Содержание

Роль минеральных веществ в обменных процессах и их влияние на здоровье человека

Минеральные вещества оказывают многообразное воздействие на жизнедеятельность организма. Они входят в состав ферментов и гормонов, участвуют во всех видах обмена веществ, активизируют действие витаминов, используются в качестве пластического материала в опорных тканях (костях, хрящах, зубах), участвуют в процессах кроветворения и свертывания крови, в регуляции вводно-солевого обмена, обеспечивают нормальное функционирование мышечной, сердечно-сосудистой и пищеварительной систем.

Минеральные вещества, встречающиеся в пищевых продуктах, можно разделить на две группы.

      Макроэлементы — минеральные вещества, содержащиеся в пище­вых продуктах в значительных количествах. Основными макроэле­ментами в продуктах питания человека являются кальций, фосфор, магний, натрий, хлор, калий, сера.

Микроэлементы — минеральные вещества, содержащиеся в пище­вых продуктах в очень малых количествах. К ним относятся: железо, кобальт, медь, йод, фтор, цинк, марганец, бром, алюминий, силиций, хром, никель, литий и др.

Высокое содержание в продуктах кальция, калия и натрия опреде­ляет их щелочную ориентацию (молочные продукты, овощи, фрукты, ягоды, бобовые), а мясо, рыба, яйца, хлеб, крупы, содержащие фосфор, серу и хлор -кислую.

В зависимости от содержания минеральных веществ в организме человека и потребности в них также различают микроэлементы и мак­роэлементы. За исключением кальция, фосфора, железа и йода организм человека не располагает запасами минеральных элементов. Эти элементы незаменимы, так как не образуются в организме.

Каждый из минеральных элементов имеет определенное функцио­нальное значение. 

Макроэлементы

Кальций входит в состав минерального компонента костной ткани — оксиапатита, микрокристаллы которого образуют жесткую структуру костной ткани, выполняющей защитно-опорную функцию. Кальций придает стабильность клеточным мембранам — наружной обо­лочке клеток; обеспечивает прочность межклеточных связей. Кальций необходим для нормальной возбудимости нервной сис­темы и сократимости мышц, является важнейшим компонентом свертывающей системы крови.

Всасывание кальция происходит в тонкой кишке с участием особых транспортных механизмов, обеспечивающих возможность его переноса из просвета кишечника в кровоток. При этом всасывание кальция зави­сит от обеспеченности организма витамином D, который необходим для нормального функционирования систем транспорта кальция в тонкой кишке.

Кальций относится к трудноусвояемым минеральным элементам, что обусловлено его содержанием в пищевых продуктах совместно с другими минеральными компонентами — фосфором, магнием, а также с белками и жирами. Всасыванию кальция способствуют белки пищи, ли­монная кислота и лактоза (молочный сахар). К факторам, затрудняющим всасывание кальция и способным нарушить его утилизацию, относится избыточное содержание в пище фитиновой кис­лоты (ею богаты рожь, пшеница, овес и пищевые продукты, полученные из этих злаков), фосфатов (продукты с очень высоким содержанием фос­фора: шоколад, икра, мясо, рыба морская), жиров, щавелевой кислоты (некоторые овощи, фрукты).

Основными источниками кальция являются молоко и молочные продукты, яичные желтки, овощи, фрукты.

Фосфор участвует в построении всех клеточных элементов орга­низма человека, особенно костной и мозговой тканей, участвует в процессах обмена белков, жиров и углеводов. Фосфор незаменим в деятельности мозга, скелетной и сердечной муску­латуры, в образовании ряда гормонов и ферментов.

Основными источниками фосфора служат молочные продукты, особенно сыры, а также яйца, рыба, мясо, бобовые.

Магний принимает участие в процессах углеводного, белкового и фосфорного обмена. Соединения магния обладают антиспастическими и сосудорасширяющими свойствами, понижают возбудимость централь­ной нервной системы, а также усиливают желчеотделение и моторную деятельность кишечника.

Основными источниками магния в питании являются хлеб (особенно грубого помола), крупы, бобовые.

Натрий необходим для протекания процессов внутриклеточного и межклеточного обмена, для обеспечения электролитного и кислотно-ще­лочного равновесия.

Известно, что увеличение содержания в пище хло­ристого натрия (поваренной соли) ведет к задержке воды в организме и отекам. Пищевые продукты, особенно растительные, бедны натрием. Поступление натрия в организм в основном осуществляется за счет поваренной соли, добавляемой к пище.

Хлор играет важную роль в жизнедеятельности человеческого ор­ганизма, особенно в регуляции водного обмена. Хлориды являются ис­точником образования железами желудка соляной кислоты. В пищевых продуктах, особенно растительных, хлор содержится в незначительных количествах. У человека потребность в хлоридах удовлетворяется в ос­новном за счет поваренной соли, добавляемой к пище.

Калий участвует в ферментативных процессах организма. Калий является преимущественно внутриклеточным ионом. Взаимодействие его с внекле­точными ионами натрия имеет большое значение в регуляции водного обмена. Организм очень чувствителен к уменьшению концентрации калия в крови (гипокалиемия). Оно вызывает сонливость, мышечную слабость, потерю аппетита, тошноту, рвоту, уменьшение мочеотделения, расширение сердца, нарушение сердечного ритма, снижение кровяного давления и другие изменения. Источником калия в пище являются в основном продукты растительного происхождения: хлеб, бобовые, картофель, ка­пуста, морковь, фрукты. Максимальное содержание калия — в конди­терских изделиях, какао, миндале, земляных орехах (арахисе), изюме, кураге, черносливе.

Сера входит в состав некоторых аминокислот — основного струк­турного материала для синтеза белков, ферментов, гормонов (инсулина), витаминов (В1). Она играет важную роль в процессах окисления и вос­становления, а также в обезвреживании токсических продуктов обмена путем образования с ними в печени неядовитых химических соединений. Источником серы в пище служат мясо, рыба, сыры, яйца, бобо­вые, хлеб, крупы.

Микроэлементы

Железо является составной частью гемоглобина, сложных железо-белковых комплексов и ряда ферментов, усиливающих процессы дыха­ния в клетках. Железо стимулирует кроветворение.

Основным источником железа служат зерновые продукты, бобовые, яйца, творог, печень. В овощах, фруктах, ягодах железа сравнительно мало, но они служат ценным источником этого минерала, так как содер­жащееся в них железо легко усваивается организмом человека.

Всасыванию железа из пищевых продуктов способствуют лимонная и аскорбиновая кислоты и фруктоза, которые содержатся во фруктах, ягодах, соках. Так, при питье фруктового сока увеличивается усвоение железа из яиц и хлеба. В зерновых и бобовых продуктах и некоторых ово­щах содержатся фосфаты, фитины и щавелевая кислота, препятствующие всасыванию железа. При добавлении мяса или рыбы к этим продуктам усвоение железа улучшается, при добавлении молочных продуктов — не меняется, при добавлении яиц — ухудшается. Подавляет усвоение железа крепкий чай.

Кобальт - неизменная составляющая растительных и животных ор­ганизмов. Он оказывает существенное влияние на процессы кроветворе­ния. Это воздействие кобальта наиболее ярко выражено при достаточно высоком содержании в организме железа и меди. Кобальт активирует ряд ферментов, усиливает синтез белков, учас­твует в выработке витамина В12 и в образовании инсулина. Содержание кобальта в различных пищевых продуктах незначи­тельно. Однако обычно смешанные пищевые рационы вполне удовлет­воряют потребность организма в кобальте. Кобальт содержится в не­значительных количествах в мясе, рыбе, яйцах, молочных продуктах, картофеле, воде. Более богаты кобальтом печень, почки, свекла, горох, земляника, клубника.

Медь входит в состав окислительных ферментов, участвующих в тканевом дыхании, в обмене белков, жиров и углеводов. Она влияет на функциональное состояние печени, щитовидной и других эндокринных желез, на иммунные процессы.

Йод участвует в образовании гормона щитовидной железы — тирок­сина. При недоста­точном поступлении в организм йода нарушаются функции щитовидной железы, а впоследствии меняется и ее структура — вплоть до развития так называемого эндемического зоба. В организм йод поступает с пищей, водой и воздухом, однако он присутствует в них в очень неболь­ших количествах. Больше всего йода содержится в морской воде, в растительных и животных продуктах моря.

Фтор – участвует в костеобразовании, формировании твердых тканей зубов и зубной эмали. Фтор поступает в организм человека в ос­новном с питьевой водой. Оптимальной концентрацией фтора в питьевой воде является 0,5-1,2 мг на литр. При значительном снижении его уровня в воде (менее 0,5 мг на литр) развиваются явления недостаточности фтора, выражающиеся в резком учащении заболеваний зубным кариесом. В целях профилактики в соответствующих случаях фторирование питье­вой воды с доведением содержания в ней фтора до 0,7-1,2мг на литр.

Цинк содержится во всех органах и тканях человека. Наибольшая его концентрация выявлена в клетках поджелудочной железы, вырабатываю­щих гормон инсулин. Цинк участвует также в жировом, белковом и витаминном обмене, в процессах кроветворения и синтезе ряда гормонов.

Обычный набор пищевых продуктов, включающий достаточное количес­тво овощей, фруктов, хлеба и молока, удовлетворяет потребности орга­низма человека во всех необходимых ему минеральных веществах.


Витамины — их значение, влияние на организм — ФГБУЗ ЦГиЭ № 28 ФМБА России

Витамины (от лат. vita — «жизнь») — это биологически высокоактивные органические вещества, которые необходимы для питания человека.  В организме человека витамины, за редким исключением, не вырабатываются и не накапливаются, поэтому необходимо, что бы они постоянно поступали с пищей.

Потребность в витаминах должна обеспечиваться прежде всего за счет натуральных витаминов, содержащихся в продуктах. Источниками витаминов являются продукты как растительного, так и животного происхождения. Однако при повышенной потребности в витаминах, для ускорения восстановительных процессов, для повышения работоспособности можно прибегать и к витаминным препаратам.

В настоящее время известно более 20 витаминов. Многие из них хорошо изучены и установлены нормы потребности их в зависимости от возраста человека.

Все витамины делятся на две группы: растворимые в воде (C, P, витамины группы B) и растворимые в жирах (A, D, E, K). Рассмотрим витамины и их роль в организме человека, но не всех, конечно, а достаточно известных.

  • Витамин А (Ретинол)— необходим для нормального роста и развития организма. Участвует в образовании в сетчатке глаз зрительного пурпура, влияет на состояние кожных покровов, слизистых оболочек, обеспечивая их защиту. Способствует синтезу белков, обмену липидов, поддерживает процессы роста, повышает устойчивость к инфекциям.
  • Витамин В1 (Тиамин)– играет большую роль в функционировании органов пищеварения и центральной нервной системы (ЦНС), а также играет ключевую роль в обмене углеводов.
  • Витамин В2 (Рибофлавин)— играет большую роль в углеводном, белковом и жировом обмене, процессах тканевого дыхания, способствует выработке энергии в организме. Также рибофлавин обеспечивает нормальное функционирование центральной нервной системы, пищеварительной системы, органов зрения, кроветворения, поддерживает нормальное состояние кожи и слизистых.
  • Витамин В3 (Ниацин, Витамин PP, Никотиновая кислота)– участвует в метаболизме жиров, белков, аминокислот, пуринов (азотистых веществ), тканевом дыхании, гликогенолизе, регулирует окислительно-восстановительные процессы в организме. Ниацин необходим для функционирования пищеварительной системы, способствуя расщеплению пищи на углеводы, жиры и белки при переваривании и высвобождению энергии из пищи. Ниацин эффективно понижает уровень холестерина, нормализирует концентрацию липопротеинов крови и повышает содержание ЛПВП, обладающих антиатерогенным эффектом. Расширяет мелкие сосуды (в том числе головного мозга), улучшает микроциркуляцию крови, оказывает слабое антикоагулянтное воздействие. Жизненно важен для поддержания здоровой кожи, уменьшает боли и улучшает подвижность суставов при остеоартрите, оказывает мягкое седативное действие и полезен при лечении эмоциональных и психических расстройств, включая мигрень, тревогу, депрессию, снижение внимания и шизофрению.
    А в некоторых случаях даже подавляет рак.
  • Витамин В5 (Пантотеновая кислота)– играет важную роль в формировании антител, способствует усвоению других витаминов, а также стимулирует в организме производство гормонов надпочечников, что делает его мощным средством для лечения артритов, колитов, аллергии и болезней сердечно-сосудистой системы.
  • Витамин В6 (Пиридоксин)— принимает участие в обмене белка и отдельных аминокислот, также жировом обмене, кроветворении, кислотообразующей функции желудка.
  • Витамин В9 (Фолиевая кислота, Bc, M)– принимает участие в функции кроветворения, способствует синтезу эритроцитов, активизирует использование организмом витамина В12, важны для процессов роста и развития.
  • Витамин В12 (Кобаламины, Цианокобаламин)— играет большую роль в кроветворении и работе центральной нервной системы, участвует в белковом обмене, предупреждает жировое перерождение печени.
  • Витамин С (Аскорбиновая кислота)– принимает участие во всех видах обмена веществ, активизирует действие некоторых гормонов и ферментов, регулирует окислительно-восстановительные процессы, способствует росту клеток и тканей, повышает устойчивость организма к вредным факторам внешней среды, особенно к инфекционным агентам. Влияет на состояние проницаемости стенок сосудов, регенерацию и заживление тканей. Участвует в процессе всасывания железа в кишечнике, обмене холестерина и гормонов коры надпочечников.
  • Витамин D (Калициферолы). Существует много разновидностей витамина D. Самые необходимые для человека витамин D2 (эркокальциферол) и витамин D3 (холекальциферол). Они регулируют транспорт кальция и фосфатов в клетках слизистой оболочки тонкой кишки и костной ткани, участвуют в синтезе костной ткани, усиливают ее рост.
  • Витамин E (Токоферол). Витамин Е называют витамином «молодости и плодовитости», так как являясь мощным антиоксидантом токоферол замедляет процессы старения в организме, а также обеспечивает работу половых гонад как у женщин, так и у мужчин. Кроме того, витамин Е необходим для нормального функционирования иммунной системы, улучшает питание клеток, благоприятно влияет на периферическое кровообращение, предотвращает образование тромбов и укрепляет стенки сосудов, необходим для регенерации тканей, снижая возможность образования шрамов, обеспечивает нормальную свертываемость крови, снижает кровяное давление, поддерживает здоровье нервов, обеспечивает работу мышц, предотвращает анемию, облегчает болезнь Альцгеймера и диабет.
  • Витамин К. Этот витамин называют противогеморрагическим так как он регулирует механизм свертывания крови,что оберегает человека от внутренних и внешних кровотечений при повреждениях. Именно из-за этой его функции, витамин К часто дают женщинам во время родов и новорожденным детям для предотвращения возможных кровотечений. Также витамин К участвует в синтезе белка остеокальцина, тем самым обеспечивая формирование и восстановление костных тканей организма, предупреждает остеопороз, обеспечивает работу почек, регулирует прохождение многих окислительно-восстановительных процессов в организме, оказывает антибактериальное и болеутоляющее воздействие.
  • Витамин F (Ненасыщенные жирные кислоты). Витамин F важен для сердечно-сосудистой системы: предупреждает и снижает отложения холестерина в артериях, укрепляет стенки кровеносных сосудов, улучшает кровообращение, нормализует давление и пульс. Также витамин F участвует в регуляции жирового обмена, эффективно борется с воспалительными процессами в организме, улучшает питание тканей, влияет на процессы размножения и лактацию, оказывает антисклеротическое действие, обеспечивает работу мускулов, помогает нормализовать вес, обеспечивает здоровое состояние кожи, волос, ногтей и даже слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта.
  • Витамин H (Биотин, Витамин B7). Биотин занимает важную роль в процессах обмена белков, жиров и углеводов, необходим для активации витамина С, с его участием протекают реакции активирования и переноса углекислого газа в кровеносной системе, формирует часть некоторых ферментных комплексов и необходим для нормализации роста и функций организма. Биотин, взаимодействуя с гормоном инсулином, стабилизирует содержание сахара в крови, также участвует в производстве глюкокиназы. Оба этих фактора важны при диабете. Работа биотина помогает сохранять кожу здоровой, защищая от дерматитов, уменьшает боли в мышцах, помогает предохранить волосы от седины и замедляет процессы старения в организме.

Хотим обратить Ваше внимание, что к витаминам следует относится очень внимательно. Неправильное питание, недостаток, передозировка, неправильные дозы приема витаминов могут серьезно навредить здоровью, поэтому, для окончательных ответов на тему о витаминах, лучше проконсультироваться с врачом – витаминологом, иммунологом.
Оптимальный витаминный баланс в организме — залог крепкого здоровья и красоты. Разнообразьте свое меню свежими продуктами, сочетайте их, а также больше проводите время на воздухе и солнечном свете и авитаминоз обойдет вас стороной!

Из материалов ФГБУЗ ЦГиЭ №  28 ФМБА России
Зав.СЭО, врач по общей гигиене О.А. Ткаченко

Программа вступительных испытаний по биологии

Настоящая программа состоит из двух частей.

В первой части приводятся разделы программы школьного курса «Биология», которые необходимо знать для успешной сдачи письменного вступительного экзамена.

Во второй части указаны требования к поступающему.

I часть. Разделы программы школьного курса «Биология»

I. Растения

Ботаника - наука о растениях. Растительный мир как составная часть природы, его разнообразие, распространение на Земле. Цветковое растение и его строение.

Семя. Строение семян (на примере двудольного и однодольного растений). Состав семян. Условия прорастания семян. Дыхание семян. Питание и рост проростка. Время посева и глубина заделки семян.

Корень. Развитие корня из зародышевого корешка. Виды корней. Типы корневых систем (стержневая и мочковатая).

Внешнее и внутреннее строение корня в связи с его функциями. Зона корня. Рост корня. Понятие ткани. Поглощение корнями воды и минеральных солей, необходимых растению. Удобрения. Дыхание корня. Значение обработки почвы, внесения удобрений, полива для жизни культурных растений. Корнеплоды (видоизменения корня). Значение корня.

Лист. Внешнее строение листа. Жилкование. Листья простые и сложные. Листорасположение. Особенности внутреннего строения листа в связи с его функциями, кожица и устьица, основная ткань листа, проводящие пучки. Дыхание листьев. Фотосинтез. Испарение воды листьями. Листопад. Значение листьев в жизни растений. Роль зеленых растений в природе и жизни человека.

Стебель. Понятие о побеге. Почки вегетативные и цветочные, их строение и расположение на стебле. Развитие побега из почки. Рост стебля в длину. Ветвление стебля. Формирование кроны. Внутреннее строение древесного стебля в связи с его функциями: кора, камбий, древесина, сердцевина. Рост стебля в толщину. Образование годичных колец. Передвижение минеральных и органических веществ по стеблю. Значение стебля. Видоизмененные побеги: корневища, клубень, луковица, их строение, биологическое и хозяйственное значение.

Вегетативное размножение цветковых растений. Размножение растений посредством побегов, корней, листьев в природе и растениеводстве (видоизмененными побегами, стеблевыми и корневыми черенками, отводками, делением куста, прививкой). Биологическое и хозяйственное значение вегетативного размножения.

Цветок и плод. Строение цветка: цветоножка, цветоложе, околоцветник (чашечка и венчик), тычинки, пестик или пестики. Строение тычинки и пестика. Соцветия и их биологическое значение. Перекрестное опыление насекомыми, ветром. Самоопыление. Оплодотворение. Образование семян и плодов. Значение цветков, плодов и семян в природе и жизни человека.

Растение и окружающая среда. Взаимосвязь органов. Основные жизненные функции растительного организма и его взаимосвязь со средой обитания.

Классификация цветковых растений. Многообразие дикорастущих и культурных цветковых растений и их классификация. Элементарные понятия о систематических (таксономических) категориях - вид, род, семейство, класс. Значение международных названий растений.

Класс двудольных растений. Семейство крестоцветных, розоцветных, бобовых, пасленовых, сложноцветных.

Класс однодольных растений. Семейство злаков, семейство лилейных.

Отличительные признаки растений основных семейств; их биологические особенности и народнохозяйственное значение. Типичные культурные и дикорастущие растения этих семейств. Влияние хозяйственной деятельности на видовое многообразие цветковых растений. Охрана редких видов растений. Красная книга.

Основные группы растений. Водоросли. Строение и жизнедеятельность одноклеточных водорослей (хламидомонада, плеврококк, хлорелла). Размножение водорослей. Нитчатые водоросли. Значение водорослей в природе и хозяйстве.

Мхи. Зеленые мхи. Строение и размножение кукушкина льна. Мох сфагнум, особенности его строения. Образование торфа, его значение.

Хвощ. Плаун. Папоротник. Строение и размножение.

Голосеменные. Строение и размножение голосеменных (на примере сосны и ели). Распространение хвойных, их значение в природе, в народном хозяйстве.

Покрытосеменные (цветковые). Приспособленность покрытосеменных к различным условиям жизни на Земле и господство в современной флоре.

Влияние хозяйственной деятельности человека на видовое многообразие растений. Охрана растений.

Развитие растительного мира на Земле. Основные этапы исторического развития и усложнения растительного мира на Земле. Создание культурных растений человеком. Достижения российских ученых в выведении новых сортов растений.

Бактерии, грибы, лишайники. Бактерии. Строение и жизнедеятельность бактерий. Распространение бактерий в воздухе, почве, воде, живых организмах. Роль бактерий в природе, медицине, сельском хозяйстве и промышленности. Болезнетворные бактерии и борьба с ними.

Грибы. Общая характеристика грибов. Шляпочные грибы, их строение, питание, размножение. Условия жизни грибов в лесу. Съедобные и ядовитые грибы. Плесневые грибы. Дрожжи. Грибы-паразиты, вызывающие болезни растений. Роль грибов в природе и хозяйстве.

Лишайники. Строение лишайника. Симбиоз. Питание. Размножение. Роль лишайника в природе и хозяйстве.

II. Животные

Зоология - наука о животных. Значение животных в природе и жизни человека. Сходство и отличие животных и растений. Классификация животных.

Одноклеточные. Общая характеристика. Обыкновенная амеба. Среда обитания. Движение. Питание. Дыхание. Выделение. Размножение. Инцистирование.

Зеленая эвглена - одноклеточный организм с признаками животного и растения.

Инфузория-туфелька. Особенности строения и процессов жизнедеятельности. Раздражимость.

Многообразие и значение одноклеточных. Малярийный паразит - возбудитель малярии. Ликвидация малярии как массового заболевания.

Тип Кишечнополостные. Общая характеристика типа. Пресноводный полип - гидра. Среда обитания и внешнее строение. Лучевая симметрия. Внутреннее строение (двухслойность, разнообразие клеток). Питание. Дыхание. Нервная система. Рефлекс. Регенерация. Размножение вегетативное и половое. Морские кишечнополостные (полипы и медузы) и их значение.

Тип Плоские черви. Общая характеристика типа. Внешнее строение. Мускулатура. Питание. Дыхание. Выделение. Нервная система. Размножение. Регенерация.

Тип Круглые черви. Общая характеристика типа. Внешнее строение. Полость тела. Питание. Размножение и развитие. Многообразие паразитических червей и борьба с ними.

Тип Кольчатые черви. Общая характеристика типа. Среда обитания. Внешнее строение. Ткани. Кожно-мускульный мешок. Полость тела. Системы органов пищеварения, кровообращения, выделения. Процессы жизнедеятельности. Нервная система. Регенерация. Размножение.

Тип Моллюски. Общая характеристика типа. Среда обитания и внешнее строение. Особенности процессов жизнедеятельности.

Тип Членистоногие. Общая характеристика типа. Класс Ракообразные. Речной рак. Среда обитания. Внешнее строение. Размножение. Внутреннее строение. Пищеварительная, кровеносная и дыхательная системы. Органы выделения. Питание, дыхание, выделение. Особенности процессов жизнедеятельности. Нервная система и органы чувств.

Класс Паукообразные. Паук-крестовик. Среда обитания. Внешнее строение. Ловчая сеть, ее устройство и значение. Питание, дыхание, размножение. Роль клещей в природе и их практическое значение. Меры защиты человека от клещей.

Класс Насекомые. Майский жук. Внешнее и внутреннее строение. Процесс жизнедеятельности. Размножение. Типы развития.

Отряды насекомых с полным превращением. Чешуекрылые. Капустная белянка. Тутовый шелкопряд. Шелководство. Двукрылые. Комнатная муха, оводы. Перепончатокрылые. Медоносная пчела и муравьи. Инстинкт. Наездники. Биологический способ борьбы с вредителями. Отряд насекомых с неполным превращением. Прямокрылые. Перелетная саранча - опасный вредитель сельского хозяйства. Роль насекомых в природе, их практическое значение. Сохранение их видового многообразия.

Тип Хордовые. Общая характеристика типа. Класс Ланцетники. Ланцетник - низшее хордовое животное. Среда обитания. Внешнее строение. Хорда. Особенности внутреннего строения. Сходство ланцетников с позвоночными и беспозвоночными.

Класс Рыбы. Общая характеристика класса. Речной окунь. Среда обитания. Внешнее строение. Скелет и мускулатура. Полость тела. Пищеварительная, кровеносная, дыхательная системы. Плавательный пузырь. Нервная система и органы чувств. Поведение. Размножение и развитие. Забота о потомстве. Многообразие рыб. Отряды рыб: акулы, осетровые, сельдеобразные, карпообразные, кистеперые. Хозяйственное значение рыб. Промысел рыб. Искусственное разведение рыб. Прудовое хозяйство. Влияние деятельности человека на численность рыб. Необходимость рационального использования рыбных богатств, их охраны (защита вод от загрязнения и др.).

Класс Земноводные. Общая характеристика класса. Лягушка. Особенности среды обитания. Внешнее строение. Скелет и мускулатура. Особенности строения внутренних органов и процессов жизнедеятельности. Нервная система и органы чувств. Размножение и развитие. Многообразие земноводных и их значение. Происхождение земноводных.

Класс Пресмыкающиеся. Общая характеристика класса. Прыткая ящерица. Среда обитания. Внешнее строение. Особенности внутреннего строения. Размножение. Регенерация. Многообразие современных пресмыкающихся. Отряд Чешуйчатые. Отряд Черепахи. Древние пресмыкающиеся: динозавры, зверозубые ящеры. Происхождение пресмыкающихся.

Класс Птицы. Общая характеристика класса. Голубь. Среда обитания. Внешнее строение. Скелет и мускулатура. Полость тела. Особенности внутреннего строения и процессов жизнедеятельности. Нервная система и органы чувств. Поведение. Размножение и развитие. Сезонные явления в жизни птиц, гнездование, кочевки и перелеты. Происхождение птиц. Приспособленность птиц к различным средам обитания. Птицы парков, садов, лугов и полей. Птицы леса. Хищные птицы. Птицы болот и побережий водоемов. Птицы степей и пустынь. Роль птиц в природе и их значение в жизни человека. Роль заповедников и зоопарков в сохранении редких видов птиц. Привлечение птиц. Птицеводство.

Класс Млекопитающие. Общая характеристика класса. Домашняя собака. Внешнее строение. Скелет и мускулатура. Полости тела. Система органов. Нервная система и органы чувств. Поведение. Размножение и развитие. Забота о потомстве. Отряды млекопитающих. Первозвери. Происхождение млекопитающих. Рукокрылые: летучие мыши. Грызуны. Хищные: собачьи, кошачьи. Ластоногие. Китообразные. Парнокопытные. Особенности строения пищеварительной системы жвачных. Породы крупного рогатого скота. Кабан. Домашние свиньи. Непарнокопытные. Дикая лошадь. Породы домашних лошадей. Приматы. Роль млекопитающих в природе и в жизни человека. Влияние деятельности человека на численность и видовое многообразие млекопитающих, их охрана.

III. Человек и его здоровье

Анатомия, физиология и гигиена человека - науки, изучающие строение и функции организма человека и условия сохранения его здоровья. Гигиенические аспекты охраны окружающей среды.

Общий обзор организма человека. Общее знакомство с организмом человека (органы и системы органов). Элементарные сведения о строении, функциях и размножении клеток. Рефлекс. Краткие сведения о строении и функциях тканей. Ткани (эпителиальные, соединительные, мышечные и нервная).

Опорно-двигательная система. Значение опорно-двигательной системы. Строение скелета человека. Соединения костей: неподвижные, полуподвижные суставы. Состав, строение (макроскопическое) и рост костей в толщину. Мышцы, их строение и функции. Нервная регуляция деятельности мышц. Движения в суставах. Рефлекторная дуга. Работа мышц. Влияние ритма и нагрузки на работу мышц. Утомление мышц. Значение физических упражнений для правильного формирования скелета и мышц. Предупреждение искривления позвоночника и развития плоскостопия.

Кровь. Внутренняя среда организма: кровь, тканевая жидкость, лимфа. Относительное постоянство внутренней среды. Состав крови: плазма, форменные элементы. Группы крови. Значение переливания крови. Свертывание крови как защитная реакция. Эритроциты и лейкоциты, их строение и функции. Малокровие. Учение И.И.Мечникова о защитных свойствах крови. Борьба с эпидемиями. Иммунитет.

Кровообращение. Органы кровообращения: сердце и сосуды (артерии, капилляры, вены). Большой и малый круги кровообращения. Сердце, его строение и работа. Автоматия сердца. Понятие о нервной и гуморальной регуляции деятельности сердца. Движение крови по сосудам. Пульс. Кровяное давление. Гигиена сердечно-сосудистой системы.

Дыхание. Значение дыхания. Органы дыхания, их строение и функция. Голосовой аппарат. Газообмен в легких и тканях. Дыхательные движения. Понятия о жизненной емкости легких. Понятие о гуморальной и нервной регуляции дыхания. Гигиена дыхания.

Пищеварение. Питательные вещества и пищевые продукты. Пищеварение, ферменты и их роль в пищеварении. Строение органов пищеварения. Пищеварение в полости рта. Глотание. Работы И.П.Павлова по изучению деятельности слюнных желез. Пищеварение в желудке. Понятие о нервно-гуморальной регуляции желудочного сокоотделения. Работы И.П.Павлова по изучению пищеварения в желудке. Печень, поджелудочная железа и их роль в пищеварении. Изменение питательных веществ в кишечнике. Всасывание. Гигиена питания.

Обмен веществ. Водно-солевой, белковый, жировой и углеводный обмен. Распад и окисление органических веществ в клетках. Ферменты. Пластический и энергетический обмен - две стороны единого процесса обмена веществ. Обмен веществ между организмом и окружающей средой. Норма питания. Значение правильного питания. Витамины и их значение для организма.

Выделение. Органы мочевыделительной системы. Функции почек. Значение выделения продуктов обмена веществ.

Кожа. Строение и функции кожи. Роль кожи в регуляции теплоотдачи. Закаливание организма. Гигиена кожи и одежды.

Нервная система. Значение нервной системы. Строение и функции спинного мозга и отделов головного мозга: продолговатого, среднего, промежуточного, мозжечка. Понятие о вегетативной нервной системе. Большие полушария головного мозга. Значение коры больших полушарий.

Анализаторы. Органы чувств. Значение органов чувств. Анализаторы. Строение и функции органов зрения. Гигиена зрения. Строение и функции органа слуха. Гигиена слуха.

Высшая нервная деятельность. Безусловные и условные рефлексы. Образование и биологическое значение условных рефлексов. Торможение условных рефлексов. Роль И.М.Сеченова и И.П.Павлова в создании учения о высшей нервной деятельности; его сущность. Значение слова. Сознание и мышление человека как функции высших отделов головного мозга. Антинаучность религиозных представлений о душе. Гигиена физического и умственного труда. Режим труда и отдыха. Сон, его значение. Вредное влияние курения и употребления спиртных напитков на нервную систему.

Железы внутренней секреции. Значение желез внутренней секреции. Понятие о гормонах. Роль гуморальной регуляции в организме.

Развитие человеческого организма. Воспроизведение организмов. Половые железы и половые клетки. Оплодотворение. Развитие зародыша человека. Особенности развития детского и юношеского организмов.

IV. Общая биология

Общая биология - предмет об основных закономерностях жизненных явлений. Значение биологии для медицины, сельского хозяйства и других отраслей народного хозяйства.

Эволюционное учение

Краткие сведения о додарвиновском периоде развития биологии. Основные положения эволюционного учения Ч.Дарвина. Значение теории эволюции для развития естествознания.

Критерии вида. Популяция - единица вида и эволюции. Понятие сорта растений и породы животных.

Движущие силы эволюции: наследственность, борьба за существование, изменчивость, естественный отбор. Ведущая роль естественного отбора в эволюции.

Искусственный отбор и наследственная изменчивость - основа выведения пород домашних животных и сортов культурных растений. Создание новых высокопродуктивных пород животных и сортов растений.

Возникновение приспособлений. Относительный характер приспособленности.

Микроэволюция. Видообразование.

Результаты эволюции: приспособленность организмов, многообразие видов.

Использование теории эволюции в сельскохозяйственной практике и в деле охраны природы.

Развитие органического мира

Доказательства эволюции органического мира. Главные направления эволюции. Ароморфоз, идеоадаптация. Соотношение различных направлений эволюции. Биологический прогресс и регресс. Краткая история развития органического мира.

Основные ароморфозы в эволюции органического мира.

Основные направления эволюции покрытосеменных, насекомых, птиц и млекопитающих в кайнозойскую эру.

Влияние деятельности человека на многообразие видов, природные сообщества, их охрана.

Происхождение человека

Ч.Дарвин о происхождении человека от животных.

Движущие силы антропогенеза: социальные и биологические факторы. Ведущая роль законов общественной жизни в социальном прогрессе человечества.

Древнейшие, древние и ископаемые люди современного типа.

Человеческие расы, их происхождение и единство. Антинаучная, реакционная сущность социального дарвинизма и расизма.

Основы экологии

Предмет и задачи экологии, математическое моделирование в экологии. Экологические факторы. Деятельность человека как экологический фактор. Комплексное воздействие факторов на организм. Ограничивающие факторы. Фотопериодизм. Вид, его экологическая характеристика.

Популяция. Факторы, вызывающие изменение численности популяций, способы ее регулирования.

Рациональное использование видов, сохранение их разнообразия.

Биогеоценоз. Взаимосвязи популяций в биогеоценозе. Цепи питания. Правило экологической пирамиды. Саморегуляция. Смена биогеоценозов. Агроценозы. Повышение продуктивности агроценозов на основе мелиорации земель, внедрения новых технологий выращивания растений.

Охрана биогеоценозов.

Основы учения о биосфере

Биосфера и ее границы. Биомасса поверхности суши, Мирового океана, почвы. Живое вещество, его газовая, концентрационная, окислительная и восстановительная функции. Круговорот веществ и превращение энергии в биосфере. В.И.Вернадский о возникновении биосферы.

Основы цитологии

Основные положения клеточной теории. Клетка - структурная и функциональная единица живого. Строение и функция ядра, цитоплазмы и ее основных органоидов. Особенности строения клеток прокариот, эукариот.

Содержание химических элементов в клетке. Вода и другие неорганические вещества, их роль в жизнедеятельности клетки. Органические вещества: липиды, АТФ, биополимеры (углеводы, белки, нуклеиновые кислоты), их роль в клетке. Ферменты, их роль в процессах жизнедеятельности. Самоудвоение ДНК.

Обмен веществ и превращение энергии - основа жизнедеятельности клетки. Энергетический обмен в клетке и его сущность. Значение АТФ в энергетическом обмене.

Пластический обмен. Фотосинтез. Пути повышения продуктивности сельскохозяйственных растений. Биосинтез белков. Ген и его роль в биосинтезе. Код ДНК. Реакции матричного синтеза. Взаимосвязь процессов пластического и энергетического обмена.

Вирусы, особенности их строения и жизнедеятельности.

Размножение и индивидуальное развитие организмов

Деление клетки, мейоз и оплодотворение - основа размножения и индивидуального развития организмов. Подготовка клетки к делению. Удвоение молекул ДНК. Хромосомы, их гаплоидный и диплоидный набор, постоянство числа и формы.

Деление клетки и его значение.

Половое и бесполое размножение организмов. Половые клетки. Мейоз. Развитие яйцеклеток и сперматозоидов. Оплодотворение.

Развитие зародыша (на примере животных). Постэмбриональное развитие. Вредное влияние алкоголя и никотина на развитие организма человека.

Возникновение жизни на Земле.

Основы генетики

Основные закономерности наследственности и изменчивости организмов и их цитологические основы.

Предмет, задачи и методы генетики.

Моно- и дигибридное скрещивание. Законы наследственности, установленные Г.Менделем. Доминантные и рецессивные признаки. Аллельные гены. Фенотип и генотип. Гомозигота и гетерозигота. Единообразие первого поколения.

Промежуточный характер наследования. Закон расщепления признаков. Статистический характер явлений расщепления. Цитологические основы единообразия первого поколения и расщепления признаков во втором поколении. Закон независимого наследования и его цитологические основы.

Сцепленное наследование. Нарушение сцепления. Перекрест хромосом.

Генотип как целостная исторически сложившаяся система. Генетика пола. Хромосомная теория наследственности.

Значение генетики для медицины и здравоохранения. Вредное влияние никотина, алкоголя и других наркотических веществ на наследственность человека.

Роль генотипа и условий внешней среды в формировании фенотипа. Модификационная изменчивость. Норма реакции. Статистические закономерности модификационной изменчивости.

Мутации, их причины. Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости. Н.И.Вавилов. Экспериментальное получение мутаций.

Мутации как материал для искусственного и естественного отбора. Загрязнение природной среды мутагенами и его последствия.

Генетика и теория эволюции. Генетика популяций. Формы естественного отбора: движущий и стабилизирующий.

Основы селекции

Генетические основы селекции растений, животных и микроорганизмов.

Задачи современной селекции. Н.И.Вавилов о происхождении культурных растений. Значение исходного материала для селекции.

Селекция растений. Основные методы селекции: гибридизация и искусственный отбор. Роль естественного отбора в селекции. Самоопыление перекрестноопыляемых растений. Гетерозис. Полиплодия и отдаленная гибридизация. Достижения селекции растений.

Селекция животных. Типы скрещивания и методы разведения. Метод анализа наследственных хозяйственно-ценных признаков у животных-производителей. Отдаленная гибридизация домашних животных.

Селекция бактерий, грибов, ее значение для микробиологической промышленности (получение антибиотиков, ферментных препаратов, кормовых дрожжей и др. ). Основные направления биотехнологии (микробиологическая промышленность, генная и клеточная инженерия).

Биосфера и научно-технический прогресс

Биосфера в период научно-технического прогресса и здоровье человека. Проблемы окружающей среды: защита от загрязнения, сохранения эталонов и памятников природы, видового разнообразия, биоценозов, ландшафтов.

II часть. Требования к поступающему

На экзамене по биологии поступающий в высшее учебное заведение должен показать:

  1. знание главнейших понятий, закономерностей и законов, касающихся строения, жизни и развития растительного, животного и человеческого организмов, развития живой природы;
  2. знание строения и жизни растений, животных, человека, основных групп растений и классификации животных;
  3. умение обосновывать выводы, оперировать понятиями при объяснении явлений природы с приведением примеров из практики сельскохозяйственного и промышленного производства, здравоохранения и т. д. Этому умению придается особое значение, так как оно будет свидетельствовать об осмысленности знаний, о понимании излагаемого материала экзаменующимся.


Роль белков, жиров и углеводов в организме человека

2 Видеолекторий на тему: «Роль белков, жиров и углеводов в организме человека»

Белки, жиры и углеводы играют важную роль в организме человека.

Белки—сложные вещества, состоящие из аминокислот. Являются неизменной составляющей частью рациона. Это главный строительный материал, без которого невозможен рост мускулатуры и тканей в целом. Белки подразделяются на 2 категории:

Животный, который поступает из продуктов животного происхождения. К этой категории можно отнести мясо, птицу, рыбу, молоко, творог и яйца.

Растительный, который организм получает из растений. Здесь стоит выделить рожь, овсянку, грецкие орехи, чечевицу, фасоль, сою и морские водоросли.

Жиры - это органические соединения, отвечающие за «резервный фонд» энергии в организме, главные поставщики энергии в периоды дефицита пищи и болезней, когда организм получает малый объем питательных элементов или же не получает их вовсе. Жиры необходимы для эластичности кровеносных сосудов, благодаря чему полезные элементы быстрее проникают к тканям и клеткам, способствуют нормализации состояния кожных покровов, ногтевых пластин и волос. Жиры в больших количествах содержатся в орехах, масле сливочном, маргарине, жире свином, сыре твердом.

Углеводы — это главный источник энергии для людей. В зависимости от количества структурных единиц углеводы делятся на простые и сложные. Углеводы, называемые простыми или «быстрыми», легко усваиваются организмом и повышают уровень сахара в крови, что может повлечь набор лишнего веса и ухудшение метаболизма.

Сложные углеводы состоят из множества связанных сахаридов, включая в себя от десятков до сотен элементов. Подобные углеводы считаются полезными, поскольку при переваривании в желудке они отдают свою энергию постепенно, обеспечивая стабильное и долговременное чувство насыщения.

Также важную роль в организме играют витамины и микроэлементы, которые не включены в структуру тканей, однако без их участия не выполнялись бы многие жизненно важные функции, происходящие в человеческом организме.

Практически все жизненные процессы в нашем теле находятся в зависимости от того, что мы употребляем в пищу. Достаточно богаты углеводами свежие фрукты. Необходимо избегать чрезмерного употребления сладостей, мучных изделий, сахара. Рациональное питание имеет существенное значение  – и это подразумевает не только своевременное употребление вкусно приготовленной еды, но и включение в ежедневный рацион оптимального соотношения таких важных для правильной жизнедеятельности веществ, как белки, жиры, углеводы, витамины и микроэлементы. От  гармоничного сочетания всех этих веществ зависит поддержание нормальной  жизнедеятельности человека.

 

Абхазский государственный университет | Абхазский государственный университет

Факультет, направление подготовки  

(специальность), образовательная программа  

Форма обучения  

План приема  

Вступительные испытания  

(с указанием формы проведения и

 приоритетности  

при ранжировании поступающих)  

бюджетные места  

(гос. заказ)  

платная основа  

абх. сектор  

русск. сектор  

абх. сектор  

русск. сектор  

020400.62

Биология  

  

очная  

10  

10  

2  

3  

1.Биология (устно)  

2.Химия (устно)  

3.Родной язык (диктант)  

020100.62  

Химия  

Неорганическая химия и химия координационных соединений.  

  

очная  

7  

7  

2  

3  

1.Химия (устно)  

2.Математика (устно)  

3.Родной язык (диктант)  

100400.62  

Туризм  

Технология                    и 

организация  туроператорской  и  турагентской деятельности.  

очная  

3  

3  

10  

10  

1.География (устно)  

2.Иностранный язык (устно)  

3.Родной язык (диктант)  

021000.62

География  

Общая география  

очная  

10  

10  

2  

3  

1.География (устно)  

2.Математика (устно)  

3.Родной язык (диктант)  

040800  

Медицинская биохимия  

  

очная  

1  

5  

14

10  

1.Биология (устно)  

2.Химия (устно)  

3.Родной язык (диктант)  

 

250100.62

Лесное дело

Лесное хозяйство

очное

0

0

7

8

1. Биология (устно)

2. Математика (устно)

3. Родной язык (диктант)

 

 

Программа по биологии

1.  Растения

 

1.1. Общее знакомство с цветковыми растениями Цветковое растение и его органы: корень и побег. Строение побега: стебель, листья, почки. Цветок – видоизмененный побег. Плоды и семена, приспособленность их к распространению в природе. Жизненные формы растений: деревья, кустарники, травянистые растения. Однолетние, двулетние, многолетние растения.

1.2. Клеточное строение растительного организма. Знакомство с увеличительными приборами (лупа, микроскоп). Клетка и ее строение: оболочка, цитоплазма, ядро, пластиды, вакуоли. Органические и неорганические вещества растительных клеток. Жизнедеятельность клетки: движение цитоплазмы, поступление веществ в клетку, ее рост и деление. Ткани. Клеточное строение растений.

 

1.3. Корень. Корень. Виды корней. Типы корневых систем. Внешнее и внутреннее строение корня. Зоны корня. Рост корня. Основные функции корня: поглощение воды и минеральных веществ, укрепление растения в почве. Дыхание корня. Почва,            ее       значение        для      жизни растений.       Охрана              почв. Удобрения. Значение обработки почвы, внесения удобрений. Видоизменения корней, их использование человеком.

 

1.4. Побег. Строение           побега и          его      основные       функции.       Почка               — зачаточный побег, ее строение. Развитие побега из почки. Лист.  Внешнее строение листа.  Листья простые и сложные. Жилкование. Листорасположение. Особенности микроскопического строения листа в связи с его функциями: покровная ткань (кожица, устьица), основная, проводящая и механическая ткани листа. Фотосинтез. Дыхание. Испарение воды листьями. Видоизменения листьев. Листопад. Необходимость защиты воздуха от загрязнений. Озеленение населенных пунктов и помещений. Стебель. Рост стебля в длину, ветвление. Формирование кроны. Внутреннее строение древесного стебля в связи с его функциями. Рост стебля в толщину. Образование годичных колец. Передвижение минеральных и органических веществ по стеблю. Отложение запасных веществ. Видоизмененные побеги: корневище, клубень, луковица, их строение, биологическое и хозяйственное значение.

 

1.5. Размножение растений Размножение и его значение. Способы размножения. Вегетативное размножение. Размножение растений с помощью вегетативных               органов             в             природе            и растениеводстве (видоизмененными побегами, черенками, отводками, делением куста, прививкой).  Биологическое и хозяйственное значение вегетативного размножения. Размножение растений семенами.

Цветок     -     видоизмененный    побег.     Значение    цветка      в размножении                растений.                      Строение                   околоцветника, тычинки, пестика. Соцветия и их биологическое значение. Перекрестное

опыление насекомыми, ветром. Самоопыление. Оплодотворение.      Образование            семян  и          плодов.             Значение плодов и семян в природе и жизни человека. Вред, наносимый природе массовым  сбором  дикорастущих  растений.               Охрана цветковых растений. Строение семян (на примере двудольных и однодольных растений), их химический состав. Условия прорастания семян. Дыхание семян. Питание и рост проростков. Агротехника посева семян и выращивание растений.

 

1.6. Растения и окружающая среда. Растение – целостный организм. Взаимосвязь клеток, тканей и органов.      Основные        процессы               жизнедеятельности растительного организма. Растительное сообщество. Экологические факторы неживой и живой природы и факторы, связанные с деятельностью человека. Взаимосвязь растений и факторов неживой и живой природы на примере растений леса, луга и др. Приспособляемость растений к совместной жизни в лесу, на лугу и т.д. Роль растений в природе и жизни человека. Влияние деятельности человека на жизнь растений леса, луга. Охрана растений, защита среды их обитания, законы об охране природы.

 

1.7. Отделы растений Водоросли. Строение и жизнедеятельность одноклеточных и многоклеточных водорослей. Размножение водорослей. Нитчатые водоросли. Морские водоросли. Роль водорослей в природе и народном хозяйстве, их охрана. Мхи. Строение и размножение (на примере местных видов). Образование торфа, его значение. Папоротники. Строение и размножение, роль в природе и жизни человека. Хвощи. Плауны. Образование каменного угля. Голосеменные. Строение и размножение (на примере сосны, ели или других хвойных). Распространение хвойных, их значение в природе, народном хозяйстве. Покрытосеменные               (цветковые).   Особенности строения          и жизнедеятельности покрытосеменных как наиболее высокоорганизованной группы растений, их господство на Земле.

 

1.8. Покрытосеменные растения. Многообразие цветковых растений. Класс            Двудольные   растения.       Семейства:     крестоцветные (капустные), розоцветные, бобовые, пасленовые, сложноцветные (астровые), мальвовые, маревые, виноградные. Класс Однодольные растения. Семейства: лилейные, злаки. Отличительные признаки растений перечисленных семейств, их биологические особенности, народнохозяйственное значение. Влияние деятельности человека на видовое многообразие цветковых растений. Охрана редких видов цветковых растений.

 

1.9. Сельскохозяйственные растения Происхождение              культурных               растений.         Понятие           сорта. Достижения науки в выведении новых сортов растений. Важнейшие сельскохозяйственные растения (зерновые, плодово-ягодные, овощные, масличные, технические и др.), биологические основы их выращивания.

 

1.10. Развитие растительного мира. Многообразие растений и их происхождение. Доказательства исторического развития растений: ископаемые остатки. Основные этапы в развитии растительного мира: возникновение одноклеточных и многоклеточных водорослей; возникновение фотосинтеза; выход растений на сушу (псилофиты, мхи, папоротники, голосеменные, покрытосеменные). Усложнение растений в процессе исторического развития. Господство покрытосеменных в настоящее время, их многообразие и распространение на земном шаре. Влияние хозяйственной деятельности человека на растительный мир. Охрана растений.

 

 

2.  Бактерии. Грибы. Лишайники

2.1. Бактерии Строение и жизнедеятельность бактерий. Размножение бактерий. Распространение бактерий в воздухе, почве, воде, живых организмах. Роль бактерий в природе, промышленности, медицине, сельском хозяйстве. Патогенные бактерии и борьба с ними.

 

2.2. Грибы. Лишайники Общая характеристика грибов. Шляпочные грибы, их строение, питание. Съедобные и ядовитые грибы. Профилактика отравления ядовитыми грибами. Правила сбора грибов и их охрана. Симбиоз грибов с растениями. Плесневые грибы. Пеницилл, его использование для получения антибиотиков. Дрожжи. Грибы-паразиты, вызывающие болезни растений. Роль грибов в природе и хозяйстве.

 

Строение лишайника. Симбиоз. Питание. Размножение. Роль лишайников в природе и хозяйстве.



3.Животные

3.1. Общие сведения о животном мире Многообразие, животного мира. Признаки животных. Основные отличия животных от растений, черты их сходства. Среды жизни и многообразие животных. Систематика животных.

3.2. Одноклеточные животные Строение           и            образ   жизни               одноклеточных           животных. Обыкновенная   амеба. Строение            клетки.           Среда  обитания. Передвижение. Питание. Дыхание. Выделение. Размножение. Образование цисты. Многообразие одноклеточных животных. Зеленая эвглена, особенности питания. Инфузория – туфелька. Раздражимость. Малярийный паразит. Морские простейшие (фораминиферы, радиолярии). Значение простейших в природе, жизни человека. Общая характеристика простейших.

 

3.3. Тип Кишечнополостные Общая характеристика и образ жизни кишечнополостных. Пресноводная гидра. Среда обитания. Внешнее строение. Лучевая симметрия Двухслойность. Особенности строения

 

клетки многоклеточного организма. Покровные, стрекательные, нервные клетки. Нервная система. Питание. Регенерация. Размножение. Многообразие кишечнополостных (коралловые полипы и медузы), их значение.

 

3.4. Типы Плоские, Круглые, Кольчатые черви. Тип Плоские черви. Общая характеристика и многообразие типа. Печеночный сосальщик. Двусторонняя симметрия. Особенности строения и процессов жизнедеятельности, обусловленные паразитическим образом жизни; вред, наносимый животноводству, меры борьбы. Многообразие видов (бычий цепень, эхинококк, белая планария). Тип Круглые черви. Общая характеристика и многообразие типа. Человеческая аскарида – паразит человека. Меры предупреждения от заражения. Тип Кольчатые черви. Общая характеристика и многообразие типа. Дождевой червь, его среда обитания, внешнее строение, передвижение. Ткани, органы, системы органов. Процессы жизнедеятельности. Регенерация. Размножение. Роль дождевых червей в почвообразовании.

 

3.5. Тип Моллюски Общая характеристика и образ жизни моллюсков. Беззубка. Среда обитания, особенности внешнего строения, питания, дыхания, размножения.

 

Многообразие моллюсков (большой прудовик, виноградная улитка, слизни, устрица, мидия). Значение моллюсков в природе, жизни человека.

 

3.6. Тип Членистоногие. Класс Ракообразные. Среда обитания ракообразных. Особенности строения, жизнедеятельности, размножения, многообразие ракообразных. Общая характеристика класса. Класс Паукообразные. Особенности внешнего строения, питания, дыхания, поведение паука в связи с жизнью на суше. Клещи. Внешнее строение. Клещи вредители культурных растений и меры борьбы с ними. Паразитические клещи - возбудители и переносчики опасных болезней. Меры зашиты от клещей. Общая характеристика класса. Класс Насекомые. Особенности строения, процессов жизнедеятельности насекомых на примере жука. Размножение. Типы развития насекомых. Основные отряды насекомых. Чешуекрылые. Черты приспособленности к среде обитания во внешнем строении; размножение и развитие бабочек. Тутовый шелкопряд. Двукрылые. Комнатная муха - переносчик возбудителей опасных заболеваний человека и меры борьбы с ней. Перепончатокрылые. Медоносная пчела. Состав и жизнь пчелиной семьи: танцы пчел, зимовка. Инстинкты — основа поведения               насекомых.     Пчеловодство.             Общая характеристика класса. Многообразие насекомых (колорадский жук, муравьи, наездники), их роль в природе; практическое и эстетическое значение. Биологический способ борьбы с насекомыми - вредителями сельскохозяйственных культур и его роль в сохранении урожая. Охрана насекомых. Общая характеристика типа.

 

3.7. Тип Хордовые Ланцетник. Среда обитания. Особенности строения ланцетника как низшего хордового.

 

Класс Рыбы Среда обитания рыб. Особенности внешнего строения, скелета и мускулатуры. Полость тела. Особенности строения систем внутренних органов в связи с их функциями. Обмен веществ. Нервная система и органы чувств. Рефлексы. Поведение. Размножение,       нерест и          развитие.       Забота о            потомстве. Приспособленность     рыб     к          среде  обитания.               Миграции. Многообразие    рыб (отряды:  сельдеобразные,         кистеперые). Общая  характеристика  класса.  Хозяйственное  значение  рыб. Искусственное разведение рыб, прудоводство. Охрана рыб.

Класс Земноводные Лягушка. Особенности строения, передвижения в связи со средой обитания. Нервная система и органы чувств. Размножение и развитие. Многообразие земноводных (отряды: хвостатые, бесхвостые), их происхождение, значение и охрана. Общая характеристика класса.

 

Класс Пресмыкающиеся Ящерица. Среда обитания, особенности строения, размножения, поведения в связи с жизнью на суше. Регенерация. Многообразие современных пресмыкающихся (отряды: чешуйчатые, черепахи, крокодилы), практическое значение и охрана. Происхождение пресмыкающихся. Древние пресмыкающиеся: динозавры, зверозубые ящеры. Общая характеристика класса.

 

Класс Птицы Внешнее строение, скелет, мускулатура. Особенности внутреннего строение, обмена веществ птицы, связанные с полетом. Усложнение нервной системы, органов чувств; поведение птиц.

 

Размножение и развитие птиц. Забота о потомстве. Приспособляемость птиц к сезонным явлениям в природе (гнездование, кочевки, перелеты). Происхождение птиц. Общая характеристика класса.

 

Птицы парков, садов, лугов, полей, лесов, болот, побережий, водоемов, степей, пустынь, хищные птицы. Роль птиц в природе и жизни человека, система мероприятий по охране птиц. Птицеводство. Происхождение домашних птиц, их породы.

 

Класс Млекопитающие Особенности внешнего строения, скелета, мускулатуры, внутреннего строения, обмена веществ млекопитающего. Усложнение нервной системы, органов чувств, поведения. Размножение и развитие, забота о потомстве. Общая характеристика класса. Происхождение  млекопитающих.      Первозвери.               Сумчатые. Отряды     плацентарных.          Насекомоядные        и               рукокрылые. Грызуны. Зайцеобразные. Хищные. Ластоногие и китообразные. Копытные. Приматы. Роль млекопитающих в природе и жизни человека, их охрана. Сельскохозяйственные животные класса млекопитающих. Крупный рогатый скот, овцы, свиньи, лошади. Происхождение домашних животных. Содержание, кормление и разведение.

 

4.  Эволюция животного мира

Доказательства исторического развития животного мира: сравнительно-анатомические, эмбриологические, палеонтологические. Ч. Дарвин о причинах эволюции животного мира (наследственность, изменчивость, естественный отбор). Происхождение         одноклеточных.           Происхождение многоклеточных.                                   Усложнение   строения        и            процессов жизнедеятельности позвоночных животных в процессе исторического развития животного мира. (Родство человека с животными). Несостоятельность взглядов о неизменности животного мира.



5.     Природные сообщества

 

Среда обитания организмов. Основные экологические факторы среды, их влияние на растения и животных. Природные сообщества (на примере леса, луга, водоема). Роль растений, животных, грибов и бактерий в природном сообществе. Взаимосвязи в природном сообществе. Цепи питания. Значение природных сообществ в жизни человека. Влияние деятельности человека на природные сообщества, их охрана.

                                   6.Человек и его здоровье

Введение. Общий обзор организма человека.Значение знаний о строении, жизнедеятельности организма человека и гигиене для охраны его здоровья. Человек и окружающая среда. Органы и системы органов. Строение клетки (цитоплазма, ядро, рибосомы, митохондрии, мембрана). Основные процессы жизнедеятельности клетки (питание, дыхание, деление). Краткие сведения о строении и функциях основных тканей. Рефлексы. Нервная и гуморальная регуляция деятельности организма. Организм - единое целое.

 

6.1 Опорно-двигательная система Значение опорно-двигательной системы. Скелет человека, сходство скелетов человека и животных. Особенности скелета человека, связанные с трудовой деятельностью и прямохождением. Типы соединения костей. Состав, строение и свойства костей, рост костей. Первая помощь при ушибах, растяжениях связок, вывихах, переломах.

 

Мышцы, их функции. Основные группы мышц тела человека. Работа мышц. Статическая и динамическая нагрузки. Влияние ритма и нагрузка на работу мышц.

 

6.2. Кровь и кровообращение Внутренняя среда организма, (кровь, межклеточная жидкость, лимфа) и ее относительное постоянство. Значение крови и кровообращения. Состав крови. Плазма крови. Свѐртывание крови как защитная реакция организма. Строение и функции эритроцитов и лейкоцитов. Инфекционные заболевания и борьба с ними. Предупредительные прививки. Иммунитет. Роль      И.И.    Мечникова    в          создании        учения            об               иммунитете. Переливание крови. Донорство. Органы кроветворения: сердце и сосуды (артерии, капилляры, вены). Сердце, его строение и работа. Большой и малый круги кровообращения, лимфообращение. Движение крови по сосудам. Кровяное давление. Нервная и гуморальная регуляция деятельности сердца и сосудов. Предупреждение сердечнососудистых заболеваний. Первая помощь при кровотечениях. Вредное влияние курения и употребления алкоголя на сердце и сосуды.

 

6.3. Дыхание Значение дыхания. Строение и функции органов дыхания. Голосовой аппарат. Газообмен в легких и тканях. Дыхательные движения. Жизненная емкость легких. Нервная, и гуморальная регуляция дыхания. Искусственное дыхание. Инфекционные болезни, передающиеся через воздух, предупреждение воздушно-капельных инфекций, гигиенический режим во время болезни. Гигиена органов дыхания. Вредное влияние курения на органы дыхания. Охрана окружающей воздушной среды.

 

6.4. Пищеварение Значение пищеварения. Питательные вещества и пищевые продукты. Строение и функции органов пищеварения. Зубы, профилактика болезней зубов. Пищеварительные ферменты и их значение. Роль И.П. Павлова в изучении функций органов пищеварения. Пищеварение. Печень и поджелудочная железа, их роль в пищеварении. Всасывание. Регуляция процессов пищеварения, Гигиенические условия пищеварения. Предупреждение глистных и желудочно-кишечных заболеваний, пищевых отравлений, первая доврачебная помощь при них. Влияние курения и употребления алкоголя на пищеварение.

 

6.5. Обмен веществ и энергии. Выделение. Общая характеристика обмена веществ и энергии. Пластический обмен, энергетический обмен и их взаимосвязь. Значение для организма белков, жиров и углеводов, воды и минеральных солей. Влияние алкоголя и токсических веществ, наркотиков на обмен веществ Витамины. Их роль в обмене веществ. Основные гиповитаминозы. Гипервитаминозы. Способы сохранения витаминов в пищевых продуктах. Нормы питания. Рациональное питание. Режим питания школьников. Значение выделения из организма конечных продуктов обмена веществ. Органы мочевыделительной системы, их функции, профилактика заболеваний. Строение и функции кожи. Роль кожи в теплорегуляции. Закаливание организма. Гигиена кожи, гигиенические требования к одежде и обуви. Профилактика и первая помощь при тепловом и солнечном ударах, ожогах и обморожениях, электрошоке.

 

6.6. Железы внутренней секреции. Значение желез внутренней секреции для роста, развития и регуляции функций организма. Гормоны. Внутрисекреторная деятельность желез внутренней секреции. Роль половых желез развитии организма. Половое созревание. Гигиена юноши и девушки.

 

6.7. Нервная система. Органы чувств Высшая нервная деятельность Значение нервной системы в регуляции и согласованности функций организма человека и взаимосвязи организма со средой. Центральная и периферическая нервная система. Строение и функции спинного мозга и отделов головного мозга. Роль вегетативной нервной системы в регуляции работы внутренних органов.

 

Кора больших полушарий. Органы чувств, их значение. Анализаторы. Строение, функции, гигиена. Роль И.М. Сеченова и И.П. Павлова в создании учения о высшей нервной деятельности.

 

Безусловные и условные рефлексы. Биологическое значение образования и торможения условных рефлексов. Особенности высшей нервной деятельности человека. Речь и мышление. Сознание как функция мозга. Социальная обусловленность поведения человека. Сон, его значение и гигиена. Изменение работоспособности в трудовом процессе. Гигиена умственного труда. Режим дня школьников. Вредное влияние никотина, алкоголя и наркотиков на нервную систему.

6.8. Размножение и развитие Система органов размножения. Оплодотворение и внутриутробное развитие. Рождение ребенка. Рост и развитие ребенка. Гигиена грудных детей. Вредное влияние алкоголя, никотина и других факторов на потомство. Характеристика подросткового периода.

 

 

 

7.  Общая биология

 

Изучение общих, биологических закономерностей - задача заключительного раздела курса биологии. Уровни организации живой    природы:       клеточный,            организменный,         видовой, биоценотический, биосферный. Значение биологической науки для сельского хозяйства, промышленности, медицины, гигиены, охраны природы.

7.1 Эволюционное учение. Основные       положения     эволюционной          теории            Ч.          Дарвина. Значение теории эволюции для развития естествознания. Критерии       вида.   Популяция      —          единица         вида    и            эволюции. Понятие сорта растений и породы животных. Движущие силы эволюции: наследственность, изменчивость, борьба за существование, естественный отбор. Ведущая роль естественного отбора в эволюции. Искусственный отбор и наследственная изменчивость - основа выведения пород домашних животных и сортов культурных растений. Возникновение     приспособлений. Относительный               характер приспособленности. Микроэволюция. Видообразование. Результаты эволюции: приспособленность организмов, многообразие видов.


7.2. Развитие органического мира Доказательства эволюции органического мира. Главные направления            эволюции.       Ароморфоз,    идиоадаптация. Соотношения различных       направлений  эволюции.

Биологический прогресс и регресс.Краткая история развития органического мира. Основные ароморфозы в эволюции органического мира. Основные направления эволюции покрытосеменных, насекомых, птиц и млекопитающих в кайнозойскую эру.

 

7.3. Происхождение человека. Ч. Дарвин о происхождении человека от животных. Движущие силы антропогенеза: социальные и биологические факторы. Ведущая роль законов общественной жизни в социальном прогрессе человечества. Древнейшие, древние и ископаемые люди современного типа. Человеческие расы, их происхождение и единство. Антинаучная, реакционная сущность социального дарвинизма и расизма.

 

7.4. Основы экологии Предмет и задачи экологии. Экологические факторы: абиотические, биотические, антропогенный, их комплексное воздействие на организм. Фотопериодизм. Среды жизни. Экологическая ниша.

Вид, его экологическая характеристика. Популяция, изменение численности, способы   регулирования   численности; Рациональное использование видов, сохранение их разнообразия. Биогеоценоз. Разнообразие популяций в биогеоценозе и их взаимосвязи. Цепи питания.

 

7.5. Основные учения о биосфере Биосфера. В.И. Вернадский о возникновении биосферы. Границы биосферы. Биомасса поверхности суши, Мирового океана, почвы. Живое вещество и его функции. Круговорот веществ и превращение энергии в биосфере; ноосфера.


7.6. Основы цитологии

 

Клетка – структурная и функциональная единица живого. Основные положения клеточной теории. Строение и функции компонентов клетки: ядра, оболочки, цитоплазмы. Органоиды клетки: эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи, лизосомы, рибосомы, митохондрии, пластиды. Особенности строения клеток прокариот, эукариот. Содержание химических элементов в клетке. Вода и другие неорганические вещества, их роль в жизнедеятельности клетки. Органические вещества: углеводы, липиды, белки, нуклеиновые кислоты, АТФ, биополимеры, их роль в клетке. Ферменты, их роль в регуляции процессов жизнедеятельности. Удвоение (репликация) ДНК. Обмен веществ и превращение энергии - основа жизнедеятельности клетки. Энергетический обмен в клетке и его сущность. Значение АТФ в энергетическом обмене. Пластический обмен. Хемосинтез. Фотосинтез. Биосинтез белков. Роль ДНК в реакциях матричного синтеза. Генетический код. Транскрипция. Трансляция. Взаимосвязь процессов пластического и энергетического обмена. Вирусы, особенности их строения и жизнедеятельности, вирус СПИДа. Профилактика СПИДа.

 

7.7. Размножение и индивидуальное развитие организмов Деление клетки — основа размножения и индивидуального развития организмов. Понятие жизненного цикла клетки. Митоз. Фазы митоза. Хромосомы, их гаплоидный и диплоидный   набор, постоянство   числа   и            формы. Биологическое            значение        митоза.           Мейоз.           Фазы   мейоза. Кроссинговер. Биологическое значение мейоза. Половое            и          бесполое        размножение            организмов.    Половые клетки.         Гаметогенез: сперматогенез             и               оогенез. Оплодотворение. Развитие зародыша (на примере животных). Постэмбриональное развитие. Вредное влияние алкоголя и никотина на развитие организма человека. Возникновение жизни на Земле.


7.8. Основы генетики Генетика — наука о наследственности и изменчивости организмов. Основные методы генетики. Законы           наследственности,            установленные         Г.        Менделем,      в моногибридных и дигибридных скрещиваниях. Взаимодействия аллельных генов: полное доминирование, неполное доминирование, кодоминирование, сверхдоминирование. Условия необходимые для проявления закона расщепления. Статистический характер явлений расщепления. Взаимодействия неаллельных генов. Генетика пола. Половые хромосомы. Сцепленное с полом наследование. Хромосомная теория наследственности. Сцепленное наследование генов. Нарушение сцепления. Перекрест хромосом. Значение генетики для медицины и здравоохранения. Вредное влияние никотина, алкоголя и наркотиков на наследственность человека. Роль генотипа и условий внешней среды в формировании фенотипа. Модификационная изменчивость. Норма реакции. Статистические               закономерности         модификационной изменчивости.   Мутации.               Классификация мутаций. Полиплиодия. Мутагенные факторы среды. Экспериментальное получение мутаций. Мутации как материал для искусственного и естественного отбора. Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости Н.И.Вавилова. Генетика              популяций.               Генетика          и            теория эволюции. Биотехнологии и манипуляции с генами. Генетическая безопасность. Н.И. Вавилов о происхождении культурных растений. Основные методы селекции: гибридизация и искусственный отбор. Роль естественного отбора в селекции. Селекция растений. Самоопыление перекрестноопыляемых растений. Гетерозис. Полиплоидия и отдаленная гибридизация. Достижения селекции растений. Селекция животных. Типы скрещивания и методы разведения. Метод анализа наследственных хозяйственно ценных признаков у животных-производителей. Отдаленная гибридизация домашних животных. Биотехнология, и ее основные направления: микробиологический синтез, генная и клеточная инженерия. Значение биотехнологии для селекции.

 

Образец билета по биологии

 

1. Корень. Строение. Функции. Виды корней. Типы корневых систем. Видоизменение корней.

 

2.  Тип Кишечнополостные. Пресноводная гидра. Особенности

строения и процессов жизнедеятельности. Роль в природе.

 

3.Гуморальная регуляция деятельности организма. Железы внутренней секреции. Гипо- и гиперфункция желез.

 

4.Законы наследования признаков при дигибридных скрещиваниях.

 

 

Рекомендуемая литература по биологии

 

1.     Серебрякова Т., Гуленкова М., Шорина Н. Биология. Растения / Учебник для 6-7 классов средней школы. – М., (разные годы издания).

 

2.     Никишов А. Биология. Животные / Учебник для 7-8 классов средней школы. – М., (разные года издания).

 

3.    Батуев А.С. Биология. Человек / Учебник для 9 класса средней школы. – М., (разные года издания).

 

4.   Батуев А.С. Биология. Общая биология / Ученик для 10-11 классов средней школы. – М., (разные года издания).

 

5.  Чебышев Н.В. Биология / Пособие для поступающих в вузы.

М., 2007.

 

6.   Ярыгин В.Н. Биология: В 2 кн. / Пособие для поступающих в вузы. М., 2004.

 

 

 

 

 

 

Программа по химии

I. Теоретические основы химии

 

Абитуриент должен знать основы химической науки (факты, понятия, законы, теории), приводить примеры, устанавливать причинно-следственные связи, владеть химическим языком, называть вещества по принятой номенклатуре, знать формулы веществ.

 

Предмет и задачи химии. Место химии среди естественных наук.

 

Атомно-молекулярное учение. Молекулы. Атомы. Постоянство состава вещества. Относительная атомная и относительная молекулярная масса. Закон сохранения массы, его значение в химии. Моль — единица количества вещества. Молярная масса. Число Авогадро.

 

Химический элемент, простое вещество, сложное вещество. Знаки химических элементов и химические формулы. Расчет массовой доли химического элемента в веществе по его формуле.

 

Строение ядер атомов химических элементов и электронных оболочек атомов на примере элементов 1, 2, 3 и 4-го периодов периодической системы. Изотопы.

 

Периодический закон химических элементов Д.И.Менделеева. Распределение электронов в атомах элементов первых четырех периодов. Малые и большие периоды, группы и подгруппы. Характеристика отдельных химических элементов главных подгрупп на основании положения в периодической системе и строения атома. Значение периодического закона для понимания научной картины мира, развития науки и техники.

 

Типы химических связей: ковалентная (полярная и неполярная), ионная, водородная, металлическая. Примеры соединений со связями разных типов. Валентность и степень окисления. Типы  химических    реакций:          реакции               соединения, разложения,       замещения,     обмена.             Окислительно-восстановительные реакции. Тепловой эффект химических реакций. Скорость химических реакций. Зависимость скорости от природы реагирующих веществ, концентрации, температуры. Катализ. Обратимость химических реакций. Химическое равновесие и условия его смещения. Растворы.     Растворимость               веществ.           Зависимость растворимости веществ от их природы, температуры, давления. Тепловой эффект при растворении. Концентрация растворов. Значение растворов в промышленности, сельском хозяйстве, быту. Электролитическая  диссоциация. Степень            диссоциации. Сильные и            слабые            электролиты. Реакции         ионного            обмена. Электролитическая диссоциация кислот, щелочей и солей.

II.Неорганическая химия

 

На основании периодического закона абитуриенты должны уметь давать сравнительную характеристику элементов по группам и периодам.

 

Характеристика элемента включает электронную конфигурацию атома; возможные валентности и степени окисления элемента в соединениях; формы простых веществ

 

и   основные типы соединений, их физические и химические свойства, лабораторные и промышленные способы получения; распространенность элемента и его соединений в природе, практическое значение и области применения его соединений. При описании химических свойств должны быть отражены реакции с участием неорганических и органических

 

соединений (кислотно-основные и окислительно-восстановительные превращения), а также качественные реакции. Химические свойства иллюстрируются уравнениями реакции в молекулярном и сокращенном ионном виде или электронными уравнениями с указанием окислителя и восстановителя, условиями проведения реакции.

Оксиды кислотные, основные, амфотерные. Способы получения и свойства оксидов. Амфотерность. Основания, способы их получения и свойства. Щелочи, их получение, свойства и применение. Амфотерность.

 

Кислоты, свойства, способы получения. Реакция нейтрализации.

 

Соли. Состав и свойства. Гидролиз солей.

 

Водород. Химические, физические свойства. Взаимодействие с кислородом, оксидами металлов, с органическими веществами. Применение водорода как экологически чистого топлива и сырья для химической промышленности.

 

Кислород. Химические, физические свойства. Аллотропия.

Применение кислорода. Круговорот кислорода в природе.

 

Вода. Физические и химические свойства. Кристаллогидраты. Значение воды в промышленности, сельском хозяйстве, быту, природе. Охрана водоемов от загрязнения.

 

Галогены. Общая характеристика галогенов. Соединения галогенов в природе, их применение.

 

Хлор. Физические, химические свойства. Реакции с неорганическими и органическими веществами. Получение хлора в промышленности. Соединения хлора. Применение хлора и его соединений.

 

Подгруппа углерода. Общая характеристика элементов IV группы главной подгруппы. Физические и химические свойства. Углерод, его аллотропные формы. Соединения углерода: оксиды (II, IV), угольная кислота и ее соли.

 

Кремний. Соединения кремния в природе, их использование в технике.

 

Подгруппа кислорода. Общая характеристика элементов главной подгруппы VI группы. Сера, ее физические и химические свойства. Соединения серы: сероводород, оксиды серы. Серная кислота, ее свойства, химические основы производства.

 

Общая характеристика элементов главной подгруппы V группы. Азот. Физические и химические свойства. Соединения азота: аммиак, соли аммония, оксиды азота, азотная кислота, соли азотной кислоты (физические и химические свойства). Производство аммиака. Применение аммиака, азотной кислоты и ее солей. Фосфор, его аллотропные формы, физические и химические свойства. Оксиды фосфора (V), фосфорная кислота и ее соли. Фосфорные удобрения.

 

Металлы. Положение в периодической системе. Особенности строения их атомов. Металлическая связь. Характерные физические и химические свойства. Коррозия металлов.

 

Щелочные металлы. Общая характеристика на основе положения в периодической системе Д.И. Менделеева. Соединения натрия, калия в природе, их применение. Калийные удобрения.

Общая характеристика элементов главных подгрупп II и III групп периодической системы Д.И. Менделеева. Кальций, его соединения в природе. Жесткость воды и способы ее устранения.

 

Алюминий. Характеристика алюминия и его соединений. Амфотерность оксида алюминия. Применение алюминия и его сплавов. Железо. Характеристика железа, оксидов, гидроксидов, солей железа (II) и (III). Природные соединения железа. Сплавы железа — чугун и сталь. Применение сплавов и соединений железа.

 

Металлургия. Металлы в современной технике. Основные способы промышленного получения металлов. Доменное производство чугуна. Способы производства стали. Проблема малоотходных производств в металлургии и охрана окружающей среды.

 

 

III.Органическая химия

 

Характеристика каждого класса органических соединений включает особенности электронного и пространственного строения соединений данного класса, закономерности измене-ния физических и химических свойств в гомологическом ряду, номенклатуру, виды изомерии, основные типы химических ре-акций и их механизмы.

 

Характеристика конкретных соединений включает физи-ческие и химические свойства, лабораторные и промышленные способы получения, области применения. При описании химических свойств соединений необходимо учитывать реакции с участием, как радикала, так и функциональной группы. Абитуриент должен владеть

 

основными понятиями органической химии, уметь иллюстрировать ответ уравнениями реакции с использованием структурных формул и обязательным указанием условий их протекания, называть органические вещества по международной номенклатуре.

 

Основные положения теории химического строения A.M. Бутлерова. Зависимость свойств веществ от химического строения. Изомерия. Электронная природа химических связей

 

в     молекулах органических соединений, способы разрыва связей, понятие о свободных радикалах.

 

Гомологический ряд предельных углеводородов (алканов), их электронное и пространственное строение, sp3-гибридизация. Метан. Номенклатура алканов, их физические и

 

химические свойства. Циклопарафины. Предельные углеводороды в природе.

 

Этиленовые углеводороды (алкены). Гомологический ряд алкенов. Двойная связь, сигма- и пи-связи, sр2-гибридизация. Физические свойства. Изомерия углеродного скелета и положение двойной связи. Номенклатура. Химические

 

свойства. Получение углеводородов реакцией дегидрирования. Применение этиленовых углеводородов. Природный каучук, его строение и свойства.

 

Ацетилен. Тройная связь, sp-гибридизация. Гомологический ряд ацетилена. Физические и химические свойства, применение ацетилена. Получение его карбидным способом из метана.

 

Бензол, его электронное строение, химические свойства. Промышленное получение и применение бензола. Понятие о ядохимикатах, условиях их использования в сельском хозяйстве на основе требований охраны окружающей среды.

 

Взаимосвязь предельных, непредельных и ароматических углеводородов.

 

Природные источники углеводородов: нефть, природный и попутный нефтяные газы, уголь. Фракционная перегонка нефти. Крекинг. Ароматизация нефтепродуктов. Охрана окружающей среды при нефтепереработке.

 

Спирты, их строение, химические свойства. Изомерия. Номенклатура спиртов. Химические свойства спиртов. Применение метилового и этилового спиртов. Ядовитость спиртов, их губительное действие на организм человека. Генетическая связь между углеводородами и спиртами.

 

Фенол, строение, физические свойства. Химические свойства фенола. Применение фенола. Охрана окружающей среды от промышленных отходов, содержащих фенол.

 

Альдегиды, их строение, химические свойства. Получение и применение муравьиного и уксусного альдегидов. Карбоновые кислоты. Гомологический ряд предельных

 

одноосновных карбоновых кислот, их строение. Карбоксильная группа, взаимное влияние карбоксильной группы и углеводородного радикала. Физические и химические свойства карбоновых кислот.

 

Уксусная, пальмитиновая, стеариновая, олеиновая кислоты. Получение и применение карбоновых кислот.

 

Сложные эфиры. Строение, получение реакций этерификации. Химические свойства. Жиры в природе, их строение и свойства. Синтетические моющие средства, их значение. Защита окружающей среды от загрязнения синтетическими моющими средствами.

 

Глюкоза, ее строение, химические свойства, роль в природе. Сахароза, ее гидролиз.

 

Крахмал и целлюлоза, их строение, химические свойства, роль в природе. Применение целлюлозы и ее производных. Понятие об искусственных волокнах.

Амины как органические основания. Строение, аминогруппа. Взаимодействие аминов с водой и кислотами. Анилин. Получение анилина из нитробензола, практическое значение анилина. Аминокислоты. Строение, химические особенности, изомерия аминокислот. Аминокислоты, их значение в природе и применение. Синтез пептидов, их строение. Понятие об азотсодержащих гетероциклических соединениях на примере пиридина и пиррола.

Белки. Строение, структура и свойства белков. Успехи в изучении и синтезе белков. Значение микробиологической

 

промышленности. Нуклеиновые кислоты, строение нуклеотидов. Принцип комплементарности в построении двойной спирали ДНК. Роль нуклеиновых кислот в жизнедеятельности клетки.

 

Общие понятия  химии  высокомолекулярных  соединений: мономер,    полимер,               структурное   звено,  степень полимеризации, средняя молекулярная масса. Полимеризация, поликонденсация. Линейная, разветвленная структура полимеров. Зависимость свойств полимеров от их строения.

 

IV. Типы расчетных задач по химии

 

Вычисление относительной молекулярной массы вещества по его формуле.

 

Вычисление массовых долей (процентного содержания) элементов в сложном веществе по его формуле.

 

Вычисление массовой доли растворѐнного вещества в растворе, если известна масса растворѐнного вещества и масса раствора.

 

Вычисление массы растворителя и массы растворѐнного вещества по известной массовой доле растворѐнного вещества и массе раствора.

 

Вычисление определѐнного количества вещества.

 

Вычисление количества вещества (в молях) по массе вещества.

 

Вычисление относительной плотности газообразных веществ.


Вычисление объѐма определѐнного количества газообразного вещества при заданных условиях.

 

Вычисление массы газообразного вещества, занимающего определенный объем, при любых заданные значениях темпе-ратуры и давления.

 

Вычисление объема определенной массы газообразного вещества при любых заданных условиях.

 

Нахождение простейшей химической формулы вещества по массовым долям элементов.

 

Вычисление массы продукта реакции по известным массам исходных веществ.

 

Вычисление массы продукта реакции по известным массам одного из вступивших в реакцию веществ.

 

Вычисление выхода продукта реакции в процентах от теоретически возможного.

 

Вычисление массы (объема) продукта реакция по известной массе (объѐму) исходного вещества, содержащего определѐнную долю примесей.

 

Вычисление массовой доли компонентов смеси на основе данных задачи.

 

Установление молекулярной формулы газообразного ве-щества по продуктам сгорания.

 

Составление химических переходов (уравнений реакций) одних веществ в другие с использованием генетической связи между классам и соединениями (качественные задачи).

 

Экзаменационные билеты могут содержать как типовые, так более сложные комбинированные задачи, состоящие из нескольких типов перечисленных видов расчетных задач. Кроме того, комбинированные задачи могут быть составлены по материалам различных разделов химии.



Образец билета по химии

 

1.      Электролитическая диссоциация. Степень диссоциации. Сильные и слабые электролиты. Реакции ионного обмена. Электрическая диссоциация кислот, щелочей и солей.

 

2.   Кислород. Химические, физические свойства. Аллотропия. Применение кислорода. Круговорот кислорода в природе.

 

3.    Этиленовые углеводороды (алкены). Гомологический ряд алкенов. Двойная связь, сигма- и пи-связи, sр2-гибридизация. Физические свойства. Изомерия углеродного скелета и положения двойной связи. Номенклатура. Химические

 

свойства. Получение углеводородов реакцией дегидрирования. Применение этиленовых углеводородов.

 

4.  Осуществить превращения:

карбид алюминия – метан – хлорметан – этан – этилен.

 

5.   Задача. Определите, какая масса раствора с массовой долей гидроксида натрия 4% расходуется на нейтрализацию уксусной кислоты массой 18г.

 

Рекомендуемая литература по химии

 

1.   Фельдман Ф.Г., Рудзитис Г.Е. Химия / Учебник по химии для 8-11 кл. средней школы. – М., (разные годы издания).

 

2.   Хомченко И.Г. Сборник задач и упражнений по химии для средней школы. – М., (Различные издательства, разные годы).

 

3.   Хомченко Г.П. Пособие по химии для поступающих в вузы. – М., (Различные издательства, разные годы).

 

4.   Химия: Пособие – репетитор для поступающих в вузы / Под ред. А.С.Егорова. – Ростов н/Д., (разные годы издания).

 

5.   Кузьменко Н.Е., Еремин В.В., Попков В.А. Начала химии: В 2 т. – М., (Разные годы издания).

 

 

 

 

 

 

Программа по математике

Настоящая программа состоит из двух разделов.

 

В первом разделе перечислены основные математические понятия, которыми должен владеть поступающий как на устном, так и на письменном экзамене.

 

Во втором разделе представлен перечень вопросов теоретической части устного экзамена. При подготовке к письменному экзамену целесообразно ознакомиться с формулировками утверждений из данного раздела.

 

Основные умения и навыки Экзаменующийся должен уметь:

 

-производить арифметические действия над числами, заданными в виде обыкновенных и десятичных дробей; с требуемой точностью округлять данные числа и результаты вычислений; пользоваться калькулятором или таблицами для вычислений.

 

-проводить тождественные преобразования многочленов, дробей, содержащих переменные; выражений, содержащих

 

степенные, показательные, логарифмические и тригонометрические функции.

 

-строить графику линейной, квадратичной, степенной, показательной, логарифмической и тригонометрических функций.

 

-решать уравнения и неравенства первой и второй степени, уравнения и неравенства, приводящие к ним. Сюда, в частности, относятся простейшие уравнения и неравенства, содержащие степенные, показательные, логарифмические и тригонометрические функции.

 

-решать задачи на составление уравнений и систем уравнений.

 

-изображать геометрические фигуры на чертеже и производить простейшие построения на плоскости.


-использовать геометрические представления при решении алгебраических задач и методы алгебры и тригонометрии при решении геометрических задач.

 

-проводить на плоскости операции над векторами (сложение и вычитание векторов, умножение вектора на число) и пользоваться свойствами этих операций.

 

-пользоваться понятием производной при исследовании функции на возрастание (убывание), на экстремумы при построении графиков функций.

 

Объѐм знаний и степень владения материалом, описанные в программе, соответствуют курсу математики средней школы. Поступающий может пользоваться всем арсеналом средств этого курса, включая и начала анализа. Однако для решения экзаменационных задач достаточно уверенного владения лишь теми понятиями и их свойствами, которые перечислены в настоящей программе. Объекты и факты, не изучаемые в общеобразовательной школе, также могут использоваться поступающими, но при условии, что он способен их пояснить и доказать.

 

В       связи с обилием учебников и регулярным их переизданием отдельные утверждения второго раздела в некоторых учебниках могут называться иначе, чем в программе, формулироваться в виде задач, или вовсе отсутствовать. Такие случаи не освобождают поступающего от необходимости знать эти утверждения.

 

I. Основные математические понятия и факты Арифметика, алгебра и начала анализа

 

Натуральные числа (N). Простые и составные числа. Делитель, кратное. Наибольший общий делитель, наименьшее общее кратное.

 

Признаки делимости на 2. 3, 5, 9, 10.

 

Целые числа (Z). Рациональные числа (Q), их сложение, умножение и деление. Сравнение рациональных чисел. Действительные числа (R), их представление в виде десятичных дробей.


Изображение чисел на прямой. Модуль действительного числа, его геометрический смысл.

 

Числовые выражения. Выражения с переменными. Формулы сокращенного умножения.

 

Степень   с    натуральным   и    рациональным     показателем.

Арифметический корень.

Логарифмы, их свойства.

Одночлен и многочлен.

 

Многочлен с одной переменной. Корень многочлена на примере квадратного трѐхчлена.

 

Понятие функции. Способы задания функции. Область определения. Множество значений функции.

 

График функции. Возрастание и убывание функции; периодичность, чѐтность, нечѐтность.

 

Достаточное условие возрастания (убывания) функции на промежутке. Понятие экстремума функции. Необходимое условие экстремума функции (теорема Ферма). Достаточное условие экстремума. Наибольшее и наименьшее значение функции на промежутке.

 

Определение и основные свойства функции: линейной, квадратной y = ах2 +bх + c, степенной у = ахn ( n Î N ), y = kx ,

показательной у=ах, логарифмической, тригонометрических функций (y= sinх; у = cosх; у = tgx), арифметического корня. Уравнение. Корни уравнения. Понятие о равносильных уравнениях.

 

Неравенства. Решения неравенства. Понятие о равносильных неравенствах.

 

Система уравнений и неравенства. Решения системы. Арифметическая и геометрическая прогрессия. Формула n-го члена и суммы первых n членов геометрической прогрессии. Синус и косинус суммы и разности двух аргументов (формулы). Преобразование в произведение сумм sin a ± b ;

 

cosa ± cos b .


Определение производной. Еѐ физический и геометрический смысл. Производные y = sin x ; y = cos x ; y = tgx ; y = a x ;

 

y = x n  ( n Î Z ).

 

Геометрия

 

Прямая, луч, отрезок, ломаная; длина отрезка. Угол, величина угла. Вертикальные и смежные углы. Окружность, круг. Параллельные прямые.

 

Примеры       преобразования       фигур,        виды        симметрии.

 

Преобразование подобия и его свойства. Векторы. Операции над векторами. Многоугольник, его вершины, стороны, диагонали. Треугольник. Его медиана, биссектриса, высота. Виды треугольников. Соотношения между сторонами и углами прямоугольного треугольника.

Четырѐхугольник: параллелограмм, прямоугольник, ромб, квадрат, трапеция.

 

Окружность    и    круг.    Центр,    хорда,     диаметр,     радиус.

Касательная к окружности. Дуга окружности. Сектор.

Центральные и вписанные углы.

 

Формулы площади: треугольника, прямоугольника, параллелограмма, ромба, квадрата, трапеции.

 

Длина окружности и длина дуги окружности. Радианная мера угла. Площадь круга и площадь сектора.

 

Подобие. Подобные фигуры. Отношение площадей подобных фигур.

 

Плоскость. Параллельные и пересекающиеся плоскости.

Параллельность прямой и плоскости.

Угол прямой с плоскостью. Перпендикуляр к плоскости.

Двугранные    углы.     Линейный    угол    двугранного      угла.

 

Перпендикулярность двух плоскостей.

 

Многогранники, Их вершины, рѐбра, грани, диагонали. Прямая и наклонная призмы; пирамиды. Правильная призма и правильная пирамида. Параллелепипеды, их виды.


Фигуры вращения: цилиндр, конус, сфера, шар. Центр, диаметр, радиус сферы и шар. Плоскость, касательная к сфере.

 

Формулы площади поверхности и объѐма призмы.

Формулы площади поверхности и объѐма пирамиды.

Формулы площади поверхности и объѐма цилиндра.

Формулы площади поверхности и объѐма конуса.

Формулы объѐма шара.

Формулы площади сферы.

 

II. Основные формулы и теоремы

Алгебра и начала анализа

Свойства функции у = kx + b и еѐ график.

k

 

Свойства функции у = ах2 + bх + с и еѐ график.

Формула корней квадратного уравнения.

 

Разложение квадратного трѐхчлена на линейные множители.

Свойства числовых неравенств.

Логарифм произведения, степени, частного.

 

Определение и свойства функций y = sin x и y = cos x и их графики.

 

Определение и свойства функции  y=tg x и еѐ график.

Решение уравнений вида  sin x = a; cos x = a; tg x = a.

Формулы приведения.

 

Зависимость между тригонометрическими функциями одного и того же аргумента.

 

Тригонометрические        функции         двойного         аргумента.

Производная суммы двух функций.

 

Геометрия

Свойства равнобедренного треугольника.

 

Свойства точек, равноудалѐнных от концов отрезка.

Признаки параллельности прямых.

 

Сумма углов треугольника. Сумма внешних углов выпуклого многоугольника.

 

Признаки параллелограмма.

Окружность, описанная около треугольника.


Окружность, вписанная в треугольник.

Касательная к окружности и еѐ свойство.

Измерение угла, вписанного в окружность.

Признаки подобия треугольника.

Теорема Пифагора.

 

Формулы площадей параллелограмма, треугольника, трапеции.

 

Формула   расстояния   между    двумя    точками     плоскости.

Уравнение окружности.

Признак параллельности прямой и плоскости.

Признак параллельности плоскостей.

 

Теорема о перпендикулярности прямой и плоскости.

Теорема о трѐх перпендикулярах.

 

Образец билета по математике

для физико-математического факультета

1.  Свойства функции у = kx + b и еѐ график.

 

Геометрическая прогрессия. Формула n-го члена и суммы n членов прогрессии.

 

2.  Теорема о трех перпендикулярах. (Доказать).

Угол прямой с плоскостью. Перпендикуляр с плоскости.

3.    Решение уравнений вида  sin x = a;  cos x = a; tg x = a.

 

4.      Высота основания правильной треугольной пирамиды равна 6 см, а боковое ребро образует с высотой пирамиды угол 60°. Найдите объем пирамиды.

 

Образец билета для неспециальных факультетов

 

1.      Косинус суммы и разности двух аргументов, основные свойства и график функции

 

y = ax2 + bx + c (a = 0)

2.      Формулы площади поверхности и объема призмы. Свойства равнобедренного треугольника.

3.      Решить неравенство

х + 3

1

.

х2 -5х+6

2

 

 



4.      Найти объем правильной треугольной призмы, если стороны ее основания равны 2, а площадь боковой поверхности равна сумме площадей оснований.

 

Образец билета для письменного экзамена

      1. Решить неравенство:

 

2.     Решить уравнение:

 

3.     Решить уравнение:

 

4.   Решить неравенство:

 

5.     Прямые, содержащие боковые стороны равнобедренной трапеции, пересекаются под прямым углом. Найти длины сторон трапеции, если ее площадь равна 12см2 , а длина высоты равна 2см.

 

 

 

 

 

 

Программа по географии

 

I. Общий географический обзор земного шара Глобус, план и карта. Понятие о горизонте. Стороны

 

горизонта. Способы ориентирования на местности. План и карта. Основные отличия географической карты от плана местности. Масштаб. Измерение расстояния по карте с помощью масштаба. Виды и типы карт. Картографические проекции. Физико-географические и социально-экономические карты и атласы. Значение карты в жизни и хозяйственной деятельности человека.

 

Земля как планета. Положение Земли в Солнечной системе. Форма и размеры Земли. Суточное вращение Земли его следствия. Время. Часовые пояса, линия смены дат. Градусная сеть на карте и ее элементы. Географическая широта и долгота (умение определять их на карте). Годовое движение Земли. Смена времен года. Тропики и полярные круги. Пояса освещенности.

 

Литосфера. Внутреннее строение Земли. Литосферные плиты. Строение земной коры. Устойчивые и подвижные участки земной коры. Породы, слагающие земную кору, их происхождение, классификация. Экзогенные процессы рельефообразования (выветривание, работа текучих вод, ветра и ледников). Эндогенные процессы рельефообразования (тектонические движения, вулканизм и землетрясения). Формы земной поверхности. Понятие о рельефе. Равнины, низменности, возвышенности и плоскогорья. Главнейшие низменности и плоскогорья частей света. Горы и нагорья. Главнейшие горы частей света.

 

Атмосфера. Понятие об атмосфере, состав, строение и значение атмосферы. Нагревание атмосферы. Давление атмосферы и его измерение. Ветры и их происхождение. Бризы, муссоны, пассаты. Вода в атмосфере. Атмосферные осадки и их образование. Закономерности распределения осадков на поверхности земного шара. Понятие испарения, испаряемости и коэффициента увлажнения. Воздушные массы и их типы. Циркуляция воздушных масс (атмосферные фронты, циклоны, антициклоны). Понятия «погода и климат». Наблюдение за погодой. Факторы, определяющие особенности климата. Общий обзор климатических поясов. Значение климата в хозяйственной деятельности человека.

 

Гидросфера. Понятие о гидросфере. Мировой океан и его части. Главнейшие моря, заливы, проливы, острова и полуострова. Рельеф дна мирового океана. Свойства морской воды. Движение вод мирового океана: волнения, приливы, отливы, цунами, течения. Воды суши. Подземные воды. Река и еѐ части. Понятие о речной долине. Питание рек. Бассейн и водоразделы. Главнейшие реки частей света. Каналы и водохранилища. Озера и болота. Ледники, покровные и горные ледники. Опасные явления, связанные с водами: (паводки, наводнения, лавины, сели) и предупреждение их действий. Использование поверхностных вод в хозяйственной деятельности человека.

 

Биосфера. Строение, состав и значение биосферы. Почвы. Образование почв, строение, свойства. Главные типы почв и закономерности их распространения.

 

Географическая оболочка. Понятие о географической оболочке, свойства и закономерности развития. Понятие о природном комплексе, взаимосвязь компонентов природного комплекса. Природные зоны мира. Краткая характеристика природных зон.

 

Материки (континенты) и части света. Физико-географический обзор материков (Африка, Австралия, Антарктида, Северная Америка, Южная Америка, Евразия) – географическое положение, геологическое строение и полезные ископаемые, рельеф, климат, внутренние воды, почвы, растительный и животный мир, природные ресурсы.

 

II. Социально-экономическая география мира

 

Политическая карта мира. Этапы развития политической карты мира. Государства мира и их столицы. Характеристика политической карты Европы, Азии, Африки, Америки. Типология стран мира. Государственный строй и государственное устройство.

 

Природные ресурсы. Природные ресурсы, их классификация, размещение и использование. Понятие о ресурсообеспеченности, обеспеченность различных стран природными ресурсами. Минеральные ресурсы. Водные и гидроэнергетические ресурсы. Земельные, почвенные и агроклиматические ресурсы. Лесные ресурсы. Ресурсы мирового океана.

 

Население мира. Численность населения мира и крупных стран. Типы воспроизводства населения. Поло – возрастной состав населения. Трудовые ресурсы и занятость. Расовый и этнический состав населения. Крупнейшие народы мира. Религиозный состав населения. Миграция населения. Урбанизация и расселение. Размещение и плотность населения.

 

География мирового хозяйства. Понятие о мировом хозяйстве, его структура. Международное географическое разделение труда. Научно-техническая революция и размещение производительных сил. География отраслей промышленности мира (топливно-энергетическая, черная и

 

цветная металлургия, машиностроение, химическая промышленность). География сельского хозяйства. География транспорта мира. Международные экономические связи.

 

Региональная география. Краткая экономико-географическая характеристика одной из развитых и одной из развивающихся стран мира (по выбору экзаменующегося).

 

Глобальные проблемы человечества. Демографическая, продовольственная, энергетическая, сырьевая, экологическая, мирового океана, здоровья и долголетья, этнический кризис, проблема отсталости развивающихся стран.

 

III. География России

Географическое               положение               России. Физико-географическое, экономико-географическое и геополитическое положение. Размеры территории, морские и сухопутные границы, пограничные государства. Особенности природных условий и природно-ресурсного потенциала России, их влияние на хозяйственную деятельность.

 

Административно-территориальное устройство Российской Федерации. Субъекты Федерации, современные проблемы административно-территориального деления страны.

 

Геологическое       строение,        рельеф        и        полезные ископаемые. Основные тектонические структуры и связанные с ними формы рельефа. Крупнейшие равнины и горные системы. Землетрясения и вулканизм на территории страны.

 

Климат и климатические ресурсы. Климатообразующие факторы и циркуляция атмосферы. Закономерности распределения тепла и влаги по территории страны (солнечная радиация, осадки, испарение, испаряемость, коэффициент увлажнения). Типы климатов.

 

Внутренние воды и водные ресурсы. Главные речные системы страны. Важнейшие озера. Многолетняя мерзлота и

 

ее  влияние на хозяйственную деятельность. Опасные явления, связанные с водами, и предупреждение их действий.

 

Почвы и земельные ресурсы. Образование почв и их разнообразие. Размещение почв. Борьба с разрушением и загрязнением почв.

 

Растительность и животный мир. Растительный покров России. Биологические ресурсы, их использование и охрана. Животный мир. Охрана и восстановление растительного и животного мира.

 

Краткая характеристика основных природных зон России. Население России. Численность населения. Воспроизводство населения. Демографическая ситуация. Миграция населения, их причины. Формы расселения, типы населенных пунктов. Соотношение городского и сельского населения. Урбанизация. Крупные города и городские агломерации. Трудовые ресурсы и рынок труда. Национальный состав населения, крупнейшие народы, их численность. Основные религии, их география, межнациональные и межэтнические проблемы.

 

Хозяйство России. Важнейшие межотраслевые комплексы и отрасли.

Машиностроительный комплекс. Роль машиностроения в ускорении научно-технического прогресса. Отраслевой состав. Специализация и кооперирование производства. Факторы размещения предприятия комплекса.

 

Топливно-энергетический комплекс. Отраслевой состав комплекса. Размещение основных топливно-энергетических баз и районов потребления энергии. Нефтяная и газовая промышленность. Основные районы добычи и переработки нефти и природного газа. Угольная промышленность. Основные угольные бассейны. Электроэнергетика. Типы электростанций и принципы их размещения.

 

Комплексы отраслей по производству конструкционных материалов и химических веществ. Состав и значение комплексов. Факторы размещения предприятий.

Металлургический комплекс. Черная и цветная металлургия. Концентрация и комбинирование производства черной металлургии. Основные металлургические базы. География металлургии легких и тяжелых цветных металлов.

 

Химическая промышленность. Факторы размещения предприятий. Основные химические базы и районы химической промышленности.

 

Леснаяпромышленность. Лесные ресурсы, лесоизбыточные районы. География важнейших лесопромышленных комплексов, проблемы их формирования.

Агропромышленный комплекс. Состав комплекса и его значение. Интенсивное и экстенсивное хозяйство.

 

Сельское хозяйство. Растениеводство и животноводство, их взаимозависимость. Основные районы размещения зерновых и технических культур. Главные отрасли и районы животноводства.


Пищевая промышленность. Состав и значение отрасли. Принципы размещения и география основных отраслей пищевой промышленности.

 

Легкая промышленность. Отраслевой состав и основные принципы размещения.

 

Транспортный комплекс. Состав и значение комплекса. Виды транспорта (железнодорожный, водный, авиационный, трубопроводный, автомобильный).

 

Непроизводственная сфера. Понятие непроизводственной сферы. Сфера обслуживания, и ее территориальная организация.

 

Экономическое районирование Российской Федерации. Комплексная   экономико-географическая   и   социальная характеристика крупных регионов Российской  Федерации. Особенности    географического положения,   природно-ресурсного потенциала, населения; специализация промышленности и сельского хозяйства, транспорт; социально-экономические и экологические проблемы и перспективы развития Центральной России, Северо-Запада, Европейского Севера, Поволжья, Урала, Северного Кавказа, Западной и Восточной Сибири, Дальнего Востока.

 

 

IV. География Абхазии

 

Географическое положение. Физико-географическое, экономико-географическое и геополитическое положение Абхазии. Размеры территории, морские и сухопутные границы, пограничные государства.

 

Рельеф,        геологическое        строение        и        полезные ископаемые. Тектоническое и геологическое строение территории. Особенности рельефа. Полезные ископаемые и закономерности их распространения.

 

Черное море. Общая характеристика Черного моря, происхождение, характер береговой линии, свойства морских вод, течения, особенности флоры и фауны в акватории Абхазии. Значение Черного моря в жизни и хозяйственной деятельности населения.


Климат. Факторы, определяющие особенности климата Абхазии. Закономерности циркуляции воздушных масс, распределение основных элементов климата. Типы климатов. Влияние климата на хозяйственную деятельность человека.

 

Внутренние воды. Реки. Питание и режим рек. Главные речные системы и бассейны рек. Озера. Болота. Ледники. Подземные воды и источники. Водные ресурсы. Значение рек, озер и подземных вод в жизни и хозяйственной деятельности человека.

 

Почвы. Образование почв и их разнообразие. Главные типы почв и закономерности их распределения. Почвенные ресурсы.

 

Растительный и животный мир. Особенности растительного и животного мира Абхазии. Лесные ресурсы. Проблема охраны и восстановления растительного и животного мира.

 

Природные комплексы Абхазии. Характеристика низменной, предгорной и горной зон.

 

Природно-ресурсный потенциал Абхазии. Природные ресурсы Абхазии, их хозяйственная оценка. Обеспеченность

 

Абхазии природными ресурсами: земельными, растительными, водными, минеральными, рекреационными. Неравномерность их размещения по территории страны.

 

Население Абхазии. Численность и размещение населения. Воспроизводство и демографическая ситуация. Миграции населения. Городское и сельское население. Национальный и религиозный состав населения.

 

Хозяйство Абхазии. География важнейших отраслей хозяйства: топливно-энергетическая промышленность,

 

электроэнергетика, машиностроение, лесная промышленность, легкая и пищевая промышленность, сельское хозяйство, транспорт, непроизводственная сфера. Характеристика отраслей хозяйства (структура, размещение, значение, проблемы и перспективы развития).

 

Краткая характеристика административных районов Абхазии.



Образец билета по географии для поступающих по направлению «География»

1.     Суточное вращение Земли и его следствия.

 

2.     Реки Абхазии. Питание, режим рек. Главные речные системы и бассейны рек.

 

3.     География транспорта мира.

 

Образец билета по географии для поступающих на

направление «Туризм»

 

1.    Понятие об атмосфере, состав, строение и значение атмосферы.

 

2.  Типология стран мира.

3.  Машиностроительный комплекс РФ.

 

Рекомендуемая литература

 

Адзинба З.И., Богайчук Н.А. География Абхазии / Учебник для 8-9 кл. общеобразовательных школ. – Сухум., 2011.

 

Алексеев А.И. География: население и хозяйство России. 9 кл.

 

/   Учебебник для общеобразовательных учреждений. М., 2008.

 

География: Пособие для поступающих в вузы / В.П. Максаковский, И.И. Баринова, В.П. Дронов и др. - 2-е изд. – М., 2004.

 

География России: Учебник для 8-9 кл. общеобразовательных учреждений: В 2 кн. Кн.1: Природа и население. 8 кл. / Под ред. А.И. Алексеева. – М., 2010.

 

Герасимова Т.П. Неклюкова Н.П. Начальный курс географии / Учебник для общеобразовательных учреждений. – М., 2010.

 

Коринская   В.А.,    Щенев   В.А.,    Душина   И.В.     География

 

материков и океанов / Учебник для общеобразовательных учреждений. М., 2008.

 

Лавров С.Б., Гладкий Ю.Н. Глобальная география / Учеб. для общеобразоват. учреждений. М., 2005.


Максаковский В.П. Экономическая и социальная география мира / Учебник для 10 кл. общеобразовательных учреждений. – М., 2010.

 

Полякова М.О.Учебное пособие для школьников и абитуриентов Изд. 1-е, 3-е – стереотип. География / Краткий курс для поступающих в вузы. – М., 2007.

 

Раковская Э.М. География: природа России / Учебник для 8 кл. – М., 1999.


 

 

 

 

 

 

Программа по английскому языку

 

Морфология

Артикль. Общее понятие об употреблении артикля.

 

Имя существительное. Образование множественного числа. Форма притяжательного падежа. Сочетание существительных

 

с    предлогами, выражающими некоторые значения падежей русского языка.

 

Имя прилагательное. Образование степеней сравнения (общие правила и особые случаи).

 

Имя числительное. Количественные и порядковые числительные.

 

Местоимения. Личные, притяжательные, неопределенные, вопросительные, относительные и указательные местоимения. Глагол. Личные формы глагола. Употребление глаголов to have, to be, to do; should, would как самостоятельных и

 

вспомогательных глаголов. Употребление глагола be как глагола связки. Употребление глаголов to be и to have в модальном значении. Вспомогательные глаголы shall, will. Модальные глаголы can, may, must.

 

Система глагольных времен по группам Indefinite, Continious, Perfect, Active Voice.

 

Образование Passive Voice. Употребление глаголов в Present, Past, Future Indefinite Tense Passive Voice; Present, Past Continious Tense Passive Voice; Present, Past Perfect Tense Passive Voice.

 

Сослагательное наклонение (Subjunctive). Типы нереальных условных предложений в английском языке.

 

Повелительное наклонение. Неличные формы глагола (Infinitive, Participle, Gerund). Их функции в предложении. Наречие. Наиболее употребительные наречия. Степени сравнений наречий.

 

Предлог. Наиболее употребительные предлоги.

 

Союз. Наиболее употребительные сочинительные и подчинительные союзы.


Словообразование. Основные способы словообразования существительных, прилагательных, глаголов, наречий. Важнейшие суффиксы и префиксы.

 

Синтаксис

 

Простое предложение. Нераспространенное и распространенное предложения.

 

Главные члены предложения. Способы выражения подлежащего. Виды сказуемого (глагольное, простое, составное глагольное и именное). Второстепенные члены

 

предложения.       Порядок        слов               в        утвердительном,

вопросительном и отрицательном предложениях.

 

Сложносочиненное  и  сложноподчиненное         предложения.

Наиболее употребительные виды придаточных предложений.

 

 

 

 

Образец билета по английскому языку

(для неспециальных факультетов)

 

1.     Прочитать и перевести / пересказать незнакомый текст.

2.      Выполнить грамматическое задание (тест).

3.      Беседа на свободную тему.

 

Лекция 4. Значение витаминов и минеральныхвеществ в рационе питания младшего школьника. Профилактикавитаминной недостаточности 

Витамины и минеральные вещества - обязательные компоненты питания младшего школьника. Основная функция витаминов - регулирование физиологических и метаболических процессов, т.к. минеральные вещества участвуют в построении структурных компонентов организма, в обменных процессах. Витамины и минеральные вещества не образуются в организме, поэтому даже небольшая нехватка витаминов может стать причиной серьезных нарушений развития. Источником витаминов служат самые разные продукты, поэтому основное условие профилактики витаминных дефицитов - разнообразное питание.

- Роль витаминов и минеральных веществ в питании школьника. Возможные последствия витаминных дефицитов.

- Продукты - основные источники витаминов и минеральных веществ.

- Профилактика недостатка витаминов.

Витамины - биологически активные органические соединения, необходимые для нормальной жизнедеятельности. В отличие от белков, жиров, углеводов, витамины не могут служить источником энергии или пластического материала. Их роль - регулирование физиологических и метаболических процессов, протекающих в организме, поддержание иммунитета. Витамины содержатся в подавляющем большинстве продуктов питания, в том числе в овощах и фруктах. Содержание витаминов в пищевых продуктах значительно ниже по сравнению с жирами, белками и углеводами. При этом даже небольшая нехватка витаминов в организме может приводить к возникновению серьезных нарушений. Витамины делятся на водорастворимые и жирорастворимые. К водорастворимым относят витамины группы B, витамин C и др.

Витамин B1 необходим для нормального функционирования нервной системы, сердечной и скелетных мышц, он играет важную роль в процессах энергетического обмена. В период интенсивных учебных нагрузок, связанных с повышенной функциональной нагрузкой на нервную систему детей, требуется повышенное содержание витамина B1 в рационе питания школьника. Недостаточная обеспеченность витамином B1 снижает эффективность обучения, способствует развитию астенических состояний. Недостаток витамина B1 характеризуется возникновением головных болей, раздражительностью, тахикардией, одышкой, болей в области сердца, снижением аппетита, тошнотой, запорами.

Одной из причин развития недостатка витамина B1 является питание продуктами переработки зерна тонкого помола, в ходе которого удаляются клеточные оболочки, богатые витаминами группы B. Источниками витамина B1 являются хлеб и хлебобулочные изделия, крупы, зернобобовые и печень, другие субпродукты.

Витамин B6 участвует в важнейших обменных процессах, необходим для поддержания нормального состояния кожи и деятельности нервной системы, процессов кроветворения. При недостатке Витамина B6 поражается слизистая губ, возникают стоматиты, появляются нарушения со стороны органов зрения (светобоязнь, слезотечение) и т.д. Источник витамина B6 - мучные изделия, печень, мясо, рыба, картофель, морковь, капуста и т.д.

Витамин C необходим для нормального роста и регенерации тканей, устойчивости к инфекциям, нормального кроветворения, обменных процессов и т.д. Недостаток витамина C приводит к появлению быстрой утомляемости, слабости в ногах, раздражительности, кровоточивости десен, сниженной сопротивляемости к инфекционным заболеваниям. Потребность детей в витамине C составляет 30 - 70 мг в сутки. Основным и практически единственным источником витамина C являются овощи, фрукты и зелень.

Важнейшей причиной появления гиповитаминоза является алиментарный фактор. Источником витамина C служат свежие овощи, фрукты. Между тем, в рационе питания современных детей зачастую большинство составляют овощи и фрукты, прошедшие термическую обработку. При этом тепловая обработка снижает содержание витамина C в продуктах на 50 - 80%. Еще одной из распространенных причин гиповитаминоза C является недостаток в рационе питания овощей и фруктов в зимний период.

К жирорастворимым витаминам относятся витамины группы A, D, E.

Витамин A оказывает выраженное многостороннее действие на организм человека. Он необходим для нормального роста и развития клеток, тканей и органов, нормальной зрительной и половой функции, обеспечение нормальных свойств кожи. Достаточная обеспеченность витамином A является одним из важных условий поддержания устойчивости детей к действию различных инфекций и ядов. Витамин A необходим также для нормального зрения. Витамин A присутствует в пищевых продуктах в виде готового витамина, а также в виде своих предшественников - провитаминов. Витамин A содержится в продуктах животного происхождения, особенно его много в печени морских животных и рыб. Витамин A также содержится также в сливочном мясе, сливках, сметане, твороге, яйцах. Источником провитамина A каротина являются растительные продукты, прежде всего, морковь.

Биологическая роль витамина D заключается в участии в обменных процессах (обмен кальция и фосфора). Витамин Д содержится в сливочном масле, куриных яйцах, печени.

Минеральные вещества участвуют в построении органов и тканей организма, обеспечивают нормальное функционирование клеток, участвуют в обменных процессах. Так же, как и витамины, минеральные вещества не образуются в организме и обязательно должны поступать в организм с пищей. Минеральные вещества, в зависимости от их содержания в организме, делятся на макроэлементы (натрий, калий, кальций, фосфор, магний, хлориды) и микроэлементы (железо, медь, цинк, марганец, йод).

Кальций составляет основу костной ткани. Помимо этого, он участвует в процессе свертывания крови, мышечного сокращения. Недостаточное поступление кальция с пищей или нарушение его всасывания может вести к задержке роста, нарушению формирования костной ткани, повышения нервной возбудимости у детей. Избыток кальция также может оказывать неблагоприятное влияние на организм. Наиболее важным источником кальция в питании человека служат молоко и молочные продукты, в особенности сыр и творог, содержащие кальций в легкоусвояемой форме.

Фосфор участвует в процессах хранения и передачи наследственной информации, обменных процессах, поддерживает постоянство состава крови. Богаты фосфором сыр, творог, крупы, бобовые.

Железо является составной частью гемоглобина, принимает участие в переносах кислорода кровью. Недостаток железа ведет к снижению физической работоспособности, быстрой утомляемости, снижению способности к обучению. Наиболее богаты железом печень, почки, бобовые, гречневая крупа, мясо, яблоки, черника.

Йод участвует в построении гормона щитовидной железы - тироксина. Он, в свою очередь, контролирует энергетический обмен, физическое и психическое развитие, участвует в регулировании функционального состояния ЦНС и эмоционального тонуса. Недостаточность йода у детей вызывает развитие эндемического зоба, характеризующегося нарушением функций щитовидной железы. Недостаток йода носит эндемический характер и возникает там, где содержание йода в почве и воде заметно снижено. Наибольшее количество йода в морских водорослях, морепродуктах. Состояния, связанные с дефицитом того или иного витамина, разделяются на авитаминозы (отсутствие или минимальное содержание витамина в организме), гиповитаминозы и витаминную недостаточность. Если авитаминозы и гиповитаминозы встречаются довольно редко, то витаминная недостаточность, по оценке экспертов, отмечается у 40% детей школьного возраста. Витаминная недостаточность может быть обусловлена разными причинами.

алиментарная недостаточность витаминов (связана с нерациональным построением пищевого рациона, длительным и неправильным хранением продуктов, нерациональной кулинарной обработкой, приводящей к разрушению витаминов и т.д.). Так, в питании детей младшего школьного возраста все больше используются рафинированные (очищенные) продукты;

нарушение усвоения витаминов организмом из-за различных заболеваний желудочно-кишечного тракта, обменных нарушений;

повышенная потребность в витаминах. Существует целый ряд состояний, когда организму требуется больше витаминов, чем обычно. Если при этом сохраняется "обычный" рацион, это может вызвать нехватку витаминов в организме. К таким состояниям относятся: период интенсивного роста и развития у ребенка, интенсивная физическая нагрузка (как у спортсменов при подготовке к соревнованиям), интенсивная нервно-психическая нагрузка (как, например, подготовка к экзаменам), инфекционные заболевания и интоксикация. Профилактика витаминной недостаточности базируется на следующих правилах:

рациональное построение рациона, включение в него всех групп продуктов;

рациональная кулинарная обработка продуктов;

дополнительное снабжение детей и подростков витаминами.

Сейчас все большее распространение находят продукты, в которые добавляют специальные витаминно-минеральные смеси (премиксы) - витаминизированные хлебобулочные, кондитерские, молочные изделия. Витаминные комплексы могут добавляться и в готовую пищу. Информация о витаминизации продукта указывается на упаковке продуктов.

Роль витаминов в укреплении здоровья

Современная медицина считает, что на 85% состояние нашего здоровья зависит от питания, но не просто от употребления любой пищи, а от витаминизированной пищи.

Витамины – важный пищевой фактор, они необходимы человеку не из-за своей энергетической ценности, а из-за способности регулировать течение химических реакций в организме.

Физиологическая потребность здоровых людей в витаминах меняется в зависимости от возраста, пола, характера трудовой деятельности, традиций национальной кухни, климатических условий и т.п.

Что представляют из себя витамины, источники их происхождения и свойства

Витамины (лат. vita жизнь+амины) – низкомолекулярные органические соединения различной химической природы, необходимые для нормальной жизнедеятельности и обладающие высокой биологической активностью.

Источниками витаминов для человека являются различные продукты питания растительного и животного происхождения. Некоторые витамины частично образуются в организме, при участии микробов, обитающих в толстой кишке.

Сегодня известно около 20 витаминов. Основные из них: В1, В2, В6, В12, РР, С, А, D, Е, К, (витамины обозначаются буквами латинского алфавита), фолиевая кислота, пантотеновая кислота, биотин и другие.

Витамины можно разделить на 3 группы.

В первую входят витамины группы В: В1, В2, В6, В12, фолиевая кислота, пантотеновая кислота, РР, биотин. Эти витамины в качестве коферментов участвуют в углеводном, энергетическом обмене.

Вторую группу формируют витамины-биоантиоксиданты, которые нейтрализуют активную форму кислорода. Это витамин С, который действует в водных фазах организма: в сыворотке, в слезной жидкости, в жидкости, выстилающей легкие. Витамин Е, находящийся в оболочке клеток, которая тоже сильно подвержена повреждающему действию кислорода. В эту же группу входят каратиноиды, в частности бета-каротин.

Третья группа – это прогормоны – витамины, из которых образуются гормоны. В их числе витамин А, D.

Деление витаминов по химической природе

По своей химической природе все витамины делятся на водорастворимые и жирорастворимые.

Водорастворимые витамины - это витамин С и витамины группы В. Они не накапливаются в организме и выводятся из него через несколько дней, поэтому их нужно применять ежедневно. Богатый источник этих витаминов - фрукты, ягоды, овощи и зелень, пивные дрожжи и проростки злаковых.

Жирорастворимые витамины - А, D, Е и К. Они накапливаются в печени и жировой ткани, поэтому сохраняются в организме в течение более длительного времени. Источник жирорастворимых витаминов -рыбий жир, масло, сливки, икра осетровых, а также некоторые овощи.

Витамины могут быть натуральными (содержащимися в пище) и синтетическими.

Натуральные витамины наиболее предпочтительны, так как продукты питания содержат еще и ферменты, волокна и другие элементы, облегчающие их усвоение.

Содержание витаминов в рационе питания неизбежно снижается в зимние и весенние месяцы. Замораживание продуктов уменьшает концентрацию витаминов в пище. Хранение на свету губительно для витаминов Е и А, контакт с кислородом не приемлем для витамина В6.

Синтетические витамины соответствуют по своему химическому составу натуральным, и могут восполнить дефицит отдельного витамина в организме, но не содержат других необходимых питательных веществ.

В периоды выздоровления, при усиленной физической нагрузке натуральных витаминов бывает недостаточно и необходимо принимать синтетические витаминные добавки. Потребность в витамине А возрастает летом, при загаре на солнце, а потребность в витаминах С, группы В, Б, Е, фолиевой кислоте, резко растет в зимнее и, особенно, в весеннее время, в период повышенной заболеваемости простудными заболеваниями.

Основные виды витаминов и их воздействие на организм

Название витамина

(суточная

потребность)

Функции в организме

Где содержится

а) жирорастворимые витамины

Витамин А

1 мг

Нейтрализует некоторые отрицательно влияющие на наш организм окислительные реакции, которые часто приводят к возникновению опухолевых процессов.

Печень, рыбий жир, яйца, сливочное масло, молоко

Витамин D

2,5 мкг

Участвует в обмене кальция и фосфора в организме. Его называют «антирахитическим» для детей. Взрослых он предохраняет от переломов   и размягчения костей.

Рыбий жир, яйца, печень, сливочное масло

Витамин Е

15 мг

Обеспечивает нормальное поглощение кислорода и препятствует процессам окисления в организме. Необходим для правильного усвоения организмом витаминов всех других групп.

Растительные нерафинированные масла, орехи, семечки, рыбий жир

Витамин К

(филлохинон)

приблизительно 70 – 140 мкг

Необходим для синтеза в печени протромбина - одного из факторов свертывания крови.

Морковь, свекла, бобовые овощи, пшеница, овес, белокачанная и цветная капуста, томаты, тыква, свиная печень

б) водорастворимые витамины

Витамин В1

(тиамин, аневрин)

1,3 - 2,6 мг

Важен для правильного функционирования нервной системы, печени, сердца. Участвует в углеводном обмене и помогает при лечении кожных заболеваний.

Печень, орехи, ржаной хлеб грубого помола, зеленый горошек, дрожжи, молоко, печень

Витамин В2

(рибофлавин)

2 мг

Один из важнейших водорастворимых витаминов, относящихся к ростовым факторам. В большой степени определяет физическое развитие, роста и воссоздания разрушающихся тканей.

Молочные продукты, яйца, зерновые продукты, рыба

РР (никотиновая кислота, ниацин)

15 – 20 мг

Повышает использование в организме растительных белков, нормализует секреторную и двигательную функции желудка, улучшает секрецию и состав сока поджелудочной железы, нормализует работу печени.

Непросеянные злаки, мясо, рыба, бобовые

Витамин В5

(пантотеновая кислота)

10 мг

Играет немаловажную роль в жировом обмене. Необходим для образования жирных кислот и холестерина.

В больших количествах в злаковых бобовых, а также в продуктах животного происхождения

Витамин В6

(пиридоксин,

адернин)

2 мг

Необходим для гликогенолиза (процесса анаэробного (при отсутствии кислорода) ферментативного распада гликогена в тканях).

Мясо, яйца, рыба, непросеянные злаки, молоко, творог, сыр, гречневая и овсяная крупы

Витамин ВсВg

(фолиевая кислота)

200 мгг, для беременных 400 – 600 мкг

Необходим для нормального образования клеток красного роста крови (эритроцитов).

Отруби, зеленые овощи, бобовые, некоторые фрукты

Витамин В4

(холин)

250 – 600 мг

Участвует в метаболизме, (совокупность всех химических и физических изменений в организме человека) жиров.

Входит в состав некоторых биологически активных соединений

Витамин В12

(цианокобаламин)

0,005 мг

Необходим для нормального образования клеток красного роста крови (эритроцитов).

Печень, сыр, яйца, молоко, мясо, рыба

Витамин С

(аскорбиновая

кислота)

70 мг

Нужен для оптимального течения многих жизненно важных процессов обмена веществ в организме, обеспечивает нормальное состояние соединительной ткани, обусловливающей эластичность и прочность кровеносных сосудов, повышает устойчивость к заболеваниям, холоду и многим другим неблагоприятным факторам окружающей среды.

Ягоды, фрукты, овощи

К чему приводит недостаток витаминов

 Высокая психоэмоциональная нагрузка, ухудшение экологической обстановки, повышенный радиационный фон, нарушение культуры питания, бесконтрольное применение лекарств, преобладание искусственного вскармливания детей - факторы, способствующие развитию витаминной недостаточности.

При недостаточном поступлении витаминов в организм развивается гиповитаминоз, в тяжелых случаях — авитаминоз с характерными для каждого витамина симптомами. Гиповитаминоз - это проблема современного питания

При отсутствии или недостатке необходимых витаминов возможности нашего тела выделять из пищи и использовать питательные вещества ослабевают.

Бесконтрольное применение витаминов в больших дозах может привести к интоксикации организма с развитием гипервитаминоза, вызвать аллергическую реакцию.

Последствия недостаточного потребления витаминов для здоровья

 Недостаточное потребление витаминов наносит существенный ущерб здоровью , повышает детскую смертность, отрицательно сказывается на росте и развитии детей, снижает физическую и умственную работоспособность, сопративляемость различным заболеваниям, усиливает отрицательное воздействие на организм неблагоприятных экологических условий, вредных факторов производства, нервно-эмоционального напряжения и стресса, повышает профессиональный травматизм, чувствительность организма к воздействию радиации, сокращает продолжительность активной трудоспособной жизни.

Дефицит витаминов антиоксидантов: аскорбиновой кислоты (витамина С), токоферолов (витамина Е) и каратиноидов - является одним из факторов, повышающих риск сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний.

Поэтому каждому человеку необходимо внимательно относиться к своему здоровью, своевременно реагировать на малейшие недуги, «подпитывать» организм необходимыми витаминами и не допускать авитаминоза.

6.1A: роль энергии и метаболизма

  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
  1. Ключевые моменты
  2. Ключевые термины
  3. Энергия и метаболизм
  4. Биоэнергетика и химические реакции
  5. Клеточный метаболизм

Всем организмам требуется энергия для выполнения задач; метаболизм - это набор химических реакций, которые высвобождают энергию для клеточных процессов.

Цели обучения

  • Объяснить важность обмена веществ

Ключевые моменты

  • Все живые организмы нуждаются в энергии для роста и воспроизводства, поддержания своей структуры и реагирования на окружающую среду; метаболизм - это набор процессов, делающих энергию доступной для клеточных процессов.
  • Метаболизм - это комбинация химических реакций, которые являются спонтанными и высвобождают энергию, и химических реакций, которые не являются спонтанными и требуют энергии для протекания.
  • Живые организмы должны получать энергию через пищу, питательные вещества или солнечный свет, чтобы выполнять клеточные процессы.
  • Транспортировка, синтез и расщепление питательных веществ и молекул в клетке требует использования энергии.

Ключевые термины

  • метаболизм : полный набор химических реакций, происходящих в живых клетках
  • биоэнергетика : изучение преобразований энергии, происходящих в живых организмах
  • энергия : работоспособность

Энергия и обмен веществ

Все живые организмы нуждаются в энергии для роста и воспроизводства, поддержания своих структур и реагирования на окружающую среду.Метаболизм - это набор поддерживающих жизнь химических процессов, которые позволяют организмам преобразовывать химическую энергию, хранящуюся в молекулах, в энергию, которая может использоваться для клеточных процессов. Животные потребляют пищу для восполнения энергии; их метаболизм расщепляет углеводы, липиды, белки и нуклеиновые кислоты, чтобы обеспечить химическую энергию для этих процессов. В процессе фотосинтеза растения преобразуют световую энергию солнца в химическую энергию, хранящуюся в молекулах.

Биоэнергетика и химические реакции

Ученые используют термин биоэнергетика, чтобы обсудить концепцию потока энергии через живые системы, такие как клетки.Клеточные процессы, такие как построение и разрушение сложных молекул, происходят в результате пошаговых химических реакций. Некоторые из этих химических реакций являются спонтанными и высвобождают энергию, тогда как другие требуют энергии для протекания. Все химические реакции, происходящие внутри клеток, включая те, которые используют энергию, и те, которые высвобождают энергию, являются метаболизмом клетки.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Большая часть энергии прямо или косвенно исходит от Солнца. : Большинство форм жизни на Земле получают энергию от Солнца.Растения используют фотосинтез для улавливания солнечного света, а травоядные животные поедают эти растения для получения энергии. Плотоядные животные поедают травоядных, а разлагатели переваривают растительную и животную материю.

Клеточный метаболизм

Любая задача, выполняемая живыми организмами, требует энергии. Энергия необходима для выполнения тяжелой работы и упражнений, но люди также расходуют много энергии во время размышлений и даже во время сна. При каждом действии, требующем энергии, происходит множество химических реакций, обеспечивающих химическую энергию системам тела, включая мышцы, нервы, сердце, легкие и мозг.

Живые клетки каждого организма постоянно используют энергию для выживания и роста. Клетки расщепляют сложные углеводы на простые сахара, которые клетка может использовать для получения энергии. Мышечные клетки могут потреблять энергию для построения длинных мышечных белков из небольших молекул аминокислот. Молекулы могут быть изменены и транспортироваться по клетке или могут быть распределены по всему организму. Так же, как энергия требуется как для строительства, так и для сноса здания, энергия требуется как для синтеза, так и для разрушения молекул.

Многие клеточные процессы требуют постоянного снабжения энергией, обеспечиваемой клеточным метаболизмом. Сигнальные молекулы, такие как гормоны и нейротрансмиттеры, должны быть синтезированы и затем транспортированы между клетками. Патогенные бактерии и вирусы попадают в организм и разрушаются клетками. Клетки также должны экспортировать отходы и токсины, чтобы оставаться здоровыми, и многие клетки должны плавать или перемещать окружающие материалы посредством биения клеточных придатков, таких как реснички и жгутики.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Прием пищи дает энергию для таких действий, как полет. : Колибри нужна энергия для поддержания продолжительных периодов полета.Колибри получает энергию от приема пищи и преобразования питательных веществ в энергию посредством ряда биохимических реакций. Летные мышцы птиц чрезвычайно эффективны в производстве энергии.

Метаболизм (для подростков) - Nemours Kidshealth

Что такое метаболизм?

Метаболизм (произносится: meh-TAB-uh-liz-um) - это химические реакции в клетках организма, которые превращают пищу в энергию. Нашему телу нужна эта энергия, чтобы делать все - от движения к мышлению до роста.

Определенные белки в организме контролируют химические реакции обмена веществ. Одновременно происходят тысячи метаболических реакций, которые регулируются организмом, чтобы наши клетки оставались здоровыми и работающими.

Как работает метаболизм?

После того, как мы съели пищу, пищеварительная система использует ферменты для:

  • расщепляет белки на аминокислоты
  • превращает жиры в жирные кислоты
  • превращает углеводы в простые сахара (например, глюкозу)

При необходимости организм может использовать сахар, аминокислоты и жирные кислоты в качестве источников энергии.Эти соединения всасываются в кровь, которая переносит их в клетки.

После того, как они попадают в клетки, другие ферменты ускоряют или регулируют химические реакции, участвующие в «метаболизме» этих соединений. Во время этих процессов энергия этих соединений может высвобождаться для использования организмом или накапливаться в тканях организма, особенно в печени, мышцах и жировых тканях.

Метаболизм - это балансирующее действие, включающее два вида деятельности, которые происходят одновременно:

  • наращивание тканей тела и запасов энергии (так называемый анаболизм)
  • разрушение тканей тела и запасов энергии, чтобы получить больше топлива для функций организма (так называемый катаболизм)

Анаболизм (произносится: uh-NAB-uh-liz-um), или конструктивный метаболизм, заключается в построении и хранении.Он поддерживает рост новых клеток, поддержание тканей тела и накопление энергии для использования в будущем. При анаболизме маленькие молекулы превращаются в более крупные и сложные молекулы углеводов, белков и жиров.

Катаболизм (произносится: kuh-TAB-uh-liz-um), или деструктивный метаболизм, это процесс, который производит энергию, необходимую для всей активности клеток. Клетки расщепляют большие молекулы (в основном углеводы и жиры), чтобы высвободить энергию. Это обеспечивает топливо для анаболизма, нагревает тело и позволяет мышцам сокращаться, а тело двигаться.

Когда сложные химические соединения распадаются на более простые вещества, организм выделяет продукты жизнедеятельности через кожу, почки, легкие и кишечник.

Что контролирует метаболизм?

Некоторые гормоны эндокринной системы помогают контролировать скорость и направление метаболизма. Тироксин, гормон, вырабатываемый и выделяемый щитовидной железой, играет ключевую роль в определении того, насколько быстро или медленно протекают химические реакции метаболизма в организме человека.

Другая железа, поджелудочная железа, выделяет гормоны, которые помогают определить, является ли основная метаболическая активность организма анаболической (произносится: ан-э-бол-ик) или катаболической (произносится: кат-э-бол-ик).Например, большая анаболическая активность обычно происходит после еды. Это потому, что еда увеличивает уровень глюкозы в крови - самого важного топлива для организма. Поджелудочная железа ощущает этот повышенный уровень глюкозы и выделяет гормон инсулин, который сигнализирует клеткам об увеличении их анаболической активности.

Метаболизм - сложный химический процесс. Поэтому неудивительно, что многие люди думают об этом в самом простом смысле: как о чем-то, что влияет на то, насколько легко наше тело набирает или теряет вес.Вот где нужны калории. Калории - это единица измерения, которая измеряет, сколько энергии конкретная пища дает организму. Плитка шоколада содержит больше калорий, чем яблоко, поэтому она дает организму больше энергии - а иногда это может быть слишком хорошо. Точно так же, как автомобиль хранит бензин в бензобаке до тех пор, пока он не понадобится для заправки двигателя, тело накапливает калории - в основном в виде жира. Если вы переполните бензобак автомобиля, он выльется на тротуар. Точно так же, если человек ест слишком много калорий, они «выливаются» в виде лишнего жира.

На количество сжигаемых калорий за день влияет количество упражнений, количество жира и мышц в его или ее теле, а также базальный уровень метаболизма (BMR) человека. BMR - это мера скорости, с которой тело человека «сжигает» энергию в виде калорий в состоянии покоя.

BMR может влиять на склонность человека к полноте. Например, человек с низким BMR (который, следовательно, сжигает меньше калорий в состоянии покоя или во сне), как правило, со временем набирает больше фунтов жира, чем человек такого же роста со средним BMR, который ест такое же количество пищи и получает такое же количество упражнений.

BMR

может зависеть от генов человека и некоторых проблем со здоровьем. На это также влияет состав тела - люди с большей мышечной массой и меньшим количеством жира обычно имеют более высокий BMR. Но люди могут изменить свой BMR определенным образом. Например, человек, который больше тренируется, не только сжигает больше калорий, но и становится более физически подготовленным, что увеличивает его или ее BMR.

Cell Metabolism - обзор

5.1 Внутренняя регуляция функции стволовых клеток

Клеточный метаболизм и воздействие окружающей среды могут привести к повреждению ДНК, особенно в коже, которая напрямую получает УФ-излучение от солнца и мутагенов окружающей среды, которые могут вызвать геномную нестабильность.Интересно, что HFSC более устойчивы к радиационному повреждению по сравнению с другими эпителиальными клетками кожи (Sotiropoulou et al., 2010). Для достижения этой устойчивости HFSC экспрессируют высокие уровни антиапоптотического белка B-клеточной лимфомы 2 (Bcl2) и временно экспрессируют p53, что способствует выживанию. Кроме того, рак груди 1 (Brca1) необходим для восстановления повреждений ДНК (Gudmundsdottir & Ashworth, 2006; Moynahan & Jasin, 2010), а эпидермальная делеция Brca1 приводит к дефектам образования HF, а также к индукции каспазозависимого апоптоза, который приводит к к гиперпролиферации и последующему истощению взрослых СК (Sotiropoulou et al., 2013). Дифференциальная регуляция повреждений ДНК в SCs также существует в других тканях (Mandal, Blanpain, & Rossi, 2011) и может быть сходной с механизмами, которые действуют в SCs в IFE и др. Эпидермальных придатках.

Было идентифицировано несколько регуляторов транскрипции функции SC в HF, которые являются общими для SC других тканей, включая фактор транскрипции 3 и 4 (TCF3 / 4), ядерный фактор активированных Т-клеток 1 (NFATc1) и область определения пола Y -box 9 (Sox9) (Blanpain & Fuchs, 2006; Nguyen et al., 2009; Нгуен, Рендл и Фукс, 2006; Новак, Полак, Пазолли и Фукс, 2008 г.). Кроме того, Lgr5 (Barker et al., 2007) и атипичный HOP гомеобоксный белок Hopx экспрессируются с помощью кишечного SC эпителиального пула в основании крипты (Takeda, Jain, LeBoeuf, Wang, & Lu, 2011). В HF Hopx экспрессируется внутри клеток bulge и может вносить вклад во все клоны HF при росте HF, а также в клетки IFE при ранении (Takeda, Jain, LeBoeuf, & Padmanabhan, 2013). Клетки нижнего балджа, экспрессирующие SC-маркер Lgr5, также экспрессируют Hopx, способны избегать апоптоза во время фазы гибели HF и вносить долгосрочный вклад в поддержание клеток балджа (Takeda et al., 2013).

Фактор транскрипции LIM гомеобокс-белок 2 (Lhx2) является еще одним гомеобоксным белком, который участвует в регуляции морфогенеза и формирования паттерна эктодермальных производных, а также в поддержании и покое SC в нише HF SC (Mardaryev et al., 2011; Rhee, Polak , & Fuchs, 2006; Törnqvist, Sandberg, Hägglund, & Carlsson, 2010). Lhx2 экспрессируется в выпуклости и вторичном зачатке волоса, где он локализуется совместно с SC маркерами Sox9, Tcf4 и Lgr5. В ответ на повреждение кожи клетки Lhx2 + внутри выпуклости и вторичного волосяного зародыша пролиферируют и способствуют реэпителизации кожи за счет положительной регуляции Sox9 и Tcf4 , в то же время ингибируя цикл HF за счет отрицательной регуляции Lgr5 ( Mardaryev et al. al., 2011). Эти и многие другие исследования предоставили новое понимание того, как пути передачи сигналов Wnt и BMP и сети регуляции транскрипции модулируют активность эпителиальных СК во время нормального гомеостаза и в ответ на повреждение (Blanpain & Fuchs, 2006; Lee & Tumbar, 2012; Sennett & Rendl, 2012).

Эпителиальные SCs также регулируются посттранскрипционно и частично трансляционно с помощью микроРНК (miRNAs), которые представляют собой небольшие некодирующие РНК, которые изменяют трансляцию или стабильность РНК для контроля экспрессии генов.Полное устранение продукции miRNA путем делеции вышестоящего процессингового фермента Dicer у мышей приводит к перинатальной летальности и тяжелым дефектам HF (Andl et al., 2006; Yi et al., 2006). Среди этих дефектов - неразвитые и смещенные HFs, повышенный апоптоз и отсутствие клеток K15 + и CD34 + в компартменте выпуклости, что указывает на то, что miRNAs, в целом, важны для поддержания HF SC (Andl et al., 2006).

Некоторые miRNAs пространственно-временные регулируются внутри IFE и HFSCs.Было показано, что MiR203 преимущественно обогащен IFE по сравнению с HF (Andl et al., 2006; Yi, Poy, Stoffel, & Fuchs, 2008) и достаточен для стимулирования дифференциации IFE и подавления самообновления в IFE путем контроля экспрессия p63 (Andl et al., 2006; Yi et al., 2008). Кроме того, miR203 транскрипционно активируется во время асимметричного клеточного деления в развивающемся эпидермисе, локализуясь в дифференцированной дочерней клетке, где он способствует выходу из клеточного цикла и устраняет самовыражение. -обновление в процессе, включающем совместную супрессию p63, белка 2, связанного с S-фазой киназы (Skp2), и белка, связывающего РНК musashi 2 (Msi2) (Jackson et al., 2013).

Дополнительная miRNA, miR125b, достаточна для изменения гомеостаза IFE и отмены спецификации волос (Zhang, Stokes, Polak, & Fuchs, 2011). MiR31 также может изменять активность HFSC, воздействуя на фактор роста фибробластов 10 (Fgf10), без дистального гомеобокса. 3 (Dlx3), несколько генов кератина, а также компоненты сигнальных путей Wnt и BMP (Mardaryev et al., 2010). Дифференциальная регуляция нескольких miRNAs в эпителии кожи предполагает, что роли дополнительных miRNAs будут определяться по мере того, как это растущее поле продолжает расширяться.

Другой уровень регуляции SCs кожи происходит посредством модификации гистонов и ДНК, чтобы эпигенетически регулировать транскрипцию (Calo & Wysocka, 2013). Несколько эпигенетических факторов играют роль в дифференцировке эпидермиса (Mulder et al., 2012). Ацетилирование и метилирование гистонов посредством активности гистондеацетилазы и метилтрансферазы, соответственно, регулируют развитие IFE (Driskell et al., 2012; LeBoeuf et al., 2010) и гомеостаз (Driskell et al., 2012). Поддержание репрессивных модификаций гистонов через репрессорный комплекс polycomb, энхансер гомолога 1 zeste (Ezh2) и Ezh3 необходимы для дифференцировки IFE, а также для морфогенеза и поддержания HF (Bardot et al., 2013; Ежкова и др., 2011). Клеткам Меркеля также необходимы белки Ezh3 для своего поддержания посредством регуляции фактора транскрипции Sox2 (Bardot et al., 2013). Метилирование гистонов, контролируемое доменом деметилазы Jumonji, содержащим 3 (JmjD3), необходимо для дифференцировки IFE (Sen, Webster, Barragan, Chang, & Khavari, 2008), в то время как белок 2, содержащий домен деметилазы Jumonji / jmjc (Jarid2), необходим для поддерживать базальных предшественников IFE (Mejetta et al., 2011). Кроме того, ДНК-метилтрансфераза 1 (DNMT1) и убиквитин, содержащий PHD и домен-1 пальца RING (UHRF1), экспрессируются в базальных клетках и подавляются, как только клетки входят в программу дифференцировки, что позволяет предположить, что они также участвуют в регуляции стволовости.Удаление DNMT1 в тестах на регенерацию кожи человека вызывало преждевременную дифференцировку предшественников и прогрессирующую потерю ткани, что дополнительно демонстрирует его важность для самообновления (Sen, Reuter, Webster, Zhu, & Khavari, 2010).

Дополнительный контроль функции SC происходит посредством регуляции экспрессии генов путем изменения положения нуклеосом за счет действия комплексов ремоделирования хроматина, таких как комплекс SWI / SNF (Kidder, Palmer, & Knott, 2009). Перестраивая положения нуклеосом в хроматине, эти комплексы регулируют занятость РНК-полимеразы II и, таким образом, инициацию транскрипции АТФ-зависимым образом (Liu, Balliano, & Hayes, 2011).В основе этих комплексов ген 1, связанный с brahma (Brg1), действует как каталитическая субъединица и регулирует пролиферацию и дифференцировку SC. В HF недавно было показано, что Brg1 динамически активируется после активации SC в коже. Делеция Brg1 с помощью bulge-специфического NFATc1-Cre индуцирует преждевременную регрессию HF, потерю HFSCs и прогрессирующую потерю волос (Xiong et al., 2013). Молекулярно Brg1 и Shh действуют в молекулярной петле, где Brg1 регулирует экспрессию Shh, а Shh активирует экспрессию Brg1 в фолликуле (Xiong et al., 2013). Регулирует ли Brg1 дополнительные гены, чтобы контролировать функцию HFSC, будет интересной областью будущих исследований.

Метаболизм | Очерки биохимии

Фенилкетонурия (PKU) и дефицит ацил-CoA дегидрогеназы со средней длиной цепи (MCADD) - два наиболее часто наследуемых нарушения обмена веществ, которым страдает примерно 1 из 10000 новорожденных в Великобритании.

PKU - это аминокислотное заболевание, вызванное дефицитом фермента фенилаланингидроксилазы, вызывающим ферментативный блок.Это приводит к снижению метаболизма аминокислоты фенилаланина, вызывая повышенное накопление в крови и головном мозге. Если не лечить новорожденных, это может вызвать задержку развития или повреждение головного мозга. Лечение начинается рано с диеты с низким содержанием белка, дополненной смесью аминокислот с удаленным фенилаланином. Однако небольшая часть людей с диагнозом ФКУ не отвечает на этот предложенный вид лечения. У этих людей обычно наблюдаются дефекты синтеза дигидроптеридинредуктазы или биоптерина, вызывающие нарушение функции фенилаланингидроксилазы.Эти люди также обычно имеют дефекты тирозингидроксилазы, что может привести к дефициту нейротрансмиттеров. Затем этим пациентам требуются дополнительные добавки с нейротрансмиттерами, а также диета с низким содержанием фенилаланина.

MCADD - это пожизненное состояние, которое возникает из-за мутации ацил-CoA-дегидрогеназы со средней длиной цепи (MCAD) при β-окислении жирных кислот. Эта мутация нарушает расщепление жирных кислот со средней длиной цепи в ацетил-КоА.Потеря или недостаточность MCAD снижает окисление жирных ацил-CoA, которые содержат более шести атомов углерода, поскольку первая стадия дегидрирования β-окисления не может происходить. Используя тандемную масс-спектрометрию, можно увидеть, что профиль жирных кислот крови в MCADD показывает накопление C6, C8 и C10: 1. MCADD является основной причиной гипокетотической гипогликемии и может вызывать нарушение функции печени с метаболическим ацидозом, гипераммониемией и внезапной смертью. MCADD особенно опасен во время голодания, когда организм использует запасы гликогена, а свободные жирные кислоты высвобождаются из жировой ткани для получения энергии.Сниженная способность метаболизировать средние жирные кислоты значительно снижает доступность субстратов для кетогенеза, синтеза АТФ и цикла TCA при низкой энергии. Накопление промежуточных продуктов жирных кислот подавляет глюконеогенез, усугубляя гипогликемию. Это накопление может также способствовать сердечно-сосудистым и неврологическим осложнениям, обнаруживаемым в этих условиях. Лечение пациентов с MCADD включает потребление напитков с высоким содержанием сахара и избегание длительных периодов голодания.

Последнее наследственное нарушение обмена веществ, которое мы обсуждаем, встречается гораздо реже и встречается у 1 из 100 000 или 1 50000 новорожденных. Болезнь мочи кленового сиропа (MSUD) возникает из-за дефицита или снижения функции комплекса дегидрогеназы α-кетокислоты с разветвленной цепью (BCKAD). Это приводит к накоплению аминокислот с разветвленной цепью (BCAA), таких как лейцин, изолейцин и валин, в крови и моче. Название болезни происходит от запаха мочи кленового сиропа из-за избытка BCAA.BCAA потребляются в рационе, богатом белком, в таких продуктах, как мясо, рыба, яйца и молоко. Обычно избыточные аминокислоты расщепляются через аминотрансферазы с разветвленной цепью (BCAT) на α-кетокислоты в митохондриях. На второй стадии катаболизма комплекс BCKAD инициирует окислительное декарбоксилирование α-кетокислот, что приводит к образованию ацетоацетата, ацетил-КоА и сукцинил-КоА. Нормальное функционирование катаболизма аминокислот необходимо для синтеза белка, передачи клеточных сигналов и метаболизма глюкозы.BCKAD состоит из четырех субъединиц. Мутации в каталитических компонентах BCKAD снижают его активность и, следовательно, увеличивают уровни BCAA, проявляясь как MSUD и вызывая дисфункцию иммунной системы, скелетных мышц и центральной нервной системы. По мере накопления токсичных метаболитов, таких как молочная кислота и аммиак, функция иммунных клеток подавляется, вызывая нарушение их регуляции. Скелетные мышцы поражены, как показали исследования, в которых обнаружено уменьшение диаметра мышечных волокон и поражения миофибрилл у крыс MSUD, однако его механизм полностью не изучен.Нарушение регуляции нервной системы, в частности, поражение головного мозга, было связано с накоплением токсичных метаболитов. Однако исследования показали, что образование азот-активных форм у пациентов с MSUD может вызывать морфологические изменения в клетках глиомы C6. Кроме того, у пациентов с MSUD обнаруживаются маркеры окислительного повреждения белков, ДНК и липидов, возможно, в результате продукции свободных радикалов.

Прогнозирование биологических функций соединений на основе химико-химических взаимодействий

Abstract

Учитывая соединение, как мы можем эффективно предсказать его биологическую функцию? Это принципиально важная проблема, поскольку полученная таким образом информация может помочь в понимании многих основных биологических процессов и дать полезные подсказки для разработки лекарств.В этом исследовании, основанном на информации о химико-химических взаимодействиях, был разработан новый метод, который можно использовать для определения того, в каких из следующих одиннадцати классов метаболических путей может быть вовлечено запрашиваемое соединение: (1) метаболизм углеводов, (2) Энергетический метаболизм, (3) метаболизм липидов, (4) метаболизм нуклеотидов, (5) аминокислотный метаболизм, (6) метаболизм других аминокислот, (7) биосинтез и метаболизм гликанов, (8) метаболизм кофакторов и витаминов, (9) ) Метаболизм терпеноидов и поликетидов, (10) биосинтез других вторичных метаболитов, (11) биодеградация и метаболизм ксенобиотиков.Было замечено, что общая вероятность успеха, полученная с помощью этого метода с помощью 5-кратного теста перекрестной проверки на эталонном наборе данных, состоящем из 3137 соединений, составила 77,97%, что намного выше, чем 10,45%, соответствующая вероятность успеха, полученная на основе случайных предположений. . Кроме того, чтобы справиться с ситуацией, когда некоторые соединения могут быть задействованы более чем в одном классе метаболических путей, представленный здесь метод отличается способностью предоставить ряд потенциальных классов метаболических путей, ранжированных в соответствии с нисходящим порядком вероятности их возникновения. каждое из рассматриваемых соединений запроса.Кроме того, наш метод также был применен для прогнозирования 5 549 соединений, классы метаболических путей которых неизвестны. Интересно, что полученные таким образом результаты вполне согласуются с выводами из отчетов других исследователей. Ожидается, что с постоянным увеличением данных о химико-химическом взаимодействии текущий метод будет еще больше улучшен в своей мощности и точности, чтобы стать полезным дополнительным средством для аннотирования не охарактеризованных соединений для их биологических функций.

Образец цитирования: Hu L-L, Chen C, Huang T, Cai Y-D, Chou K-C (2011) Прогнозирование биологических функций соединений на основе химико-химических взаимодействий. PLoS ONE 6 (12): e29491. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0029491

Редактор: Джон Паркинсон, Госпиталь для больных детей, Канада

Поступила: 13 июля 2011 г .; Одобрена: 29 ноября 2011 г .; Опубликован: 29 декабря 2011 г.

Авторские права: © 2011 Hu et al.Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

Финансирование: Это исследование поддерживается Национальной программой фундаментальных исследований Китая (2011CB510102, 2011CB510101) и инновационной программой Шанхайской муниципальной комиссии по образованию (12ZZ087). Финансирующие организации не играли никакой роли в дизайне исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи.

Конкурирующие интересы: Авторы заявили об отсутствии конкурирующих интересов.

Введение

Метаболизм - это совокупность химических реакций in vivo, которые обеспечивают непрерывный запас вещества и энергии для живых организмов для поддержания жизни (например, роста и размножения) [1]. Эти использующие энергию и высвобождающие энергию химические реакции, катализируемые ферментами, организованы во многие метаболические пути. Некоторые соединения / небольшие молекулы играют важную роль в этих путях и жизненно важны для многих видов деятельности, необходимых для жизни.Например, во время пищеварения богатые энергией молекулы (например, углеводы) расщепляются, чтобы обеспечить энергию, которая затем используется клетками для создания сложных молекул из простых молекул, таких как использование аминокислот для синтеза новых белков, необходимых организму. . Выявление биологических функций соединений - эффективный способ изучения механизмов многих основных биологических процессов [2]. С другой стороны, маленькие молекулы являются причиной и лекарством от многих болезней. Например, сахарный диабет - это нарушение обмена веществ, вызванное недостаточной или неэффективной реакцией секреции инсулина и повышенным уровнем глюкозы в крови [3].Такие соединения, как сульфонилмочевина [4], акарбоза [5], бигуаниды, тиазолидиндионы [5] и ситаглиптин [3], используются в качестве эффективных лекарств для терапии диабета. Следовательно, важно аннотировать биоактивность соединений, которая будет полезна при разработке лекарств и лечении заболеваний.

Помимо обычных биохимических экспериментов, вычислительные методы являются альтернативными способами аннотирования биологических функций соединений. В последние годы для решения этой проблемы были разработаны различные инструменты биоинформатики и структурной биоинформатики [6], такие как количественное соотношение структура-активность (QSAR) [7], [8], моделирование фармакофоров [9], молекулярный докинг [10] и Метод моделирования отжига методом Монте-Карло [11], [12].В отличие от этих методов, Lu et al. [1] и Cai et al. [2] проанализировали биологические функции соединений, сопоставив их с соответствующими классами метаболических путей, которые прочно связаны с биологическими функциями соединений. Состав функциональных групп использовался для представления соединений, а алгоритм ближайшего соседа и модуль обучения AdaBoost [13] были использованы для построения моделей прогнозирования Cai et al. [2] и Лу и др. [1] соответственно. Оба метода прогнозирования дали довольно многообещающие результаты на собственных наборах данных.Однако ни один из их наборов данных не содержал «многофункциональных» соединений, принадлежащих к двум или более классам метаболических путей. Поскольку эти авторы были сосредоточены только на решении проблемы однокомпонентной классификации, их методы нельзя было использовать для работы с «многофункциональными» соединениями. Фактически, по данным KEGG [14], среди всех соединений с функциональной аннотацией «многофункциональные» соединения занимают около 8%. В частности, эти многофункциональные соединения могут играть уникальную роль как в фундаментальных исследованиях, так и в разработке лекарств и, следовательно, заслуживают нашего особого внимания.

В последнее время методы системной биологии, основанные на белок-белковых взаимодействиях, широко применяются для предсказания свойств белков [15], [16], [17], [18], [19]. Эти алгоритмы предполагают, что интерактивные белки, вероятно, будут разделять общие биологические функции [16], [17], [18], [19], также более вероятно, что они будут иметь ту же биологическую функцию, чем неинтерактивные белки [20], [ 21]. Точно так же мы можем предположить, что интерактивные соединения могут иметь общие биологические функции.В этом исследовании химико-химические взаимодействия были получены из STITCH [22] (инструмент поиска взаимодействий химических веществ), где единица взаимодействия состоит из двух химических веществ и их веса взаимодействия. Вес взаимодействия (оценка достоверности) представляет собой вероятность того, что взаимодействие происходит между двумя рассматриваемыми химическими веществами. Интерактивные соединения можно разделить на следующие три категории: (I) те, которые участвуют в одних и тех же реакциях; (II) те, которые разделяют схожие структуры или виды деятельности; (III) с литературными ассоциациями [22].В системе метаболизма химические реакции организованы по множеству метаболических путей, таким образом, соединения, участвующие в одних и тех же реакциях, находятся в одних и тех же метаболических путях. Сходные структуры или активность означает, что они разделяют схожие функции, и, следовательно, они, вероятно, участвуют в одних и тех же метаболических путях. Совместное присутствие двух соединений во многих литературных источниках предполагает наличие некоторых видов прямых или косвенных взаимосвязей, указывая на то, что они потенциально могут участвовать в одних и тех же метаболических путях. Соответственно, рационально предположить, что интерактивные соединения имеют тенденцию участвовать в одних и тех же метаболических путях.

В этом исследовании мы предложили многоцелевую модель, основанную на химико-химических взаимодействиях, для прогнозирования метаболических путей, в которых участвуют соединения. Наш метод сортирует возможные метаболические пути, которые связаны с запрашиваемым химическим веществом, обеспечивая более полное представление о биологические эффекты соединения.

Согласно недавнему всестороннему обзору [23], чтобы создать действительно полезный статистический предсказатель для биологической системы, нам необходимо рассмотреть следующие процедуры: (1) построить или выбрать действительный набор эталонных данных для обучения и проверки предсказателя; (2) сформулировать статистические выборки с помощью эффективного математического выражения, которое может действительно отразить их внутреннюю корреляцию с атрибутом, который должен быть предсказан; (3) ввести или разработать мощный алгоритм (или механизм) для работы с предсказанием; (4) правильно выполнить тесты перекрестной проверки, чтобы объективно оценить ожидаемую точность предсказателя.Ниже мы опишем, что делать с этими шагами.

Материалы и методы

Тестовый набор данных

Соединения были получены из общедоступной базы данных KEGG [14] (Киотская энциклопедия генов и геномов) соединение [ftp://ftp.genome.jp/pub/kegg/release/archive/kegg/42/ligand.tar.gz ] (выпуск 42.0). Впоследствии эти соединения были отнесены к следующим 11 классам основных метаболических путей, которые тесно связаны с биологическими функциями соединений (http: // www.genome.jp/kegg/pathway.html#metabolism): (1) метаболизм углеводов, (2) энергетический метаболизм, (3) метаболизм липидов, (4) метаболизм нуклеотидов, (5) метаболизм аминокислот, (6) метаболизм других веществ Аминокислоты, (7) биосинтез и метаболизм гликанов, (8) метаболизм кофакторов и витаминов, (9) метаболизм терпеноидов и поликетидов, (10) биосинтез других вторичных метаболитов, (11) биодеградация и метаболизм ксенобиотиков. После исключения этих соединений без какой-либо информации о метаболических путях было собрано 4366 соединений, которые имеют четкие аннотированные биологические функции (см. Таблицу 1 под заголовком Группа-I).Из 4366 соединений Группы-I было извлечено 3137 соединений, которые могут взаимодействовать с любыми другими, как аннотировано базой данных STITCH [22] (см. Таблицу 1 под заголовком Группа-II).

Из 4366 соединений группы I, 4027 участвуют только в одном классе метаболических путей, 246 - в двух классах метаболических путей, 54 - в трех классах метаболических путей, 24 - в четырех классах метаболических путей, 9 - в пяти классах метаболических путей, 4 - в трех классах метаболических путей. шесть классов метаболических путей, 2 из семи классов метаболических путей и ни одного из восьми или более классов метаболических путей.Из 3137 соединений Группы II 2820 участвуют только в одном классе метаболических путей, 226 - в двух классах метаболических путей, 53 - в трех классах метаболических путей, 23 - в четырех классах метаболических путей, 9 - в пяти классах метаболических путей, 4 из шести. классы метаболических путей, 2 из семи классов метаболических путей и ни одного из восьми или более классов метаболических путей.

Обратите внимание, что, поскольку одно соединение может встречаться более чем в одном классе путей, сумма соединений по 11 классам путей в Группе-I оказывается 4860, что больше 4366.Аналогично, сумма соединений по 11 классам путей в Группе II составляет 3606, что больше 3137. Это очень похоже на случай белков с множественными сайтами локализации, как описано в [24], [25].

Взаимодействия химических веществ были получены из STITCH [22], большой базы данных известных и прогнозируемых взаимодействий химических веществ и белков, полученных из экспериментов, литературы, баз данных и так далее. Как упоминалось во введении, существует три типа ассоциаций между двумя соединениями в STITCH: (I) совместное присутствие в реакциях, (II) сходные структуры или активности и (III) литературные ассоциации.В загруженном файле взаимодействия химических веществ STITCH: chemical_chemical.links.detailed.v2.0.tsv с http://stitch.embl.de/cgi/show_download_page.pl, есть 337 482 пары интерактивных соединений, принадлежащих исключительно к типу I, 73 598 пар только в типе II, 2152508 пар только в типе III, 384 пары в типах I и II, 120 936 пар в типах I и III, 10 372 пары в типах II и III, и 1990 пар в трех типах, всего 2 697 270 взаимодействий. Каждое взаимодействие количественно оценивается с помощью показателя достоверности взаимодействия, который представляет вероятность того, что взаимодействие происходит.В этом исследовании были извлечены взаимодействия с обоими интерактивными соединениями, встречающимися в 4366 соединениях Группы-I. В результате было собрано 3137 соединений с 75 949 взаимодействиями, чтобы составить эталонный набор данных текущего исследования (см. Таблицу 1 под названием Группа-II).

Помимо 4366 соединений (см. Таблица 1 под названием Группа-I) с известными классами метаболических путей, в KEGG имеется 11661 соединение без известных классов метаболических путей.Среди этих соединений было собрано 5 549 соединений, которые имеют аннотированные взаимодействия с соединениями 4 366 соединений в STITCH. Такие 5549 соединений должны сформировать независимый набор данных, который будет использоваться для проверки нашего метода прогнозирования в надежде получить полезную информацию для дальнейшего исследования.

Метод

Как упоминалось во введении, интерактивные соединения, как правило, участвуют в одних и тех же метаболических путях. Соответственно, для запрашиваемого соединения, чем выше показатель достоверности взаимодействия с его интерактивным соединением, тем больше вероятность, что они будут участвовать в одном и том же метаболическом пути.Чем больше его интерактивных соединений участвует в определенном метаболическом пути, тем более вероятно, что он будет участвовать в таком метаболическом пути. Основываясь на этих моментах, мы должны подсчитать не только количество соединений, взаимодействующих с запрашиваемым соединением, но также и соответствующие оценки взаимодействия. Таким образом, желаемый предсказатель может быть сформулирован с помощью следующих процедур.

Предположим, что набор обучающих данных содержит соединения, которые обозначены как. 11 классов метаболических путей (см. Таблица 1 ) выражаются как, где представляет 1 st класс метаболических путей («Углеводный метаболизм»), 2 и класс метаболических путей («Энергетический метаболизм»), 3 rd класс метаболических путей («липидный метаболизм») и так далее.Таким образом, дескриптор классов метаболических путей, к которым принадлежит соединение, может быть сформулирован как (1), где (2) Для заданного соединения, его взаимодействие с соединениями в наборе обучающих данных может быть определено как (3) где представляет собой взаимодействие оценка уверенности между и. является оператором транспонирования, и если между ними нет взаимодействия. Здесь мы не рассматривали самовзаимодействие, поэтому когда. Соответственно, вероятность того, что запрашиваемое соединение участвует в классе -го метаболического пути, может быть сформулирована с помощью следующей оценки (4), которая представляет собой сумму оценок достоверности взаимодействия с его интерактивными соединениями в наборе обучающих данных путем подсчета как количество интерактивных соединений, так и оценки достоверности взаимодействия.Очевидно, чем выше оценка по формуле. 4, более вероятно, что они будут вовлечены в метаболический путь . Таким образом, для данного соединения запроса мы можем использовать уравнение. 4, чтобы вычислить его 11 баллов, каждый из которых связан с одним из 11 классов метаболических путей. Класс, к которому, скорее всего, принадлежит соединение, должен иметь наивысший балл. Другими словами, предполагается, что запрашиваемое соединение принадлежит к th классу метаболических путей, если (5) где - аргумент j , который максимизирует значение.Поскольку проблема в этом исследовании заключается в классификации с несколькими метками, мы намерены предоставить гибкую информацию, прогнозируя некоторые классы возможных метаболических путей для запрашиваемых соединений, а не просто класс наиболее вероятных метаболических путей. Таким образом, вместо уравнения. 5, давайте рассмотрим следующее уравнение, содержащее 11 оценок в векторе с одним столбцом: (6) где - убывающий оператор, который сортирует 11 оценок уравнения. 4 для в порядке убывания (). Если эти результаты равны, будет произведен случайный порядок среди тех, кто набрал равное количество очков.Следовательно, предсказанные классы метаболических путей для запрашиваемого соединения могут быть получены в соответствии с порядком убывания уравнения. 6; то есть, если,, то следует, что запрашиваемое соединение участвует в 6 -м классе метаболических путей («Метаболизм других аминокислот») будет иметь самый высокий рейтинг вероятности, что в 1 st класс метаболических путей («Углеводный метаболизм») как 2 nd , и класс метаболических путей 10 th («Биосинтез других вторичных метаболитов») как 3 rd .Полученные таким образом соответствующие результаты называются соответственно классами 1 -го порядка , 2 -го порядка и 3 -го порядка -го предсказанного метаболического пути. И так далее.

Перекрестная проверка

В статистическом прогнозировании следующие три метода перекрестной проверки часто используются для проверки эффективности предиктора в практическом применении: независимый тест набора данных, подвыборка (например, 5-кратная, 7-кратная или 10-кратная перекрестная проверка). испытание и испытание складным ножом [26].В этом исследовании 5-кратная перекрестная проверка использовалась для проверки эффективности нашего метода. Конкретные процедуры заключались в том, что обучающий набор данных был разделен на пять групп путем разделения каждого из его подмножеств на пять примерно равных по размеру подгрупп. Каждая из этих пяти групп, в свою очередь, использовалась в качестве набора данных для тестирования, а остальные - в качестве набора данных для обучения, тем самым генерируя пять различных показателей успеха, при этом их среднее значение представляет собой показатель успешности при 5-кратной перекрестной проверке.

Для прогноза j -го порядка точность рассчитывалась по формуле (7) где - количество соединений, у которых j -й класс предсказанного метаболического пути является одним из истинных классов путей, в которых участвуют соединения. , и - общее количество соединений в наборе данных.Такие 11 порядков точности были использованы для оценки нашего метода прогноза. Это очевидно согласно определению уравнения. 7 видно, что чем выше значение с меньшим значением или чем ниже значение с большим значением, тем лучше будет качество прогнозирования с помощью нашего метода.

В наборе данных среднее количество классов метаболических путей, в которых участвует каждое соединение, рассчитывается как (8) где - количество классов метаболических путей, в которых участвует данное соединение.Следовательно, другое измерение - вероятность того, что первые классы предсказанных метаболических путей порядка k охватывают все классы истинных метаболических путей, в которых участвует соединение, - может быть сформулировано как (9) Обычно это наименьшее целое число, равное или большее, чем среднее количество классов метаболических путей (). Это очевидно из уравнения. 9 видно, что чем больше значение, тем лучше качество предсказания с помощью нашего метода.

Процесс прогнозирования

Для запрашиваемого соединения, согласно информации о его взаимодействиях с 4366 соединениями в Группе-I (, таблица 1, ), классы метаболических путей которых известны, вероятность его принадлежности к каждому из 11 классов метаболических путей может быть легко оценена. рассчитывается в соответствии с формулой.4. И полученные таким образом оценки были отсортированы в порядке убывания (уравнение 6), чтобы получить предсказанные классы метаболических путей в соответствии с их различными рангами или порядками.

Результаты и обсуждение

Результаты 5-кратной перекрестной проверки

В этом исследовании наш метод был оценен с помощью 5-кратной перекрестной проверки на эталонном наборе данных, который содержит 3137 соединений в Группе II из Таблица 1 . Точность предсказания 11-го порядка показана на рис. 1 .Точность предсказания первого порядка (наиболее вероятная) составляет 77,97%, а точность предсказания последнего порядка (наименее вероятная) составляет 0,38%, что указывает на довольно хорошую производительность нашего метода.

Рис. 1. Иллюстрация, демонстрирующая точность каждого из 11-ти порядковых прогнозов для 3137 соединений с помощью 5-кратной перекрестной проверки.

Из рисунка видно, что от первого порядка до последнего 11 значений точности образуют кривую наклона скачка.

https: // doi.org / 10.1371 / journal.pone.0029491.g001

Среднее количество классов метаболических путей, в которых участвует каждое соединение, составляет 1,15 (см. уравнение 8), что означает, что средний показатель успеха при случайном предположении будет 1,15 / 11 = 10,45%, что намного ниже, чем по нашей методике.

Соответственно, параметр k в формуле. 9 был установлен на (1,15 + 1) = 2; то есть мы можем выбрать результаты первых двух порядков предсказанных классов метаболических путей для запрашиваемых соединений. Как видно из , рис. 1 , точность прогнозов 1 -го порядка и 2 -го порядка выше, чем точность случайного предположения.Согласно формуле. 9 классы метаболических путей, предсказанные приказами 1 st и 2 nd , фактически охватили более 80% всех классов истинных метаболических путей, что позволяет предположить, что из результатов, предсказанных 11 порядками, следует уделять больше внимания. тем, кто по первым двум порядкам.

Перечислено в Таблице 2 - точность каждого из 11 порядков прогноза для 3137 соединений об их участии в 11 классах метаболических путей с использованием 5-кратного теста перекрестной проверки.Наивысшая точность, достигнутая при прогнозировании порядка 1 -го , составила 80,96% для класса метаболических путей 1 -го («Углеводный метаболизм»). И результаты, полученные с помощью порядков прогнозирования 1 st и 2 nd , охватывают 89,00% классов истинных метаболических путей. Вторая по величине точность предсказания порядка 1 -го составила 78,77% для класса метаболических путей 11 -го (биодеградация и метаболизм ксенобиотиков), в то время как результаты, полученные с помощью порядков предсказания 1 st и 2 nd , имеют Крытая 87.00% истинных классов метаболических путей. Точности обоих двух порядков -го порядка выше, чем общая точность предсказания 1-го порядка -го , составляющая 77,97%, и каждая из их комбинаций с прогнозами 2-го порядка и -го порядка также выше, чем общая вероятность 80,00 %. Что касается классов метаболических путей с меньшим количеством соединений, таких как класс «Биосинтез и метаболизм гликанов», который содержит только 68 соединений в Группе-I и 43 в Группе-II (ср. Таблица 1 ), предсказанная точность была относительно не такой, как хорош как другие.Ожидается, что с появлением в будущем большего количества экспериментальных данных для соединений этих классов соответствующие показатели успешности прогнозов будут улучшены. В целом, вышеупомянутые результаты весьма обнадеживают, указывая на то, что наш подход может стать полезным инструментом для работы с такими очень сложными системами.

Как указано в разделе «Метод», интерактивные соединения, полученные из STITCH, имеют тенденцию участвовать в одних и тех же метаболических путях. Например, Таблица 3 перечисляет взаимодействия дигидроурацила с другими соединениями.Среди 32 интерактивных соединений большинство из них проявляется в «метаболизме кофакторов и витаминов», «метаболизме других аминокислот» или «метаболизме нуклеотидов» (ср. , таблица 1, ), как и дигидроурацил. Дигидроурацил и урацил участвуют в пути метаболизма пиримидина (относятся к «метаболизму нуклеотидов»), где 5,6-дигидроурацил и НАДФ + катализируются дигидропиримидиндегидрогеназой (ДПД) с образованием урацила и НАДФН + Н + [14], [27]. Они также упоминаются во многих рефератах PubMed, таких как [28], [29], [30], [31], [32], [33], [34], [35], [36], [37] ].Еще два взаимодействующих соединения - дигидроурацил и дигидротимин имеют очень похожую структуру, с той лишь разницей, что дигидротимин имеет метил в 5-м положении гексатомного кольца, а дигидроурацил - нет [38]. Согласно критериям прогнозирования, когда дигидроурацил рассматривался как запрашиваемое соединение, первые три порядка предсказанных метаболических путей, в которых он участвует, это «метаболизм нуклеотидов», «метаболизм кофакторов и витаминов» и «метаболизм других аминокислот» соответственно. которые соответствуют истинным метаболическим путям, в которых он участвует.

Прогнозируемые результаты для соединений с неизвестным метаболическим путем

Воодушевленные довольно многообещающими результатами, полученными в результате 5-кратного перекрестного теста на эталонном наборе данных из 3137 соединений, мы применили этот метод к 5549 соединениям, метаболические пути которых неизвестны, как указано в разделе «Материалы и методы». Полученные таким образом прогнозируемые результаты приведены в Таблице S1 . Как обсуждалось выше, мы выбрали классы метаболических путей, полученные с помощью прогнозов порядка 1 -го и 2 -го для этих соединений, в надежде, что полученная таким образом информация может предоставить полезные подсказки для дальнейших исследований.На самом деле интересно видеть, что многие из наших предсказанных результатов оказались разумными согласно отчетам других исследователей. Например, N-ацетилгалактозамин 4-сульфат и его взаимодействующие соединения с информацией о путях показаны в таблице 4 . N-ацетилгалактозамин-4-сульфат может связываться с сульфатом, глюкуроновой кислотой, галактозой, ксилозой, фукозой, Na (+), глицерином и фосфатом с образованием комплекса для выполнения биологической функции [39]. В PubMed Abstracts 4-сульфат N-ацетилгалактозамина упоминается вместе с сульфатом [40], глюкуроновой кислотой [41], галактозой [42], 3'-фосфо.фото [43], сахар-1-фосф. [44], UDP-GlcNAc [45], индол-3-глиц. [46], N-ацетил-D-глюкозамин [47] и GDP-манноза [44]. Кроме того, N-ацетилгалактозамин 4-сульфат и N-ацетил-D-глюкозамин имеют схожую структуру, и разница в том, что N-ацетилгалактозамин 4-сульфат имеет сульфат в положении 4 кольца, тогда как N-ацетил-D-глюкозамин имеет не [38]. На основании этих данных предполагается, что N-ацетилгалактозамин-4-сульфат участвует в тех же метаболических путях, что и его интерактивные соединения.Из Таблицы 4 видно, что большинство взаимодействующих соединений N-ацетилгалактозамин-4-сульфата принадлежат к классам метаболических путей 1 st и 2 nd . Путем рассмотрения всех взаимодействий и оценок достоверности взаимодействия было предсказано, что метаболизм углеводов (класс 1 st ) и метаболизм энергии (класс 2 и класс ) будут классами возможных путей метаболизма, которые N-ацетилгалактозамин 4-сульфат принадлежит. Фактически, как углевод, N-ацетилгалактозамин-4-сульфат реагирует с хондроитин-4-сульфатом с образованием оксида водорода и G12336 (т.е.е. (GalNAc) 2 (GlcA) 1 (S) 2 ), один вид гликана, который может участвовать в углеводном и энергетическом метаболизме. Следовательно, N-ацетилгалактозамин-4-сульфат также может участвовать в углеводном и энергетическом метаболизме. Другим примером является то, что циклопропиламин в таблице 4 содержит 23 интерактивных соединения с известной информацией о путях. Циклопропиламин, циануровая кислота, аммиак, N-циклопропиламмелид, c0761, гидроксильные радикалы находятся в одном и том же пути - распаде N-циклопропилмеламина [48], [49], где N-циклопропилмеламин сначала реагирует с оксидом водорода с образованием N-циклопропиламмелина и аммиака, а затем N-циклопропиламмелин также реагирует с оксидом водорода с образованием N-циклопропиламмелида и аммиака.После этого N-циклопропиламмелид реагирует с оксидом водорода с образованием циануровой кислоты, циклопропиламина и гидроксильных радикалов. Наконец, циануровая кислота превращается в оксид водорода и аммиак в результате разложения циануратов. Циануровая кислота, N-циклопропиламмелид и c0761 относятся к классу путей 11 th . Следовательно, циклопропиламин также может принадлежать к классу путей 11 th (биодеградация и метаболизм ксенобиотиков). Что касается других взаимодействующих соединений, они упоминаются вместе с циклопропиламином в PubMed Abstracts, например полиэтилен [50], 1-аминоциклопропан-1-карбоновая кислота [51], циклопропанкарбоновая кислота [52], 3-гидроксифенилуксусная кислота [53] и ацетофенон [54].В Таблице 4 большинство взаимодействующих соединений циклопропиламина принадлежат к 11 -му классам метаболических путей. Согласно приведенному выше анализу, предполагается, что циклопропиламин участвует в метаболизме биодеградации Xenobiotics, который был классом 1 st , предсказанный нашим методом для циклопропиламина. Соответственно, вполне разумно ожидать, что наш метод может предоставить полезную информацию для дальнейшего исследования биологических функций соединений с точки зрения системной биологии.

Применение и улучшение

Как указано вышеупомянутым обсуждением и анализом, результаты, полученные из предсказаний порядка 1 st и 2 nd , должны рассматриваться как кандидаты для классов метаболических путей, с которыми может быть задействовано запрашиваемое соединение. В связи с этим, биохимические эксперименты должны проводиться, в основном, с упором на цели, предсказанные предсказаниями порядка 1 -го и 2 -го порядка . Результаты, полученные с помощью прогнозов последних пяти порядков, можно игнорировать из-за их очень низкой вероятности (<2%).Следовательно, текущий метод прогнозирования может предоставить полезные подсказки для дальнейшей проверки экспериментами и ускорить прогресс исследований за счет определения приоритетности соответствующих целей.

Поучительно отметить, что для 4366 соединений в Группе-I из Таблица 1 все еще есть 1229 соединений, которые не могут быть обработаны текущим методом из-за отсутствия информации о взаимодействии с другими соединениями в наборе данных. Ожидается, что проблема может быть решена путем сбора как можно большего количества информации о химико-химическом взаимодействии из STITCH, который является крупномасштабным и хорошо поддерживаемым ресурсом в химической биологии, включая информацию о взаимодействиях для более чем двух.5 миллионов белков и более 74 000 малых молекул в 630 организмах. С постоянным увеличением информации о взаимодействиях производительность нашего метода будет еще больше улучшаться.

Заключение

На основе информации о химико-химических взаимодействиях была предложена многоцелевая модель для определения классов метаболических путей, в которых задействовано запрашиваемое соединение. Поскольку некоторые соединения могут быть задействованы более чем в одном классе метаболических путей, наш метод отличается способностью предоставлять серию классов потенциальных метаболических путей для каждого из исследуемых соединений, а не только один класс метаболических путей.Ожидается, что наш метод может стать полезным инструментом, помогающим аннотировать соединения для их биологических функций.

Дополнительная информация

Таблица S1.

Каждый порядок предсказал класс метаболических путей для собранных 5 549 соединений без известных классов метаболических путей. Код предсказанного класса метаболического пути соответствует коду в таблице 1. Среди 11 предсказанных классов метаболического пути следует уделять больше внимания первым 2-м порядкам предсказанных классов метаболического пути.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0029491.s001

(PDF)

Благодарности

Авторы очень признательны двум анонимным рецензентам за их конструктивные комментарии, которые очень помогли улучшить представление этой статьи. Большое спасибо также компаниям KEGG и STITCH за предоставление данных для поддержки текущего исследования.

Вклад авторов

Задумал и спроектировал эксперименты: YDC LLH TH. Проведены эксперименты: LLH CC.Проанализированы данные: ГК ТД МДЦ КЦ. Предоставленные реагенты / материалы / инструменты анализа: LLH YDC. Написал статью: LLH YDC TH CC KC.

Список литературы

  1. 1. Лу Дж., Ниу Б., Лю Л., Лу В. К., Цай Ю. Д. (2009) Прогнозирование метаболических путей малых молекул на основе состава функциональных групп. Protein Pept Lett 16: 969–976.
  2. 2. Cai YD, Qian Z, Lu L, Feng KY, Meng X и др. (2008) Прогнозирование биологической функции соединений (метаболических путей) на основе состава функциональных групп.Мол Диверс 12: 131–137.
  3. 3. Mohler ML, He Y, Wu Z, Hwang DJ, Miller DD (2009) Недавние и возникающие цели по борьбе с диабетом. Med Res Rev 29: 125–195.
  4. 4. Levetan C (2007) Пероральные противодиабетические средства при диабете 2 типа. Curr Med Res Opin 23: 945–952.
  5. 5. Krentz AJ, Bailey CJ (2005) Пероральные противодиабетические средства: текущая роль в сахарном диабете 2 типа. Наркотики 65: 385–411.
  6. 6. Chou KC (2004) Структурная биоинформатика и ее влияние на биомедицинскую науку.Текущая медицинская химия 11: 2105–2134.
  7. 7. Du QS, Huang RB, Chou KC (2008) Последние достижения QSAR и их применения в прогнозировании активности химических молекул, пептидов и белков для разработки лекарств. Современная наука о белках и пептидах 9: 248–259.
  8. 8. Деа-Аюэла М.А., Перес-Кастильо Ю., Менесес-Марсель А., Убейра Ф.М., Болас-Фернандес Ф. и др. (2008) HP-Lattice QSAR для белков динеина: экспериментальная протеомика (2D-электрофорез, масс-спектрометрия) и теоретическое исследование последовательности Leishmania infantum.Биоорганическая и медицинская химия 16: 7770–7776.
  9. 9. Sirois S, Wei DQ, Du Q, Chou KC (2004) Виртуальный скрининг протеазы SARS-CoV на основе фармакофорных точек KZ7088. J Chem Inf Comput Sci 44: 1111–1122.
  10. 10. Chou KC, Wei DQ, Zhong WZ (2003) Механизм связывания основной протеиназы коронавируса с лигандами и его значение для разработки лекарств против SARS. Biochem Biophys Res Commun 308: 148–151.
  11. 11. Chou KC, Carlacci L (1991) Подход с моделированием отжига к изучению белковых структур.Белковая инженерия 4: 661–667.
  12. 12. Chou KC (1992) Энергетически оптимизированная структура антифриза и механизм его связывания. J Mol Biol 223: 509–517.
  13. 13. Schapire RE, Singer Y (1999) Улучшенные алгоритмы повышения с использованием прогнозов с рейтингом достоверности. Машинное обучение 37: 297–336.
  14. 14. Kanehisa M, Goto S (2000) KEGG: Киотская энциклопедия генов и геномов. Nucleic Acids Res 28: 27–30.
  15. 15. Hu L, Huang T, Liu XJ, Cai YD (2011) Прогнозирование фенотипов белков на основе сети взаимодействия белок-белок.Plos One 6: e17668.
  16. 16. Шаран Р., Улицкий И., Шамир Р. (2007) Сетевое предсказание функции белка. Молекулярная системная биология 3: 88
  17. 17. Богданов П., Сингх А.К. (2010) Прогнозирование молекулярных функций с использованием характеристик окрестности. Протоколы IEEE-ACM по вычислительной биологии и биоинформатике 7: 208–217.
  18. 18. Курмпетис Я.И., ван Дейк ADJ, Бинк MCAM, ван Хэм RCHJ, тер Браак С.Ф. (2010) Байесовский марковский анализ случайных полей для прогнозирования функции белков на основе сетевых данных.Plos One 5: e9293.
  19. 19. Ng KL, Ciou JS, Huang CH (2010) Прогнозирование функций белка на основе корреляционных соотношений функция-функция. Компьютеры в биологии и медицине 40: 300–305.
  20. 20. Караоз У., Мурали Т.М., Летовский С., Чжэн Ю., Дин С.М. и др. (2004) Аннотации всего генома с использованием интеграции доказательств в сети функциональных связей. Слушания Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки 101: 2888–2893.
  21. 21.Летовский С., Касиф С. (2003) Прогнозирование функции белка по данным взаимодействия белок / белок: вероятностный подход. Биоинформатика 19: Приложение 1i197–204.
  22. 22. Кун М., фон Меринг С., Кампильос М., Йенсен Л.Дж., Борк П. (2008) СТИТЧ: сети взаимодействия химических веществ и белков. Nucleic Acids Res 36: D684–688.
  23. 23. Chou KC (2011) Некоторые замечания по предсказанию атрибутов белков и псевдоаминокислотному составу (обзор 50-летнего юбилея).Журнал теоретической биологии 273: 236–247.
  24. 24. Chou KC, Shen HB (2007) Обзор: Последние достижения в предсказании субклеточного местоположения белков. Аналитическая биохимия 370: 1–16.
  25. 25. Chou KC, Wu ZC, Xiao X (2011) iLoc-Euk: Многопозиционный классификатор для прогнозирования субклеточной локализации одноплексных и мультиплексных эукариотических белков. PLoS One 6: e18258.
  26. 26. Chou KC, Zhang CT (1995) Прогнозирование структурных классов белков.Критические обзоры в биохимии и молекулярной биологии 30: 275–349.
  27. 27. Мэтьюз Л., Гопинат Дж., Гиллеспи М., Кауди М., Крофт Д. и др. (2009) База знаний Reactome о биологических путях и процессах человека. Nucleic Acids Res 37: D619–622.
  28. 28. Радченко Е.Д., Плохотниченко А.М., Шеина Г.Г., Благой Ю.П. (1983) [Инфракрасные спектры урацила и тимина в матрице аргона]. Биофизика 28: 923–927.
  29. 29. Подщун Б. (1992) Стереохимия окисления НАДФН дигидропиримидиндегидрогеназой из печени свиньи.Biochem Biophys Res Commun 182: 609–616.
  30. 30. Schwartz AW, Chittenden GJ (1977) Синтез урацила и тимина в смоделированных пребиотических условиях. Биосистемы 9: 87–92.
  31. 31. Исоно Ф., Инукай М., Такахаши С., Ханеиси Т., Киношита Т. и др. (1989) Mureidomycins A-D, новые пептидилнуклеозидные антибиотики с активностью формирования сферопластов. II. Структурное разъяснение. Журнал Antibiot (Токио) 42: 667–673.
  32. 32. Simaga S, Kos E (1978) Катаболизм урацила Escherichia coli K12S.Z Naturforsch C 33: 1006–1008.
  33. 33. Кобаяси К., Суми С., Кидучи К., Мидзуно И., Мохри Н. и др. (1998) [Случай рака желудка со сниженной активностью дигидропиримидиндегидрогеназы]. Ган То Кагаку Риохо 25: 1217–1219.
  34. 34. Remaud G, Boisdron-Celle M, Hameline C, Morel A, Gamelin E (2005) Точное определение дигидроурацила / урацила с использованием улучшенного метода высокоэффективной жидкостной хроматографии для предотвращения токсичности фторпиримидинов в клинической практике.Журнал J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci 823: 98–107.
  35. 35. Бергер Р., Стокер-де Фрис С.А., Вадман С.К., Дюран М., Бимер Ф.А. и др. (1984) Дефицит дигидропиримидиндегидрогеназы, приводящий к тимин-урацилурии. Врожденная ошибка метаболизма пиримидина. Clin Chim Acta 141: 227–234.
  36. 36. Дэвис С.Х., Патнэм М.Д., Туэйтс В.М. (1984) Метаболизм дигидроурацила в Rhodosporidium toruloides. J Bacteriol 158: 347–350.
  37. 37. Sumi S, Kidouchi K, Ohba S, Wada Y (1995) Автоматизированная система скрининга нарушений метаболизма пуринов и пиримидинов с использованием высокоэффективной жидкостной хроматографии.J Chromatogr B Biomed Appl 672: 233–239.
  38. 38. Ihlenfeldt WD, Bolton EE, Bryant SH (2009) Скетчер химической структуры PubChem. Журнал Cheminform 1: 20.
  39. 39. Датта С., Буркхард К., Янг Дж., Сваминатан Дж. Дж., Мацуура Т. и др. (2009) Размещение и аннотация данных во всемирном банке данных по белкам. Мол Биотехнология 42: 1–13.
  40. 40. Habuchi H, Habuchi O, Uchimura K, Kimata K, Muramatsu T (2006) Определение субстратной специфичности сульфотрансфераз и гликозилтрансфераз (протеогликанов).Методы Enzymol 416: 225–243.
  41. 41. Zou P, Zou K, Muramatsu H, Ichihara-Tanaka K, Habuchi O, et al. (2003) Структуры гликозаминогликанов, необходимые для прочного связывания с мидкином, гепарин-связывающим фактором роста. Гликобиология 13: 35–42.
  42. 42. Slomiany BL, Murty VL, Piotrowski J, Liau YH, Slomiany A (1993) Гликосульфатазная активность Porphyromonas gingivalis - бактерия, связанная с заболеваниями пародонта. Biochem Mol Biol Int 29: 973–980.
  43. 43.Ohtake S, Kimata K, Habuchi O (2005) Распознавание модели сульфатирования хондроитинсульфата уронозил 2-O-сульфотрансферазой. J Biol Chem 280: 39115–39123.
  44. 44. Наканиши Ю., Цудзи М., Исихара К., Като С., Томия Н. и др. (1978) Гидролиз сахарных нуклеотидов в курином яичном белке в ответ на эмбриональное развитие. J Biochem 84: 575–584.
  45. 45. Tsuji M, Nakanishi Y, Habuchi H, Ishihara K, Suzuki S (1980) Общая идентичность UDP-N-ацетилгалактозамин-4-сульфатазы, нитрокатехолсульфатазы (арилсульфатазы) и хондроитин-4-сульфатазы.Biochim Biophys Acta 612: 373–383.
  46. 46. Саймон А.Е., Лестер Х., Тейт Л., Стип Е, Рой П. и др. (2009) Международное исследование врачей общей практики и раннего психоза (IGPS). Schizophr Res 108: 182–190.
  47. 47. Blake DA, Conrad HE (1979) Гибридные гликозаминогликаны, синтезируемые монослоями артериальных фибробластов куриного эмбриона. Биохимия 18: 5475–5482.
  48. 48. Каспи Р., Ферстер Х., Фулчер К.А., Кайпа П., Крамменакер М. и др.(2008) База данных метаболических путей и ферментов MetaCyc и коллекция баз данных путей / генома BioCyc. Nucleic Acids Res 36: D623–631.
  49. 49. Кук AM, Grossenbacher H, Hutter R (1984) Бактериальная деградация N-циклопропилмеламина. Шаги по кольцевому декольте. Biochem J 222: 315–320.
  50. 50. Леблан А., Рено Н, Лекур Дж, Этьен П., Делё С. и др. (2008) Изменения удлинения исследовательских и корневых волосков, вызванные аминоциклопропанкарбоновой кислотой и аминоэтоксивинилглицином, влияют на поглощение нитратов и BnNrt2.1 и экспрессия генов-транспортеров BnNrt1.1 в масличном рапсе. Физиология растений 146: 1928–1940.
  51. 51. Ralph SG, Hudgins JW, Jancsik S, Franceschi VR, Bohlmann J (2007) Синтаза аминоциклопропанкарбоновой кислоты является регулируемым этапом этилен-зависимой индуцированной защиты хвойных пород. Клонирование полноразмерной кДНК мультигенного семейства, дифференциальная конститутивная экспрессия и экспрессия, вызванная раной и насекомыми, а также клеточная и субклеточная локализация у ели и пихты Дугласа. Физиология растений 143: 410–424.
  52. 52. Armstrong A, Scutt JN (2003) Стереоконтролируемый синтез 3- (транс-2-аминоциклопропил) аланина, ключевого компонента белактозина A. Org Lett 5: 2331–2334.
  53. 53. Cerny MA, Hanzlik RP (2006) Окисление N-бензил-N-циклопропиламина, катализируемое цитохромом P450, генерирует как гидрат циклопропанона, так и 3-гидроксипропионовый альдегид посредством отщепления водорода, а не одиночного переноса электрона. J Am Chem Soc 128: 3346–3354.
  54. 54. Silverman RB (1984) Влияние альфа-метилирования на инактивацию моноаминоксидазы N-циклопропилбензиламином.Биохимия 23: 5206–5213.

Роль метаболизма в регулировании судьбы иммунных клеток

Клеточный метаболизм включает катаболические и анаболические пути выработки и использования энергии в форме АТФ для поддержки выживания и производства многочисленных биосинтетических предшественников для клеточного роста и пролиферации. За последнее десятилетие в области иммунологии резко возрос интерес к исследованиям ...

Клеточный метаболизм включает катаболические и анаболические пути выработки и использования энергии в форме АТФ для поддержки выживания и производства многочисленных биосинтетических предшественников для клеточного роста и пролиферации.В последнее десятилетие в области иммунологии резко возрос интерес к исследованиям того, как метаболические изменения, происходящие во время активации иммунных клеток, влияют на дифференцировку и функцию иммунных клеток. Например, активация макрофагов провоспалительными (M1) стимулами вызывает метаболическое перепрограммирование от митохондриального окислительного фосфорилирования к аэробному гликолизу и повышению активности через пентозофосфатный путь. В макрофагах M1 цикл трикарбоновой кислоты (TCA) нарушен и перенастроен с катаболического пути на частично анаболическую систему.Эти сложные метаболические изменения необходимы для образования окислительно-восстановительных эквивалентов и молекул-предшественников (аминокислот, липидов, нуклеотидов), чтобы управлять производством провоспалительных медиаторов (цитокинов, активных форм кислорода и оксида азота). Напротив, противовоспалительные макрофаги M2 имеют интактный цикл TCA и используют окислительное фосфорилирование, окисление жирных кислот и опосредованный аргиназой метаболизм аргинина для поддержки долголетия и функций M2.

Точно так же хорошо изучены метаболические потоки во время активации и дифференцировки Т-клеток: быстро пролиферирующие эффекторные Т-клетки (Th2, Th27 и цитотоксические CD8 + Т-клетки) используют аэробный гликолиз, синтез жирных кислот и метаболизм аминокислот для ускорения пролиферации клеток и секреции цитокинов, в то время как метаболический переход к окислению жирных кислот и окислительному фосфорилированию необходим для генерации памяти, а также регуляторных Т-клеток.

Кроме того, метаболиты могут высвобождаться во внеклеточное пространство, способствуя межклеточной коммуникации. Активированные иммунные клетки (например, Т-клетки, макрофаги и другие) высвобождают АТФ для поддержки миграции или активации клеток (для поддержания притока кальция или активации NLRP3-зависимого от инфламмасомы созревания IL-1β). Во время разрешения воспаления внеклеточный АТФ метаболизируется до аденозина, который способствует поляризации макрофагов M2 и генерации регуляторных Т-клеток. Точно так же лактат, накопленный во время аэробного гликолиза макрофагов, Т-клеток, а также раковых клеток, сильно подавляет ответы Т- и NK-клеток.Однако в целом роль метаболизма в регулировании клеточной судьбы других иммунных клеток менее понятна, чем макрофагов и Т-клеток.

Эта тема исследования направлена ​​на обеспечение сравнительного обзора роли метаболизма в регуляции решений клеточной судьбы в различных типах иммунных клеток. Мы приветствуем высококачественные оригинальные исследования, обзоры, мини-обзоры и перспективные статьи, которые имеют целью:

(i) предоставить механистическое понимание метаболических изменений, опосредованных активацией, в иммунных клетках (макрофагах, дендритных клетках, гранулоцитах, тучных клетках, T. клетки, В-клетки, NK-клетки и другие врожденные лимфоциты) и последующее влияние на решения клеточной судьбы в этих типах клеток, или
(ii) Сообщите об измененном метаболизме иммунных клеток при патологических состояниях.

Цель состоит в том, чтобы собрать вместе иммунологов из разных областей, клиницистов и биохимиков, и выявить общие пути и механизмы, которые могут быть важны для нескольких типов клеток, и, с другой стороны, выявить специфические для иммунных клеток механизмы, чтобы предоставить новые понимание иммунометаболизма при здоровье и болезнях (инфекции, аутоиммунитет и рак).

Мы признательны за инициирование и поддержку данной темы исследования Международным союзом иммунологических обществ (IUIS).Настоящим мы публично заявляем, что IUIS не вносил никаких редакционных вкладов в статьи, включенные в эту тему исследования, тем самым гарантируя, что все аспекты этой темы исследования оцениваются объективно, без предвзятости какой-либо конкретной политики или мнения IUIS .

Ключевые слова : иммунометаболизм, метаболическое перепрограммирование, регуляция иммунных клеток

Важное примечание : Все материалы по данной теме исследования должны находиться в рамках того раздела и журнала, в который они были отправлены, как это определено в их заявлениях о миссии.Frontiers оставляет за собой право направить рукопись, выходящую за рамки объема, в более подходящий раздел или журнал на любом этапе рецензирования.

Метаболизм - лучший канал здоровья

Метаболизм относится ко всем химическим процессам, постоянно происходящим внутри вашего тела, которые обеспечивают жизнь и нормальное функционирование (поддержание нормального функционирования в организме называется гомеостазом). Эти процессы включают процессы, которые расщепляют питательные вещества из нашей пищи, и те, которые строят и восстанавливают наше тело.

Для построения и восстановления тела требуется энергия, которая в конечном итоге поступает из пищи.

На количество энергии, измеряемое в килоджоулях (кДж), сжигаемое вашим телом в любой момент времени, влияет ваш метаболизм.

Достижение или поддержание здорового веса - это баланс. Если мы регулярно едим и выпиваем больше килоджоулей, чем необходимо для нашего метаболизма, мы сохраняем его в основном в виде жира.

Большая часть энергии, которую мы используем каждый день, используется для того, чтобы все системы нашего тела функционировали должным образом.Это вне нашего контроля. Однако, когда мы тренируемся, мы можем заставить метаболизм работать на нас. Когда вы активны, тело сжигает больше энергии (килоджоулей).


Наш метаболизм сложен - попросту говоря, он состоит из двух частей, которые тщательно регулируются организмом, чтобы обеспечить их баланс. Это:

  • Катаболизм - расщепление пищевых компонентов (таких как углеводы, белки и пищевые жиры) на более простые формы, которые затем можно использовать для получения энергии и основных строительных блоков, необходимых для роста и восстановления.
  • Анаболизм - часть метаболизма, в которой наш организм строится или восстанавливается. Анаболизм требует энергии, которая в конечном итоге поступает из нашей пищи. Когда мы едим больше, чем нам необходимо для ежедневного анаболизма, избыток питательных веществ обычно откладывается в нашем теле в виде жира.

Скорость метаболизма (или общий расход энергии) вашего тела можно разделить на три компонента:

  • Базальная скорость метаболизма (BMR) - даже в состоянии покоя организму требуется энергия (килоджоули) для поддержания функционирования всех его систем. правильно (например, дыхание, поддержание сердцебиения для циркуляции крови, рост и восстановление клеток и регулировка уровня гормонов).BMR тела составляет наибольшее количество энергии, расходуемой ежедневно (50–80 процентов от вашего ежедневного потребления энергии).
  • Термический эффект пищи (также известный как термогенез) - ваше тело использует энергию для переваривания потребляемых вами продуктов и напитков, а также поглощает, транспортирует и сохраняет их питательные вещества. На термогенез приходится около 5–10 процентов потребляемой вами энергии.
  • Энергия, используемая во время физической активности - это энергия, используемая при физическом движении, и она больше всего варьируется в зависимости от того, сколько энергии вы потребляете каждый день.Физическая активность включает запланированные упражнения (например, пробежку или занятия спортом), но также включает в себя все побочные действия (например, развешивание стирки, игры с собакой или даже ерзание!).

Для умеренно активного человека (30–45 минут физической активности средней интенсивности в день), этот компонент составляет 20 процентов нашего ежедневного потребления энергии.

Скорость основного обмена (BMR)

BMR означает количество энергии, необходимое вашему организму для поддержания гомеостаза.

Ваш BMR в значительной степени определяется вашей общей мышечной массой, особенно мышечной массой, потому что для поддержания мышечной массы требуется много энергии. Все, что снижает мышечную массу, снижает ваш BMR.

Поскольку на ваш BMR приходится значительная часть вашего общего потребления энергии, важно сохранить или даже увеличить мышечную массу с помощью упражнений при попытке похудеть.

Это означает сочетание упражнений (особенно упражнений с отягощением и отягощениями для увеличения мышечной массы) с изменениями в сторону более здорового режима питания, а не только с изменениями в диете, поскольку потребление слишком небольшого количества килоджоулей стимулирует организм замедлять метаболизм для сохранения энергии.

Поддержание сухой мышечной массы также помогает снизить вероятность травм во время тренировок, а упражнения увеличивают ежедневные затраты энергии.

У среднего мужчины BMR составляет около 7 100 кДж в день, в то время как у средней женщины BMR составляет около 5 900 кДж в день. Расход энергии постоянный, но скорость меняется в течение дня. Уровень расхода энергии обычно самый низкий ранним утром.

Факторы, влияющие на наш BMR

На ваш BMR влияют несколько факторов, работающих в сочетании, в том числе:

  • Размер тела - более крупные взрослые тела имеют больше метаболизирующих тканей и больший BMR.
  • Количество безжировой мышечной ткани - мышцы быстро сжигают килоджоули.
  • Количество жира в организме - жировые клетки «вялые» и сжигают гораздо меньше килоджоулей, чем большинство других тканей и органов тела.
  • Экстренная диета, голодание или голодание - потребление слишком небольшого количества килоджоулей стимулирует организм замедлять метаболизм для сохранения энергии. BMR может снизиться до 15 процентов, а если также будет потеряна мышечная ткань, это еще больше снизит BMR.
  • Возраст - метаболизм замедляется с возрастом из-за потери мышечной ткани, а также из-за гормональных и неврологических изменений.
  • Рост - младенцы и дети имеют более высокие энергетические потребности на единицу массы тела из-за энергетических потребностей роста и дополнительной энергии, необходимой для поддержания температуры тела.
  • Пол - как правило, у мужчин более быстрый метаболизм, потому что они, как правило, крупнее.
  • Генетическая предрасположенность - ваш метаболизм может частично определяться вашими генами.
  • Гормональный и нервный контроль - BMR контролируется нервной и гормональной системами. Гормональный дисбаланс может влиять на то, как быстро или медленно организм сжигает килоджоули.
  • Температура окружающей среды - если температура очень низкая или очень высокая, организму приходится усерднее работать, чтобы поддерживать нормальную температуру тела, что увеличивает BMR.
  • Инфекция или болезнь - BMR увеличивается, потому что организму приходится усерднее работать, чтобы построить новые ткани и создать иммунный ответ.
  • Объем физической активности - трудолюбивым мышцам нужно много энергии для сжигания. Регулярные упражнения увеличивают мышечную массу и учит тело сжигать килоджоули быстрее, даже в состоянии покоя.
  • Наркотики, такие как кофеин или никотин, могут увеличивать BMR.
  • Недостаточное питание - например, диета с низким содержанием йода снижает функцию щитовидной железы и замедляет обмен веществ.

Термический эффект пищи

Ваш BMR повышается после еды, потому что вы используете энергию для еды, переваривания и метаболизма только что съеденной пищи. Повышение происходит вскоре после того, как вы начинаете есть, и достигает пика через два-три часа.

Это повышение BMR может составлять от 2 до 30 процентов, в зависимости от размера еды и типов съеденных продуктов.

Различные продукты повышают BMR на разную величину. Например:

  • Жиры повышают BMR на 0–5 процентов.
  • Углеводы повышают BMR на 5–10%.
  • Белки повышают BMR на 20–30%.
  • Горячие острые продукты (например, продукты, содержащие перец чили, хрен и горчицу) могут иметь значительный термический эффект.

Энергия, используемая во время физической активности

Во время напряженной или интенсивной физической активности наши мышцы могут сжигать до 3000 кДж в час.Энергетический расход мышц составляет только 20 процентов от общего расхода энергии в состоянии покоя, но во время напряженных упражнений он может увеличиваться в 50 или более раз.

Энергия, используемая во время упражнений, - это единственная форма расхода энергии, которую мы можем контролировать.

Однако оценить энергию, потраченную во время упражнений, сложно, поскольку истинное значение для каждого человека будет варьироваться в зависимости от таких факторов, как их вес, возраст, состояние здоровья и интенсивность, с которой выполняется каждое действие.

В Австралии есть рекомендации по физической активности, которые рекомендуют количество и интенсивность активности в зависимости от возраста и стадии жизни. Для нашего общего здоровья важно ограничивать время, в течение которого мы ведем малоподвижный образ жизни (сидеть или бездельничать), и уделять не менее 30 минут физической активности умеренной интенсивности каждый день.

В качестве приблизительного ориентира:

  • Умеренная физическая нагрузка означает, что вы можете говорить во время тренировки, но не можете петь.
  • Энергичные упражнения означают, что вы не можете разговаривать и заниматься спортом одновременно.

Мышечная ткань имеет большой аппетит к килоджоулей. Чем больше у вас мышечной массы, тем больше килоджоулей вы сожжете.

Люди склонны полнеть с возрастом, отчасти потому, что тело медленно теряет мышцы. Неясно, является ли потеря мышечной массы результатом процесса старения или потому, что многие люди с возрастом становятся менее активными. Однако, вероятно, это больше связано с уменьшением активности. Исследования показали, что силовые тренировки и тренировки с отягощениями могут уменьшить или предотвратить потерю мышечной массы.

Если вам больше 40 лет, у вас уже есть какое-либо заболевание или вы какое-то время не тренировались, обратитесь к врачу, прежде чем начинать новую фитнес-программу.


Гормоны помогают регулировать метаболизм. Некоторые из наиболее распространенных гормональных нарушений влияют на щитовидную железу. Эта железа выделяет гормоны, регулирующие многие метаболические процессы, включая расход энергии (скорость, с которой сжигаются килоджоули).

Заболевания щитовидной железы включают:

  • Гипотиреоз (недостаточная активность щитовидной железы) - метаболизм замедляется, потому что щитовидная железа не вырабатывает достаточное количество гормонов.Частая причина - аутоиммунное заболевание Хашимото. Некоторые из симптомов гипотиреоза включают необычную прибавку в весе, вялость, депрессию и запор.
  • Гипертиреоз (сверхактивная щитовидная железа) - железа выделяет большее количество гормонов, чем необходимо, и ускоряет обмен веществ. Наиболее частой причиной этого состояния является болезнь Грейвса. Некоторые из симптомов гипертиреоза включают повышенный аппетит, потерю веса, нервозность и диарею.

Наши гены - это схемы белков в нашем организме, а наши белки отвечают за пищеварение и метаболизм нашей пищи.

Иногда неисправный ген означает, что мы производим белок, который неэффективен для обработки нашей пищи, что приводит к нарушению обмена веществ. В большинстве случаев генетические нарушения обмена веществ можно лечить под наблюдением врача, уделяя особое внимание диете.

Симптомы генетических нарушений обмена веществ могут быть очень похожи на симптомы других нарушений и заболеваний, что затрудняет установление точной причины. Обратитесь к врачу, если подозреваете, что у вас нарушение обмена веществ.

Некоторые генетические нарушения обмена веществ включают:

  • Непереносимость фруктозы - неспособность расщеплять фруктозу, которая является типом сахара, содержащегося во фруктах, фруктовых соках, сахаре (например, тростниковом сахаре), меде и некоторых овощах.
    В чем состоит биологическая роль обмена веществ: в чём состоит биологическая роль обмена веществ?

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *