KOLOKWIUM I Aminokwasy, peptydy, białka

Struktura aminokwasów wchodzących w skład białek. Klasyfikacja aminokwasów według budowy i właściwości ich łańcuchów bocznych (np. polarne, niepolarne; alifatyczne, aromatyczne; zawierające specyficzne grupy funkcyjne; obojętne, kwaśne, zasadowe). Amfoteryczne właściwości aminokwasów, jony obojnacze. Struktura niektórych pochodnych aminokwasów (jak selenocysteina, 4-hydroksyprolina, 5-hydroksylizyna). Struktura niektórych aminokwasów niebiałkowych o znaczeniu fizjologicznym (homocysteina, homoseryna, ornityna, cytrulina, β-alanina, kwas γ-aminomasłowy, kwas β-aminoizomasłowy).

Tworzenie, struktura i właściwości wiązania peptydowego. Przykłady ważnych fizjologicznie peptydów w organizmie człowieka (glutation, hormony peptydowe, antybiotyki peptydowe). Synteza insuliny.

Klasyfikacja białek według ich budowy, właściwości i funkcji. Charakterystyka I, II, III i IV - rzędowej struktury białka. Szczegółowa budowa α-helisy i β-harmonijki. Aminokwasy stabilizujące, destabilizujące i "łamiące" α-helisę. Rodzaje wiązań zaangażowanych w powstawanie prawidłowej konformacji białka (wiązania wodorowe, jonowe, elektrostatyczne, hydrofobowe, van der Waalsa). Potranslacyjne modyfikacje aminokwasów w białkach. Współzależności między strukturą białka, a jego funkcją na przykładzie mioglobiny, hemoglobiny i immunoglobulin. Struktura i synteza kolagenu. Renaturacja rybonukleazy jako przykład nadrzędnej roli struktury pierwszorzędowej białka. Priony jako przykład medycznego znaczenia prawidłowego zwijania się łańcucha polipeptydowego.

KOLOKWIUM II Enzymy i koenzymy

Definicje: enzym, koenzym, kofaktor. Izoenzymy o znaczeniu diagnostycznym (dehydrogenaza mleczanowa - LDH, fosfokinaza kreatynowa - CPK). Budowa miejsca aktywnego i modele powstawania kompleksu enzym-substrat. Specyficzność enzymu względem substratu i rodzaju katalizowanej reakcji.

Mechanizm reakcji enzymatycznej. Wpływ fizycznych i chemicznych czynników na aktywność enzymu (temperatura, pH, stężenie enzymu, substratu i produktu). Kinetyka reakcji enzymatycznej: szybkość początkowa i maksymalna reakcji enzymatycznej, stała Michaelisa, równanie Michaelisa-Menten, wykres Lineweavera-Burka.

Regulacja aktywności enzymu: enzymy allosteryczne (aktywatory i inhibitory allosteryczne, przykłady enzymów allosterycznych, model jednoprzejściowy i sekwencyjny białka allosterycznego, kinetyka reakcji enzymu allosterycznego); regulacja przez sprzężenie zwrotne i jej przyklady w organizmie człowieka; modyfikacje kowalencyjne enzymów: fosforylacja oraz swoista, ograniczona proteoliza (proenzymy, zymogeny, autokataliza); inhibicja odwracalna i nieodwracalna (inhibitory kompetycyjne i niekompetycyjne, zastosowanie inhibitorów w medycynie: kwas acetylosalicylowy, penicylina, fluorouracyl, metotreksat, allopurynol).

Jednostki aktywności enzymatycznej (katal, międzynarodowa jednostka aktywności enzymu U, aktywność właściwa preparatu enzymatycznego). Klasyfikacja enzymów (oksydoreduktazy, transferazy, hydrolazy, liazy, izomerazy, ligazy).

Koenzymy: ich budowa i funkcje pełnione w reakcjach enzymatycznych. Witaminy rozpuszczalne w wodzie i w tłuszczach: ich budowa i funkcje w organizmie człowieka. Pierwiastki śladowe: przykłady reakcji enzymatycznych zachodzących z udziałem jonów żelaza, kobaltu, cynku, miedzi.

KOLOKWIUM III Węglowodany

Klasyfikacja monosacharydów według liczby reszt węglowych (triozy, tetrozy itd.) oraz według rodzaju grup funkcyjnych (aldozy, ketozy); izomeria monosacharydów (anomery, epimery, izomeria konfiguracyjna D i L). Podstawowe dwusacharydy. Struktura ważnych polisacharydów (skrobia, glikogen). Pochodne węglowodanowe o znaczeniu fizjologicznym (w tym szczególnie aminocukry). Synteza i funkcje kwasów sialowych.

Glukoza jako źródło ATP: glikoliza (reakcje szlaku glikolizy, fosforylacja substratowa, regulacja glikolizy). Synteza 2,3-bisfosfoglicerynianu - szlak bisfosfoglicerynianowy. Glikoliza w warunkach beztlenowych (fermentacja mlekowa, tkanki zależne od glikolizy beztlenowej, losy mleczanu - cykl Corich, kwasica mleczanowa, fermentacja alkoholowa). Metabolizm fruktozy i galaktozy. Synteza i rozkład laktozy. Synteza i rozkład glikogenu. Choroby wynikające z zaburzenia metabolizmu fruktozy, galaktozy, glikogenu (choroby spichrzeniowe). Szlak pentozofosforanowy. Przebieg szlaku pentozofosforanowego w zależności od potrzeb komórki. Hemoliza wywołana przez wolne rodniki tlenowe w warunkach niedoboru dehydrogenazy glukozo-6-fosforanowej (fawizm). Glukoneogeneza. Utrzymywanie stałego stężenia glukozy we krwi przez regulację hormonalną (regulacja glikolizy oraz glukoneogenezy, a także syntezy i rozkładu glikogenu przez insulinę, glukagon i noradrenalinę).

KOLOKWIUM IV Cykl Krebsa i fosforylacja oksydacyjna.

Losy pirogronianu w warunkach tlenowych - oksydacyjna dekarboksylacja pirogronianu do acetylo-CoA. Cykl kwasów trójkarboksylowych (reakcje, enzymy, koenzymy, regulacja cyklu). Zysk energetyczny cyklu Krebsa. Bioenergetyka komórki: związki bogatoenergetyczne (ATP i pozostałe trójfosforany nukleozydowe, fosforan kreatyny, 1,3-bisfosfoglicerynian, acetylo-CoA). Losy NADH powstałego w glikolizie w warunkach tlenowych (mostek glicerolofosforanowy oraz jabłczanowo-asparaginianowy). Mitochondrialne przezbłonowe systemy transportujące. Uzyskiwanie ATP z glukozy w warunkach tlenowych i beztlenowych.

Fosforylacja oksydacyjna. Łańcuch oddechowy. Chemiosmotyczna teoria Mitchella. Budowa białkowych kompleksów łańcucha oddechowego. Inhibitory łańcucha oddechowego, związki rozprzęgające fosforylację oksydacyjną. Generowanie reaktywnych form tlenowych w komórce (mitochondrialny łańcuch oddechowy oraz inne źródła wolnych rodników - w tym reakcja Fentona i Habera-Weissa; rodzaje wolnych rodników tlenowych). Uszkodzenia komórki wywołane przez reaktywne formy tlenu. Powstawanie wolnych rodników podczas procesów fagocytozy i stanu zapalnego. Obrona antyoksydacyjna komórki.

KOLOKWIUM V Lipidy

Nasycone i nienasycone kwasy tłuszczowe, ich nomenklatura i struktura. Acyloglicerole, fosfoacyloglicerole, sfingolipidy, steroidy, eikozanoidy. Struktura i funkcje cholesterolu. Pochodne cholesterolu (witamina D, hormony steroidowe, kwasy żółciowe) i ich rola w organizmie. Synteza cholesterolu i regulacja tego procesu w organizmie człowieka. Transport cholesterolu we krwi przez lipoproteiny. Medyczne znaczenie podwyższonego i obniżonego stężenia cholesterolu we krwi. Dyslipoproteinemie.

Aktywacja długołańcuchowych kwasów tłuszczowych i ich transport do mitochondrium. β-oksydacja kwasów tłuszczowych nasyconych i nienasyconych. Bilans energetyczny β-oksydacji. β-oksydacja kwasów tłuszczowych o nieparzystej liczbie atomów węgla w łańcuchu. Przekształcenie propionylo- CoA do bursztynylo-CoA. Metabolizm ciał ketonowych.

Transport acetylo-CoA z mitochondrium do cytozolu (rola cytrynianu). Źródła NADPH do syntezy kwasów tłuszczowych. Synteza kwasów tłuszczowych. Elongacja kwasów tłuszczowych. Tworzenie wiązań nienasyconych - desaturaza. Przekształcenie kwasu linolowego do kwasu arachidonowego. Synteza eikozanoidów i ich fizjologiczne znaczenie. Synteza triacylogliceroli. Synteza glicerolofosfolipidów i sfingolipidów. Powiązania szlaków metabolicznych lipidów i węglowodanów.

KOLOKWIUM VI Kwasy nukleinowe i ich metabolizm

Nomenklatura i struktura zasad purynowych i pirymidynowych głównych oraz nietypowych. Budowa nukleotydów. Synteza puryn i pirymidyn oraz regulacja tych procesów. Szlak rezerwowy syntezy puryn i pirymidyn. Synteza dezoksyrybonukleotydów. Katabolizm zasad purynowych i pirymidynowych. Zespół Lescha-Nyhana, dna moczanowa, ciężki złożony niedobór immunologiczny (SCID).

Struktura kwasów nukleinowych (DNA B, Z, A; mRNA, tRNA, rRNA). Organizacja materiału genetycznego (od nici DNA po chromosomy). Synteza DNA - replikacja, RNA - transkrypcja, białka- translacja (enzymy i czynniki nieenzymatyczne zaangażowane w te procesy). Regulacja ekspresji genów. Zastosowanie technik rekombinacji DNA w medycynie. Biologia molekularna procesów nowotworzenia.

KOLOKWIUM VII Krew. Odżywianie, trawienie i wchłanianie. 11.04 - 15.04.2011

Funkcje pełnione przez krew, składniki krwi. Organiczne i nieorganiczne składniki osocza. Charakterystyka i funkcje białek osocza. Struktura i funkcje erytrocytów. Główne szlaki metaboliczne krwinki czerwonej. Obrona antyoksydacyjna krwinki czerwonej. Układy redukujące jony Fe³⁺ do Fe²⁺ hemoglobiny. Fizjologiczna rola hemoglobiny i mioglobiny odpowiednio w transporcie i magazynowaniu tlenu, krzywa dysocjacji tlenowej. Mechanizm łączenia tlenu z mioglobiną i hemoglobiną (rola histydyny dystalnej i proksymalnej, kooperatywność). Wpływ temperatury, pH, CO₂ i 2,3-BPG na krzywą dysocjacji tlenowej Hb. Zmiany w budowie hemoglobiny zachodzące na różnych etapach rozwoju człowieka (hemoglobina zarodkowa, płodowa, człowieka dorosłego). Hemoglobina glikozylowana HbA1c - budowa, rola, znaczenie diagnostyczne. Hemoglobinopatie (HbS, HbM). Przyczyny i typy niedokrwistości (anemie).

Rodzaje soków trawiennych, ich pH oraz skład (w tym szczególnie skład enzymatyczny). Trawienie i wchłanianie węglowodanów, lipidów, białek, kwasów nukleinowych, witamin i soli mineralnych. Mechanizm syntezy kwasu solnego przez komórki okładzinowe żołądka. Zróżnicowana rola kwasu solnego. Biosynteza kwasów żółciowych i regulacja tego procesu. Rola kwasów żółciowych w procesie trawienia. Krążenie wątrobowo-jelitowe kwasów żółciowych oraz sposób ich usuwania z organizmu.

Synteza i katabolizm hemu, regulacja tych procesów. Transport bilirubiny w osoczu, łączenie z kwasem glukuronowym w wątrobie, wydalanie z żółcią i redukcja do urobilinogenu. Krążenie wątrobowo-jelitowe barwników żółciowych. Hyperbilirubinemie, różne typy żółtaczek, ich przyczyny i mechanizm (anemia hemolityczna, zapalenie wątroby, żółtaczka mechaniczna). Testy laboratoryjne przydatne w diagnozowaniu i różnicowaniu żółtaczek przedwątrobowych, wątrobowych i pozawątrobowych.

KOLOKWIUM VIII Metabolizm aminokwasów.

Katabolizm azotu aminowego: Najważniejsze enzymy zaangażowane w przemiany aminokwasów i usuwanie azotu aminowego (transaminazy, dehydrogenaza glutaminianowa, dehydratazy, glutaminaza, asparaginaza, oksydazy aminokwasowe, syntetaza asparaginowa i glutaminowa). Wbudowywanie azotu aminokwasowego w cząsteczkę mocznika - cykl mocznikowy, jego przebieg i kompartmentacja w komórce.

Katabolizm aminokwasów: Losy szkieletów węglowych aminokwasów. Aminokwasy glukogenne i ketogenne. Rola fosforanu pirydoksalu, tetrahydrofolianu i tetrahydrobiopteryny w metabolizmie aminokwasów. Wybrane metaboliczne zaburzenia w katabolizmie aminokwasów: alkaptonuria, fenyloketonuria, choroba "moczu o zapachu syropu klonowego".

Przemiany aminokwasów w biologicznie ważne, wyspecjalizowane produkty takie jak: betaina, hormony tarczycy, sfingozyna, cholina, tauryna, kreatyna, aminy katecholowe, kwas hipurowy, tlenek azotu (NO), glutation, glicerolofosfolipidy, puryny, pirymidyny, karnozyna, anseryna, kwasy żółciowe, hem, serotonina, melatonina, melaniny, kwas nikotynowy, koenzym A, PAPS. Synteza amin biogennych w wyniku procesu dekarboksylacji aminokwasów, nazewnictwo i biologiczna rola amin biogennych.

Metabolizm reszt jednowęglowych: rola tetrahydrofolianu (FH₄), witaminy B₁₂, S-adenozylometioniny (SAM). Związki będące donorem i akceptorem puli reszt jednowęglowych FH₄. Mechanizm pułapki folianowej. Rola SAM w biosyntezie związków biologicznie ważnych takich jak: kreatyna, acetylocholina, fosfatydylocholina, adrenalina, melatonina, metylowane nukleotydy w cząsteczce DNA i RNA, metylowane DNA.

Podział aminokwasów na egzogenne (niezbędne) i endogenne (nieniezbędne). Biosynteza aminokwasów endogennych w organizmie człowieka.

KOLOKWIUM IX Integracja metabolizmu.

Przemiany metaboliczne węglowodanów, lipidów i aminokwasów w komórkach wątroby, mózgu, mięśni szkieletowych, mięśnia sercowego i nerek.

Związki i przemiany będące źródłem ATP dla komórek mięśni szkieletowych w spoczynku oraz podczas pracy fizycznej typu bieg sprinterski i maratoński (glikoliza, cykl Crebsa, łańcuch oddechowy, fosfokreatyna, cykl purynowy).

Fizjologiczna i biochemiczna funkcja nerek: wydalanie produktów przemiany materii, płynów i elektrolitów (utrzymanie izowolemii, izohydrii, izojonii i izoosmii); wydalanie egzogennych substancji chemicznych i ich metabolitów (toksyny, antybiotyki, witaminy, jony metali, hormony); regulacja ciśnienia tętniczego krwi (układ renina-angiotensyna-aldosteron RAA, hormon antydiuretyczny ADH, prostaglandyny); regulacja czynności szpiku kostnego (erytropoetyna); wpływ na metabolizm wapnia i fosforu (produkcja aktywnej formy witaminy D₃); cykl γ-glutamylowy. Związki wydalane przez nerkę w warunkach patologicznych.

Rola wątroby w procesach detoksykacji (przemiany metabolitów pochodzenia endogennego oraz egzogennego, w tym metabolizm etanolu i leków, rola S-transferaz glutationowych).

Szczególna rola glutationu w organizmie.

Powiązania metaboliczne pomiędzy metabolizmem węglowodanów, lipidów i aminokwasów.

Klasyfikacja hormonów z uwzględnieniem ich budowy, receptorów i wtórnych przekaźników. Synteza i rola hormonów tarczycy. Hormony zaangażowane w przemiany glukozy i utrzymanie stałego stężenia glukozy we krwi. Najważniejsze hormony mające wpływ na metabolizm węglowodanów, tłuszczów i białek w komórkach mięśni, wątroby i tkanki tłuszczowej (adrenalina, glukagon i insulina). Zmiany metaboliczne zachodzące podczas stanu głodzenia i odżywienia. Zmiany metaboliczne towarzyszące cukrzycy typu I i II.

KOLOKWIUM X Teoretyczne podstawy oznaczeń laboratoryjnych Aminokwasy:

Reakcja ogólna na aminokwasy, peptydy i białka - reakcja ninhydrynowa. Reakcje charakterystyczne na wybrane aminokwasy - wykrywanie aminokwasów aromatycznych, tyrozyny, tryptofanu, histydyny, argininy, cysteiny. Metody rozdziału aminokwasów - chromatografia bibułowa i jonowymienna.

Peptydy i białka:

Oznaczanie pierwszorzędowej struktury polipeptydów za pomocą metody Sangera, Edmana oraz z zastosowaniem chlorku dansylu. Oznaczanie stężenia białka - reakcja biuretowa i Lowry`ego. Metody frakcjonowania mieszaniny białek - wysalanie, filtracja żelowa. Analiza jakościowa i ilościowa białek za pomocą metody elektroforezy żelowej (w tym SDS-PAGE). Metody oznaczania masy cząsteczkowej białek.

Witaminy:

Wykrywanie witamin rozpuszczalnych w tłuszczach, oznaczanie stężenie witaminy C.

Cukry:

Reakcje charakterystyczne cukrów w środowisku obojętnym, zasadowym i silnie kwaśnym - reakcje ogólne na cukry, reakcja z fuksyną, właściwości redukujące cukrów, odróżnianie ketoz od aldoz oraz heksoz od pentoz. Metody służące identyfikacji cukrów - tworzenie osazonów. Oznaczanie stężenia glukozy we krwi. Wyznaczanie krzywej tolerancji glukozy. Oznaczanie stężenia kwasów sialowych.

Utlenianie biologiczne:

Wykrywanie aktywności oksydazy cytochromowej i katalazy. Oznaczanie aktywności peroksydazy glutationowej i ceruloplazminy w surowicy krwi.

Tłuszcze:

Wykrywanie glicerolu. Jełczenie aldehydowe. Oznaczanie stężenia trójglicerydów, cholesterolu całkowitego oraz frakcji HDL w surowicy krwi.

Kwasy nukleinowe:

Oznaczanie stężenia RNA. Reakcje służące odróżnianiu cząsteczki RNA od DNA. Wykrywanie pentozy, zasady purynowej oraz reszt fosforanowych po hydrolizie cząsteczki DNA.

Soki trawienne:

Wykrywanie enzymatycznych składników soków trawiennych - amylaza, lipaza, trypsyna. Oznaczanie kwasowości soku żółądkowego. Wykrywanie kwasów żółciowych oraz bilirubiny w żółci.

Krew

Oznaczanie stężenia: hemoglobiny we krwi pełnej oraz kwasu moczowego w surowicy krwi. Wykrywanie śladowych ilości krwi. Różnicowanie obecności bilirubiny wolnej i związanej w surowicy krwi - bezpośredni i pośredni odczyn van den Bergha. Oznaczanie aktywności aminotransferazy alaninowej, aminotransferazy asparaginianowej, dehydrogenazy mleczanowej, fosfatazy alkalicznej i α-amylazy w surowicy krwi.

Mocz

Wykrywanie obecności: mocznika, kreatyniny, indykanu, urobilinogenu, kwasu delta-amonolewulinowego, krwi, białka, bilirubiny, cukru i ciał ketonowych w moczu. Ilościowe oznaczanie kreatyniny w surowicy oraz mocznika i białka w moczu. Wykorzystanie poznanych metod do diagnozowania wybranych stanów chorobowych (cukrzyca, żółtaczka, stany zapalne nerek).

Dodatkowo

Prawidłowe wartości biochemicznych badań laboratoryjnych krwi (białko całkowite i frakcje białkowe, glukoza, trójglicerydy, cholesterol całkowity i jego frakcje lipoproteinowe, kreatynina, mocznik, kwas moczowy, bilirubina całkowita oraz wolna i związana, aktywności enzymów diagnostycznych: AlAT, AST, LDH). Podstawowe obliczenia chemiczne - rozcieńczenia roztworów, zamiana jednostek.

---