Tematyka ćwiczeń dla studentów Wydziału Lekarsko-Dentystycznego

w roku akademickim 2007/2008

Ćwiczenie 1. Enzymy.

Zagadnienia do przygotowania przez wszystkich studentów na podstawie materiału wykładowego oraz podręczników:

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, rola witamin. Wzory koenzymów: NAD⁺, NADP⁺, FMN, FAD, CoQ, pirofosforan tiaminy, fosforan pirydoksalu, biotyna. Kinetyka reakcji enzymatycznych - definicje pojęć: szybkość początkowa, szybkość maksymalna i stała Michaelisa. Znajomość wzorów na prędkość początkową i stałą Michaelisa.

Tematy do prezentacji:

1. Regulacja aktywności enzymów

- wpływ czynników fizykochemicznych (temperatura, pH, siła jonowa)

- rola izoenzymów i proenzymów - definicje i przykłady

- układy wieloenzymatyczne i enzymy wielofunkcyjne - przykłady

2. Kinetyka enzymów klasycznych

- kinetyka hamowania kompetycyjnego

- kinetyka hamowania akompetycyjnego

- kinetyka hamowania niekompetycyjnego

3. Kinetyka enzymów allosterycznych

- reakcje katalizowane przez enzym allosteryczny - znaczenie

kooperatywności

- znaczenie kowalencyjnej modyfikacji aktywności enzymów

- typy hamowania enzymów allosterycznych

4. Enzymy w diagnostyce

- podstawy wykorzystywania oznaczeń enzymów w diagnostyce

- znaczenie diagnostyczne dehydrogenazy mleczanowej

- transferazy w diagnostyce medycznej

Ćwiczenie 2. Kwasy nukleinowe i ich biosynteza.

Zagadnienia do przygotowania przez wszystkich studentów na podstawie materiału wykładowego oraz podręczników:

Zasady purynowe i pirymidynowe, rybo- i deoksyrybonukleozydy - znajomość wzorów. Nukleotydy i rodzaje występujących w nich wiązań. Umiejętność pisania strukturalnych wzorów oligonukleotydów, zapis skrótowy. Nukleotydy cykliczne. Struktura DNA i RNA. DNA eukariotyczny (jądrowy i pozajądrowy). Rodzaje RNA. Replikacja - rodzaje i funkcje polimeraz DNA u Eukaryota i Prokarota. Zapis reakcji katalizowanej przez polimerazę DNA. Transkrypcja. Zapis reakcji katalizowanej przez polimerazę RNA zależną od DNA. Polimerazy RNA zależne od DNA u Prokaryota i Eukaryota. Struktura chromatyny: nukleosom budowa, udział i rola histonów. Znaczenie budowy chromatyny dla ekspresji genów - euchromatyna i heterochromatyna. Rola antybiotyków w replikacji i transkrypcji.

Tematy do prezentacji:

1. Mechanizm replikacji

- inne enzymy uczestniczące w replikacji i ich rola (helikaza, prymaza,

topoizomerazy, ligaza DNA,).

- telomery i telomeraza.

- replikacja naprawcza.

2. Specyfika replikacji u Prokaryota

- DNA bakteryjny (chromosomalny i plazmidowy).

- enzymy restrykcyjne: funkcje i mechanizm działania.

3. Specyfika transkrypcji

- synteza mRNA

- synteza rRNA

- synteza tRNA

4. Regulacja transkrypcji

- czynniki transkrypcyjne i ich rola

- modyfikacje potranskrypcyjne u Prokaryota

- modyfikacje potranskrypcyjne u Eukaryota

Ćwiczenie 3. Synteza białek

Zagadnienia do przygotowania przez wszystkich studentów na podstawie materiału wykładowego oraz podręczników:

Biosynteza białka. Kod genetyczny i jego cechy. Reguła tolerancji. Rola poszczególnych RNA w procesie translacji. Aktywacja aminokwasów - zapis reakcji. Polisomy. Znajomość poszczególnych etapów translacji. Rodzaje modyfikacji posttranslacyjnych (hydroksylacje, ograniczona proteoliza, fosforylacja). Wpływ antybiotyków. Wrażliwość kodu genetycznego na mutacje

Tematy do prezentacji:

1. Różnice w translacji u Prokaryota i Eukaryota

- organizacja translacji

- budowa rybosomów i ich powstawanie

- rola kwasów RNA (ogólnie)

2. t-RNA

- synteza i modyfikacje posttranskrypcyjne

- budowa (nietypowe zasady)

- rola w syntezie białka

3. Mutacje kodu genetycznego

- typy mutacji

- skutki mutacji

- możliwości wykorzystania terapeutycznego

4. Modyfikacje postranslacyjne i degradacja białka

- rodzaje modyfikacji białek oraz ich skutki

- rola aparatu Golgiego

- ubikwitynacja, lizosomy

Ćwiczenie 4. Bioenergetyka i cykl Krebsa

Zagadnienia do przygotowania przez wszystkich studentów na podstawie materiału wykładowego oraz podręczników:

Definicje: katabolizm i anabolizm, procesy egzo- i endoergiczne. Związki wysokoenergetyczne i ich rola w procesach bioenergetycznych. Ładunek energetyczny komórki. Łańcuch oddechowy - składniki, rozgałęzienia, kompleksy białkowe. Cykl Krebsa - reakcje i enzymy biorące udział. Fosforylacja oksydacyjna i substratowa w cyklu Krebsa. Enzymy regulatorowe. Dekarboksylacja oksydacyjna α-ketokwasów (kompleks dehydrogenzy α-ketoglutaranowej i pirogronianowej, - koenzymy, witaminy), regulacja procesu.

Tematy do prezentacji:

1. ATP jako środek wymiany energii w organizmie żywym

- reakcje anaboliczne i kataboliczne

- przykłady wykorzystania ATP

- transport ATP przez wewnętrzną błonę mitochondrialną

2. Fosforylacja substratowa a fosforylacja oksydacyjna

- przykłady związków wysokoenergetycznych

- wiązania wysokoenergetyczne

- związki hamujące fosforylację oksydacyjną (inhibitory ATPazy,

związki rozprzęgające, inhibitor translokazy nukleotydów

adeninowych)

3. Łańcuch oddechowy

- składniki, reakcje katalizowane przez kompleksy ŁO

- inhibitory łańcucha oddechowego

- budowa, funkcja i reakcja syntazy ATP

4. Regulacja cyklu Krebsa

- rola NADH + H⁺ /NAD⁺ i ATP

- inhibitory cyklu Krebsa

- reakcje anaplerotyczne (definicja, rola, enzymy)

Ćwiczenie 5. Metabolizm węglowodanów

Zagadnienia do przygotowania przez wszystkich studentów na podstawie materiału wykładowego oraz podręczników:

Trawienie i wchłanianie węglowodanów. Glikoliza: reakcje i enzymy. Różnice pomiędzy glikolizą tlenową i beztlenową - bilans energetyczny glikolizy tlenowej, beztlenowej. Przenoszenie jonów H⁺ przez błonę mitochondrialną: czółenko jabłczanowe i glicerolo-3-fosforanowe. Reakcje wspólne dla glikolizy i glukoneogenezy, reakcje właściwe dla glukoneogenezy, enzymy katalizujące poszczególne reakcje. Lokalizacja tkankowa glikolizy i glukoneogenezy. Reakcje, w których powstaje UDP-glukoza i w których jest wykorzystywana. Rola glikogenu w organizmie. Metabolizm fruktozy i galaktozy, zaburzenia w metabolizmie obu cukrów. Regulacja hormonalna metabolizmu węglowodanów. Cukrzyca - typy cukrzycy i przyczyny.

Tematy do prezentacji:

1. Specyfika glikolizy w erytrocytach

- enzymy

- rola 2,3 - BPG

- bilans energetyczny

2. Glukoneogeneza

- z mleczanu,

- pirogronianu

- glicerolu

3. Cykl pentozowy

- reakcje cyklu pentozowego

- przebieg cyklu w zależności od zapotrzebowania komórki na NADPH i rybozo-5-fosforanu

- rola dehydrogenazy glukozo-6-fosforanowej w erytrocycie

4. Metabolizm glikogenu

- synteza

- rozpad

- specyfika tkankowa

Ćwiczenie 6. Metabolizm lipidów

Zagadnienia do przygotowania przez wszystkich studentów na podstawie materiału wykładowego oraz podręczników:

Pojęcia: tłuszcze proste, tłuszcze złożone, kwasy tłuszczowe. Budowa tłuszczów. Trawienie i wchłanianie tłuszczów. Lipoproteiny osocza: budowa, podział, % skład poszczególnych lipoprotein, miejsce syntezy. Aktywacja kwasów tłuszczowych. Transport acyloCoA przez błonę mitochondrialną. β-oksydacja kwasów tłuszczowych: poszczególne reakcje, enzymy katalizujące reakcje, ilość obrotów β-oksydacji w zależności od długości kwasów. Zysk energetyczny otrzymany w wyniku utlenienia kwasu palmitynowego. Utlenienie kwasów o nieparzystej ilości atomów węgla: rozkład propionyloCoA. Rozkład kwasów z wiązaniem nienasyconym. Regulacja oksydacji. 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.

Tematy do prezentacji:

1. Ciała ketonowe

- powstawanie

- regulacja syntezy ciał ketonowych

- wykorzystanie ciał ketonowych jako materiału energetycznego

2. Hormonalna regulacja metabolizmu lipidów

- lipaza triacyloglicerolowa

- synteza lipidów (regulacja karboksylazy acetyloCoA)

- powiązanie z metabolizmem węglowodanów

3. Cholesterol

- powstawanie (w zarysie)

- regulacja syntezy

- patologia

4. Fosfolipidy

- podział i rola

- synteza (różnice w syntezie poszczególnych fosfolipidów)

- rodzaje fosfolipaz i znaczenie reakcji przez nie katalizowanych

Ćwiczenie 7. Metabolizm aminokwasów

Zagadnienia do przygotowania przez wszystkich studentów na podstawie materiału wykładowego oraz podręczników:

Trawienie i wchłanianie białek i amonokwasów. Podział aminokwasów na niezbędne i nieniezbędne. Aminokwasy glukogenne, ketogenne oraz gluko- i ketogenne. Schematy metabolizmu aminokwasów - syntezy aminokwasów endogennych, katabolizm aminokwasów: oksydacyjna deaminacja, deaminacja nieoksydacyjna, transaminacja i transdeaminacja. Cykl mocznikowy - lokalizacja, reakcje, enzymy, regulacja. Zaburzenia metabolizmu aminokwasów - fenyloketonuria, tyrozynemia, alkaptonuria. Zarys syntezy hemu (znajomość wzorów do etapu syntezy δ-aminolewulinianu) - lokalizacja, regulacja. Hemoglobina - embrionalna, płodowa i ludzi dorosłych. Transport O₂ i CO₂. Regulacja powinowactwa Hb do tlenu (efekt Bohra) - rola pH, CO₂, 2,3-BPG.

Tematy do prezentacji:

1. Losy NH₃.

- źródła NH₃ w komórkach

- usuwanie z tkanek - rola dehydrogenazy glutaminianowej,

syntetazy glutaminowej i glutaminazy

2. Przykłady aminokwasów niebiałkowych (powstawanie, wzory, rola)

- β-alanina i tauryna

- ornityna i cytrulina

- homocysteina i homoseryna

3. Dekarboksylacja aminokwasów - aminy biogenne

(GABA, serotonina, noradrenalina, adrenalina, histamina, tyramina)

• powstawanie (reakcje, enzymy)

• rola

4. Katabolizm hemu

- etapy degradacji hemu, lokalizacja

- enzymy biorące udział

- produkty degradacji i ich znaczenie diagnostyczne

Ćwiczenie 8. Biochemia zębów.

Zagadnienia do przygotowania przez wszystkich studentów na podstawie materiału wykładowego oraz podręczników:

Metabolizm wapnia i fosforanów. Wapń wewnątrz- i zewnątrzkomórkowy (źródła i formy wapnia, stężenia, lokalizacja). Wchłanianie wapnia i fosforanów. Systemy transportu wewnątrzkomórkowego. Regulacja hormonalna gospodarki wapniowo-fosforanowej (parathormon, kalcytonina, witamina D₃). Budowa zębów, skład oraz rola śliny i płytki nazębnej. Kolagen - rola, typy, budowa, synteza i rozpad. Powstawanie próchnicy, profilaktyka (teoria priorytetu kwasowego i inne teorie).

Tematy do prezentacje:

Zostaną podane w terminie późniejszym.

Ćwiczenie 9. Hormony.

Zagadnienia do przygotowania przez wszystkich studentów

Definicja hormonów. Hormony i ich podział według budowy chemicznej. Typy receptorów hormonów - błonowe i wewnątrzkomórkowe. Ogólny mechanizm działania hormonów. Systemy przekaźnictwa komórkowego. Powstawanie i rozpad wtórnych przekaźników. Witamina D jako hormon.

Tematy na prezentacje:

1. Hormony steroidowe

- podział

- zarys syntezy głównych grup hormonów

• glukokortykoidy, mineralokortykoidy,

• androgeny, estrogeny

- receptory i mechanizm działania hormonów steroidowych.

2. Hormony nie-steroidowe

- podział

- synteza i regulacja na przykładzie PTH, insuliny i kalcytoniny

- typy receptorów błonowych (przykłady)

- mechanizm działania hormonów niesteroidowych.

3. Białka G

- budowa białek G

- cykl białek G

- hormony działające przez białka G

4. Systemy wtórnego przekaźnictwa

- kinazy białkowe A i C

- fosfolipazy A­₂, C i D

- fosfodiesterazy

Ćwiczenie 10. Metabolizm tkankowy.

Zagadnienia do przygotowania przez wszystkich studentów

Funkcje i budowa błon biologicznych. Systemy transportu błonowego. Wątroba jako główne miejsce procesów detoksykacji w ustroju: hydroksylacja, acetylacja, sprzęganie substancji apolarnych (glutation, UDP-glukuronian, aktywny siarczan), synteza mocznika. Specyfika tkankowa procesów metabolicznych.

1. Transport błonowy

- budowa błon oraz rola poszczególnych elementów strukturalnych

- rodzaje i podział typów transportu komórkowego

(uniport, symport, antyport)

- przykłady transportu aktywnego

2. Reaktywne formy tlenu i azotu

- źródła wolnych rodników

- enzymy antyoksydacyjne

- skutki działania wolnych rodników

3. Procesy detoksykacji - rola wątroby

- etapy detoksykacji

- rola glutationu, UDP-glukuronianu i PAPS

- synteza mocznika, jako proces neutralizacji amoniaku

4. Charakterystyka metabolizmu w tkankach.

- podział procesów metabolicznych

- specyfika przemian w erytrocytach, tkance nerwowej, mięśniach

i adypocytach

Ćwiczenie 11. Integracja metabolizmu.

Zagadnienia wymagają powtórzenia dotychczas przerobionego materiału w oparciu o wykłady i podręczniki.

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.

1. Kluczowe związki metabolizmu komórkowego.

- glukozo-6-fosforan i jego przemiany (zarys)

- pirogronian i jego przemiany (zarys)

- acetyloCoA i jego przemiany (zarys)

2. Koordynacja metabolizmu na poziomie komórki.

- poziomy regulacji przemian metabolicznych

- rodzaje mechanizmów kontrolnych

- ATP i jego rola w integracji anabolizmu i katabolizmu

3. Kontrola procesów metabolicznych.

- punkty kontroli przemian glukozy

- punkty kontroli przemian lipidów

4. Integracja przemian węglowodanowo/lipidowych

- wpływ diety

- zaburzenia przemian - cukrzyca

---