Biochemia zwierząt z elementami biofizyki

Celem wykładów i ćwiczeń jest zaznajomienie studentów ze strukturą, właściwościami i funkcjami biologicznymi węglowodanów, białek, tłuszczów, nukleotydów i kwasów nukleinowych oraz podstawowymi metodami analizy jakościowej i ilościowej tych związków. Zostanie przedstawiona budowa enzymów, mechanizm ich działania, kinetyka i regulacja aktywności enzymatycznej oraz metody oznaczania aktywności wybranych enzymów. Ponadto, zostanie omówiona budowa i dynamika błon biologicznych, związki wysokoenergetyczne, procesy metaboliczne dostarczające energię: oksydacyjna dekarboksylacja pirogronianu, cykl Krebsa, mitochondrialny łańcuch oddechowy, fosforylacja oksydacyjna oraz metabolizm węglowodanów, lipidów i białek.

Efekt kształcenia: poznanie struktury molekularnej żywego organizmu i podstawowych procesów metabolicznych w nim zachodzących; praktyczne posługiwanie się wybranymi metodami analitycznymi stosowanymi w laboratoriach biochemicznych oraz umiejętność interpretacji uzyskanych wyników.

Tematyka wykładów:

1. Rola wody. Jonizacja wody. Kwasy, zasady i pH. Bufory. Grupy funkcyjne. Główne wiązania występujące w biocząsteczkach.

2. Węglowodany: struktura, właściwości i funkcja, cukry proste, pochodne cukrów, polisacharydy.

3. Nukleotydy i kwasy nukleinowe. Aminokwasy: budowa, podział, właściwości.

4. Peptydy i białka: rola, wiązanie peptydowe, peptydy biologicznie aktywne, struktura białek, denaturacja białek, izolacja i oczyszczanie białek.

5. Przenośniki tlenu – mioglobina i hemoglobina: rola, struktura, oksygenacja, regulacja wiązania tlenu, efekt Bohra.

6. Enzymy: pojecie enzymu, rola, budowa, mechanizm katalizy enzymatycznej, kinetyka enzymów, inhibicja, regulacja aktywności enzymatycznej, proenzymy, izoenzymy, klasyfikacja.

7. Błony biologiczne: charakterystyka biocząsteczek budujących błony, płynnomozaikowy model budowy błony, transport jonów i cząsteczek przez błony.

8. Wytwarzanie energii w komórce. ATP jako przenośnik energii i inne związki bogate w energię, etapy pobierania energii z pożywienia, oksydacyjna dekarboksylacja pirogronianu, cykl kwasów trojkarboksylowych.

9. Mitochondrialny łańcuch oddechowy. Fosforylacja oksydacyjna.

10. Glikoliza. Metabolizm fruktozy i galaktozy. Losy pirogronianu.

11. Glukoneogeneza. Regulacja glikolizy i glukoneogenezy. Cykl Cori. Szlak pentozofosforanowy.

12. Synteza (glikogenogeneza) i rozkład glikogenu (glikogenoliza). Kontrola allosteryczna i hormonalna metabolizmu glikogenu.

13. Metabolizm lipidów: struktura i funkcje kwasów tłuszczowych i triacylogliceroli, rozpad kwasów tłuszczowych, ciała ketonowe, synteza kwasów tłuszczowych, kontrola metabolizmu tłuszczów.

14. Metabolizm azotu: cykl azotu, biosynteza i rozkład aminokwasów, cykl mocznikowy, cykl aktywnego metylu.

15. Integracja metabolizmu.

Program ćwiczeń:

1. Wprowadzenie do ćwiczeń. Zasady BHP. Właściwości chemiczne i analiza jakościowa cukrów prostych.

2. Badanie właściwości dwu- i wielocukrów.

3. Identyfikacja cukrów.

4. Analiza jakościowa aminokwasów.

5. Badanie właściwości białek. Denaturacja.

6. Kolorymetria. Ilościowe oznaczanie białka w surowicy krwi zwierząt metodą Lowry’ego.

7. Kwasy nukleinowe – analiza składu.

8. Badanie właściwości i analiza składu tłuszczów prostych.

9. Tłuszcze złożone, cholesterol, kwasy żółciowe – analiza jakościowa i badanie właściwości.

10. Reakcje charakterystyczne dla hormonów steroidowych.

11. Hemoglobina. Identyfikacja produktów rozpadu hemu.

12. Ilościowe oznaczanie kwasu askorbinowego w materiale biologicznym.

13. Reakcje barwne charakterystyczne dla wybranych enzymów: katalaza, peroksydaza, oksydaza fenolowa i polifenolowa, ureaza, inwertaza. Określanie aktywności amylazy ślinowej.

14. Oznaczanie aktywności aminotransferaz (ALAT, AST).

15. Zaliczenie ćwiczeń.

1. Biochemia – Stryer L.

2. Biochemia kręgowców – Minakowski W., Weidner S.

3. Krótkie wykłady „Biochemia” – Hames B.D., Hooper N.M.

4. Materiały pomocnicze do ćwiczeń i wykładów opracowane przez koordynatora przedmiotu

Student potrafi opisać podstawowe wiadomości na temat struktury biocząsteczek. Interpretuje komórkę jej organelle jako miejsca przemian biochemicznych, budowę biocząsteczek takich jak węglowodany, aminokwasy, peptydy, białka ,lipidy , nukleotydy i kwasy nukleinowe. Wyjaśnić strategie metabolizmu i mechanizmy regulacji szlaków metabolicznych związanych z uzyskaniem energii oraz wytworzeniem cząsteczek budulcowych w takich procesach jak glikoliza, oksydacyjna dekarboksylacja pirogronianu , cykl kwasu cytrynowego, fosforylacja oksydacyjna , rozpad i synteza glikogenu, szlak pentozo –fosforanowy, glukoneogeneza, rozpad i synteza kwasów tłuszczowych, degradacja i przemiany aminokwasów. Wytłmaczyć regulację tych szlaków poprzez kontrolę aktywności enzymów kluczowych katalizujących reakcje nieodwracalne. Objaśnić miejsca krzyżowania się szlaków metabolicznych z podkreśleniem centralnej roli acetylo-CoA. Z charakteryzować profil metaboliczny mózgu, mięśni , tkanki tłuszczowej , nerek i wątroby oraz wyjaśnić rolę wątroby i hormonów w homeostazie organizmu zwierzęcego. Potrafi posługiwać się terminologią i nomenklaturą chemiczną, zinterpretować cele metabolizmu , jego strategię i główne mechanizmy szlaków metabolicznych. Ocenić wzajemne oddziaływanie organów w regulacji metabolizmu w różnych stanach fizjologicznych i patologicznych Stosować podstawowe techniki laboratoryjne oraz wykonywać pomiary podstawowych wskaźników biochemicznych związanych z oceną stanów fizjologicznych organizmu.

Egzamin - test jednokrotnego wyboru.