Biochemia

obowiązkowe

Wykład przeznaczony dla studentów kierunku Zastosowania fizyki w biologii i medycynie (biofizyka molekularna, projektowanie molekularne i bioinformatyka). Studenci powinni mieć opanowane przewidziane programem treści następujących wykładów: Chemia ogólna, Chemia organiczna, Chemia bioorganiczna.

w sali

Wykład zapozna studentów z zasadniczymi zagadnieniami współczesnej biochemii, których znajomość pozwoli na zrozumienie zadań i wyzwań medycyny i farmakologii XXI wieku. Omówione zostaną podstawowe składniki i procesy metabolizmu komórkowego z uwzględnieniem przemian enzymatycznych, ekspresji genu oraz energetycznych.

Białka - struktura I, II, III i IV- rzędowa. Ewolucja molekularna białek, systematyka białek.

Enzymy. Terminy i jednostki, specyficzność, systematyka i nomenklatura enzymów. Kinetyka enzymatyczna - teoria Michaelisa. Rodzaje inhibicji i aktywacji enzymów. Allosteria. Regulacja aktywności enzymów. Mechanizm działania enzymów - budowa miejsca aktywnego, mechanizmy katalityczne. Kompleksy enzymatyczne. Koenzymy.

Metabolizm białek. Enzymy proteolityczne. Transminacja, dekarboksylacja, dezaminacja oksydacyjna. Cykl mocznikowy.

Kwasy nukleinowe. Struktura I- rzędowa. Biosynteza z prekursorów. DNA-struktura II- i III- rzędowa. RNA: t-RNA, m-RNA, r-RNA. Enzymy rozszczepiające kwasy nukleinowe. Funkcje genetyczne: replikacja DNA, transkrypcja RNA. Mechanizm przekazywania informacji genetycznej. Kod genetyczny. Translacja - biosynteza białka.

Węglowodany - budowa i metabolizm. Mono-, di- i polisacharydy zwierzęce i roślinne. Glikozydy. Hydroliza i fosforoliza polisacharydów. Glikoliza i fermentacja. Fosforylacja substratowa. Cykl Krebsa. Cykl pentozowy. Glukoneogeneza. Fotosynteza.Cykl Calvina.

Lipidy - budowa i metabolizm. Tłuszcze właściwe, fosfolipidy, glikolipidy, sterydy, woski, izoprenoidy, witaminy. Metabolizm: trawienie tłuszczów, ß-oksydacja kwasów tłuszczowych, biosynteza kwasów tłuszczowych, glicerydów i fosfolipidów.

Utlenianie biologiczne - podstawy bioenergetyki. Łańcuch oddechowy. Przenośniki elektronów i ich potencjały oksydoredukcyjne. Mechanizm fosforylacji oksydacyjnej wg. Mitchella. Porównanie bilansu energetycznego fosforylacji oksydacyjnej i substratowej. Budowa mitochondrium.

Fotosynteza - proces świetlny. Budowa chloroplastu. Barwniki kompleksu antenowego. Fotochemiczne pompowanie chlorofilu. Fotosystem I i II. Transport elektronów w procesach fosforylacji cyklicznej i niecyklicznej.

Biochemia organelli komórkowych - lokalizacja procesów biochem.Błona komórkowa - budowa, skład chemiczny. Mechanizmy i energetyka transportu błonowego aktywnego i biernego. Kanały i pory błonowe, przenośniki, kotransport, jonofory. ATP-azowa pompa sodowo-potasowa w błonie. Pompa wapniowa. Jądro komórkowe - budowa chromosomu pro- i eukariotycznego, plazmidy, transposony. Biochemia mitochondrium, funkcje biochemiczne retikulum endoplazmatycznego rybosomów.

Współzależności metaboliczne. Etapy katabolizmu komórkowego. Dopływy i odpływy z cyklu Krebsa do puli białek, węglowodanów i tłuszczowców.

J.M. Berg, J.L. Tymoczko, L. Stryer (nowe wydanie PWN, 2009) -Biochemia.

B. D. Hames, N. M. Hooper, J. D. Houghton, Krótkie wykłady - Biochemia.

B. Alberts i inni (Cz. 1 i 2, PWN, 2005) - Podstawy biologii komórki.

Po ukończeniu przedmiotu student:

Zna w zarysie budowę żywej komórki i jej podstawowych organelli (jądro komórkowe, mitochodrium, chloroplasty, ściany i błony zewnątrzkomórkowe, błony wewnątrzkomórkowe). Zna chemiczną i fizykochemiczną charakterystykę zasadniczych związków budulcowych komórki: białek, węglowodanów, kwasów nukleinowych, lipidów. Rozumie rolę metaboliczną enzymów, hormonów, kwasów deoksy- i rybonukleinowych, koenzymów, cukrów i składników mineralnych komórki. Zna funkcjonowanie i rolę głównych szlaków, cykli metabolicznych i procesów komórkowych (replikacja, transkrypcja, translacja, glikoliza, fermentacja, cykl Krebsa, cykl pentozowy, glukoneogeneza, beta-oksydacja kwasów tłuszczowych, biosynteza tłuszczów, cykl mocznikowy). Rozumie podstawy fizyczne (termodynamiczne i elektronowe) procesów przemiany energii w żywych komórkach w łańcuchu oddechowym i w czasie fotosyntezy.

Dopuszczalna liczba nieobecności podlegających usprawiedliwieniu:

trzy w semestrze

Warunki zaliczenia:

Wymagane zaliczenie dwóch sprawdzianów pisemnych w ciągu semestru. Uzyskanie pozytywnych ocen może zwolnić z egzaminu. Egzamin pisemny, w przypadkach wątpliwych również ustny.