Biochemistry with elements of chemistry

Celem seminariów z biochemii jest poznanie i zrozumienie budowy chemicznej organizmów żywych, procesów chemicznych i energetycznych zachodzących w tych organizmach, ich współdziałania i regulacji na poziomie molekularnym. Zdobyta wiedza powinna ułatwić zrozumienie mechanizmów funkcjonowania organizmu człowieka w warunkach fizjologicznych i patologicznych. Student powinien rozumieć i umieć wyjaśnić biochemiczne podłoże chorób.

Celem seminariów z biochemii jest omówienie i przedyskutowanie zagadnień i wątpliwości w zakresie następujących treści:

1. Utlenianie kwasów tłuszczowych (proces β-oksydacji). Biosynteza kwasów tłuszczowych (lipogeneza). Przemiany wielonienasyconych kwasów tłuszczowych. Biosynteza i rola prostaglandyn, prostacyklin, tromboksanów i leukotrienów (procesy lipo- i cyklooksygenacji). Przemiany triacylogliceroli w wątrobie i tkance tłuszczowej – regulacja hormonalna lipolizy.

2. Budowa i przemiany fosfolipidów glicerolowych i sfingolipidów. Centralna rola acetylo-CoA w metabolizmie komórki. Powstawanie ciał ketonowych (ketogeneza) w wątrobie i tkankach pozawątrobowych. Połączenia przemian lipidów i węglowodanów. Metabolizm cholesterolu. Kwasy żółciowe. Hormony steroidowe. Witamina D3. Metabolizm lipoprotein osocza (chylomikrony, VLDL, LDL, HDL). Zaburzenia metabolizmu lipoprotein osocza i ich skutki (miażdżyca).

3. Aminokwasy egzo- i endogenne, białka pełnowartościowe i niepełnowartościowe. Bilans azotowy. Reakcje ogólne aminokwasów (oksydacyjna deaminacja, transaminacja, dekarboksylacja) - mechanizm, znaczenie. Usuwanie azotu z organizmu - ureogeneza (lokalizacja wewnątrzkomórkowa, reakcje, enzymy, regulacja), synteza glutaminy i jej rola w mózgu, wątrobie, nerkach. Aminokwasy gluko- i ketogenne. Przemiany glicyny, alaniny, cysteiny, seryny i treoniny. Powstawanie i wykorzystywanie argininy.

4. Metabolizm metioniny, fenyloalaniny i tyrozyny. Biologicznie czynne pochodne histydyny, fenyloalaniny i tryptofanu. Powstawanie i wykorzystanie fragmentów jednowęglowych. Synteza kreatyny i kreatyniny. Synteza choliny i acetylocholiny. Wrodzone wady metaboliczne w przemianach aminokwasów.

5. Nukleotydy purynowe i pirymidynowe – budowa i znaczenie w metabolizmie. Znaczenie 5-fosforybozylo-1-pirofosforanu (PRPP) w biosyntezie nukleotydów purynowych i pirymidynowych. Substraty biosyntezy pierścienia purynowego.

Powstawanie AMP i GMP z IMP. Regulacja biosyntezy nukleotydów purynowych. Katabolizm nukleotydów purynowych – powstawanie kwasu moczowego. Substraty biosyntezy pierścienia pirymidynowego. Powstawanie UMP, UTP, CMP, dTMP. Regulacja biosyntezy nukleotydów pirymidynowych. Katabolizm nukleotydów pirymidynowych. Rezerwowe („salvage”) reakcje biosyntezy nukleotydów purynowych i pirymidynowych. Zaburzenia przemian nukleotydów purynowych (dna moczanowa, zespół Lesch-Nyhana).

6. Funkcje krwi, składniki osocza, białka osocza w fizjologii i patologii. Hemoglobina – rodzaje, budowa, udział w transporcie gazów. Hem – synteza, regulacja, zaburzenia (porfirie); degradacja - powstawanie i krążenie bilirubiny, zaburzenia (żółtaczki). Transport CO2 we krwi. Bufory krwi.

7. Powstawanie moczu: substancje progowe i bezprogowe, transport maksymalny, selektywna reabsorpcja glukozy, aminokwasów (cykl γ-glutamylowy), jonów (HCO3-, Na+, K+, HPO4-2). Klirens nerkowy. Aktywność hormonalna nerki (układ renina-angiotensyna-aldosteron, synteza kalcitriolu, EPO). Różnice metaboliczne kory i rdzenia nerki (źródła energii, synteza Arg, Gln, Ser, Tyr, udział w syntezie kreatyny).

Udział nerek w utrzymaniu stałego pH krwi (jony wodorowęglanowe i fosforanowe, amoniogeneza). Zaburzenia równowagi kwasowo-zasadowej – kwasice i zasadowice (oddechowe, metaboliczne). Składniki patologiczne moczu.

8. Witaminy i składniki mineralne. Witaminy rozpuszczalne w wodzie (grupy B, C) - udział w przemianach, objawy niedoboru. Witaminy rozpuszczalne w tłuszczach (A, D3, K, E) - funkcje, objawy niedoboru. Składnik mineralne i pierwiastki śladowe - funkcje, objawy niedoboru.

9. Metaboliczna heterogenność hepatocytów - przemiany węglowodanów w fazie resorpcyjnej i poresorpcyjnej. metabolizm związków lipidowych – wykorzystywanie kwasów tłuszczowych, powstawanie ciał ketonowych, synteza, metabolizm i krążenie cholesterolu i kwasów żółciowych. Wykorzystywanie aminokwasów w fazie resorpcyjnej i poresorpcyjnej. Metabolizm hemu, zaburzenia (żółtaczki). Detoksykacja związków egzo- i endogennych (enzymy I i II fazy).

10. Wpływ hormonów na metabolizm: mechanizm i efekty biologiczne działania hormonów steroidowych (receptory, hormony steroidowe jako regulatory transkrypcji genów); mechanizm działania hormonów białkowych, peptydowych i pochodnych aminokwasów.

11. Regulacja metabolizmu. Regulacja na poziomie enzymu: organizacja enzymów w kompleksy, regulacja aktywności (ograniczona proteoliza, regulacja allosteryczna, fosforylacja /defosforylacja); degradacja białka enzymatycznego; regulacja szlaków metabolicznych (hamowanie zwrotne –„feedback inhibition”). Regulacja na poziomie komórki i organizmu: tkankowa specyficzność szlaków metabolicznych (np. glikoliza w wątrobie i mięśniach); kompartmentacja metaboliczna komórki; współzależność szlaków metabolicznych.

1.Biochemia, Lippincott Illustrated Reviews, Denise R. Ferrier; wydanie 7., 2017

2. Biochemia, Podręcznik dla studentów uczelni medycznych, E. Bańkowski, Wyd. Med., Urban & Partner, Wrocław, wydanie ostatnie

3. Biochemia Harpera, Murray, D.K. Granner, P.A. Mayes, V.W. Rodwell. PZWL, wydanie ostatnie

- zna funkcje i strukturę białek (I, II, II, IV-rzędową), lipidów, i polisacharydów, nukleotydów w komórce;

- opisuje podstawowe szlaki kataboliczne i anaboliczne, sposoby ich regulacji oraz wpływ czynników genetycznych i środowiskowych;

- zna profile metaboliczne podstawowych narządów i układów;

- zna mechanizm działania hormonów;

- zna zasady prowadzenia badań naukowych, obserwacyjnych i doświadczalnych oraz badań in vitro służących rozwojowi medycyny.

WMKL_B.W03, WMKL_B.W04, WMKL_B.U03, WMKL_A.U04, WMKL_B.U05, WMKL_A.U06

Przedmiot roczny z końcową liczbą punktów ECTS w semestrze letnim:

seminaria 60h = 4,5 ECTS

Prezentacja multimedialna, filmy edukacyjne prezentujące omawiane na zajęciach treści. Wyjaśnianie i dyskusja na temat procesów metabolicznych zachodzących w organizmie żywym, ich powiązaniach i regulacji. Student oceniany jest za wypowiedzi ustne na zajęciach a także w trakcie pisemnego zaliczenia na zakończenie semestru.