Место дисциплины в структуре ООП ВПО

Дисциплина входит в базовую часть профессионального цикла – Б3.Б.4.

Изучение дисциплины предполагает предварительное освоение ботаники, неорганической и органической химии, физики, физиологии растений.

Дисциплина является основополагающей для изучения следующих дисциплин: физиология растений, земледелие с основами почвоведения и агрохимии, технологии хранения и переработки продукции растениеводства, генетика растений, биохимия сельскохозяйственной продукции.

 

3. Требования к результатам освоения содержания дисциплины

«Биохимия сельскохозяйственной продукции»

 

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование элементов следующих компетенцийв соответствии с ФГОС ВПО и ООП по данному направлению подготовки:

а) выпускник должен обладать следующими профессиональными компетенциями:

ПК-1 - способностью использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования;

ПК-5 – готовностью оценивать качество сельскохозяйственной продукции с учетом биохимических показателей и определять способ ее хранения и переработки;

ПК-18 - способностью к принятию управленческих решений в различных производственных и погодных условиях;

ПК-19 - способностью к разработке бизнес-планов производства и переработки сельскохозяйственной продукции, проведению маркетинга.

 

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

- Знать: сущность биохимических процессов, протекающих в растениях; основы биохимии природных и природно-антропогенных ландшафтов (ОК-13, ПК-5, 24).

- Уметь: оценивать качество сельскохозяйственной продукции с учетом биохимических показателей и определять способ ее хранения и переработки, проводить химический анализ растений (ПК-5).

- Владеть (иметь навыки): методами лабораторного анализа растений (ПК-24).

Содержание дисциплины

Объем дисциплины и виды учебной работы

Семестр – 4. Форма промежуточной аттестации – зачет.

Для заочного обучения: форма промежуточной аттестации – экзамен.

Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы 108 часов.

 

Вид учебной работы	Всего	Очное обучение	Всего	Заочное обучение*
Распределение по семестрам	Распределение по семестрам
Аудиторные занятия (всего)
В том числе:	-	-		-	-
Лекции
Практические занятия (ПЗ), Семинары (С)	-	-		-	-
Лабораторные работы (ЛР)
Самостоятельная работа
В том числе:	-	-		-	-	-
Реферат				-	-
Самоподготовка (самостоятельное изучение разделов, проработка и повторение лекционного материала, материала учебников и учебных пособий, подготовка к лабораторным работам, зачетам).
Подготовка к экзамену	-	-
Общая трудоемкость час зач. ед.

Содержание разделов дисциплины

№ п/п	Наименование раздела дисциплины	Содержание раздела
1.	Состав, строение и биологические функции основных органических веществ	Общая характеристика и классификация углеводов. Роль углеводов в жизнедеятельности растений и формирова­нии качества сельскохозяйственной продукции. Классификация моносахаридов, их свойства и функции в организме. Оптическая изоме­рия моносахаридов. Образование циклических форм моносахаридов и особен­ности написания их циклических формул. Альдоновые, альдаровые и уроновые кислоты. Спирты и другие восстановлен­ные производные моносахаридов. Фосфорнокислые эфиры и аминопроизводные. Образование гликозидов. Биохимическая характеристика олигосахаридов и полисахаридов. Строение, свойства и биологические функции са­харозы, мальтозы, целлобиозы, β-левулина, крахмала, гликогена, полифруктозидов, клетчатки, гемицеллюлоз, пектиновых веществ, камедей и слизей. Со­держание сахаров и полисахаридов в сельско-хозяйственной продукции. Основные разновидности липидов и их значение для рас­тений. Строение и функции простых липидов — жиры 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. Состав, строение и функции основных групп фосфолипидов (фосфатидилэтаноламинов, фосфатидилхолинов, фосфатидилсеринов, фосфатидилглицеринов, фосфатидилинозитов) и гликолипидов. Важнейшие представители стероидов и их роль в растениях. Содержание липидов в сельскохозяйственной продукции. Строение, свойства и классификация аминокислот. Роль аминокислот в обмене азотистых веществ орга­низмов. Протеиногенные аминокислоты. Понятие о незаменимых аминокислотах. Строение, свойства и функции нуклеотидов. Состав важ­нейших пуриновых и пиримидиновых рибонуклеотидов, и дезоксирибонук-леотидов. Образование из нуклеотидов фосфорнокислых производных и коферментных группировок. 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 свойства белков. Нативная конформация и де­натурация белков. Функции белков в организме. Современ­ная классификация белков. Аминокислотный состав белков и способы оценки их биологической ценности. Стандарты ФАО. Пути улучшения биологической ценности растительных белков. Содержание и состав белков в продуктах растительного происхожде-ния. Характеристика кормовых белковых концентратов, ис­пользуемых в сельском хозяйстве для балансирования кормов по содержанию белков и незаменимых аминокислот. Значение клейковинных белков в формировании технологических свойств зерна. 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 — ретинола, кальциферола, токоферола, филлохинона, тиа­мина, рибофлавина, пиридоксина, кобаламина, никоти­новой, пантотеновой, фолиевой, аскорбиновой кислот, био­тина, цитрина, S-метилметионина. Понятие об антивитаминах. Механизм действия различных антивитами­нов. Изменение содержания витаминов в онтогенезе растений и под влиянием внешних условий. Возможные потери витаминов при уборке, переработке и хранении растительной про­дукции.
2.	Ферменты и биоэнергетика	Строение и общие свойства ферментов. Механизм фермен­тативного катализа. Природа специфичности действия фер­ментов. Основные типы коферментов. Едини­цы активности ферментов. Кинетика ферментативных реак­ций и понятие о константе Михаэлиса. Изоферменты и их биологическая роль. Влияние температуры, реак­ции среды и концентрации субстрата на активность фермен­тов. Активаторы и ингибиторы ферментов. Локализация ферментативных реакций, образование мультиферментных комплексов. Основы современной классификации ферментов. Основные группы оксидоредуктаз, трансфераз, гидролаз, лиаз, изомераз, лигаз и их участие в биохимических превращениях. Принципы регуляции ферментативных реакций. Аллостерические ферменты и их роль в обмене веществ растительного организма. Регуляция активности конститутивных и индуци­руемых ферментов. Механизм гормональ-ной регуляции. Об­разование зимогенов. Использование ферментов в биотехнологии.
3.	Обмен углеводов, липидов и азотистых веществ в орга-низмах	Особенности ассимиляции углекислоты у С3- и С4-растений. Реакции цикла Кальвина и первичный синтез углеводов в растении. Биохимические реакции анаэробной и аэробной стадии дыхания у растений. Пентозо-фосфатный цикл и его биологическая роль. Синтез и превращения моносахаридов (глюкозы, фрукто­зы, маннозы, галактозы, рибозы, ксилозы, арабинозы, эритрозы, глицеринового альдегида, диоксиацетона). Механизм образования олигосахаридов и поли-сахаридов. Синтез и распад сахарозы, крахмала, полифруктозидов, целлюлозы, гемицеллюлоз, пектиновых веществ. Биохимические процессы и ферменты спиртового брожения. Биохимические реакции образования побочных продуктов спиртового брожения – янтарной кислоты и сивушных масел. Биохимические основы молочнокислого брожения. Особенности биохимических процессов гомоферментативного и гетероферментативного молочнокислого брожения. Биохимический механизм маслянокислого брожения. Особенности пропионовокислого брожения. Использование биохимических процессов брожения при переработке сельскохозяйственной продукции. Механизмы образования глицерина, насыщенных и нена­сыщенных жирных кислот. Синтез и распад жиров, фосфолипидов и гликолипидов, окисление глицерина и жирных кислот. Механизмы α-окисления и β-окисления жирных кис­лот. Глиоксилатный цикл и его биологическая роль. Образование углеводов из продук­тов глиоксилатного цикла (глюконеогенез). Характеристика ферментов, ката­лизирующих синтез и превращения липидов. Осо­бенности био-деградации жирных кислот с разветвленной углеродной цепью и их экологические последствия. Пути образования аминокислот. Механизм восстановительного аминирования и переаминирования. Распад и превращения амино-кислот. Ассимиляция растениями нитратного азота и причины накопления нитратов в растительной продукции. Особенности нитратредуктазы и нитритредуктазы. Возможные пути снижения концентрации нитратов в растительных продуктах. Биохимические механизмы связывания избыточного аммоний­ного азота. Ассимиляция растениями амидной формы азота при некорневой подкормке. Восстановление молекуляр­ного азота в процессе азотфиксации. Строение и биологическая роль ДНК. Нуклеотидный со­став ДНК и правила Чаргаффа. Механизм образова­ния двойной спирали ДНК. Понятие о ге­нетическом коде и кодонах. Свойства генетического кода. Биохимический механизм репликации ДНК и возникновения генетических мутаций. Ферменты, катализирующие синтез полинуклеотидов ДНК. Основные типы РНК и их биологические функции. Нукле­отидный состав и строение молекул рибосомной, матричной и транспортной РНК. Основные этапы синтеза РНК. Процессинг и сплайсинг матричной РНК. Активация аминокислот и механизм их связывания с транспортными РНК. Взаимодействие матричной РНК с рибосомами и инициация синтеза полипептидов. Механизм образования полипептидов. Роль терминирующих кодонов. Ско­рость синтеза белков и функцио-нирование полирибосом. Регуляция синтеза белков. Ферменты, катализирующие распад нуклеиновых кислот, нуклеотидов и белков. Продукты распада пуриновых и пири­мидиновых нуклеотидов и их влияние на организмы человека и животных. Основные группы протеолитических ферментов и их значение в формировании качества растительной продукции. Связь обмена азотистых веществ с об­меном углеводов и липидов.
4.	Органические кислоты и вещества вторичного проис-хождения	Биохимическая характеристика органических кислот. Значение орга-нических кислот в жизни растений и формировании качества и тех-нологических свойств растительной продукции. Содержание органических кислот в овощах, плодах и ягодах, картофеле, корнеплодах, вегетативной массе кормовых трав. Влияние природно-климатических факторов, удобрений и других условий выращивания на накопление органических кислот в растительных продуктах. Общая характеристика вторичных метаболитов. Фенольные соедине-ния и их функ­ции в растительном организме. Важнейшие представители оксибензойных и оксикоричных кислот и их значение для ра­стений. Биологическая роль производных оксибензойных и оксикоричных кислот (ванилин, оксикоричные спирты, кумарины). Значение оксибензойных и оксикоричных кислот и их производных в формировании качества растительной продукции. Основные группы флавоноидных со­единений — катехины, лейкоантоцианы, антоцианы, флаваноны, флавоны и флавонолы. Значение катехинов в формирова-нии вкуса и цвета чая. Флавоноидные гликозиды, обладающие Р-витаминной активностью. Строение и свойства галловых, эллаговых и конденсированных форм дубильных веществ. Содержание дубильных веществ в растительной продукции. Состав и строение лигнина различных групп растений. Содержание лигнина в растениях и его влияние на питательные свойства вегетативной массы кормовых трав. Состав растительных меланинов и возможные реакции их образования. Влияние меланинов на качество растительной продукции. Терпеноидные соединения и их биологическая роль. Классификация терпеноидных соединений. Состав и свойства эфирных масел. Содержание эфирных масел в плодах, овощах, эфироносных растениях. Важнейшие представи­тели алифатических и циклических монотерпенов — мирцен, линалоол, гераниол, цитронеллол, α- и β-цитрали, ментол и карвон, лимонен, α-терпинеол, пинен, камфен, борнеол, камфора. Строение, свойства и биологические функции сесквитерпенов, дитерпенов, тритерпенов, тетратерпенов и политерпенов. Особенности химического состава растительных смол. Строение, свойства и классификация алкалоидов. Значение алкалоидов в формировании качества растительной продукции. Биохимичес­кая характеристика алкалоидов – производных пиридина и пирролидина, хинолина и изохинолина, индола, пурина, тропана, ароматических соединений. Изменения содержания алкалоидов в процессе роста и развития растений. Строение, свойства и классификация гликозидов. Значение гликозидов в формировании качества растительной продукции. Биохимичес­кая характеристика важнейших О-гликозидов – амигдалина, пруназина, вицианина, линамарина, ванилина, глюконастурцина, арбутина, сердечных и флавоноидных гликозидов, сапонинов. Особенности строения S-гликозидов и N-гликозидов. Их содержание в растительных продуктах. Состав и строение гликоалкалоидов картофеля и других растений семейства пасленовых. Действие гликоалкалоидов на организм человека. Влияние природно-климатических условий, орошения, режима питания растений на накопление алкалоидов и гликозидов в растительных продуктах.
5.	Биохимия растительных продуктов	Химический состав зерна злаковых культур. Распределение химических веществ в различных частях зерновки. Состав и биологическая ценность белков зерна. Химический состав и качество клейковины пшеницы. Влияние клейковинных белков на свойства клейковины. Характеристика по количеству и качеству клейковины сильной, средней и слабой пшеницы. Пигменты, содержащиеся в оболочках зерна и эндосперме. Факторы, вызывающие обесцвечивание зерна. Показатели кислотности зерна. Состав минеральных веществ зерна. Изменение содержания углеводов, липидов, витаминов, азотистых веществ и качества клейковины при созревании зерна. Влияние условий выращивания и режима питания растений на формирование качества зерна. Биохимические процессы при послеуборочном дозревании и хранении зерна. Биохимические изменения в морозобойном и суховейном зерне, при стекании зерна и его повреждении клопом-черепашкой, при прорастании зерна. Биохимические изменения в зерне при саморазогревании и повреждении зерна сушкой. Накопление афлатоксинов в заплесневевшем зерне. Химический состав зерна зернобобовых культур. Особенности состава белков, углеводов, витаминов, минеральных веществ в семенах бобовых растений. Биохимические процессы при созревании, послеуборочном дозревании и хранении зерна. Влияние природно-климатических условий, орошения и режима питания растений на накопление белков и углеводов в зерне зернобобовых культур. Химический состав семян масличных растений. Характеристика растительных масел основных масличных культур. Биохимические процессы при созревании, послеуборочном дозревании и хранении масличных семян. Влияние природно-климатических условий, орошения и режима питания растений на накопление и качественный состав масла в семенах масличных растений. Химический состав клубней картофеля. Особенности распределения химических веществ в различных частях клубней. Изменение химического состава клубней картофеля при созревании. Формирование кулинарных и технологических свойств клубней картофеля. Факторы, снижающие накопление в клубнях картофеля редуцирующих сахаров и свободных аминокислот. Влияние природно-климатических факторов, удобрений и других условий выращивания на качество клубней картофеля. Биохимические процессы в клубнях картофеля при хранении. Химический состав корнеплодов. Особенности распределения сахаров, азотистых веществ и витаминов в различных частях корнеплодов. Биохимические процессы при созревании и хранении корнеплодов. Влияние природно-климатических условий, орошения и режима питания растений на накопление сахаров, витаминов и азотистых веществ в корнеплодах. Оптимизация условий сахаронакопления в корнеплодах сахарной свеклы. Химический состав кормовых трав. Изменение содержания белков, углеводов, липидов, органических кислот, витаминов и минеральных веществ в вегетативной массе бобовых и злаковых трав в процессе их роста и развития. Влияние природно-климатических условий, орошения и режима питания растений на формирование химического состава кормовых трав. Химический состав овощей. Особенности строения овощей и распределения в них основных химических веществ. Биохимические процессы в созревающих овощах. Формирование вкуса, аромата и питательных свойств овощей при созревании и под влиянием природно-климатических факторов, орошения, применяемых удобрений. Факторы, снижающие накопление в овощах нитратов. Биохимические изменения в овощах при хранении и переработке. Химический состав плодов и ягод. Особенности строения плодов и ягод и распределения в них химических веществ. Биохимические процессы в созревающих плодах и ягодах. Особенности обмена органических кислот в созревающих плодах и ягодах. Формирование вкуса, аромата и питательных свойств плодов и ягод под влиянием природно-климатических факторов, орошения, применяемых удобрений. Биохимические изменения в плодах и ягодах при хранении и переработке.

Тематический план дисциплины

№ темы	Раздел дисциплины	Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах)	Формы текущего контроля успеваемости
лекции	лаб. работы	всего ауд. часов	самост. работа
	Введение	-	-	-		Реферат, опрос
	Состав, строение и биологические функции основ-ных органических веществ					Контрольная работа № 1 – 5, тест (3)
	Ферменты и биоэнергетика					Контрольная работа № 6, тест, опрос
	Обмен углеводов, липидов и азотис-тых веществ в ор-ганизмах					Контрольная работа № 7 – 9, тест
	Органические кислоты и вещес-тва вторичного происхождения					Опросы
	Биохимия расти-тельных продук-тов		-			Опрос
	Подготовка и сдача зачета	-	-	-		Оценка на зачете
	Итого, час: