ZAKRES MATERIAŁU Z BIOCHEMII WYMAGANY
DLA STUDENTÓW KIERUNKU RATOWNICTWA MEDYCZNEGO
W ROKU AKADEMICKIM 2010/2011
Zalecane materiały:
1/ Biochemia. Podręcznik dla studentów studiów licencjackich i magisterskich.
Edward Bańkowski, MedPharm 2006
2/ Wykłady
3/ Materiały do ćwiczeń laboratoryjnych
ENZYMY
Budowa enzymów - definicje pojęć: apoenzym, grupa prostetyczna, holoenzym, centrum aktywne, enzymy allosteryczne. Enzymy proste i złożone. Działanie enzymów - tworzenie kompleks aktywnego. Podział enzymów na klasy. Koenzymy, ich budowa i funkcja. Udział witamin. W reakcjach enzymatycznych. Kinetyka reakcji enzymatycznych - definicje pojęć: szybkość początkowa, szybkość maksymalna i stała Michaelisa. Hamowanie reakcji enzymatycznych (odwracalne, nieodwracalne, kompetycyjne, niekompetycyjne). Budowa i rola enzymów allosterycznych (ogólnie).Porównanie kinetyki enzymów klasycznych i allosterycznych Regulacja aktywności enzymów: kowalencyjna modyfikacja aktywności enzymów, wpływ czynników allosterycznych, wpływ czynników fizykochemicznych. Pojęcia: izoenzymy, proenzymy, układy wieloenzymatyczne.
UTLENIANIE BIOLOGICZNE
Pojęcia katabolizm i anabolizm, Związki wysokoenergetyczne - 1,3-bisfosfoglicerynian, fosfoenolopirogronian, fosfokreatyna, karbamoilofosforan. Centralna rola ATP w przekazywaniu nergii. Schemat katabolizmu cukrów, tłuszczów i białek do CO2 i H2O. Oksydacyjna dekarboksylacja pirogronianu: enzymy, koenzymy i regulacja procesu. Cykl kwasów trikarboksylowych - reakcje poszczególnych etapów. Fosforylacja substratowa w cyklu. Reakcje anaplerotyczne i regulacja aktywności enzymów uczestniczących w cyklu. Schemat łańcucha oddechowego, jego organizacja w wewnętrznej błonie mitochondrialnej. Fosforylacja oksydacyjna - teoria chemiosmotyczna Mitchela. Inhibitory łańcucha oddechowego i oksydacyjnej fosforylacji, związki rozprzęgające. Bilans energetyczny utleniania NADH + H+ i FADH2 w łańcuchu oddechowym. Obliczanie efektów energetycznych całkowitego spalenia (do CO2i H2O) określonej liczby moli pirogronianu.
METABOLIZM WĘGLOWODANÓW
Trawienie i wchłanianie węglowodanów w przewodzie pokarmowym. Transport glukozy przez błonę komórkową (wpływ insuliny) oraz zużycie glukozy przez narządy (wątroba) i tkanki (nerwowa, mięśniowa, tłuszczowa).
Glikoliza w warunkach tlenowych oraz beztlenowych - etapy, enzymy, efekty energetyczne, regulacja. Bilans energetyczny katabolizmu glukozy w warunkach beztlenowych i tlenowych (w powiązaniu z cyklem kwasów trikarboksylowych oraz łańcuchem oddechowym).
Glukoneogeneza z mleczanu i glicerolu - reakcje, lokalizacja tkankowa, regulacja, bilans energetyczny, odrębności enzymatyczne pomiędzy glikolizą a glukoneogenezą.
Cykl pentozofosforanowy - równanie ogólne, znaczenie dla organizmu (połączenie z przemianami tłuszczów, steroidów i nukleotydów).
Metabolizm glikogenu - synteza, rozpad, regulacja, specyfika tkankowa. Rola glikogenu w organizmie.
Metabolizm galaktozy i fruktozy oraz zaburzenia w katabolizmie tych monosacharydów (fruktozuria, dziedziczna nietolerancja fruktozy, galaktozemia). Regulacja hormonalna metabolizmu węglowodanów. Kontrola stężenia glukozy we krwi. Cukrzyca - typy cukrzycy i przyczyny.
PRZEMIANY AZOTOWE
Podział aminokwasów na niezbędne i nie niezbędne. Bilans azotowy. Aminokwasy gluko- i ketogenne. Trawienie i wchłanianie białek i aminokwasów. Rozkład białek wewnątrzkomórkowych (rola ubikwityny). Transaminacja - reakcje, enzymy.
Deaminacja oksydacyjna - dehydrogenaza glutaminianowa, oksydazy D- i L-aminokwasowe. Deamidacja - glutaminaza, asparaginaza. Detoksykacja amoniaku (synteza mocznika i synteza glutaminy). Cykl mocznikowy - lokalizacja, enzymy, reakcje, regulacja, zużycie energii, hiperamonemia. Dekarboksylacja aminokwasów - aminy biogenne (GABA, serotonina, noradrenalina, adrenalina, histamina, tyramina). Zarys syntezy hemu. Katabolizm hemu - lokalizacja, enzymy, znaczenie diagnostyczne produktów degradacji. Zarys syntezy oraz rozpadu nukleotydów purynowych i pirymidynowych. Zaburzenia związane z metabolizmem puryn.
METABOLIZM LIPIDÓW
Pojęcia: tłuszcze proste, tłuszcze złożone, kwasy tłuszczowe. Rola niezbędnych nienasyconych kwasów tłuszczowych. Trawienie i wchłanianie tłuszczów. Lipoproteiny osocza. Lipoliza wewnątrzkomórkowa i wewnątrznaczyniowa. Transport acyloCoA przez błonę mitochondrialną. β-oksydacja kwasów tłuszczowych: poszczególne reakcje, regulacja. Ciała ketonowe - powstawanie, regulacja syntezy, wykorzystanie ciał ketonowych jako materiału energetycznego. Efekty energetyczne spalania związków ketonowych i kwasów tłuszczowych. Synteza kwasów tłuszczowych: lokalizacja komórkowa, aktywacja acetyloCoA, budowa i reakcje katalizowane przez kompleks syntazy kwasów tłuszczowych. Przenoszenie acetyloCoA przez błonę mitichondrialną. Źródła NADPH+H+. Synteza triacylogliceroli: reakcje i enzymy uczestniczące w procesie. Fosfolipidy - podział, rola, synteza. Sfingolipidy - rola, synteza (w zarysie). Rola cholesterolu w organizmie człowieka. Schemat syntezy cholesterolu de novo, regulacja procesu. Cholesterol jako prekursor hormonów nadnerczy i płciowych, kwasów żółciowych, witaminy D3.
DZIAŁANIE HORMONÓW
Definicja hormonów. Hormony i ich podział według miejsca syntezy, działania oraz budowy chemicznej. Grupa hormonów steroidowych: glukokortykoidy, mineralokortykoidy, androgeny, estrogeny. Mechanizm działania hormonów steroidowych, receptory, procesy zachodzące w cytozolu i jądrze komórkowym. Grupa hormonów niesteroidowych (PTH, insulina i kalcytonina), rodzaje receptorów, mechanizm działania Systemy przekaźnictwa komórkowego (białka G, kinazy białkowe, fosfolipazy). Cykl białek G. Porównanie mechanizmów działania hormonów steroidowych i niesteroidowych. Współdziałanie systemów sygnalizacji wewnątrzkomórkowej.
KWASY NUKLEINOWE I BIOSYNTEZA BIAŁKA
Nukleotydy i rodzaje występujących w nich wiązań. Struktura DNA i RNA. DNA eukariotyczny (jądrowy i pozajądrowy). Rodzaje RNA.
Replikacja - rodzaje i funkcje polimeraz DNA u Eukaryota i Prokarota. DNA bakteryjny (chromosomalny i plazmidowy).. Proces replikacji DNA: rodzaje i funkcje polimeraz DNA zależnych od DNA (pro- i eukariotycznych), czynniki uczestniczące w procesie replikacji: prymazy, helikazy, topoizomerazy, białka wiążące pojedyńczą nić DNA, ligaza DNA. Rola starterowego RNA, budowa widełek replikacyjnych i kierunek replikacji. Inicjacja, elongacja i terminacja syntezy DNA. Znaczenie telomerów
(i telomerazy) w replikacji eukariotycznego DNA. Enzymy restrykcyjne
Rodzaje uszkodzeń DNA oraz systemy ich naprawy ( wycięcie zasady, wycięcie nukleotydu).
Transkrypcja: zapis reakcji katalizowanej przez polimerazę RNA zależną od DNA. Polimerazy RNA zależne od DNA u Prokaryota i Eukaryota. Czynniki transkrypcyjne i ich rola.
Modyfikacje potranskrypcyjne. Synteza mRNA, rRNA i tRNA.
Struktura chromatyny: nukleosom budowa, udział i rola histonów. Znaczenie budowy chromatyny dla ekspresji genów - euchromatyna i heterochromatyna.
Biosynteza białka. Kod genetyczny i jego cechy. Rola poszczególnych RNA w procesie translacji. t-RNA - synteza i modyfikacje posttranskrypcyjne, budowa (nietypowe zasady). Budowa rybosomów. Aktywacja aminokwasów - zapis reakcji. Polisomy. Etapy translacji. Rodzaje modyfikacji posttranslacyjnych (hydroksylacje, ograniczona proteoliza, fosforylacja). Typy i skutki mutacji.
INTEGRACJA METABOLIZMU
Podstawowe procesy metaboliczne jako wyraz integracji komórkowej - powtórzenie poznanych przemian. Mechanizmy regulacyjne - regulacja na poziomie genetycznym, strukturalnym i funkcjonalnym.
Regulacja hormonalna w rozwoju i funkcjonowaniu komórek. Zaburzenia funkcji komórek jako skutek zaburzeń podstawowych przemian metabolicznych.
Kluczowe związki metabolizmu komórkowego: glukozo-6-fosforan, pirogronian i acetyloCoA (zarys kluczowych przemian). Specyfika tkankowa procesów metabolicznych (wątroba, eytrocyty, tkanka nerwowa, mięśnie, adypocyty).
Wątroba jako główne miejsce procesów detoksykacji w ustroju: hydroksylacja, acetylacja, sprzęganie substancji apolarnych (glutation, UDP-glukuronian, aktywny siarczan).
Usuwanie toksycznych form tlenu: katalaza, peroksydaza glutationowa, reduktaza glutationowa, dysmutaza ponadtlenkowa oraz inne związki chroniące organizm przed toksycznym działaniem tlenu.