2012.10.16
Terminy wykładów
Tematyka wykładów
Wykład wprowadzający, zasady zaliczenia przepisy 15 paz
dziernik 2012
Molekularny wzór życia
Budowa chemiczna materii ożywionej
Wiązania chemiczne- oddziaływania międzycząsteczkowe 15, 22 paz
dziernik 2012
Termodynamika
Struktury przestrzenne biomolekuł
Monosacharydy, disacharydy, polisacharydy
Kwasy tłuszczowe, tłuszcze, błony komórkowe 29 paz
dziernik;
Aminokwasy, peptydy, białka 5, 12, 19 listopad 2012
Nukleotydy, DNA, RNA
Kinetyka enzymatyczna
26 listopad 2012;
Witaminy a koenzymy
3 grudzień 2012
Mechanizm reakcji enzymatycznych
Kinetyka procesów biologicznych
Metabolizm komórkowy
Transport przez błony
BIOCHEMIA
Fosforylacja oksydacyjna
Cykl Krebsa
Metabolizm cukrów
10, 17 grudzień 2012
Dla studentów Biofizyki i Fizyki Medycznej
Niepełne utlenienie substratów odżywczych - fermentacja 7, 14 styczeń 2013
Metabolizm tłuszczy
Metabolizm białek
Termodynamika procesów metabolicznych- bilansowanie energetyczne
Andrzej Woz
nica Andrzej Woz
nica
Wykład z Biochemii dla kierunku Wykład z Biochemii dla kierunku
Katedra Biochemii Katedra Biochemii
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna
Instrukcja do
TEMAT ZAJ
Ć DATA ĆWICZEC

ćwiczeń
4. Sposoby weryfikacji efektów kształcenia modułu
Reakcje barwne białek i aminokwasów Cw1.pdf 2012.10.15
Kod nazwa (typ) sposobu opis szczegółowy efekt(-y) kształcenia modułu
weryfikacji
Badanie właściwości białek Cw2.pdf 2012.10.22
1FM_21_ Test Po każdym z wykładów odbywa się krótki sprawdzian 1FM_21_1; 1FM_21_2
Kwasy nukleinowe Cw3.pdf 2012.10.29
w_1 weryfikujący zrozumienie poruszanych w trakcie wykładów
problemów Struktury przestrzenne białek Cw4.pdf 2012.11.05
1FM_21_ Dyskusja w trakcie Prowadzący prowadzi dyskusję ze słuchaczami w celu 1FM_21_2; 1FM_21_3,
Åšledzenie przebiegu enzymatycznej hydrolizy
w_2 wykładu oceny zrozumienia poruszanych w trakcie wykładu Cw5.pdf 2012.11.12
1FM_21_4; 1FM_21_5;
białka
problemów.
1FM_21_6
Oznaczanie kwasu askorbinowego Cw6.pdf 2012.11.19
Kinetyka reakcji enzymatycznych - 2012.11.26
Reakcje charakterystyczne tłuszczowców Cw8.pdf 2012.12.03
Reakcje barwne cukrów Cw9.pdf 2012.12.10
Oznaczanie ilościowe białka w materiale
Cw10.pdf 2012.12.17
biologicznym
Mapy metaboliczne  bilanse energetyczne - 2013.01.07
A
ańcuch oddechowy - 2013.01.14
Andrzej Woz
nica Andrzej Woz
nica
Wykład z Biochemii dla kierunku Wykład z Biochemii dla kierunku
Katedra Biochemii Katedra Biochemii
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna
4. Sposoby weryfikacji efektów kształcenia modułu
kod nazwa (typ) sposobu opis szczegółowy efekt(-y) kształcenia modułu
weryfikacji
1BF_21_w Kolokwium Na każdych zajęciach odbywa się 10 minutowe kolokwium z 1BF_21_5; 1BF_21_2;
_1 dotyczące określonego zakresu materiału. Zakresy materiału są
1BF_21_31BF_21_4;
dostępne dla studentów na stronie internetowej przedmiotu.
1BF_21_5; 1BF_21_6;
W trakcie kolokwium student ma możliwość uzyskania od 0-9
1BF_21_7; 1BF_21_8
pkt.
1BF_21_w Aktywność na zajęciach Obecność na zajęciach jest premiowana 3 pkt 1BF_21_5; 1BF_21_2;
_2 Oceniany jest udział studenta w krótkim konwersatorium
1BF_21_31BF_21_4;
poprzedzającym kolokwium. Kontrolowane jest zaangażowanie
1BF_21_5; 1BF_21_6;
studenta w wykonywane ćwiczenie a także interpretacja
1BF_21_7; 1BF_21_8
uzyskanych przez studenta wyników doświadczeń.
W trakcie ćwiczeń student ma możliwość uzyskania od 0-6 pkt.
1BF_21_w Egzamin pisemny Arkusz Egzaminu pisemnego z Biochemii zawiera 15 pytań. 1BF_21_1; 1BF_21_2; 1BF_21_3;
_3 Pytania są przygotowane na podstawie zagadnień, które 1BF_21_4; 1BF_21_5; 1BF_21_6;
studenci poznają systematycznie po każdym z kolejnych 1BF_21_7; 1BF_21_8
BIOCHEMIA
wykładu.
Na odpowiedzi Studenci majÄ… 120 min tj. 8 minut na pytanie.
Wymagane są odpowiedzi krótkie i zwięzłe (w postaci
równoważników zdań, schematów, równań procesów Dla studentów Biofizyki i Fizyki Medycznej
chemicznych). Kryteria punktacji i oceny sÄ… przedstawione na
każdym arkuszu egzaminacyjnym .
Andrzej Woz
nica Andrzej Woz
nica
Wykład z Biochemii dla kierunku Wykład z Biochemii dla kierunku
Katedra Biochemii Katedra Biochemii
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna
1
2012.10.16
Komórka - organelle Komórka - molekuły
http://wyss.harvard.edu http://wyss.harvard.edu
www.protopage.com/bwineanimalcell www.protopage.com/bwineanimalcell
Andrzej Woz
nica Andrzej Woz
nica
Wykład z Biochemii dla kierunku Wykład z Biochemii dla kierunku
Katedra Biochemii Katedra Biochemii
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna
Komórka - procesy Biologia molekularna
Biologia molekularna
Biofizyka Biologia Komórki Biochemia Genetyka
procesy fizyczne w struktura i procesy procesy chemiczne w gromadzenie
organizmach żywych w organellach komórkowych organizmach żywych i przetwarzanie informacji
Andrzej Woz
nica Andrzej Woz
nica
Wykład z Biochemii dla kierunku Wykład z Biochemii dla kierunku
Katedra Biochemii Katedra Biochemii
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna
Biochemia Zadania Biochemii
" Badanie procesów życiowych i struktury organizmów żywych
chemia biologiczna, chemia fizjologiczna, nauka
" Analiza procesów życiowych wszelkimi naukowymi metodami
badająca skład chemiczny organizmów żywych
badawczymi
zachodzÄ…ce w nich procesy metaboliczne oraz
mechanizmy przechowywania, przekazywania i ekspresji
" Specyficzna interpretacja zjawisk życiowych, oparta na metodologii
informacji genetycznej. Biochemia opisuje i wyjaśnia na
zapożyczonej z nauk chemicznych i fizycznych
poziomie molekularnym chemiczne podstawy życia,
starając się również wyjaśnić, jak powstało życie " Modelowanie zjawisk i procesów życiowych zachodzących w żywych
http://portalwiedzy.onet.pl/
organizmach
Andrzej Woz
nica Andrzej Woz
nica
Wykład z Biochemii dla kierunku Wykład z Biochemii dla kierunku
Katedra Biochemii Katedra Biochemii
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna
2
2012.10.16
BIOCHEMIA Biochemia - nauki ścisłe?
Nauki przyrodnicze (w terminologii angielskiej zwane natural sciences) to mało
Biochemia dla kierunku Biofizyka,
precyzyjne określenie dziedzin nauki, które zajmują się badaniem różnych
Fizyka Medyczna
aspektów świata materialnego, ożywionego i nieożywionego, zazwyczaj z
zastosowaniem aparatu matematycznego, jak również właściwej sobie
" Molekularny wzór życia
metodologii.
" Struktury przestrzenne biomolekuł
Pojęcie nauk przyrodniczych jest bardzo nieostre i często trudno jest
" Kinetyka enzymatyczna
zdecydować, czy dana nauka zalicza się do nauk przyrodniczych czy
humanistycznych. Często decyduje tu tradycja, nie zaś racjonalne kryteria.
" Metabolizm komórkowy
Nauki ścisłe - nauka, w której ściśle i dokładnie opisuje oraz modeluje się
zjawiska, a także weryfikuje się hipotezy za pomocą doświadczeń i dowodów
matematycznych.
Andrzej Woz
nica Andrzej Woz
nica
Wykład z Biochemii dla kierunku Wykład z Biochemii dla kierunku
Katedra Biochemii Katedra Biochemii
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna
Molekularny wzór życia
Budowa chemiczna materii ożywionej
" Pojęcie życia
" Pochodzenie życia
" Ewolucja biosfery
" Budowa chemiczna materii ożywionej
" Od archea do eucaryota  budowa komórki
" Wiązania chemiczne- oddziaływania międzycząsteczkowe
" Termodynamika
MOLEKULARNY WZÓR ŻYCIA
Budowa chemiczna materii ożywionej
Wiązania chemiczne- oddziaływania międzycząsteczkowe
Termodynamika
Andrzej Woz
nica Andrzej Woz
nica
Wykład z Biochemii dla kierunku Wykład z Biochemii dla kierunku
Katedra Biochemii Katedra Biochemii
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna
Co to jest życie? Entropia
strukturę ożywioną możemy zdefiniować jako
Entropia jest to termodynamiczna funkcja stanu określająca kierunek
wyodrębnioną część przestrzeni, w której dzięki
przebiegu procesów spontanicznych (samorzutnych) w odosobnionym
układzie termodynamicznym.
przepływowi energii cyklicznie wzrasta
uporzÄ…dkowanie.
E. Schrodinger,
Andrzej Woz
nica Andrzej Woz
nica
Wykład z Biochemii dla kierunku Wykład z Biochemii dla kierunku
Katedra Biochemii Katedra Biochemii
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna
3
2012.10.16
Co to jest życie? Co to jest życie?
osiem własności obiektu, który chcemy zakwalifikować jako żywy:
wszystko, co siÄ™ dzieje w
odżywianie, oddychanie, wzrost i rozwój, samoistny ruch,
przyrodzie, oznacza wzrost
reagowanie na bodz
ce, rozmnażanie, wydalanie.
entropii w tej części świata,
gdzie się to dzieje. wszystkim tym cechom możemy przypisać rangę istotności,
także żyjący organizm
wielu sądzi że najistotniejszą funkcją jest rozmnażanie (zdolność do
nieprzerwanie powiększa
replikacji)
swoją entropię i w ten sposób
zbliża się do niebezpiecznego
zatem organizm żywy można określić jako
stanu maksymalnej entropii, & zbiór autonomicznych replikatorów zdolnych do ewolucji& ,.
która oznacza śmierć.
Andrzej Woz
nica Andrzej Woz
nica
Wykład z Biochemii dla kierunku Wykład z Biochemii dla kierunku
Katedra Biochemii Katedra Biochemii
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna
pierwiastki biogenne
C, O, H, N, S, P
występują w białkach i kwasach nukleinowych
makroelementy
które mają największy wpływ na udział w budowie organizmu:
C, O, H, N, P, K, Na, Ca, Mg, S, CI
mikroelementy,
pierwiastki których udział w budowie jest nieznaczny:
Fe, Cu, Zn, Mn, Mo, J, F
ultra elementy
których udział jest śladowy jednak nieodzowny:
SKA
AD ORGANIZMÓW ŻYWYCH
Ag, Au, Se, Ra
Andrzej Woz
nica Andrzej Woz
nica
Wykład z Biochemii dla kierunku Wykład z Biochemii dla kierunku
Katedra Biochemii Katedra Biochemii
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna
Wazniejsze skutki przy
Nazwa pierwiastka Znaczenie u roslin
niedoborze
Tlen, O
Wegiel, C Pierwiastki te tworzą cukry, tłuszcze i białka
Śmierć organizmu (z głodu,
podstawowe
budulce wszystkich żywych organizmów. odwodnienia lub uduszenia).
Wodór, H
Azot, N
Wapn, Ca
Jest składnikiem DNA i RNA oraz  przenośnikiem energii
Fosfor, P
ATP.
Wraz z jonami sodu i potasu odpowiedzialny jest za
Chlor, Cl
równowagę wodnomineralną.
Chloroza lisci, wiedniecie,
Magnez, Mg Skladnik chlorofilu.
zahamowanie fotosyntezy.
Chloroza młodych liści. Zakłócenia
Aktywator enzymów biorących udział w fazie jasnej
Zelazo, Fe w procesach oddychania i
fotosyntezy, cytochromy, istotny składnik enzymów
fotosyntezy.
Fluor, F Nie stwierdzono
Jod, I Nie stwierdzono
Lit, Li
Andrzej Woz
nica Andrzej Woz
nica
Wykład z Biochemii dla kierunku Wykład z Biochemii dla kierunku
Katedra Biochemii Katedra Biochemii
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna
4
2012.10.16
Nazwa pierwiastka Znaczenie u roślin Ważniejsze skutki przy Nazwa pierwiastka Znaczenie u roślin Ważniejsze skutki przy
niedoborze niedoborze
Wanad, V
Wpływ na procesy wzrostowe u roślin, w tym także na
Bor, B
Chrom, Cr
wzrost łagiewki pyłkowej
Składnik arginazy, enzymu uczestniczącego w
Uczestniczy w utrzymaniu ciśnienia osmotycznego Utrata pobudliwości komórek i
Sód, Na Mangan, Mn przemianach aminokwasów. Aktywator enzymów cyklu
płynów ustrojowych. zanik różnicy potencjałów.
kwasu cytrynowego i fazy świetlnej fotosyntezy.
Glin, Al.
Konieczny dla roślin motylkowych żyjących w symbiozie z Zahamowanie procesu wiązania
Kobalt, Co
bakteriami w procesie wiązania azotu atmosferycznego. azotu przez rośliny motylkowe.
U roślin krzemionka usztywnia ściany komórkowe
Krzem, Si
skrzypów i traw. Nikiel, Ni
Składnik enzymów fazy świetlnej fotosyntezy np.
Siarka, S Składnik niektórych aminokwasów i białek. Miedz, Cu Bielenie i zasychanie młodych liści.
plastocyjaniny.
Martwica organów, zahamowanie
Odpowiada za syntezę związków odpowiedzialnych za
Cynk, Zn Chloroza oraz karlenie liści.
Potas, K Podwyższa stopień uwodnienia koloidów komórkowych. wzrostu korzenia i pędu, chloroza
wzrost rośliny.
liści.
Arsen, As
Wchodzi w skład selenocysteiny i peroksydazy
Selen, Se
glutationowej.
Brom, Br
Rubid, Rb
Stront, Sr
Molibden, Mo Skłądnik enzymów oddechowych u bakterii
Andrzej Woz
nica Andrzej Woz
nica
Wykład z Biochemii dla kierunku Wykład z Biochemii dla kierunku
Katedra Biochemii Katedra Biochemii
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna
ZwiÄ…zki organiczne
wszystkie związki chemiczne, w skład których wchodzi węgiel, prócz
tlenków węgla, kwasu węglowego, węglanów, wodorowęglanów, węglików,
cyjanowodoru, cyjanków, kwasu cyjanowego, piorunowego i izocyjanowego,
a także ich soli.
ZwiÄ…zki alifatyczne ZwiÄ…zki alicykliczne
Polimery
i aromatyczne
estry
alkohole białka
węglowodany
węglowodory
Kwasy
ketony nukleinowe
aminokwasy
Kwasy
karboksylowe
Andrzej Woz
nica Andrzej Woz
nica
Wykład z Biochemii dla kierunku Wykład z Biochemii dla kierunku
Katedra Biochemii Katedra Biochemii
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna
Aminy, kwasy karboksylowe, aminokwasy cukry
Andrzej Woz
nica Andrzej Woz
nica
Wykład z Biochemii dla kierunku Wykład z Biochemii dla kierunku
Katedra Biochemii Katedra Biochemii
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna
5
2012.10.16
Puryny i pirymidyny
SK
D SI
WZI
A
O ŻYCIE NA ZIEMI?
Andrzej Woz
nica Andrzej Woz
nica
Wykład z Biochemii dla kierunku Wykład z Biochemii dla kierunku
Katedra Biochemii Katedra Biochemii
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna
Svante August Arrhenius Hipoteza panspermii
ur. 19 lutego 1859 w Uppsali, zm. 2 paz
dziernika
Życie na Ziemi jest pochodzenia kosmicznego i dostało się tu przez znajdujące się w
1927 w Sztokholmie  szwedzki chemik i fizyk, kosmosie przetrwalniki bakterii, np. za pośrednictwem meteoroidu, planetoidy lub
jeden z twórców chemii fizycznej. komety.
Studiował w Uppsali i został docentem chemii
Udowodniono że:
fizycznej. Opracowywał teorię dysocjacji
elektrolitycznej. Zajmował się właściwościami
" przetrwalniki bakterii potrafią przetrwać w bardzo rozrzedzonej atmosferze na wysokości
toksyn i antytoksyn, kinetykÄ… chemicznÄ… (m.in.
kilkudziesięciu kilometrów,
równanie Arrheniusa), badaniem temperatur
planet i korony słonecznej oraz badaniem zorzy
" małe skały (np. meteoroidu) w dużym stopniu ograniczają negatywne skutki
polarnej. W latach 1897-1902 był rektorem występującego w przestrzeni kosmicznej promieniowania na materiał genetyczny.
Uniwersytetu w Sztokholmie (ówcześnie
Teoretycznie można przyjąć że  przetrwalniki życia mogą przenosić się
Stockholms högskola). W 1903 r. otrzymaÅ‚
np. w meteoroidach i ożywić w korzystnych warunkach na innej planecie.
NagrodÄ™ Nobla w dziedzinie chemii za
opracowanie teorii dysocjacji elektrolitycznej[1].
W 1907 r. stworzył teorię panspermii
dotyczącej pochodzenia życia na Ziemi.
Andrzej Woz
nica Andrzej Woz
nica
Wykład z Biochemii dla kierunku Wykład z Biochemii dla kierunku
Katedra Biochemii Katedra Biochemii
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna
Cząsteczki życia w Kosmosie? 131 cząsteczek Kosmosu (do 2006)
" Gazy mgławic zawierają
złożone cząsteczki
organiczne
Andrzej Woz
nica Andrzej Woz
nica
Wykład z Biochemii dla kierunku Wykład z Biochemii dla kierunku
Katedra Biochemii Katedra Biochemii
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna
6
2012.10.16
Czy sÄ… poszlaki wskazujÄ…ce na
Czy sÄ… poszlaki wskazujÄ…ce na
kosmiczne pochodzenie życia?
kosmiczne pochodzenie życia?
Chiralność (gr. ǵąÁ / cheir - rÄ™ka)  cecha
" John Cronin and Sandra Pizzarello po raz pierwszy wykazali przewagÄ™
cząsteczek chemicznych przejawiająca się w tym, że
ilości aminokwasów lewoskrętnych (18%) nad prawoskrętnymi w cząsteczka wyjściowa i jej lustrzane odbicie nie są
meteorytach co uważa się może być przyczyną homochiralności identyczne i podobnie jak wszystkie inne obiekty
chiralne nie można ich nałożyć na siebie na drodze
aminokwasów w organizmach żywych.
translacji i obrotu w przestrzeni.
Cząsteczki chiralne występują w formie dwóch
" Czy jest to dowód na pozaziemskie z
ródło tych molekuł?
izomerów optycznych - enancjomerów.
Związki chiralne cechuje tzw. aktywność optyczna,
zwaną również czynnością optyczną. Jest to
zdolność do skręcania o pewien kąt płaszczyzny
http://nai.nasa.gov/library/images/news_articles/
światła spolaryzowanego liniowo.
Skręcalność światła przez związki chiralne polega na
różnej szybkości rozchodzenia się w nich dwóch
składowych polaryzacji liniowej (polaryzacji kołowej
prawo lub lewoskrętnej).
Andrzej Woz
nica Andrzej Woz
nica
Wykład z Biochemii dla kierunku Wykład z Biochemii dla kierunku
Katedra Biochemii Katedra Biochemii
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna
asymetryczna fotoliza Pył międzygwiezdny
" JÄ…dro ziarna: ~0.5mm
Bonner i Rubenstein zaproponowali szczegółowe scenariusze asymetrycznej
krzemiany, żelazo, węgiel
fotolizy chiralnych cząsteczek na pyle kosmicznym. Proces ten uwzględniał
(grafit)
promieniowanie synchrotronowe z resztek supernowej tzw. gwiazd neutronowych
(Rubenstein i wsp., 1983;. Bonner i Rubenstein, 1987, 1990).
" Powierzchnia ziarna:
Dichroizm kołowy to zjawisko polegające na różnej absorpcji przez
czÄ…steczki, w tym organiczne
substancje światła spolaryzowanego kołowo prawoskrętnie i lewoskrętnie.
" PÅ‚aszcz ziarna: ~0.5mm -
Te scenariusze zasugerują, że ultrafioletowe spolaryzowane promieniowanie
synchrotronowe w jednym z wielkich obszarów powyżej lub poniżej gwiazdy zestalone CO2, H2O, CH4, NH3
neutronowej mogą oddziaływać na związki organiczne na międzygwiezdnych ziarna
pyłu kosmicznego i powodować proces asymetrycznej fotolizy z mieszaniny
racemicznej jedna z form chiralnych może być preferencyjnie niszczona,
pozostawiając nadmiar enancjomerów o jednolitej chiralności.
Andrzej Woz
nica Andrzej Woz
nica
Wykład z Biochemii dla kierunku Wykład z Biochemii dla kierunku
Katedra Biochemii Katedra Biochemii
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna
Pył gwiezdny jako polaryzator światła ?
Pył gwiezdny jako polaryzator światła ?
" stwierdzono powstawanie światła
spolaryzowanego w rejonach tworzenia
się młodych gwiazd
y
pole elektryczne
" polaryzacja światła na pyle
międzygwiezdnym?
x
" asymetryczna fotoliza aminokwasów w
przestrzeni kosmicznej ??? pole magnetyczne
Kierunek rozchodzenia siÄ™ fali
niespolaryzowane spolaryzowane
Rejon tworzenia siÄ™ gwiazd Orion OMC1
y
ródło elektronów
o przypadkowej orientacji
Chmura gazowa
z uporzÄ…dkowanymi ziarnami
Andrzej Woz
nica Andrzej Woz
nica
Wykład z Biochemii dla kierunku Wykład z Biochemii dla kierunku
Katedra Biochemii Katedra Biochemii
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna
7
2012.10.16
Żywe komórki/przetrwalniki dotarły
na ziemiÄ™ z kosmosu
Deinococcus radiodurans odporny na
wysokie promienowanie radioaktywne i UV
czy ekstremofilne archea z rodzaju
Sulpholubus odporne na duże zasolenie,
ekstremalne temperatury sÄ… bakteriami
potencjalnie mogącymi przetrwać w
przestrzeni kosmicznej
Andrzej Woz
nica Andrzej Woz
nica
Wykład z Biochemii dla kierunku Wykład z Biochemii dla kierunku
Katedra Biochemii Katedra Biochemii
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna
Żywe komórki/przetrwalniki dotarły
ŻYCIE NA MARSIE ?
na ziemiÄ™ z kosmosu
W 1976 roku sonda Viking wylądował na
Marsie, gdzie wykonała Oznaczone
eksperyment wydania, mieszajÄ…c
Czy strzałka wskazuje obraz
radioaktywnych bulion do gleby Marsa do
fosylnego organizmu znalezionego
wykrywania emisji z każdego życia bakterii,
w meteorycie pochodzÄ…cym z
które mogą tam istnieć.
Marsa ?
Stwierdzono emisjÄ™ wskazujÄ…cÄ… na istnienie
życia na Marsie, lecz kolejne eksperymenty
Wielkość obiektu jest
nie potwierdziły tego oznaczenia, co
porównywalna z wielkością
doprowadziło do długotrwałej debaty nad tym,
nanobakterii
co odkrył Viking.
W 1990 na meteorycie pochodzÄ…cym z Marsa
znalezionym na Ziemi odnaleziono
skamieniałe formy przypominające bakterie.
To znalezisko generuje również więcej
kontrowersji niż daje jakąkolwiek informację.
Andrzej Woz
nica Andrzej Woz
nica
Wykład z Biochemii dla kierunku Wykład z Biochemii dla kierunku
Katedra Biochemii Katedra Biochemii
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna
Czy na Marsie jest woda?
W 1966, W. C. Tan
i Sam L. VanLandingham
badając próbki meteorytu
Orgueil stwierdzili na ich
powierzchni występowanie
tworów podobnych
do sfosylizowanych
mikroorganizmów.
Czy obraz przedstawia
magnetotaktycznÄ… bakteriÄ™
sfosylizowanÄ… w meteorycie
z ORGUEIL ?
Andrzej Woz
nica Andrzej Woz
nica
Wykład z Biochemii dla kierunku Wykład z Biochemii dla kierunku
Katedra Biochemii Katedra Biochemii
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna
8
2012.10.16
Hipoteza panspermii
" Koncepcja panspermii nie wyjaśnia
powstania życia, a przenosi jedynie
problem na inną planetę, czy też inny
kosmiczny obiekt.
TEORIA OPARINA
Andrzej Woz
nica Andrzej Woz
nica
Wykład z Biochemii dla kierunku Wykład z Biochemii dla kierunku
Katedra Biochemii Katedra Biochemii
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna
Aleksandr Iwanowicz Oparin
ur. 2 marca 1894 w Ugliczu, zm. 21
kwietnia 1980 w Moskwie)  rosyjski
biochemik i badacz roślin, dyrektor
Instytutu Biochemii Akademii Nauk ZSRR,
znany przede wszystkim ze swoich teorii
na temat powstania życia.
Postulował, że komórki wywodzą się z
samoistnie formujÄ…cych siÄ™ koloidowych
skupisk materii organicznej, tzw.
koacerwatów. Uzupełniło to lukę w teorii
powstania życia, jaka istniała pomiędzy
formowaniem siÄ™ materii organicznej z
nieorganicznej, a ewolucjÄ… prymitywnych
komórek.
Andrzej Woz
nica Andrzej Woz
nica
Wykład z Biochemii dla kierunku Wykład z Biochemii dla kierunku
Katedra Biochemii Katedra Biochemii
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna
Doświadczenie Millera-Ureya
mechanizm powstania życia
Postulowane cztery etapy powstania
Klasyczny eksperyment
życia:
Millera-Ureya był
eksperymentem, który
1. samoistnie tworzy siÄ™ materia
wyładowania elektryczne
symulował hipotetyczne
organiczna z nieorganicznej
warunki występujące na
wczesnej Ziemi w celu
2. z materii organicznej w
sprawdzenia, możliwości
oceanach tworzÄ… siÄ™
NH4, CH4
powstania w tym okresie życia
samoistnie koacerwaty
CO2, CO
na Ziemi. Badanie
H2O, H2
przeprowadzili w 1953 roku 3. niektóre koacerwaty nabierają
Stanley L. Miller i Harold C.
zdolności rozmnażania się,
kondenser
Urey na Uniwersytecie w
stając się prakomórkami
skropliny
Chicago
4. prakomórki ewoluują w typowe
komórki organizmów żywych.
AMINOKWASY, NUKLETYDY,
ALDEHYDY, ALKOHOLE,
HYDROKSYKWASY, KWASY
NUKLEINOWE
Andrzej Woz
nica Andrzej Woz
nica
Wykład z Biochemii dla kierunku Wykład z Biochemii dla kierunku
Katedra Biochemii Katedra Biochemii
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna
9
2012.10.16
Koacerwaty najpierw replikator
Pewnego razu całkiem
to duże micele samoistnie tworzące się
spontanicznie w układach koloidalnych wielu przypadkowo powstała
ważnych związków organicznych, takich jak białka,
cząsteczka o szczególnych
tłuszcze i kwasy nukleinowe.
własnościach. Będziemy ją
bariera rozgraniczająca je od środowiska
nazywać replikatorem.
zewnętrznego jest półprzepuszczalna i środowisko
Nie musiała być wcale ze
panujące wewnątrz nich często znacząco odbiega
od tego na zewnÄ…trz. DodajÄ…c do roztworu takie
wszystkich największa ani
enzymy, które będą miały tendencję do stawania
najbardziej skomplikowana,
się częścią koacerwatów, można uzyskać efekt
odznaczała się wszakże
pseudometabolizmu.
niezwykłą cechą: mogła
to forma materii nieożywionej najbliższa
Richard Dawkins
tworzyć swoje własne
komórkom. Najważniejszą różnicą między nimi jest
brak zdolności koacerwatów do rozmnażania się.
kopie. (...)
Według wielu hipotez dotyczących powstania życia
żywe komórki wywodzą się właśnie z nich.
Andrzej Woz
nica Andrzej Woz
nica
Wykład z Biochemii dla kierunku Wykład z Biochemii dla kierunku
Katedra Biochemii Katedra Biochemii
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna
najpierw metabolizm Karl Raimund Popper
odrębne od środowiska
[...] Racjonalista jest & człowiekiem, który jest
przedziały zawierają mieszaninę
gotowy uczyć się od innych, jednak nie w ten
związków mogących wejść w sposób, że przyjmuje każde pouczenie, lecz tak, że
poddaje swoje idee krytyce innych i że krytykuje idee
cykle reakcji, które to cykle z
innych. Akcent spoczywa tutaj na słowach  krytyczna
czasem staja siÄ™ bardziej
dyskusja [...]
złożone i jakoby  zmuszają
Falsyfikowalność teorii polega na tym, że jej
układ do rozpoczęcia procesu
struktura jest taka, że można zaproponować
przechowywania informacji w
eksperyment, którego wynik jednoznacznie
polimerach. zaprzeczy słuszności teorii. Eksperyment ten nie
musi być koniecznie technicznie wykonalny w danym
momencie  ważne jest tylko, że dana teoria w ogóle
dopuszcza możliwość obalenia siebie samej w
wyniku jakiegoś, dającego się pomyśleć,
eksperymentu.
Andrzej Woz
nica Andrzej Woz
nica
Wykład z Biochemii dla kierunku Wykład z Biochemii dla kierunku
Katedra Biochemii Katedra Biochemii
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna
Tablica stratygraficzna
bakterie beztlenowe
Andrzej Woz
nica Andrzej Woz
nica
Wykład z Biochemii dla kierunku Wykład z Biochemii dla kierunku
Katedra Biochemii Katedra Biochemii
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna
10
2012.10.16
współczesne i kopalne formy sinic z rzędu Chroococcales Stromatolity
Andrzej Woz
nica Andrzej Woz
nica
Wykład z Biochemii dla kierunku Wykład z Biochemii dla kierunku
Katedra Biochemii Katedra Biochemii
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna
życie extremalne
fenotyp środowisko typowi przedstawiciele
Methanobacterium, Thermoplasma, Thermus
Termofile 55-80 C
niektóre Bacillusy
lde
ui
z
Hipertermofile 80  113 C Aquifex, Archaeglobus, Hydriogenobacter
zz
w
i Ä™
ea
r
t
m
e
t
a
z
o
a
Psychrofile -2  20 C Alteromonas, Psychrobacter
e
u
c
a
r
y
o
t
a
b
a
k
tw
e
r
i
e
t
l
e
n
o
e
Holoarcula, Halobacterium, Haloferax, Halorubrum
Halofile 2-5 M NaCl
bakterie beztlenowe
Acidianus, Desulfurolobus, Thiobacillus
Acidofile pH<4
Natronobacterium, Natronococus, niektóre Bacillusy
Alkalofile pH > 9
Andrzej Woz
nica Andrzej Woz
nica
Wykład z Biochemii dla kierunku Wykład z Biochemii dla kierunku
Katedra Biochemii Katedra Biochemii
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna
Robert Hooke Antonie van Leeuwenhoek
Urodzony 18 lipca 1635, zmarł 3 marca 1703 Urodzony 24 paz
dziernika 1632
 angielski przyrodnik, jeden z największych zmarł 26 sierpnia 1723. Obserwował pod
eksperymentatorów XVII wieku. Odkrył mikroskopem (powiększającym maksymalnie 270x)
istnienie komórek (roślinnych). Przed 1665 naczynia włosowate, krwinki czerwone, bakterie,
rokiem, posługując się ulepszonym przez plankton stawowy i jako pierwszy człowiek opisał
siebie mikroskopem, oglądał przekroje korka ludzki plemnik (który jako pierwszy zobaczył student
z dębu korkowego (podłużny i poprzeczny), holenderski Jan Ham). Opisał różne rodzaje bakterii i
ujrzał wtedy siatkowate struktury; to co pierwotniaków oraz określił ich wielkość. Starannie
widział nie było samymi komórkami, lecz notował swe obserwacje i robił szczegółowe rysunki.
ścianami komórkowymi martwych komórek Jego pierwsze listy wraz z rysunkami
(celuloza wysycona suberyną). Obraz drobnoustrojów (1667-1683) przesłane do
przypominał mu przylegające do siebie Angielskiego Towarzystwa Królewskiego stanowią
klasztorne cele, w których mieszkają mnisi, najstarsze dokumenty rzeczowe istnienia
stąd wzięła się nazwa komórki (ang. cells). drobnoustrojów i są datą narodzin mikrobiologii.
http://www.grg.org/images/AVLeeuwenhoek.gif
Andrzej Woz
nica Andrzej Woz
nica
Wykład z Biochemii dla kierunku Wykład z Biochemii dla kierunku
Katedra Biochemii Katedra Biochemii
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna
11
2012.10.16
Filogenetyczne drzewo życia Filogenetyczne drzewo życia
http://www.all-creatures.org/hope/gw/evolutionary
Andrzej Woz
nica Andrzej Woz
nica
Wykład z Biochemii dla kierunku Wykład z Biochemii dla kierunku
Katedra Biochemii Katedra Biochemii
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna
Filogenetyczne drzewo życia Filogenetyczne drzewo życia
http://en.wikipedia.org/wiki/Phylogenetic_tree
Andrzej Woz
nica Andrzej Woz
nica
Wykład z Biochemii dla kierunku Wykład z Biochemii dla kierunku
Katedra Biochemii Katedra Biochemii
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna
Thiomargarita namibiensis nanobakterie
Mikrofotografie nanobakterii z rdzeni
lodu. V. I. Miteva i J. E.
Brenchley
http://www.pmbio.icbm.de/mikrobiologischer-garten/eng/enanswer038.htm
Andrzej Woz
nica Andrzej Woz
nica
Wykład z Biochemii dla kierunku Wykład z Biochemii dla kierunku
Katedra Biochemii Katedra Biochemii
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna
12
2012.10.16
Zarastanie biofilmem Kolonie bakterii
Andrzej Woz
nica Andrzej Woz
nica
Wykład z Biochemii dla kierunku Wykład z Biochemii dla kierunku
Katedra Biochemii Katedra Biochemii
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna
http://www.williamsclass.com
Andrzej Woz
nica Andrzej Woz
nica
Wykład z Biochemii dla kierunku Wykład z Biochemii dla kierunku
Katedra Biochemii Katedra Biochemii
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna
Różnorodność form komórek
Przykładowe typy komórek:
A - E. coli, B - komórki krwi,
(neutrofil i krwinka czerwona)
C - pantofelek, d - toczek
Andrzej Woz
nica Andrzej Woz
nica
Wykład z Biochemii dla kierunku Wykład z Biochemii dla kierunku
Katedra Biochemii Katedra Biochemii
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna
13
2012.10.16
Typowa komórka prokariotyczna. Obraz
komórki typowy dla archaea i bakterii
został stworzony na podstawie obrazu
TEM.
PROCARYOTA
Andrzej Woz
nica Andrzej Woz
nica
Wykład z Biochemii dla kierunku Wykład z Biochemii dla kierunku
Katedra Biochemii Katedra Biochemii
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna
Bakterie gram ujemne Bakterie gramdodatnie i gramujemne
Andrzej Woz
nica Andrzej Woz
nica
Wykład z Biochemii dla kierunku Wykład z Biochemii dla kierunku
Katedra Biochemii Katedra Biochemii
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna
EUCATYOTA
Andrzej Woz
nica Andrzej Woz
nica
Wykład z Biochemii dla kierunku Wykład z Biochemii dla kierunku
Katedra Biochemii Katedra Biochemii
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna
14
2012.10.16
Andrzej Woz
nica Andrzej Woz
nica
Wykład z Biochemii dla kierunku Wykład z Biochemii dla kierunku
Katedra Biochemii Katedra Biochemii
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna
Lynn Margulis Organellarna endosymbioza
mitochondria, plastydy w tym chloroplasty oraz
Twórczyni endosymbiotycznej teorii o
kinetosomy 9+2 wici pochodzÄ… od bakteryjnych
pochodzeniu mitochondriów, w której przyjmuje
endosymbiontów i zostały przyswojone przed
się, że organelle te powstały w wyniku symbiozy
wyewoluowaniem mechanizmu eukariotycznej
przodków współczesnych przedstawicieli mitozy.
Eucariota z przodkami współczesnych
Najprawdopodobniej mitochondria pochodzÄ… od
cyjanobakterii (chloroplasty) oraz bakterii
proteobakterii, a chloroplasty od cyjanobakterii.
purpurowych (mitochondria). Symbiotyczni Pierwsze eukarionty (pierwotniaki, rośliny, grzyby i
zwierzęta) wykształciły się w drodze seryjnej
przodkowie cyjanobakterii umożliwiały proces
endosymbiozy prostszych form.
fotosyntezy, a przodkowie bakterii purpurowych
oddychanie tlenowe. Z biegiem ewolucji funkcje
Postuluje się, że w niektórych grupach glonów
metaboliczne pełnione przez te symbionty stały (eugleniny, bruzdnice, złotowiciowce, brunatnice,
okrzemki i in.) chloroplasty sÄ… zredukowanymi
siÄ™ nieodzowne dla gospodarza, a same
innymi endosymbiotycznymi glonami, co jest
symbionty stały się organellami komórkowymi.
określane jako wtórna endosymbioza.
Teoria ta, przyjęta początkowo krytycznie, obecnie
Wg Christiana de Duve endosymbionty (od których
jest powszechnie uznawana.
pochodzą współczesne plastydy i mitochondria) były
pierwotnie pokarmem swoich obecnych gospodarzy
Andrzej Woz
nica Andrzej Woz
nica
Wykład z Biochemii dla kierunku Wykład z Biochemii dla kierunku
Katedra Biochemii Katedra Biochemii
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna
mitochondrium mitochondrium
Andrzej Woz
nica Andrzej Woz
nica
Wykład z Biochemii dla kierunku Wykład z Biochemii dla kierunku
Katedra Biochemii Katedra Biochemii
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna
15
2012.10.16
Plastydy Komórka roślinna
Akumulacja białka GFP w ER P. tricornutum. (A) obrazy z mikroskopu
konfokalnego. (B) Reconstrukcja 3D komórki. P, plastyd; N, jądro komórkowe.
kreska, 2 źm. (Apt K E et al. J Cell Sci 2002;115:4061-4069)
Andrzej Woz
nica Andrzej Woz
nica
Wykład z Biochemii dla kierunku Wykład z Biochemii dla kierunku
Katedra Biochemii Katedra Biochemii
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna
Wnętrze komórki zwierzęcej Aparat Golgiego
Andrzej Woz
nica Andrzej Woz
nica
Wykład z Biochemii dla kierunku Wykład z Biochemii dla kierunku
Katedra Biochemii Katedra Biochemii
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna
Aparat Golgiego mitochondrium
Andrzej Woz
nica Andrzej Woz
nica
Wykład z Biochemii dla kierunku Wykład z Biochemii dla kierunku
Katedra Biochemii Katedra Biochemii
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna
16
2012.10.16
Zagadnienia
1. Zadania realizowane przez biochemiÄ™
2. Pierwiastki biogenne, makro elementy, mikroelementy
3. Pojęcie życia
4. Związki organiczne budujące materię ożywioną
5. Teorie powstania życia
6. Cechy żywej materii mogące wskazywać na kosmiczne pochodzenie życia
7. Budowa komórki Procaryotycznej
8. Budowa komórki Eucaryotycznej
9. Organelle komórkowe i ich funkcje
10. Teoria endosymbiozy
Andrzej Woz
nica
Wykład z Biochemii dla kierunku
Katedra Biochemii
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Biofizyka i Fizyka Medyczna
17