LV EN RU DE FR

Pārtikas bioķīmija

Kursa izstrādātāji

Aizstātais kurss

PārZ5034 [GPAR5034] Pārtikas bioķīmija

Kursa anotācija

Studiju kursa mērķis ir nodrošināt studējošajiem teorētisko zināšanu, prasmju un kompetenču apguvi Pārtikas bioķīmijā.
Studiju kursa ietvaros studējošie iegūst zināšanas par pārtikas komponentu bioķīmiskām pārvērtībām. Ne mazāk būtiska ir zināšanu un izpratnes apguve par metabolisko procesu regulāciju cilvēka organismā; kā arī ģenētiskās informācijas un vides ietekmes iedarbības mijiedarbība vielmaiņas regulācijā. Tiks iegūtas zināšanas par enzīmu darbības regulācijas un kontroles iespējām pārtikas pārstrādē, enzīmu izdalīšanu, attīrīšanu un imobilizēšanu, kā arī enzīmu izmantošanu pārtikas rūpniecībā, kvalitātes kontrolei un vides aizsardzībai. Studējošie iegūs zināšanas par bioķīmijas un mūsdienu ģenētisko sasniegumu praktiskās pielietošanas iespējām pārtikā, to jaunākajiem sasniegumiem un perspektīvām.

Kursa rezultāti un to vērtēšana

• Spēja parādīt padziļinātas zināšanas un izpratni, kuras atbilst Pārtikas bioķīmijas saturam un jaunākajām atziņām, un to kritiska pielietošana praksē, tajā skaitā darbojoties pārtikas rūpniecības, pārtikas zinātnes un mikrobioloģijas jomu saskarē. 1. un 2. kontroldarbs
• Prasmes - spēja patstāvīgi izmantot teoriju, metodes un problēmu risināšanas prasmes, lai veiktu pētniecisku darbību vai augsti kvalificētas profesionālas funkcijas. Spēja argumentēti izskaidrot un diskutēt par Pārtikas bioķīmijas pielietojumu pārtikas kvalitātes uzlabošanā un kontrolē. Padziļināta izpratne par atsevišķām Pārtikas bioķīmijas tēmām.
3. kontroldarbs. Patstāvīgais darbs. Literatūras apkopošana divu referātu sagatavošanai.
• Kompetence - spēj patstāvīgi un kompetenti iegūt, atlasīt, analizēt un izmantot informāciju, risināt problēmas pārtikas bioķīmijā, enzīmu izmantošanā pārtikā. Divi referāti.

Kursa saturs(kalendārs)

1. Fizioloģisko un bioķīmisko funkciju neirohumorālā regulācija cilvēka organismā. Specifiskā adaptācijas sistēma un nespecifiskais spriedzes sindroms. Hipotalāma un hipofīzes loma endokrīnās sistēmas koordinācijā. Liberīni, statīni, tropīni. Hormonu dalījums pēc to darbības mehānisma. Kalcija vielu maiņas hormonālā regulācija. Insulīna metaboliskie efekti. - Lekcija 1.5 h, seminārs 1.5 h.
2. Ķīmiskās enerģijas maiņa metabolisma procesos. Vielu transports caur šūnas membrānām. ATF patēriņš termoregulācijai. Kopējo katabolisma ceļu regulācija (glikolīze - piruvāts – Acetil KoA – citronskābes cikls- elpošanas ķēde). ATF biosintēzes regulācija šūnas līmenī: elpošanas un fosforilēšanas atjūdzēji. Lekcija 1.5 h, seminārs 1.5 h, 1. referāta prezentācija.
3. Enerģijas homeostāzi regulējošās signālmolekulas. Sātības signāli. Oreksigēnās un anoreksigēnās signālmolekulas. Leptīns. Neiropeptīds Y. Holecistokinīns. - Lekcija 1 h, seminārs 1 h, 1. referāta prezentācija.
4. Ogļhidrātu metabolisms. Pārtikas ogļhidrātu sagremošana. Monosaharīdu transports zarnu gļotādas šūnās. Asiņu glikozes un insulīna līmeņa svārstības diennakts laikā atkarībā no uztura. Glikēmiskais indekss. Anaerobās glikolīzes, piruvāta dekarboksilēšanas, citronskābes cikla, glikoneoģenēzes vispārīgs raksturojums, regulatorie hormoni, enzīmi un metabolīti. Glikoneoģenēzes šunta mehānismi. Galaktozes un fruktozes metabolisms. Etanola metabolisms un tā efekti aknās. - Lekcija 1.5 h, seminārs 1.5 h, 1.k.d. Hormoni. Cilvēka enerģētiskais metabolisms. Ogļhidrāti, 1. referāta prezentācija.
5. Lipīdu metabolisms. Organisma noturīgo enerģijas rezervju (tauku) uzkrājumu neirohumorālā regulācija Aptaukošanās iemesli. Leptīns, darbības efekti, sintēzes traucējumi. Brūno taukaudu mitohondriju uzbūves īpatnības. Pārtikas lipīdu sagremošana un uzsūkšanās. Žultsskābju loma. Lipīdu gremošanas hormoni. Lipīdu transporta formas asinīs. Holesterola fonda veidošanās organismā. Lipolīze audos, audu lipāzes. Hipofīzes, tireoīdo hormonu un kortikosteroīdu loma lipīdu maiņā. Taukskābju  - oksidēšana, vispārīgs raksturojums, ātruma regulācija. Karnitīna funkcijas. Enerģijas maiņas alostēriskā regulācija. Glikozes –taukskābju – Rendla cikls. Ketonvielu biosintēze no acetilKoA un aminoskābēm badošanās un cukura diabēta (Diabetes mellitus) gadījumā. Taukskābju biosintēzes hormonu (insulīna, adrenalīna un glikagona) sintēzes inducēšana. Taukskābju biosintēzes regulatorais enzīms Acetil KoA karboksilāze. Tauku biosintēzes hormonālā regulācija. Tauku molekulas glicerola skeleta avoti taukaudos. - Lekcija 1.5 h, seminārs 1.5 h, 1. referāta prezentācija.
6. Lipīdu peroksidācija pārtikas produktos un šūnās. Skābekļa toksisko formu rašanās elpošanas ķēdē. Šūnas aizsardzības sistēmas no skābekļa toksisko formu iedarbības - enzīmi superoksīddismutāze, katalāze, glutationperoksidāze un antioksidanti. Vitamīni ar antioksidatīvu iedarbību. E vitamīna antioksidatīvās iedarbības mehānisms. C vitamīns, β – karotīns. - Lekcija 1.5 h, seminārs 1.5 h,
1. referāta prezentācija.
7. Olbaltumvielu metabolisma hormonālās regulācijas vispārīgie aspekti. Proteīnu funkciju noteicošie faktori: primārstruktūra, apkārtējās vides fizikālie un ķīmiskie faktori, speciāli bioķīmiskie mehānismi: šaperoni un šaperonīni. Aminoskābju fonds, tā veidošanās un izlietošana. Jēdziens par racionālu olbaltumvielu uzturu, adekvāta proteīnu uztura rādītāji. Olbaltumvielu nepietiekamība uzturā. Barības olbaltumvielu un slāpekļa bilance. Olbaltumvielu enzimātiska hidrolīze barības gremošanas traktā. Aminoskābju transports šūnā. Hormonu sekretīna un holecistokinīna nozīme barības gremošanā. Aizkuņģa dziedzera šūnu aizsardzība no proteāžu iedarbības. Olbaltumvielu sagremojamību koriģētais aminoskābju rādītājs (Skore). Amonjaka maiņa šūnās, hiperamonijēmija. Amonjaka saistīšanās reakcijas, ornitīna cikls, tā regulējošās stadijas, enerģijas bilance. Olbaltumvielu maiņas hormonālās regulācijas vispārīgie principi. Insulīna, glikagona, augšanas hormona, tireoīdo hormonu, estrogēnu, androgēnu, glikokortikoīdu ietekme uz olbaltumvielu maiņu.- Lekcija 1 h, seminārs 1 h, 1. referāta prezentācija, 2.k.d. Lipīdi. Olbaltumvielas.
8. Enzīmu darbības mehānismi, kinētika, enzīmu inhibēšana un enzīmu izmantošana. Enzīmu aktīvā centra uzbūve. Multimēro enzīmu hierarhiskā struktūra. Alostērisko un kooperatīvo efektu ietekme uz enzīmu kinētiku. Enzīmu inhibitori un to ietekme uz enzīmu kinētiku. Enzīmu inhibitori pārtikā. Oksireduktāžu, transferāžu, hidrolāžu, liāžu un izomerāžu izmantošana pārtikas tehnoloģijā. Lekcija 1 h, seminārs 1 h.
9. Vides ietekme uz enzīmu uzbūvi un darbību. Enzīmu darbības optimālie apstākļi un to optimizācija. Vides ietekme uz enzīmu kinētiku un tās noteikšana. Mihaelisa-Mantēna kinētikas pielietojums enzīmu darbības optimizācijā. Statistisko eksperimentu plānošanas metožu pielietojums enzīmu katalizēto reakciju optimizācijā. Lekcija 1 h, seminārs 1 h.
10. Enzīmu imobilizēšana un to izmantošana. Enzīmu izdalīšana un attīrīšana. Enzīmu imobilizācija ar adsorbciju, ietveršanu polimērā, šķērssaistīšanu un piešūšanu ar kovalentām saitēm. Šo metožu priekšrocības un ierobežojumi. Nesēji, to iedalījums un īpašības. Nesēja mijiedarbība ar imobilizēto enzīmu efekti. Nanodaļiņu izmantošana par nesējiem. Nesēju virsmas modifikācija. Imobilizēšanā izmantojamie reaģenti. Imobilizēto enzīmu pielietojums pārtikas tehnoloģijā. Lekcija 2 h, seminārs
3 h, 2. referāta prezentācija.
11. Enzīmi biosensoros. Enzīmu izmantošana pārtikas analīzē. Enzīmu imantošanas pārtikas analīzē priekšrocības salīdzinājumā ar tradicionālām metodēm un trūkumi. Enzīmu izmantošana metabolītu koncentrācijas noteikšanai ar beigu punkta vai kinētisko metodi. Enzīmu izmantošana Imunoloģiskās analīzes metodēs. Polimerāzes ķēdes reakcijas izmantošana. Enzīmus saturošie elementi biosensoros. Molekulārās atmiņas polimēru izmantošana metabolītu noteikšanai. Lekcija 1 h, seminārs 3 h, 3.k.d. Enzīmi, 2. referāta prezentācija.

Prasības kredītpunktu iegūšanai

Uzrakstīti un ieskaitīti 3 kontroldarbi.
Iesniegtie un aizstāvēti divi referāti par atsevišķām Pārtikas bioķīmijas tēmām.
Rakstisks eksāmens. Lai varētu kārtot eksāmenu, jābūt ieskaitītiem visiem kontroldarbiem un aizstāvētiem referātiem.
Eksāmena uzdevumu veido:
• jautājumi par studiju kursā apgūto teorētisko vielu;
• jautājumi par referātos apgūtajām tēmām.
Studiju kurss ir uzskatāms par nokārtotu, ja eksāmena vērtējums nav zemāks par “4” (gandrīz viduvēji).

Studējošo patstāvīgo darbu organizācijas un uzdevumu raksturojums

1. Zinātniskās literatūras studijas, patstāvīgi gatavojot atbildes uz trīs kontroldarbu un eksāmena jautājumiem.
2. Maģistrants gatavo 1015 lappušu literatūras
apskatu – referātu par atsevišķām Pārtikas bioķīmijas tēmām, kuras izvēlas individuāli, atbilstoši katra maģistranta zinātniskā darba tēmai vai praktiskajai darbībai, ar vismaz 10 publikāciju un/vai patentu apskata sagatavošanu. Referāta struktūra: Ievads, Literatūras studiju analīze, Secinājumi, Izmantotā literatūra.

Studiju rezultātu vērtēšanas kritēriji

Studiju kurss noslēdzas ar rakstisko eksāmenu.
Studiju kursa eksāmena vērtējumu veido eksāmena uzdevumu vērtējums (50%), kursa trīs kontroldarbu (20%), divu referātu publiskas prezentācijas vērtējums (30%).
Prezentāciju (līdz 10 min) un referātu novērtē pēc izpildītā darba kvalitātes, maģistranta spējas aizstāvēt savu risinājumu un aktivitāti citu autoru darbu analīzē.
Novērtē pēc 10 ballu skalas. Studējošais var iegūt sekmīgu vērtējumu (4 balles) kontroldarbā un eksāmenā, ja vismaz 50% jautājumu atbildēti pareizi.

Obligātā literatūra

1. Nelson D. L. Lehninger principles of biochemistry: University of Wisconsin-Madison. 7th edition. New York, NY: W.H. Freeman and Company; Houndmills, Basingstoke: Macmillan Higher Education, 2017. I45 lpp
2. McKee T., McKee J.R. Biochemistry: the molecular basis of life. Oxford, New York: Oxford University Press, 2012. 752 p.
3. King M. W. Integrative Medical Biochemistry. Indiana University School of Medicine and Center for Regenerative Biology and Medicine.New York: McGraw Hill Education Medical , 2014. 1871 p.
4. Robert K.Murray, David A.Bender, Kathleen M. Botham, Peter J. Kennely, Victor W. Rodwell, P. Anthony Weil, „Harper's Illustrated Biochemistry, the twenty-ninth edition”, University of California, San Francisco,2012. 1125 p.
5. Gropper S. Advanced nutrition and human metabolism. Florida Atlantic University, Auburn University University of Delaware, Timothy P. Carr, University of Nebraska-Lincoln. 7th edition. Boston, MA: Cengage Learning, 2017. Biochemistry 5th ed., / : Belmont, CA: Cengage Learning, 2013. 1169 p
6. Ferrier, Denise R. (2017) Biochemistry Philadelphia, Wolters Kluwer, 567 p.
7. Eskin, N.A. M., Shahidi F. (2013) Biochemistry of Foods: Edition 3. London, Academic Press, e-book, pdf.
8. Biochemical, physiological, and molecular aspects of human nutrition. (2013) Edited by] Martha H. Stipanuk, Marie A. Caudill,. Third edition., St. Louis, Missouri, Elsevier, 948 p.
9. Belitz, H.-D., Grosch, W., Schieberle, P. (2009) Food chemistry. 4th ed. Berlin : Springer, 1070 p.

Papildliteratūra

1. Biochemistry Lippincot Ilustrated Rewievs. 7 ed. Philadelphia, Wolters Kluver, 2017. 567 p.
2. Handbook of food enzymology (2003) [e-book] Edited by John R. Whitaker, Alphons G.J. Voragen, Dominic W.S. Wong., New York : Marcel Dekker, 1108 p.
3. Miķelsone V. Bioķīmija. Mācību līdzeklis. Jelgava: LLU, Rīga: Drukātava, 2008. 197 l.
4. Kūka M. Lipīdi. Mācību līdzeklis organiskajā ķīmijā. Jelgava: LLU. Rīga: Drukātava, 2007. 46 lpp.
5. Kūka M. Ogļhidrāti. Mācību līdzeklis organiskajā ķīmijā. Jelgava: LLU; Rīga: Drukātava, 2007. 58 lpp.

Periodika un citi informācijas avoti

1. The Journal of Physiology and Biochemistry. Published by Springer. ISSN (printed): 1138-7548. ISSN (electronic): 1877-8755. Anotācijas LLU FB datubāze SpringerLink
2. The International Journal of Biotechnology & Biochemistry. Published by Research India Publications. ISSN: 0973-2691. Pieejams arī: http://www.ripublication.com/ijbb.htm
3. International Journal of Biochemistry &Cell Biology. Published by Elsevier Science. ISSN:1357-2725. Pieejams LLU FB datu bāzē ScienceDirect.

Piezīmes

LBTU LPTF Pārtikas zinātnes maģistrantūras studentiem programmas obligātajā daļā 1. semestrī