KATEDRA I ZAKŁAD BIOCHEMII
Kwasy nukleinowe:
Budowa chemiczna składników kwasów nukleinowych. Nietypowe nukleozydy w składzie cząsteczek kwasów nukleinowych. Struktura pierwszorzędowa kwasów nukleinowych. Struktura cząsteczek DNA, komplementarność zasad, model Watsona-Cricka. Molekularna struktura chromosomu, histony. Replikacja DNA jądrowego - typy polimeraz DNA w komórkach eukariontów, system replikacyjny, telomeraza. Wierność replikacji. Reperacja DNA. Mozaikowa struktura genu, eksony, introny. Protoonkogeny, antyonkogeny, onkogeny. Transkrypcja - rodzaje RNA, DNA-zależne polimerazy RNA (I, II, III) w komórkach eukariontów. Czynniki transkrypcyjne (TF). Cykl transkrypcyjny. Regulacja ekspresji genu. Posttranskrypcyjne modyfikacje RNA w komórkach eukariontów. Retrowirusy. Odwrotna transkrypcja. Inhibitory procesu replikacji, transkrypcji, translacji. Rekombinacja DNA. Podstawowe techniki biologii molekularnej. Terapia genowa.
Białka:
Translacja - ligazy aminoacylo-tRNA, czynniki białkowe, rybosomy. Kod genetyczny. Cykl translacyjny i jego regulacja. Struktura I-, II-, i III-rzędowa białek. Pre- i pro-białka. Transport białek przez błony biologiczne. Chaperony molekularne. Klatryny. Posttranslacyjne modyfikacje łańcucha polipeptydowego białek. Biosynteza kolagenu i insuliny. Białka oligometryczne - struktura IV rzędowa. Mioglobina, hemoglobina. Allosteria, efektory allosteryczne. Model MWC. Białka złożone. Funkcje biologiczne białek. Białka surowicy krwi - oznaczanie ilościowe metodą ELISA. Metody izolacji białek z mieszanin.
Enzymy:
Struktura enzymów, kompleksy wieloenzymowe, enzymy wielofunkcyjne. Kofaktory. Witaminy i odpowiadające im koenzymy. Rodzaje swoistości substratowej enzymów, sprawność katalityczna enzymów. Zasady nomenklatury i klasyfikacji enzymów. Enzymy wielopostaciowe. Energetyka reakcji enzymatycznych. Kinetyka reakcji enzymatycznych, równanie Michaelisa-Menten, czynniki wpływające na szybkość reakcji enzymatycznej. Mechanizmy reakcji enzymatycznych z dwoma i więcej substratami. Inhibicja enzymów - rodzaje inhibicji, typy inhibitorów. Regulacja aktywności enzymów. Enzymy regulatorowe. Współdziałanie centrów katalitycznych. Enzymy allosteryczne typu V i typu K. Kowalencyjne modyfikacje cząsteczek enzymów. Enzymy przewodu pokarmowego. Trawienie, wchłanianie i transport produktów trawienia. Znaczenie enzymów w medycynie.
Metabolizm węglowodanów w komórkach zwierzęcych:
Węglowodany jako składniki diety. Transport heksoz do komórki. Przekształcenie w wątrobie D-fruktozy i D-galaktozy w D-glukozę. Glikoliza i jej regulacja, specyficzności tkankowe. Powstawanie pochodnych heksoz. Glikozyloaminoglikany, proteoglikany. Glikogenoliza i glikogenogeneza. Glukoneogeneza. Cykle daremne. Cykl Corich, cykl alaninowo-glukozowy. Szlak fosfopentozowy. Biosynteza fruktozy z glukozy w pęcherzykach nasiennych. Biosynteza laktozy w gruczołach mlekowych. Patobiochemia metabolizmu węglowodanów - glikogenozy, dziedziczne zaburzenia przemiany galaktozy i fruktozy, zaburzenia przemiany węglowodanów w erytrocytach.
Metabolizm lipidów w komórkach zwierzęcych:
Biosynteza kwasów tłuszczowych - transport reszt acetylowych z mitochondriów do cytozolu, karboksylaza acetyloCoA, syntaza kwasów tłuszczowych, źródła NADPH. Elongacja i desaturacja kwasów tłuszczowych. Egzogenne kwasy tłuszczowe, biosynteza eikozanoidów. Biosynteza acylogliceroli i glicero- fosfolipidów. Rola wątroby i tkanki tłuszczowej w przemianach i magazynowaniu triacylogliceroli. Transport triacylogliceroli. Biosynteza fosfatydylocholiny i fosfatydyloetanoloaminy. Biosynteza fosfatydyloinozytoli. Biosynteza sfingozyny. Budowa ceramidów, cerebrozydów, gangliozydów i sfingomielin. Katabolizm lipidów - lipazy triacyloglicerolowe, fosfolipazy A2, C, D. Beta - oksydacja. Karnityna. Utlenianie wielonienasyconych kwasów tłuszczowych oraz kwasów tłuszczowych o nieparzystej liczbie węgli. Przemiana lipoprotein osocza krwi. Lp(a). Typy hiperlipoproteinemii. Metabolizm steroli - budowa chemiczna i nomenklatura podstawowych struktur steroidowych. Biosynteza cholesterolu. Transport cholesterolu. Biosynteza kwasów żółciowych, krążenie wątrobowo-jelitowe kwasów żółciowych. Szlak mewalonianu. Dolichole. Budowa błon biologicznych.
Funkcje mitochondriów - utleniania biologiczne:
Struktura mitochondriów, skład chemiczny błon mitochondrialnych, enzymy znacznikowe. Mitochondrialny DNA, jego replikacja. Transport białek do mitochondrionu. Transport anionów i kationów przez wewnętrzną błonę mitochondrialną. Układ wahadłowy fosfoglicerol: fosforan dihydroksyacetonu, układ wahadłowy jabłczan: asparaginian. Struktura i funkcjonowanie łańcucha oddechowego Warburga-Keilina. Potencjał oksydoredukcyjny. Gradient elektrochemiczny protonów. Tlen jako substrat dla innych reakcji metabolicznych: oksydazy, oksygenazy. Struktura i funkcja syntazy ATP, transportującej H+. Fosforylacja oksydacyjna, chemiosmotyczny mechanizm sprzężenia w procesie fosforylacji oksydacyjnej. Stany metaboliczne mitochondriów. Fosforylacja substratowa. Fosfageny. Metabolizm niecałkowicie zredukowanego tlenu. Cykl kwasu cytrynowego. Reakcje anaplerotyczne. Bilans energetyczny spalania glukozy, glicerolu, mleczanu, pirogronianu, acetyloCoA oraz kwasów tłuszczowych. Odrębności metaboliczne mitochondriów izolowanych z różnych tkanek - ketogeneza i spalanie ciał ketonowych; biosynteza hemu, porfirie.
Metabolizm związków azotowych:
Metabolizm aminokwasów - aminokwasy egzogenne i endogenne, bilans azotowy organizmu. Transaminacje i deaminacje aminokwasów, reakcje wiązania amoniaku, cykl mocznikowy. Katabolizm nieazotowych reszt aminokwasów, aminokwasy glikogenne i ketogenne. Biosynteza pochodnych aminokwasów - amin katecholowych, tyroksyny, choliny i acetylocholiny, kwasu gamma-aminomasłowego, kreatyny. Biosynteza glutationu, cykl gamma-glutamylowy. Powstawanie oraz rola metaboliczna reszt jednowęglowych związanych z tetrahydrofolianem i adenozylometioniną. Biosynteza i rozpad puryn i pirymidyn - powstawanie fosforybozylopirofosforanu, biosynteza i katabolizm nukleotydów purynowych, dna moczanowa; biosynteza pierścienia pirymidynowego i nukleotydów pirymidynowych, orotoaciduria, biosynteza deoksynukleotydów. Reutylizacja wolnych zasad purynowych, cykl nukleotydów purynowych. Biotransformacja obcych ustrojowi związków, pierwsza i druga faza detoksykacji ustrojowych. Syntezy letalne.
Regulacje metabolizmu:
Swoistości metaboliczne tkanek i narządów, metabolizm energetyczny całego organizmu, stan resorpcyjny, poresorpcyjny, cukrzyca insulino - zależna. Sposoby regulacji metabolizmu - aktywatory, inhibitory, efektory, ładunek energetyczny adenylanów, hamowanie zwrotne i stymulacja naprzód. Regulacja hormonalna - przekazywanie sygnałów między komórkami na drodze autokrynnej, parakrynnej i endokrynnej, receptory jądrowe i receptory błonowe cząsteczek hormonów. Mechanizm działania hormonów poprzez "drugi posłaniec" - cykliczne nukleotydy, diacyloglicerol, trisfosfoinozytol, jony wapnia. Hormonalnie regulowane systemy cyklazy adenylanowej i fosfolipazy C: receptory błonowe, białka wiążące GTP, cyklaza adenylanowa, fosfodiesterazy cAMP, fosfolipaza C. Modyfikacje kowalencyjne cząsteczek enzymów - fosforylacja i defosforylacja enzymów, kinazy białek i ich fizjologiczne substraty, kinazy serynowe/treoninowe, kinazy tyrozynowe. Enzymy aktywowane, enzymy inaktywowane w wyniku fosforylacji ich cząsteczek. Różne efekty fosforylacji różnych miejsc w cząsteczce enzymu. Fosfatazy białek. Mechanizm działania hormonów poprzez derepresję genów. Rytm dobowy enzymów. Regulacja hormonalna i niehormonalna przemian węglowodanów - regulacja glikogenolizy i glikogenogenezy, glikolizy i glukoneogenezy, cykle daremne. Efekt Pasteura. Glukostatyczna funkcja wątroby. Insulina, glukagon, glikokortykoidy, T3. Regulacja przemian lipidów - regulacja biosyntezy kwasów tłuszczowych, hormonalna regulacja lipolizy i lipogenezy, warunki sprzyjające zwiększonej ketogenezie. Biosynteza hormonów steroidowych, mechanizm ich działania. Regulacja biosyntezy cholesterolu i hormonów steroidowych. Regulacja przemian związków azotowych - rola glutaminy i alaniny w transporcie "związanego amoniaku", regulacja cyklu mocznikowego, mechanizmy regulacyjne w biosyntezie nukleotydów pirymidynowych i purynowych, regulacja biosyntezy hemu. Homeostaza wapnia w organizmie - wapń w osoczu krwi, przemiana witaminy D3 w kalcytriol, hormony regulujące stężenie Ca2+ w osoczu i mechanizm ich działania. Regulacyjna rola jonów wapnia. Cytotoksyczne efekty wywołane stężeniami Ca2+. Apoptoza. Mechanizmy utrzymywania gradientu stężeń jonów wapnia na błonach biologicznych. Rola fizjologiczna białek wiążących wapń. Fermentacja alkoholowa drożdży. Drogi utleniania etanolu w organizmie człowieka. Interakcja metabolizmu etanolu i innych procesów metabolicznych.