренування. Біохімічні основи витривалості та методи її розвитку.

Фізіологічне навантаження, адаптація, тренувальний ефект. Характеристика методів для розвитку витривалості. Біологічні принципи тренування. Характеристика термінових, відставних і кумулятивних біологічних змін в організмі. Поняття про “ефективні” і “неефективні” навантаження. Аналіз залежності приросту показників тренованої функції від величини фізичного навантаження (залежність “доза-ефект”). Специфічність та оборотність біохімічної адаптації. Явище гетерохронності адаптаційних процесів. Феномен взаємодії тренувальних ефектів. Основні особливості біохімічних змін при заняттях різними видами спорту.

Тема 15. Біохімічний контроль у спорті.

Біохімічний контроль розвитку систем енергозабезпечення організму та рівня тренованості, втоми і відновлення організму. Контроль за застосуванням допінгу в спорті. Значення біохімічного контролю у практиці спорту. Форми біохімічного контролю та особливості їхнього застосування. Групи біохімічних показників, які використовують при біохімічному контролі впливу м’язової діяльності на організм. Основні біохімічні показники складу крові й сечі. Основні показники вуглеводного і ліпідного обміну, які використовують у спортивній діагностиці, їх інформативність, показники білкового обміну. Біохімічні показники, які характеризують розвиток систем енергозабезпечення м’язової діяльності під час тренувань. Класифікація допінгів.

 

Види робіт: лекції, практичні заняття, модульні контрольні роботи, курсова робота, індивідуальні роботи студентів із викладачем, самостійна робота студентів, консультації, підготовка до екзамену, екзамен.