Program seminariów DLA STUDENTÓW II roku WYDZIAŁU LEKARSKIEGO
rok akademicki - 2008/2009
seminarium I - powtórzenie wiadomości z biochemii statycznej
Seminarium II - enzymy
1. Budowa enzymów oraz znajomość wzorów koenzymów: NAD, NADP, FMN, FAD, CoQ, kwas liponowy, pirofosforan tiaminy, fosforan pirydoksalu, koenzym A, biotyna i czterowodorofolian. Wzory fosfoadenozynofosfosiarczanu i S-adenozylometioniny oraz rola tych związków.
2. Podział enzymów na klasy i przykłady reakcji katalizowanych przez enzymy każdej z klas.
3. Mechanizm działania enzymów.
4. Czynniki wpływające na szybkość reakcji enzymatycznych (temperatura, pH, siła jonowa, stężenie substratu oraz stężenia enzymu)
5. Specyficzność substratowa działania enzymów.
6. Budowa i rola enzymów allosterycznych,
7. Przykłady układów wieloenzymatycznych i enzymów wielofunkcyjnych.
8. Rodzaje kinetyki enzymatycznej (hiperboliczna i sigmoidalna) oraz opisujące je równania (Michaelisa-Menten oraz Hilla). Znaczenie wartości Km, K' oraz współczynnika interakcji n, pojęcie kooperatywności. Sposoby wyznaczania wartości Km. Międzynarodowa jednostka aktywności enzymatycznej.
9. Hamowanie aktywności enzymów nieodwracalne i odwracalne. Rodzaje hamowania odwracalnego (kompetycyjne, niekompetycyjne. Hamowanie typu K i V dla enzymów allosterycznych.
10. Wpływ aktywatorów na aktywność enzymów.
11.Regulacja aktywności enzymów przez: zmiany ekspresji genów, zmiany szybkości degradacji enzymów, modyfikacje kowalencyjne, przekształcanie proenzymów
12. Izoenzymy (dehydrogenaza mleczanowa, heksokinaza-glukokinaza).
13. Rybozymy - definicja.
SEMINARIUM III - KWASY NUKLEINOWE - CZĘŚĆ I
1. Nukleotydy. Umiejętność pisania strukturalnych wzorów oligonukleotydów. Zapis skrótowy.
2. Nukleotydy cykliczne (cAMP, cGMP).
3. Struktura DNA i RNA.
4. DNA eukariotyczny (jądrowy i pozajądrowy). Geny strukturalne, sekwencje powtarzające się rozproszone i satelitarne, telomery.
5. Struktura chromatyny ze szczególnym uwzględnieniem roli histonów w stabilizacji tej struktury (nukleosom, solenoid).
6. DNA bakteryjny - chromosomalny i plazmidowy.
7. Podstawowe różnice organizacji genomu prokariotycznego i eukariotycznego.
8. Proces replikacji DNA: rodzaje i funkcje polimeraz DNA zależnych od DNA (pro- i eukariotycznych). Zapis reakcji katalizowanych przez polimerazy DNA, 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.
9. System samokontroli procesu replikacji DNA oraz system naprawy DNA (naprawa błędnie sparowanych zasad, wycięcie zasady, wycięcie nukleotydu).
SEMINARIUM IV - KWASY NUKLEINOWE - CZĘŚĆ II
1. Rodzaje RNA i ich funkcja (mRNA, tRNA, rRNA i snRNA)
2. Transkrypcja genów - synteza RNA. Rodzaje RNA polimeraz zależnych od DNA (pro-i eukariotycznych) i zapis reakcji przez niekatalizowanych.
3. Plan budowy genu strukturalnego pro- i eukariotycznego oraz etapy jego transkrypcji (inicjacja, elongacja i terminacja).
4. Informacyjny RNA pro- i eukariotyczny. Przekształcenie heterogennych, jądrowych RNA (HnRNA) w mRNA: modyfikacje potranskrypcyjne. Definicja eksonów i intronów, alternatywny splicing, redagowanie mRNA.
5. Struktura wirusowych DNA i RNA. Polimeraza DNA zależna od RNA (odwrotna transkryptaza). Polimeraza RNA zależna od RNA.
6. Podstawowe narzędzia i metody inżynierii genetycznej służące poznawaniu genów (endonukleazy restrykcyjne, ligazy DNA, wektory, klonowanie, PCR, hybrydyzacja, sekwencjonowanie).
SEMINARIUM V - BIOSYNTEZA BIAŁEK
1. Kod genetyczny i jego cechy. Reguła tolerancji.
2. Rodzaje mutacji: substytucja (tranzycja, transwersja), delecja, insercja, inwersja i ich skutki.
3.Synteza i modyfikacje potranskrypcyjne eukariotycznych tRNA, izoakceptorowe tRNA.
4. Budowa rybosomalnych RNA oraz rybosomów pro- i eukariotycznych.
5. Aktywacja aminokwasów: syntetazy aminoacylo-tRNA, zapis reakcji katalizowanej przez enzym (z uwględnieniem jej etapów)
6. Translacja u Eukariota: a) inicjacja - aktywacja mRNA, tworzenie kompleksu potrójnego, tworzenie aktywnego kompleksu inicjacyjnego 80 S, udział czynników eIF oraz ATP i GTP, b) elongacja - wiązanie aminoacylo-tRNA do miejsca A w rybosomie, tworzenie wiązania peptydowego (rola peptydylotransferazy), translokacja, udział czynników elongacyjnych eEF oraz GTP; zużycie wiązań makroergicznych na wytworzenie 1 mola wiązań peptydowych, c) terminacja - kodony terminujące, czynnik uwalniający eRF, rola GTP.
7. Polisomy.
8. Regulacja biosyntezy białka u Prokariota (model Jacoba-Monoda).
9. Potranslacyjne modyfikacje białek: fosforylacja, glikozylacja, acetylacja, hydroksylacja, ograniczona proteoliza, białka opiekuńcze (kierowanie, fałdowanie białek). Powstawanie kolagenu jako przykład modyfikacji potranslacyjnej białek.
SEMINARIUM VI - BIOENERGETYKA I UTLENIANIE BIOLOGICZNE
1. Biologiczne związki zawierające wiązania makroergiczne: trifosforany nukleozydów, pirofosforan, pochodne acylofosforanowe, enolofosforanowe, guanidynofosforanowe i tioestry).
2. Ładunek energetyczny komórki i jego wpływ na szybkość przemian katabolicznych i anabolicznych.
3. Enzymy zaangażowane w procesy utleniania biologicznego: dehydrogenazy współpracujące z NAD oraz FAD, oksydazy, monooksygenazy (hydroksylazy współpracujące z biopteryną oraz grupy cytochromu P-450), dioksygenazy, peroksydazy.
4. Schemat katabolizmu cukrów, tłuszczów i białek do CO2 i H2O.
5. Oksydacyjna dekarboksylacja pirogronianu: enzymy, koenzymy i regulacja procesu.
6. Cykl kwasów trikarboksylowych - reakcje poszczególnych etapów ze wskazaniem przemian prowadzących do redukcji NAD+ i FAD. Fosforylacja substratowa w cyklu. Powiązania cyklu Krebsa z innymi przemianami. Reakcje anaplerotyczne. Regulacja aktywności enzymów uczestniczących w cyklu.
7. Schemat łańcucha oddechowego, jego organizacja w wewnętrznej błonie mitochondrialnej, reakcje zachodzące w poszczególnych kompleksach łańcucha.
8. Fosforylacja oksydacyjna - teoria chemiosmotyczna Mitchela. Syntaza ATP zależna od H+.
9.Bilans energetyczny utleniania NADH + H+ i FADH2 w łańcuchu oddechowym.
10. Transport ATP i ADP oraz ortofosforanu przez wewnętrzną błonę mitochondrialną, rola atraktylozydu.
11. Powstawanie toksycznych form tlenu. Enzymy usuwające aktywne, toksyczne formy tlenu: katalaza, peroksydaza glutationowa, reduktaza glutationowa, dysmutaza ponadtlenkowa oraz inne drobnocząsteczkowe związki chroniące organizm przed toksycznym działaniem tlenu.
12. Obliczanie efektów energetycznych całkowitego spalenia do CO2 i H2O określonej liczby moli pirogronianu i acetylo-CoA.
13. Inhibitory łańcucha oddechowego i oksydacyjnej fosforylacji, związki rozprzęgające, termogenina.
seminarium VII - węglowodany - Część i
1. Trawienie i wchłanianie węglowodanów w przewodzie pokarmowym.
2. Transport glukozy przez błonę komórkową (komórek mózgowych i erytrocytów, wątroby, mięśni) oraz wpływ insuliny na transport.
3. Zużycie glukozy przez narządy (wątroba) i tkanki (nerwowa, mięśniowa, tłuszczowa).
4. Glikoliza - etapy, enzymy, efekty energetyczne, regulacja. Przebieg glikolizy w warunkach tlenowych oraz bez dostępu tlenu.
5. Mechanizmy przenoszenia atomów wodoru z cytozolu do matriks mitochondriów (przerzut glicerolofosforanowy i jabczanowy).
6. Bilans energetyczny katabolizmu glukozy w warunkach beztlenowych i w warunkach tlenowych w powiązaniu z cyklem kwasów trikarboksylowych oraz łańcuchem oddechowym.
7. Glikoliza w erytrocytach - synteza 2,3-DPG i jego rola w regulacji utlenowania Hb do HbO2.
8. Glukoneogeneza, jej powiązanie z cyklem kwasów trikarboksylowych. Odrębności enzymatyczne pomiędzy glikolizą a glukoneogenezą.
9. Regulacja glukoneogenezy: allosteryczna i hormonalna.
10. Przemiana mleczanu i glicerolu w glukozę.
11. Metabolizm galaktozy i fruktozy, jego połączenie z glikolizą. Zaburzenia w katabolizmie tych monosacharydów (fruktozuria, dziedziczna nietolerancja fruktozy, galaktozemia).
SEMINARIUM VIII - WĘGLOWODANY - CZĘŚĆ II
1. Cykl pentozowy: tworzenie NADPH+H+, izomeryzacja 5-fosfopentoz oraz powstawanie fruktozo-6-fosforanu i aldehydu 3-fosfoglicerynowego, regulacja procesu.
2. Równanie ogólne cyklu pentozowego.
3. Znaczenie cyklu dla organizmu - połączenie z przemianami tłuszczów, steroidów i nukleotydów.
4. Synteza i rozpad glikogenu. Udział cAMP, kaskady fosforylowanych i defosforylowanych białek oraz jonów Ca2+ w regulacji aktywności syntazy i fosforylazy glikogenowej. Glikogenowy.
5. Różnice między metabolizmem glikogenu wątrobowego i mięśniowego.
6. Kontrola stężenia glukozy we krwi (insulina, glukagon, adrenalina, glikokortykoidy).
7. Zmiany metabolizmu węglowodanów podczas głodzenia i stanu sytości.
8. Przemiany glukozo-6-fosforanu w UDP-glukozę, UDP-galaktozę, UDP-glukuronian i w glukozamino-6-fosforan.
9. Glikozaminoglikany (kwas hialuronowy, chondrioityna - plan budowy). Przyczyny mukopolisacharydoz.
10. Struktury oligosacharydowe antygenów grup krwi ABO.
11. Glikoproteiny
SEMINARIUM IX - LIPIDY - CZĘŚĆ I
1. Trawienie tłuszczów prostych i fosfolipidów w przewodzie pokarmowym oraz zjawiska zachodzące w enterocytach.
2. Podstawowe lipoproteiny krwi oraz ich funkcja metaboliczna.
3. Transport triacylogliceroli, kwasów tłuszczowych i ciał ketonowych we krwi.
4. Lipoliza wewnątrznaczyniowa i wewnątrzkomórkowa - regulacja tych procesów.
5. Aktywacja kwasów tłuszczowych w komórce.
6. Transport aktywnych kwasów tłuszczowych do mitochondriów, regulacja.
oksydacja kwasów tłuszczowych nasyconych, nienasyconych oraz kwasów o parzystej i nieparzystej liczbie atomów węgla w cząsteczce.
8. Alternatywne szlaki katabolizmu kwasów tłuszczowych; alfa i gamma oksydacja
9. Ketogeneza i metabolizm związków ketonowych w warunkach prawidłowych oraz w warunkach głodzenia. Czynniki regulujące ketogenezę.
10. Efekty energetyczne spalania związków ketonowych, kwasów tłuszczowych i triacylogliceroli.
11. Transport acetylo-CoA z mitochondriów do cytozolu.
12. Synteza kwasów tłuszczowych de novo, rola karboksylazy acetylo-CoA, sumaryczna reakcja syntezy kwasów tłuszczowych, regulacja tego procesu.
13. Przedłużanie łańcuchów acylo-CoA (system elongazy) i tworzenie nienasyconych acylo-CoA (system desaturazy).
SEMINARIUM X - lipidy - część ii
1. Niezbędne kwasy tłuszczowe i ich znaczenie dla organizmu.
2. Przekształcenie linoleilo-CoA w arachidonylo-CoA (schemat).
3. Zarys syntezy prostaglandyn, tromboksanów i leukotrienów (rola cyklooksygenazy i lipooksygenazy).Rola tych związków w organizmie.
4. Synteza triacylogliceroli. Tworzenie glicerolo-3-fosforanu w wątrobie i tkance tłuszczowej podskórnej.
5. Rola tłuszczów złożonych, budowa błon biologicznych.
6. Synteza fosfolipidów (fosfatydylocholiny, fosfatydyloseryny, fosfatydyloetanoloaminy, fosfatydyloinozytolu, sfingomieliny) oraz glikolipidów (cerebrozydów). Składniki struktury gangliozydów. Zaburzenia metabolizmu sfingomielin i gangliozydów.
7. Rola fosfolipaz A1, A2, C i D oraz metaboliczne skutki działania tych enzymów.
8. Rola cholesterolu w organizmie człowieka. Synteza cholesterolu de novo (do etapu utworzenia mewalonianu), regulacja procesu.
9. Transport cholesterolu - rola lipoprotein krwi oraz enzymów: LCAT i ACAT. Synteza i rozpad estrów cholesterolu w organizmie.
10. Cholesterol jako prekursor hormonów nadnerczy i płciowych (przekształcenie cholesterolu do pregnenolonu, regulacja).
11. Powstawanie (schemat) kwasów żółciowych.
12. Powstawanie (schemat) i rola witaminy D3.
SEMINARIUM XI - METABOLIZM AMINOKWASÓW - CZĘŚĆ I
1. Podział aminokwasów na niezbędne i nie niezbędne, aminokwasy niebiałkowe.
2. Białka pełno- i niepełnowartościowe, bilans azotowy.
3. Trawienie białek w przewodzie pokarmowym oraz wewnątrzkomórkowa degradacja białek zależna i niezależna od ATP (ubikwityna).
4. Cykl γ-glutamylowy (reakcje, enzymy) i jego rola.
5. Transaminacja, reakcje,enzymy.
6. Deaminacja oksydacyjna - dehydrogenaza glutaminianowa, oksydazy D- i L-aminokwasowe, deaminacja nieoksydacyjna przy udziale liaz (dehydratazy serynowa i treoninowa i amoniakoliaza histydynowa).
7. Transdeaminacja.
8. Deamidacja - glutaminaza, asparaginaza.
9. Przyczyny toksyczności amoniaku.
10. Reakcje służące do wiązania NH3 (tkanki pozawątrobowe, wątroba).
11. Cykl mocznikowy - enzymy, reakcje, regulacja, zużycie energii, enzymopatie cyklu mocznikowego
12. Biosynteza nie niezbędnych (endogennych) dla człowieka aminokwasów: z -ketokwasów (Ala, Glu, Asp), z innych aminokwasów (Tyr, Cys. Gly, Ser), z metabolitów glikolizy (Ser) i cyklu mocznikowego.(Arg).
13. Katabolizm łańcuchów węglowych aminokwasów prowadzący do: acetylo-CoA i metabolitów cyklu Krebsa (znajomość produktów końcowych).
14. Aminokwasy tylko glukogenne, gluko- i ketogenne oraz tylko ketogenne.
15. Niektóre wady metaboliczne katabolizmu aminokwasów. Brak aktywności mutazy metylomalonylo-CoA przyczyną kwasicy metylomalonowaj (wada przemiany Met, Val, Ile).
Niedobór aktywności dehydrogenazy α-ketokwasów rozgałęzionych powodem powstania choroby syropu klonowego.
Bloki enzymatyczne w przemianie fenyloalaniny i tyrozyny (przyczyny fenyloketonurii, alkaptonuria, tyrozynemie).
SEMINARIUM XII - METABOLIZM AMINOKWASÓW - CZĘŚĆ II,
Metabolizm porfiryn i żelaza
METABOLIZM KSENOBIOTYKÓW
1. Synteza poliamin (spermidyny, sperminy) oraz rola tych związków.
2. Dekarboksylacja aminokwasów (His, Asp, Glu)
3. Biosynteza amin katecholowych (reakcje, enzymy). Przemiana amin katecholowych
O-metylotransferaza (COMT) i oksydaza monoaminowa (MAO).
4. Tyrozyna jako prekursor trijodotyroniny, tyroksyny i melanin.
5. Synteza serotoniny i melatoniny (reakcje, enzymy).
6. Synteza i metabolizm fosfokreatyny (reakcje, enzymy).
7. Synteza hemu - powstawanie δ-aminolewulinianu oraz jego zamiana w porfobilinogen.
Regulacja biosyntezy hemu. Porfirie.
8. Katabolizm hemu (oksygenaza hemowa i reduktaza biliwerdyny - schematycznie)
9. Bilirubina wolna (przedwątrobowa) i powstawanie bilirubiny sprzężonej ( wątrobowej).
10. Produkty przemiany bilirubiny w przewodzie pokarmowym.
11. Rola enzymów grupy cytochromu P-450 w przekształcaniu ksenobiotyków. Reakcje sprzęgania, acetylacji i metylacji. Usuwanie ksenobiotyków z komórek.
12. Udział ksenobiotyków w kancerogenezie.
Seminarium XIII- METABOLIZM NUKLEOTYDÓW PURYNOWYCH I PIRYMIDYNOWYCH
1. Synteza de novo nukleotydów purynowych (dokładnie do etapu 5-fosforybozyloglicynamidu), regulacja tego procesu. Pochodzenie atomów pierścienia purynowego.
2. Przekształcenie IMP w AMP i GMP (regulacja procesu) oraz powstawanie ATP i GTP.
3. Cykl nukleotydów purynowych (schemat, enzymy) i jego znaczenie.
4. Synteza nukleotydów pirymidynowych de novo. Przekształcenie UMP w nukleotydy cytydylowe i tymidylowe.
4. Redukcja rybonukleotydów do 2'-deoksyrybonukleotydów, regulacja.procesu.
5. Synteza nukleotydów na drodze reutylizacji zasad i nukleozydów. Rola fosforybozylotransferaz oraz kinaz.
6. Katabolizm nukleotydów purynowych (reakcje, enzymy). Produkty końcowe katabolizmu nukleotydów pirymidynowych.
7. Podstawowe enzymopatie metabolizmu puryn (dna moczanowa, zespół Lesch-Nyhana, niedobory immunologiczne, ksantynuria).
8. Wykorzystanie pochodnych zasad azotowych i nukleozydów w terapii: 5-fluorouracyl, 5-azacytydyna, arabinozylocytozyna, 3'-azidotymidyna (AZT), acykloguanozyna.
9. Rola adenozyny w mięśniu sercowym.
SEMINARIUM XIV - MOLEKULARNE PODSTAWY DZIAŁANIA HORMONÓW
1. Hormony i ich podział według budowy chemicznej i miejsca powstawania.
2. Molekularny mechanizm działania hormonów łączących się z receptorami wewnątrzkomórkowymi. Plan budowy receptora wewnątrzkomórkowego. Sekwencje HRE.
3. Rodzaje receptorów błonowych: siedmiodomenowe, katalityczne, receptor hormonu wzrostu, jonotropowe.
4. Hormony działające poprzez zmiany stężenia cAMP w komórce (receptory, rola białek G, cyklazy adenylanowej, fosfodiesterazy cAMP, kinaz białek A).
5. ANP i NO jako związki działające poprzez zwiększenie stężenia cGMP, kinaza białekG, fosfodiesteraza cGMP. Arginina substatem do syntezy NO.
6. Hormony działające poprzez aktywację fosfolipazy C (reakcja z udziałem 4,5-bisfoforanu fosfatydyloinozytolu). Rola białek G, rola IP3, DAG, Ca2+ w wywoływaniu zmian metabolizmu komórki. Cykl fosfatydyloinozytolwy, rola soli litu.
7. Receptory o aktywności kinazy tyrozynowej - działanie insuliny (ogólny schemat) i cytokin
8. Zaburzenia przekazywania informacji międzykomórkowej, jako przyczyna powstawania nowotworów (protoonkogeny i onkogeny).
9. Udział witaminy A, cyklazy guanylanowej i fosfodiesterazy cGMP w procesach widzenia.
Seminarium XV- INTEGRACJA I REGULACJA METABOLIZMU U CZŁOWIEKA
1. Schemat głównych przemian biochemicznych z uwzględnieniem lokalizacji komórkowej.
2. Podstawowe różnice metabolizmu wyspecjalizowanych tkanek: mózg, wątroba, mięśnie, mięsień sercowy, tkanka tłuszczowa.
3. Niehormonalna regulacja szlaków metabolicznych;
a) Kontrola allosteryczna: glikoliza - fosforuktokinaza, glukoneogeneza - fruktozo-1,6-bisfosfataza, synteza kwasów tłuszczowych - karboksylaza acetylo-CoA, enzymy regulatorowe cyklu kwasów trikarboksylowych.
b) Kontrola oddechowa: oksydacyjna dekarboksylacja pirogronianu, cykl kwasów trikarboksylowych, β-oksydacja kwasów tłuszczowych, łańcuch oddechowy.
c) Dostępność substratu: cykl mocznikowy, cykl pentozowy, cykl kwasów trikarboksylowych, synteza ciał ketonowych.
4. Hormonalna regulacja głównych szlaków metabolicznych, wpływ insuliny, glukagonu i adrenaliny. Modyfikacje kowalencyjne enzymów: glikogenoliza, glikogenogneza. Wpływ hormonów na ekspresję genów: glikoliza, glukoneogeneza ( insulina, glukokortykoidy).
5. Metabolizm tkanek w stanie sytości i procesy adaptacyjne w stanie głodu,
6. Główne zmiany metaboliczne towarzyszące cukrzycy typu I.