Projekt „OPERACJA SUKCES – unikatowy model kształcenia na Wydziale Lekarskim Uniwersytetu Medycznego w Łodzi odpowiedzią na potrzeby

gospodarki opartej na wiedzy” współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego, w ramach Programu Operacyjnego Kapitał Ludzki.

1. Nazwa przedmiotu BIOCHEMIA 2. Numer kodowy

BCH02c 3. Język, w którym prowadzone są zajęcia

polski 4. Typ kursu

obowiązkowy 5. Grupa treści kształcenia

nauki podstawowe 6. Poziom studiów według klasyfikacji bolońskiej

studia magisterskie 7. Rok studiów/semestr

II rok/ semestr 3-4 8. Formuła przedmiotu

wykłady/seminaria/ćwiczenia 9. Liczba godzin zajęć

160 10. Rodzaj zajęć z uwzględnieniem podziału godzin

wykłady w wymiarze 72 godzin; seminaria w grupach łączonych (ćwiczenia teoretyczne) w wymiarze 48 godzin; ćwiczenia laboratoryjne/komputerowe w wymiarze 40 godzin. 11. Liczba punktów ECTS

17

KARTA PRZEDMIOTU

12. Jednostka dydaktyczna prowadząca przedmiot

Zakład Enzymologii Medycznej Katedra Chemii i Biochemii Medycznej 13. Imię i nazwisko osoby egzaminującej lub zaliczającej przedmiot

Dr hab. prof. nadzw. Elżbieta Hrabec

14. Osoby prowadzące zajęcia

Pracownicy kadrowi Zakładu: Dr hab. prof. nadzw. Elżbieta Hrabec, dr Zbigniew Hrabec, dr Urszula Lewandowska, mgr inż. Karolina Szewczyk, doktoranci oraz inni pracownicy Katedry.

15. Wymagania wstępne i wymagania równoległe

zdany egzamin z biofizyki oraz chemii z biochemią statyczną

16. Zaliczenie przedmiotu jest wymagane przed rozpoczęciem zajęć z

farmakologii, genetyki klinicznej, diagnostyki laboratoryjnej 17. Cele i założenia nauczania przedmiotu

Opanowanie podstaw funkcjonowania organizmu człowieka na poziomie molekularnym (w warunkach fizjologicznych oraz patologicznych). Poznanie głównych szlaków metabolicznych w organizmie człowieka oraz czynników genetycznych i środowiskowych zaburzających ich przebieg. Poznanie podstawowych technik laboratoryjnych. Poznanie podstawowych narzędzi wykorzystywanych we współczesnej diagnostyce laboratoryjnej. Zdobyta wiedza i umiejętności są niezbędne do zrozumienia fizjologii człowieka oraz patofizjologii, a także postępowania terapeutycznego.

18. Metody dydaktyczne

Wykład (prezentacja multimedialna). Dyskusja. Debata. Ćwiczenia laboratoryjne wykonywane indywidualnie oraz w zespołach dwuosobowych, ćwiczenia komputerowe.

19. Wykaz literatury podstawowej i uzupełniającej

Literatura podstawowa: - Biochemia Harpera. Murray RK, Granner DK, Mayes PA, Rodwell VW. PZWL, Warszawa 2004, wydanie V.

- Biochemia Harpera ilustrowana. Murray RK, Granner DK, Rodwell VW. PZWL, Warszawa 2008, wydanie VI.

- Biochemia. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. PWN, Warszawa 2009, wydanie IV. - Biochemia. Bańkowski E. Podręcznik dla studentów uczelni medycznych. Elsevier Urban & Partner, Wrocław 2009, wydanie II .

Literatura uzupełniająca: - Genomy. Brown TA. PWN; Warszawa 2009, wydanie II. - Diagnostyka laboratoryjna z elementami biochemii klinicznej. Dembińska-Kieć A, Naskalski JW. Elsevier Urban & Partner, Wrocław 2009, wydanie III.

- Biochemia. Ilustrowany przewodnik. Koolman J, Rohm KH. PZWL, Warszawa 2005, wydanie I.

20. Forma i warunki zaliczenia przedmiotu, w tym zasady dopuszczenia do egzaminu

Ćwiczenia laboratoryjne: Warunkiem zaliczenia jest przygotowanie teoretyczne, wykonanie wszystkich przewidzianych planem doświadczeń oraz prawidłowe zinterpretowanie uzyskanych wyników. W trakcie ćwiczeń laboratoryjnych student może uzyskać 10 punktów za zaliczenie indywidualnych zadań ilościowych. Ćwiczenia teoretyczne/seminaria. Osiem sprawdzianów testowych obejmujących materiał ćwiczeń, punktowanych w skali 0–5 punktów. Ocena za prezentację multimedialną wybranego zagadnienia (0-5 punktów). Maksymalna suma punktów, którą student może uzyskać na ćwiczeniach teoretycznych wynosi 45. Kolokwia. Program przewiduje cztery kolokwia testowe punktowane w skali 0-30. Każde kolokwium obejmuje materiał kilku ćwiczeń teoretycznych i laboratoryjnych. Dla każdego kolokwium przewidziany jest tylko jeden termin. Maksymalna suma punktów, którą student może uzyskać z kolokwiów wynosi 120. W przypadku nieobecności na kolokwium z przyczyn usprawiedliwionych, możliwe jest przystąpienie do jednego z czterech kolokwiów w terminie dodatkowym. Kolokwium w terminie dodatkowym zawiera wyłącznie pytania otwarte. Warunki dopuszczenia do egzaminu. Końcowa punktowa ocena roczna jest sumą punktów uzyskanych na sprawdzianach i maksymalnie może wynieść 175 punktów. Do zaliczenia przedmiotu konieczne jest uzyskanie co najmniej 95 punktów (~55% punktów możliwych do uzyskania) oraz obecność na zajęciach, przy czym dopuszczalna jest nieobecność bez usprawiedliwienia tylko na dwóch zajęciach. Egzamin: I termin w sesji letniej - pisemny egzamin testowy. Suma punktów z egzaminu może maksymalnie wynieść 100. Do punktów uzyskanych z egzaminu doliczana jest 1/4 uzyskanej liczby punktów powyżej limitu dopuszczającego do egzaminu, tj. 95 punktów. Premię punktową uwzględnia się we wszystkich terminach egzaminu. Maksymalna ilość doliczonych punktów wynosi (175-95)/4 = 20. Łączna

suma punktów uzyskanych przez studenta przekłada się na końcową ocenę: poniżej 60 - niedostatecznie (2); 61-70 - dostatecznie (3); 71-81 - dość dobrze (3,5); 82-92 - dobrze (4); 93-103 - ponad dobrze (4,5); 104-120 - bardzo dobrze (5).

21. Treści merytoryczne budujące wiedzę

Enzymy. Rola kofaktorów (koenzymów) w katalizie enzymatycznej (NAD, NADP, FMN, FAD, CoQ, kwas liponowy, pirofosforan tiaminy, fosforan pirydoksalu, koenzym A, biotyna, czterowodorofolian, fosfoadenozynofosfosiarczan i S-adenozylometionina). Główne cechy charakteryzujące katalizę enzymatyczną. Centra aktywne enzymów. Mechanizmy działania enzymów – strategie katalityczne. Główne czynniki wpływające na szybkość reakcji enzymatycznych (temperatura, pH, siła jonowa, stężenie substratu oraz stężenie enzymu). Rodzaje kinetyki enzymatycznej (hiperboliczna i sigmoidalna) oraz opisujące je równania (Michaelisa-Menten oraz Hilla); pojęcie kooperatywności. Sposoby wyznaczania wartości Km. Budowa i rola enzymów allosterycznych. Sposoby wyrażania aktywności enzymów. Przykłady układów wieloenzymatycznych i enzymów wielofunkcyjnych. Izoenzymy. Podstawowe mechanizmy regulacji tempa przemian biochemicznych: działanie induktorów i represorów; zmiana tempa degradacji enzymów (turnover); hamowanie aktywności enzymów - inhibicja odwracalna (kompetycyjna i niekompetycyjna), hamowanie typu K i V dla enzymów allosterycznych, inhibicja nieodwracalna; aktywatory enzymów; sprzężenie zwrotne; aktywacja i inhibicja allosteryczna; modyfikacje kowalencyjne enzymu (fosforylacja/ defosforylacja); proteolityczna aktywacja proenzymów. Klasy enzymów i przykłady reakcji katalizowanych przez enzymy każdej z klas. Budowa koenzymów. Witaminy jako prekursory koenzymów; zaburzenia metabolizmu związane z ich niedoborem. Wrodzone enzymopatie (na przykładzie hemofilii, fenyloketonurii, alkaptonurii, choroby syropu klonowego, homocystynurii, tyrozynemii, albinizmu, porfirii, niedokrwistości hemolitycznej). Enzymy jako składniki jadów i toksyn. Wykorzystanie enzymów w diagnostyce medycznej (amylaza trzustkowa, fosfataza alkaliczna, fosfataza kwaśna, aminotransferaza alaninowa, aminotransferaza asparaginianowa, dehydrogenaza glutaminianowa, kinaza kreatynowa, γ-glutamylotransferaza, dehydrogenaza mleczanowa, cholinoesteraza, dehydrogenaza glukozo-6-fosforanu, 5’-nukleotydaza, lipaza).

Kwasy nukleinowe. Replikacja i naprawa DNA. Organizacja DNA w komórkach eukariotycznych. Geny strukturalne, sekwencje powtarzające się - rozproszone i satelitarne, telomery. Odrębność strukturalna DNA mitochondrialnego. Struktura chromatyny ze szczególnym uwzględnieniem roli histonów w stabilizacji tej struktury (nukleosom, solenoid). DNA bakteryjny – chromosomowy i plazmidowy. Materiał genetyczny wirusów. Podstawowe różnice w organizacji genomu prokariotycznego i eukariotycznego. Proces replikacji DNA: rodzaje i funkcje polimeraz DNA (pro- i eukariotycznych). Enzymy i białka nieenzymatyczne uczestniczące w procesie replikacji: prymazy, helikazy, topoizomerazy, białka wiążące jednoniciowy DNA, ligaza DNA. Rola starterowego RNA, budowa widełek replikacyjnych i kierunek replikacji. Fragmenty Okazaki. Inicjacja, elongacja i terminacja syntezy DNA. Przykłady

antybiotyków skierowanych przeciwko gyrazie DNA (nowobiocyna, kwas nalidyksowy, cyprofloksacyna, kamptotecyna). Problem skracania telomerów podczas replikacji eukariotycznego DNA. Rola telomerazy. System samokontroli procesu replikacji DNA. Systemy naprawy DNA (naprawa bezpośrednia, naprawa przez wycinanie, naprawa błędnie sparowanych nukleotydów, łączenie końców niehomologicznych). Spontaniczna deaminacja cytozyny. Rola grupy metylowej w cząsteczce tyminy. Wykrywanie potencjalnych karcynogenów za pomocą ich oddziaływania na bakterie - test Amesa.

Kwasy nukleinowe. Transkrypcja. Rodzaje RNA i ich funkcja (mRNA, tRNA, rRNA i snRNA, siRNA, miRNA). Budowa genu strukturalnego pro- i eukariotycznego. Organizacja promotorów w komórkach pro- i eukariotycznych. Rodzaje polimeraz RNA uczestniczących w procesie transkrypcji (pro- i eukariotycznych). Transkrypcja genu (inicjacja i czynniki niezbędne w tym procesie, elongacja, mechanizm terminacji zależnej i niezależnej od białka rho). Regulacja ekspresji genów w komórkach pro- i eukariotycznych. Antybiotyki hamujące proces transkrypcji (ryfampicyna i aktynomycyna D). Modyfikacje potranskrypcyjne - dojrzewanie pierwotnych transkryptów rRNA, tRNA, mRNA. Przekształcanie heterogennych, jądrowych RNA w mRNA. Modyfikacje 3’ i 5’ końców RNA. Usuwanie intronów i składanie eksonów. Katalityczna funkcja cząsteczek snRNA. Alternatywny splicing jako droga do zwiększenia różnorodności białek kodowanych przez pojedynczy gen. Redagowanie mRNA (na przykładzie apoB-100 i apoB-48).

Kod genetyczny i biosynteza białka. Mutacje i przykłady chorób genetycznych. Cechy kodu genetycznego i odstępstwa od tych cech. Reguła tolerancji Cricka. Mutacje i czynniki mutagenne. Rodzaje mutacji i ich skutki: substytucja (tranzycja, transwersja), inwersja, delecja, insercja - wzrost liczby powtórzeń tripletów nukleotydowych (ekspansje trinukleotydowe) jako przyczyna chorób genetycznych. Wrodzone zaburzenia funkcji kanałów jonowych. Wrodzone zespoły niedoborów odporności. Wrodzone zaburzenia genetyczne prowadzące do rozwoju cukrzycy. Izoakceptorowe cząsteczki tRNA. Budowa rybosomów pro- i eukariotycznych. Polisomy. Dwuetapowy proces aktywacji aminokwasów - syntetazy aminoacylo-tRNA. Przebieg translacji w komórkach pro- i eukariotycznych – inicjacja, elongacja, terminacja. Enzymy i białka nieenzymatyczne (czynniki translacyjne) uczestniczące w procesie translacji. Mechanizm powstawania wiązania peptydowego. Peptydylotransferaza. Zużycie energii w procesie translacji (ATP i GTP). Przykłady antybiotyków hamujących syntezę białka i molekularny mechanizm ich działania (streptomycyna, erytromycyna, puromycyna, cykloheksymid, chloramfenikol). Wpływ toksyny błonicy na syntezę białka w komórkach eukariotycznych. Regulacja metabolizmu żelaza na poziomie translacji.

Kierowanie białek. Rola sekwencji sygnałowych w kierowaniu białek. Białka opiekuńcze (chaperony). Synteza glikoprotein i rola dolicholu w tym procesie. Rola aparatu Golgiego w procesie dojrzewania i sortowania białek. Rola białek SNAP i SNARE w transporcie białek. Udział mannozo-6-fosforanu w syntezie enzymów lizosomalnych. Synteza i kierowanie białek mitochondrialnych. Synteza i kierowanie białek jądrowych i peroksysomalnych. Kierowanie białek związanych z błoną

komórkową i błonami organelli komórkowych. Import białek do komórek przy udziale endocytozy. Rola ubikwityny w procesie degradacji białek.

Narzędzia i techniki analityczne stosowane w badaniach biochemicznych. Elektroforezy kapilarne i w nośnikach poliakryloamidowych. Elektroforezy natywne i denaturujące (z dodatkiem mocznika, z SDS). Układy elektroforetyczne jedno- i dwukierunkowe. Ogniskowanie izoelektryczne. Detekcja białek w żelach poliakrylamidowych; przegląd najczęściej stosowanych technik. Immunoblotting (Western blotting), testy immunoenzymatyczne ELISA, zymografia. Wysokosprawna chromatografia cieczowa. Spektrometria mas. Proteomika i możliwości jej zastosowania w diagnostyce medycznej.

Wstęp do metabolizmu. Organizmy auto- i heterotroficzne. Przemiana podstawowa. Rezerwy energetyczne człowieka. Katabolizm, anabolizm, przemiany amfiboliczne. Cykle jałowe. Centralna rola ATP w energetyce komórki. Pojęcie ładunku energetycznego komórki. Mechanizmy kontrolne metabolizmu. Wewnątrzkomórkowa lokalizacja procesów metabolicznych.

Oksydacyjna dekarboksylacja pirogronianu. Cykl kwasu cytrynowego (cykl Krebsa). Budowa kompleksu dehydrogenazy pirogronianowej (PDH) i dehydrogenazy alfa-ketoglutaranowej. Rola tiaminy w działaniu obu enzymów. Reakcje katalizowane przez PDH. Regulacja aktywności PDH. Reakcje cyklu kwasu cytrynowego, ze zwróceniem uwagi na reakcje nieodwracalne. Stechiometria cyklu kwasu cytrynowego – efekt energetyczny utleniania acetylo-CoA. Fosforylacja na poziomie substratu w cyklu kwasu cytrynowego. Reakcje anaplerotyczne. Kontrola cyklu kwasu cytrynowego. Rola cyklu kwasu cytrynowego; amfiboliczny charakter cyklu kwasu cytrynowego. Powiązanie metabolitów cyklu kwasu cytrynowego z innymi przemianami.

Utlenianie biologiczne i fosforylacja oksydacyjna. Strukturalna i funkcjonalna organizacja mitochondriów. Budowa kompleksów łańcucha oddechowego. Transport elektronów przez łańcuch oddechowy. Reakcje zachodzące w poszczególnych kompleksach. Pompy protonowe łańcucha oddechowego. Synteza ATP w łańcuchu oddechowym. Teoria chemiosmotyczna. Transport ADP i równoważników redukcyjnych z cytozolu do mitochondriów. Inhibitory łańcucha oddechowego. Związki rozprzęgające. Znaczenie rozprzęgania transportu elektronów i syntezy ATP w termoregulacji. Choroby mitochondrialne.

Metabolizm węglowodanów. Typy transporterów glukozy (ang. GLUT – glucose transporters). Transport glukozy do komórek ośrodkowego układu nerwowego (OUN), erytrocytów, hepatocytów, komórek mięśniowych i tkanki tłuszczowej. Hormonalna regulacja transportu glukozy i jej zaburzenia (cukrzyca). Zapotrzebowanie różnych narządów na glukozę jako substrat energetyczny (OUN, erytrocyty, wątroba, mięśnie, tkanka tłuszczowa). Kataboliczny szlak przemiany glukozy – glikoliza; etapy reakcji, enzymy, regulacja, reakcje odwracalne i nieodwracalne, fosforylacja na poziomie substratu i jej znaczenie. Powstawanie i rola 2,3-DPG. Przebieg glikolizy w warunkach tlenowych i beztlenowych. Mechanizmy przenoszenia atomów wodoru z cytozolu do macierzy mitochondriów (przerzut glicerolofosforanowy i jabłczanowy). Bilans

energetyczny katabolizmu glukozy w warunkach tlenowych i beztlenowych. Substraty do glukoneogenezy (mleczan, metabolity cyklu kwasu cytrynowego, aminokwasy, pirogronian, glicerol). Przebieg reakcji glukoneogenezy i enzymy uczestniczące w tym procesie. Bilans energetyczny glukoneogenezy. Allosteryczna i hormonalna regulacja glukoneogenezy. Metabolizm fruktozy i galaktozy. Szlak pentozomonofosforanowy jako główne źródło NADPH. Reakcje fazy oksydacyjnej i nieoksydacyjnej szlaku pentozomonofosforanowego, regulacja. Przebieg reakcji szlaku pentozomonofosforanowego w warunkach zróżnicowanego zapotrzebowania na rybozo-5-fosforan i NADPH. Synteza glikogenu: przebieg reakcji, enzymy, regulacja. Degradacja glikogenu (glikogenoliza): przebieg reakcji, enzymy, regulacja. Glikogenozy. Rola glikogenu zgromadzonego w mięśniach i w wątrobie. Hormonalna kontrola stężenia glukozy we krwi (insulina, glukagon, adrenalina, glikokortykoidy). Metabolizm węglowodanów podczas głodzenia i u chorych na cukrzycę. Przekształcanie UDP-glukozy w UDP-galaktozę (synteza laktozy). Synteza UDP-glukuronianu. Glikoproteiny. Nieenzymatyczna glikacja białek i konsekwencje tego procesu.

Metabolizm lipidów. Metabolizm lipoprotein osocza. Lipoliza wewnątrznaczyniowa i wewnątrzkomórkowa, regulacja tych procesów. Transport aktywnych kwasów tłuszczowych do mitochondriów, regulacja. β-oksydacja kwasów tłuszczowych nasyconych, nienasyconych oraz kwasów o parzystej i nieparzystej liczbie atomów węgla w cząsteczce. Alternatywne szlaki katabolizmu kwasów tłuszczowych; α- i γ-oksydacja. Ketogeneza i metabolizm związków ketonowych w warunkach prawidłowych oraz w warunkach głodzenia i cukrzycy. Regulacja ketogenezy. Efekty energetyczne spalania związków ketonowych, kwasów tłuszczowych i triacylogliceroli. Transport acetylo-CoA z mitochondriów do cytozolu. Synteza kwasów tłuszczowych de novo i regulacja tego procesu; rola karboksylazy acetylo-CoA. Rola kwasu fosfatydowego w syntezie lipidów. CDP-diacyloglicerol w syntezie glicerofosfolipidów. Synteza fosfatydyloetanoloaminy i fosfatydylocholiny. Biosynteza fosfolipidów eterowych. Synteza ceramidu, gangliozydów i ich znaczenie. Choroba Taya-Sachsa. Absorpcja cholesterolu w jelitach. Synteza cholesterolu i regulacja szybkości tego procesu. Synteza i metabolizm kwasów żółciowych. Cholesterol jako prekursor hormonów sterydowych. Synteza witaminy D. Przedłużanie łańcuchów acylo-CoA (system elongazy) i tworzenie nienasyconych acylo-CoA (system desaturazy). Eikozanoidy. Synteza prostaglandyn, tromboksanów, leukotrienów, kwasów hydroksyleikozatetraenowych i lipoksyn. Synteza epoksydów. Mechanizm działania eikozanoidów. Aspiryna i cyklooksygenaza. Regulacja metabolizmu węglowodanów i lipidów w stanie sytości – rola glukokinazy, syntazy glikogenowej, fosfofruktokinazy 1, kinazy pirogronianowej, dehydrogenazy pirogronianowej, karboksylazy pirogronianowej, liazy cytrynianowej, enzymu jabłczanowego, dehydrogenazy glukozo-6-fosforanowej, karboksylazy acetylo-CoA i kompleksu syntetazy kwasów tłuszczowych. Regulacja metabolizmu węglowodanów i lipidów w stanie głodu, utrzymywanie prawidłowego poziomu glukozy we krwi, lipoliza w tkance tłuszczowej, synteza związków ketonowych w wątrobie, regulacja zużycia glukozy i kwasów tłuszczowych przez mięśnie. Znaczenie AMP i fruktozo-2,6-bisfosforanu w

integracji metabolizmu tłuszczów i węglowodanów.

Metabolizm aminokwasów. Obrót metaboliczny białek. Ubikwityna i proteasom. Aminokwasy endo- i egzogenne. Katabolizm aminokwasów. Reakcje transaminacji. Uniwersalność katalityczna fosforanu pirydoksalu. Znaczenie dehydrogenazy glutaminianowej. Deamidacja - glutaminaza, asparaginaza. Wiązanie NH3 (wątroba i tkanki pozawątrobowe). Reakcje, energetyka i regulacja cyklu mocznikowego. Związek cyklu mocznikowego z cyklem kwasu cytrynowego. Znaczenie cyklu mocznikowego podczas głodzenia. Enzymopatie cyklu mocznikowego. Katabolizm glicyny; katabolizm alaniny, seryny i cysteiny (C3), asparaginianu i asparaginy (C4). Katabolizm glutaminy, proliny, argininy i histydyny (C5). Katabolizm metioniny, waliny i izoleucyny. Katabolizm leucyny. Katabolizm histydyny i treoniny. Degradacja fenyloalaniny. Rozpad tyrozyny tryptofanu i lizyny. Synteza aminokwasów endogennych. Fenyloketonuria, choroba syropu klonowego, alkaptonuria, tyrozynemie. Utrzymywanie stałego poziomu aminokwasów we krwi. Uwalnianie aminokwasów z mięśni szkieletowych podczas głodu. Metabolizm aminokwasów w wątrobie i innych tkankach podczas głodu. Zasady rządzące przepływem aminokwasów między tkankami. Cykl alanina-glukoza. Przemiany aminokwasów w jelitach. Zmiany metabolizmu aminokwasów w zależności od rodzaju diety i stanu fizjologicznego. Stany hiperkataboliczne. Przemiany aminokwasów w wyspecjalizowane produkty (synteza kreatyny, adrenaliny i noradrenaliny, poliamin innych amin biogennych).

Synteza i rozpad hemoglobiny. Metabolizm żelaza. Kooperatywne wiązanie tlenu przez hemoglobinę. Transport tlenu i dwutlenku węgla przez hemoglobinę. Zmiany powinowactwa hemoglobiny do tlenu indukowane przez 2,3-bisfosfoglicerynian. Efekt Bohra. Synteza hemu i regulacja tego procesu. Degradacja hemu. Bilirubina pośrednia i bezpośrednia. Żółtaczki – hemolityczna, mechaniczna, miąższowa, noworodków. Rola żelaza i jego metabolizm. Białka uczestniczące w transporcie i magazynowaniu żelaza. mRNA ferrytyny – elementy odpowiedzi na żelazo. Receptor transferyny – regulacja ekspresji. Skutki niedoboru i nadmiaru żelaza.

Metabolizm nukleotydów. Mechanizm działania kofeiny, teofiliny i teobrominy na poziomie molekularnym. Rola cyklicznych nukleotydów (cAMP, cGMP). Znaczenie aminokwasów w syntezie nukleotydów purynowych. Pochodzenie atomów pierścienia purynowego. Synteza i znaczenie 5-fosforybozylo-1-pirofosforanu (PRPP). Synteza IMP; zapotrzebowanie energetyczne do syntezy IMP. Hamowanie syntezy puryn u bakterii przez sulfonamidy. Rola kwasu foliowego w syntezie nukleotydów purynowych. Metotreksat - mechanizm działania. Przekształcenie IMP w AMP i GMP (regulacja) oraz powstawanie ATP i GTP. Rezerwowy szlak syntezy nukleotydów purynowych (reutylizacja adeniny, guaniny i hipoksantyny). Redukcja rybonukleotydów do 2'-deoksyrybonukleotydów (regulacja). Cykl nukleotydów purynowych i jego znaczenie. Degradacja nukleotydów purynowych. Synteza nukleotydów pirymidynowych i regulacja tego procesu. Przekształcenie UMP w nukleotydy cytydylowe i tymidylowe. Degradacja nukleotydów pirymidynowych. Skoordynowana regulacja syntezy nukleotydów purynowych i pirymidynowych. Podstawowe enzymopatie metabolizmu puryn i pirymidyn (dna moczanowa, zespół

Lesch-Nyhana, niedobory immunologiczne).

Reaktywne formy tlenu (ROS). Generowanie ROS. Rodnikowa natura tlenu. Charakterystyka i główne źródła ROS. Synteza ponadtlenków. Rola oksydaz, oksygenaz i peroksydaz w syntezie ROS. Jonizacja radiacyjna. Reakcje ROS z lipidami błon komórkowych. Oddziaływanie ROS z białkami i DNA. Tlenek azotu i reaktywne formy tlenku azotu (RNOS). Syntaza tlenku azotu. Toksyczność tlenku azotu. Synteza wolnych rodników zachodząca podczas fagocytozy. Rola oksydazy NADPH. Rola mieloperoksydazy i HOCl. Reaktywne formy tlenku azotu i zapalenie. Enzymy zmiatające wolne rodniki. Dysmutaza ponadtlenkowa (SOD), katalaza, peroksydaza i reduktaza glutationowa. Antyoksydanty nieenzymatyczne – witamina E, kwas askorbinowy, karotenoidy. Antyoksydanty endogenne – kwas moczowy, melatonina, bilirubina.

Metabolizm ksenobiotyków. Charakterystyka przemian głównych grup ksenobiotyków. Odrębność metaboliczna I i II fazy detoksykacji (faza I, hydroksylacja, faza II – sprzęganie). Kluczowe enzymy biorące udział w przemianach ksebiotyków. Charakterystyka enzymów należących do nadrodziny cytochromu P-450. Rola cytochromu P-450 w pierwszej fazie przemian kseonobiotyków. Reakcje drugiej fazy przemian ksenobiotyków: glukuronidacja, sulfatacja, sprzęganie z glutationem, acetylacja, metylacja. Wpływ wieku i płci na metabolizm ksenobiotyków. Synergistyczne działanie ksenobiotyków. Toksyczność ksenobiotyków – ksenobiotyki wiążące się z makrocząsteczkami komórki i powodujące uszkodzenie komórki, ksenobiotyki powodujące zmianę antygenowości makrocząsteczek, ksenobiotyki powodujące mutacje. Znaczenie ochronne hydrolazy epoksydowej.

Biochemiczne aspekty niedotlenienia organizmu. Profil metaboliczny OUN. Transport glukozy do komórek OUN. Mechanizm uszkodzenia komórek nerwowych podczas niedotlenienia (rola pomp jonowych, rola glutaminianu i jonów wapnia, białko SNAP-25, działanie czynników transkrypcyjnych, ekspresja cytokin prozapalnych, ekspresja cząsteczek adhezyjnych). Przejście komórek OUN w wyniku niedokrwienia na szlak prowadzący do apoptozy. Stymulacja angiogenezy zachodząca po udarze niedokrwiennym mózgu. Molekularny mechanizm działania t-PA. Przykłady związków zapobiegających agregacji płytek i mechanizm ich działania na poziomie molekularnym. Neuroprotekcyjne działanie insulinopodobnego czynnika wzrostu (IGF-1). Rola statyn w zapobieganiu udarom niedokrwiennym mózgu – mechanizm molekularny.

Biochemiczne aspekty niedotlenienia organizmu. Profil metaboliczny mięśnia sercowego. Rola metaloproteinaz macierzy w destabilizacji blaszki miażdżycowej. Nielipidowe czynniki zwiększające ryzyko wystąpienia choroby wieńcowej (hiperhomocysteinemia, podwyższone stężenie białka Lp(a), podwyższone stężenie białka C-reaktywnego). Markery zawału mięśnia sercowego – kinaza keratynowa typu MB, troponiny sercowe, mioglobina, sercowe białko wiążące kwasy tłuszczowe (ang.heart-type fatty acid-binding protein - FABP). Uszkodzenia zachodzące po reperfuzji obszaru mięśnia sercowego dotkniętego zawałem - działanie oksydazy ksantynowej. Synteza i rozpad adenozyny. Rola adenozyny podczas niedokrwienia

(endogenna i egzogenna adenozyna). Rola adenozyny w angiogenezie. HIF – czynniki transkrypcyjne indukowane hipoksją i ich znaczenie.

Proces starzenia – hipotezy. Progerie – zespoły przedwczesnego starzenia – zespół Wernera i Hutchinsona-Gilforda; mechanizm molekularny. Udział wolnych rodników w procesie starzenia; dialdehyd malonowy (MDA) jako wskaźnik procesów peroksydacji lipidów w organizmie; antyoksydanty nowej generacji. Reakcja Fentona. Wpływ żelaza i miedzi na proces starzenia. Wpływ niskokalorycznej diety (dietary restriction) na proces starzenia. Wpływ niskokalorycznej diety na ekspresję SIRT -1 (deacetylaza). Potencjał terapeutyczny enzymów z rodziny sirtuin. Błonowa hipoteza procesu starzenia. Znaczenie spadku wydolności mitochondriów w procesie starzenia. Gromadzenie odpadów (waste accumulation). Lipofuscyna. Oś mitochondrion-lizosom. Znaczenie spadku wydolności lizosomów w procesie starzenia. Rola końcowych produktów glikacji białek w procesie starzenia. Telomerowa teoria procesu starzenia.

Biochemia tkanki łącznej. Synteza kolagenu. Modyfikacje potranslacyjne kolagenu. Typy kolagenów i pełnione przez nie funkcje. Choroby spowodowane mutacjami genów kolagenowych lub niedostateczną aktywnością enzymów uczestniczących w modyfikacjach potranslacyjnych kolagenów. Budowa i rola elastyny. Zaburzenia syntezy elastyny. Mutacje genu fibryliny. Zespół Marfana. Fibronektyna i jej rola w adhezji i migracji komórek. Budowa i rola lamininy. Proteoglikany i glikozaminoglikany. Upośledzenie degradacji glikozaminoglikanów przyczyną mukopolisacharydoz. Metaloproteinazy macierzy pozakomórkowej i ich substraty.

22. Zagadnienia integrujące wiedzę podstawową i kliniczną na zajęciach z biochemii

- Defekty genetyczne prowadzące do niedoboru ilości bądź aktywności enzymów (enzymopatie);

- Przykłady enzymów wchodzących w skład jadów i toksyn; - Enzymy w diagnostyce medycznej (amylaza trzustkowa, fosfataza alkaliczna, fosfataza kwaśna, aminotransferaza alaninowa, aminotransferaza asparaginianowa, dehydrogenaza glutaminianowa, kinaza kreatynowa, γ-glutamylotransferaza, dehydrogenaza mleczanowa, cholinoesteraza, dehydrogenaza glukozo-6-fosforanu, 5’-nukleotydaza, lipaza);

- Przykłady enzymów, ich aktywatorów i inhibitorów o działaniu terapeutycznym; - Antybiotyki hamujące replikację DNA, proces transkrypcji i syntezy białka – mechanizm działania;

- Mutacje w genomie mitochondrialnym; choroby genetyczne wynikające z zaburzeń w funkcjonowaniu i strukturze mitochondriów;

- Termoregulacja. Znaczenie rozprzęgania transportu elektronów i syntezy ATP w utrzymywaniu właściwej temperatury;

- Zaburzenia katabolizmu fruktozy i galaktozy i ich następstwa (fruktozuria, dziedziczna nietolerancja fruktozy, galaktozemia);

- Nieenzymatyczna glikacja białek; znaczenie końcowych produktów

nieenzymatycznej glikacji w rozwoju powikłań cukrzycowych i chorobach sercowo-naczyniowych;

- Glikogenozy; przykłady genetycznych defektów prowadzących do spichrzania glikogenu;

- Przykłady NLPZ (aspiryna, sulindak, ibuprofen); mechanizm działania; - Zaburzenia katabolizmu aminokwasów przyczyną fenyloketonurii, choroby syropu klonowego, alkaptonurii, tyrozynemii;

- Żółtaczki (hemolityczna, mechaniczna, miąższowa, noworodków) jako skutek wzrostu stężenia bilirubiny. Próba Van Den Bergha – rozróżnienie bilirubiny wolnej i sprzężonej;

- Metabolizm żelaza i związane z nim problemy medyczne. Molekularne podstawy chorób wynikających z niedoboru bądź nadmiaru żelaza;

- Przykłady analogów zasad azotowych, nukleozydów i nukleotydów o działaniu terapeutycznym;

- Kofeina, teofilina, teobromina – mechanizm działania na poziomie molekularnym; - Molekularny mechanizm działania metotreksatu; - Wrodzone enzymopatie metabolizmu puryn i pirymidyn i ich skutki; - Biosynteza i rozpad amin katecholowych (adrenalina, noradrenalina i dopamina). Regulacja wydzielania i mechanizm działania katecholamin. Egzogenna adrenalina i przykłady jej stosowania (wstrząs anafilaktyczny);

- Synteza i regulacja wydzielania hormonów tarczycy. Mechanizm działania hormonów tarczycy na poziomie molekularnym. Wpływ hormonów tarczycy na metabolizm wątroby, tkanki tłuszczowej i mięśni poprzecznie prążkowanych. Przykłady autoimmunologicznych chorób gruczołu tarczowego przebiegających z nadprodukcją lub niedoborem tyroksyny (choroba Gravesa-Basedowa, choroba Hashimoto);

- Plejotropowe działanie insuliny i glukagonu. Molekularne podstawy rozwoju cukrzycy typu I i II;

- Genetycznie uwarunkowane zespoły przedwczesnego starzenia (zespół Wernera, zespół Hutchinsona-Gilforda) – prawdopodobne defekty metaboliczne;

- Przykłady chorób spowodowanych zaburzeniami syntezy kolagenów, elastyny i fibryliny;

- Upośledzenie degradacji glikozaminoglikanów; mukopolisacharydozy; - Mechanizm uszkodzenia komórek nerwowych podczas niedotlenienia (rola pomp jonowych; rola glutaminianu i jonów wapnia; białko SNAP-25; działanie czynników transkrypcyjnych; ekspresja cytokin prozapalnych; ekspresja cząsteczek adhezyjnych);

- Statyny – mechanizm działania na poziomie molekularnym; rola w zapobieganiu udarom niedokrwiennym mózgu;

- Mechanizm działania t-PA - trombolityczne leczenie niedokrwiennego udaru mózgu;

- Profil metaboliczny mięśnia sercowego; - Nielipidowe czynniki zwiększające ryzyko wystąpienie choroby wieńcowej – hiperhomocysteinemia i jej możliwe przyczyny (niedobór beta-syntetazy cystationiny lub reduktazy tetrahydrofolianowej - MTHFR), podwyższone stężenie białka Lp(a),

podwyższone stężenie białka C-reaktywnego; - Markery zawału mięśnia sercowego – kinaza keratynowa typu MB, troponiny sercowe, mioglobina, sercowe białko wiążące kwasy tłuszczowe (ang. heart-type fatty acid-binding protein - FABP);

- Adenozyna (endo- i egzogenna) i jej rola podczas niedokrwienia; - HIF – czynniki transkrypcyjne indukowane hipoksją i ich znaczenie; - Profil metaboliczny mięśni szkieletowych. Źródła materiału energetycznego dla skurczu mięśnia w przypadku wysiłku krótkotrwałego (bieg sprinterski), wysiłku o średnim czasie trwania (bieg na 1000m) oraz wysiłku długotrwałego (bieg maratoński);

- Wybrane aspekty dopingu farmakologicznego (EPO, insulina, sterydy anaboliczne); - Rola SGLT-2 w resorpcji zwrotnej z kanalików nerkowych. Znaczenie inhibitorów SGLT 2 u chorych na cukrzycę.

23. Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje

Student po zakończeniu kursu biochemii powinien: - umieć scharakteryzować funkcje genomu, transkryptomu i proteomu człowieka; - opanować podstawy funkcjonowania organizmu człowieka na poziomie molekularnym (w warunkach fizjologicznych oraz patologicznych);

- określać strategie regulacji tempa przemian metabolicznych zachodzących w organizmie człowieka;

- charakteryzować strategie katalityczne, różnice w mechanizmie działania różnego typu inhibitorów enzymów oraz rozumieć mechanizm działania wielu leków o charakterze inhibitorów enzymów;

- potrafić scharakteryzować przebieg podstawowych szlaków katabolicznych i anabolicznych, umieć nazwać występujące w nich intermediaty, opisać ich strukturę, podać nazwy enzymów uczestniczących w ich przebiegu, sposoby regulacji oraz czynniki genetyczne i środowiskowe, zaburzające ich funkcjonowanie;

- przewidzieć kierunek procesów biochemicznych w zależności od stanu energetycznego komórek;

- umieć wyjaśnić mechanizm działania różnych grup hormonów na poziomie molekularnym;

- umieć określić sposoby komunikacji międzykomórkowej oraz komunikacji między komórką a macierzą pozakomórkową;

- umieć wyjaśnić w jaki sposób u człowieka funkcjonuje system detoksykacji i w tym kontekście rozumieć dlaczego niekiedy konstruowane są proleki a nie gotowe związki terapeutyczne; rozumieć funkcjonalną odrębność enzymów I i II fazy przemiany ksenobiotyków;

- potrafić przewidzieć konsekwencje działania wolnych rodników na poszczególne grupy makromolekuł (lipidy, białka, kwasy nukleinowe) oraz sposoby naturalnej i farmakologicznej obrony przed nimi;

- określić czynniki zwiększające ryzyko wystąpienia niedotlenienia komórek mięśniowych i nerwowych, potrafić scharakteryzować markery niedotlenienia komórek mięśniowych oraz umieć opisać zmiany metaboliczne zachodzące w

komórkach mięśniowych i nerwowych pod wpływem niedotlenienia; - -umieć powiązać działanie wolnych rodników z procesem starzenia organizmu; - potrafić scharakteryzować (na poziomie molekularnym) konsekwencje niewłaściwego odżywiania, w tym przyjmowania zbyt obfitych posiłków oraz stosowania niezbilansowanej diety (wysokowęglowodanowej, wysokotłuszczowej, lub wysokobiałkowej);

- dostrzegać związek pomiędzy sposobem odżywiania a rozwojem zespołu metabolicznego;

- rozumieć i potrafić wyjaśnić (na poziomie molekularnym) konsekwencje narażenia organizmu człowieka na różne czynniki chemiczne (nitrozoaminy, heterocykliczne aminy, policykliczne węglowodory aromatyczne, akryloamid, aflatoksyny, dioksyny, barwniki azowe);

- rozumieć podstawy metod biochemicznych wykorzystywanych w diagnostyce laboratoryjnej;

- potrafić opisać zasady podstawowych technik stosowanych w badaniach biochemicznych;

- potrafić dotrzeć do najnowszej literatury naukowej (polskiej i anglojęzycznej) na wskazany temat biochemiczny;

- potrafić przygotować prezentację multimedialną na wskazany temat i w czytelnej formie zaprezentować przygotowany materiał;

- umieć postępować z materiałem biologicznym (tkanki zwierzęce) w sposób minimalizujący degradację makromolekuł; umieć wyizolować główne makromolekuły (DNA, białka, węglowodany zapasowe - glikogen) z tkanek zwierzęcych;

- umieć analizować i interpretować wyniki badań biochemicznych i przygotować końcowy protokół z przeprowadzonych doświadczeń.

24. Opis efektów kształcenia na poszczególnych zajęciach w grupach studenckich (10-12 osobowych)

Seminarium: Enzymy Wiedza: student zna budowę i rolę kofaktorów (koenzymów) w katalizie enzymatycznej z uwzględnieniem: NAD+, NADP+, FMN, FAD, CoQ, kwasu liponowego, pirofosforanu tiaminy, fosforanu pirydoksalu, koenzymu A, biotyny, czterowodorofolianu, fosfoadenozynofosfosiarczanu i S-adenozylometioniny; wymienia główne cechy katalizy enzymatycznej; opisuje budowę centrów aktywnych enzymów, strategie katalityczne oraz wymienia główne czynniki wpływające na szybkość reakcji enzymatycznych (temperatura, pH, siła jonowa, stężenie substratu oraz stężenie enzymu); zna rodzaje kinetyki enzymatycznej (hiperboliczna i sigmoidalna), opisujące je równania (Michaelisa-Menten oraz Hilla), znaczenie wartości stałej Michaelisa (Km) oraz sposoby wyznaczenia tej wartości; zna budowę i rolę enzymów allosterycznych, pojęcie kooperatywności i sposoby wyrażania aktywności enzymów; opisuje układy wieloenzymatyczne i enzymy wielofunkcyjne, izoenzymy, podstawowe mechanizmy regulacji tempa metabolizmu człowieka (działanie induktorów i represorów), zmianę tempa degradacji enzymów (turnover),

hamowanie aktywności enzymów - inhibicja odwracalna (kompetycyjna i niekompetycyjna), hamowanie typu K i V dla enzymów allosterycznych, inhibicję nieodwracalną, aktywatory enzymów, sprzężenie zwrotne, aktywację i inhibicję allosteryczną, odwracalne modyfikacje kowalencyjne enzymu (fosforylacja/ defosforylacja, proteolityczna aktywacja proenzymów); klasyfikuje enzymy z podaniem przykładów reakcji katalizowanych przez enzymy każdej z klas, zna rolę witamin jako prekursorów koenzymów i skutki niedoboru witamin.

Prezentacje multimedialne do przygotowania przez studentów: − Wykorzystanie enzymów w diagnostyce medycznej (amylaza trzustkowa, fosfataza

alkaliczna, fosfataza kwaśna, aminotransferaza alaninowa, aminotransferaza asparaginianowa, dehydrogenaza glutaminianianowa, kinaza kreatynowa, γ-glutamylotransferaza, dehydrogenaza mleczanowa, cholinoesteraza, dehydrogenaza glukozo-6-fosforanu, 5’-nukleotydaza, lipaza).

− Enzymy, ich aktywatory i inhibitory o działaniu terapeutycznym; (B) Enzymy w technikach analitycznych - testy immunoenzymatyczne ELISA, immunoblotting, zymografia.

Umiejętności i kompetencje: student potrafi nazwać enzym katalizujący daną reakcję zachodzącą w organizmie człowieka, a także przypisać określony enzym do odpowiedniej klasy; potrafi przewidzieć kierunek reakcji w zależności od warunków panujących w układzie doświadczalnym, jak również przewidzieć skutki wprowadzenia do układu określonych inhibitorów; rozróżnia rodzaje inhibitorów enzymów (kompetycyjne, niekompetycyjne) i opisuje ich wpływ na przebieg reakcji, szybkość maksymalną reakcji i stałą Michaelisa, a także potrafi zaplanować przebieg doświadczenia zmierzającego do wyznaczenia wartości stałej Michaelisa, umie przeliczyć aktywność enzymu wyrażoną w międzynarodowych jednostkach aktywności (U) na aktywność wyrażoną w jednostkach układu SI (katalach - kat); potrafi powiązać niedobory określonych witamin będących prekursorami koenzymów) ze skutkami metabolicznymi, do jakich te niedobory mogą doprowadzić.

Seminarium: Kwasy nukleinowe. Replikacja i naprawa DNA. Transkrypcja Wiedza: student zna pojęcia: geny strukturalne, sekwencje repetytywne - rozproszone i ułożone tandemowo, sekwencje satelitarne, sekwencje telomerowe; zna strukturę chromatyny ze szczególnym uwzględnieniem roli histonów w stabilizacji tej struktury (nukleosom, solenoid), proces replikacji DNA: rodzaje i funkcje polimeraz DNA (pro- i eukariotycznych), rolę starterowego RNA, budowę widełek replikacyjnych, kierunek replikacji, pojęcia: fragmenty Okazaki, inicjacja, elongacja i terminacja syntezy DNA; zna antybiotyki skierowane przeciwko gyrazie DNA (nowobiocyna, kwas nalidyksowy, cyprofloksacyna, kamptotecyna); rozumie problem skracania telomerów podczas replikacji eukariotycznego DNA, rolę telomerazy i mechanizm jej działania; zna system samokontroli procesu replikacji DNA, naprawy DNA (naprawa błędnie sparowanych zasad, wycięcie zasady, wycięcie nukleotydu), sposoby wykrywania potencjalnych karcynogenów za pomocą ich oddziaływania na bakterie (test Amesa); zna rodzaje RNA (mRNA, tRNA, rRNA i snRNA, siRNA, miRNA) i ich funkcje; zna budowę genu strukturalnego, pro- i eukariotycznego, organizację promotorów w komórkach pro- i

eukariotycznych, rodzaje polimeraz RNA uczestniczących w procesie transkrypcji (pro-i eukariotycznych); opisuje transkrypcję genu: inicjację i czynniki niezbędne w tym procesie, elongację, mechanizm terminacji zależnej i niezależnej od białka Rho; zna antybiotyki hamujące proces transkrypcji oraz modyfikacje potranskrypcyjne - dojrzewanie pierwotnych transkryptów rRNA, tRNA, mRNA, przekształcanie heterogennych, jądrowych RNA w mRNA, modyfikacje 3’ i 5’ końców RNA, usuwanie intronów i składanie eksonów; zna katalityczną funkcję cząsteczek sarna, pojęcia alternatywnego splicingu (umożliwiającego zwiększenie różnorodności białek kodowanych przez pojedynczy gen) i redagowania mRNA na przykładzie apoB-100 i apoB-48; zna podstawowe mechanizmy regulacji ekspresji genów.

Prezentacje multimedialne do przygotowania przez studentów: − Organizacja materiału genetycznego w komórkach pro- i eukariotycznych –

podobieństwa i różnice. Jądrowy i mitochondrialny DNA komórek eukariotycznych. DNA bakteryjny – chromosomalny i plazmidowy. Materiał genetyczny wirusów.

− Rodzaje i funkcje polimeraz DNA (pro- i eukariotycznych). Charakterystyka enzymów i białek nieenzymatycznych uczestniczących w procesie replikacji: prymazy, helikazy, topoizomerazy, białka wiążące jednoniciowy DNA, ligaza DNA.

Umiejętności i kompetencje: student potrafi zaplanować eksperymenty pozwalające na rozróżnienie frakcji jądrowego i mitochondrialnego DNA człowieka; dobrać/zaproponować zestaw antybiotyków, które w sposób specyficzny zahamują rozwój bakterii zakłócając proces ich replikacji; przewidzieć skutki defektów w obszarze genów mutatorowych u człowieka oraz skutki spontanicznej deaminacji zasad azotowych – w szczególności cytozyny i tyminy; potrafi zaproponować schemat izolowania RNA a także wydzielenia z puli całkowitego RNA frakcji mRNA, dobrać zestaw antybiotyków, które w sposób specyficzny zahamują rozwój bakterii, działając na etapie transkrypcji; potrafi przewidzieć, do jakich odległych skutków może doprowadzić aktywacja obszarów promotorowych genów za pośrednictwem czynnika transkrypcyjnego NF-κB.

Seminarium: Mutacje i czynniki mutagenne. Biosynteza białka. Modyfikacje potranslacyjne i kierowanie białek Wiedza: student opisuje sposób oddziaływania mRNA z tRNA; zna reguły tolerancji Cricka; opisuje mutacje i rekombinacje DNA jako podstawowe procesy odpowiedzialne za ewolucję genomów; zna pojęcia: mutacje zmiany sensu, mutacje nonsensowne, mutacje ciche, substytucje, delecje, insercje, inwersje oraz opisuje ich skutki; zna podstawowe przyczyny mutacji (działanie mutagenów chemicznych i fizycznych, tautomeria zasad azotowych, błędy replikacji, poślizg podczas replikacji); zna przyczyny niektórych chorób genetycznych; opisuje budowę rybosomów pro- i eukariotycznych, dwuetapowy proces aktywacji aminokwasów katalizowany przez syntetazy aminoacylo-tRNA oraz przebieg translacji w komórkach eukariotycznych; wymienia enzymy i białka nieenzymatyczne uczestniczące w procesie translacji; zna mechanizm powstawania wiązania peptydowego oraz rolę peptydylotransferazy; zna rolę ATP i GTP w procesie translacji; zna skutek oddziaływania toksyny błonicy na syntezę białka w komórkach eukariotycznych oraz mechanizm regulacji metabolizmu

żelaza na poziomie translacji; opisuje choroby związane ze zmianami zachodzącymi w obszarze nieulegającego translacji regionu 3’ (3’ UTR), rolę potranslacyjnych modyfikacji białek (fosforylacja, acetylacja, metylacja, ADP-rybozylacja, ubikwitynacja, sumoilacja, dołączanie lipidów), rolę sekwencji sygnałowych w kierowaniu białek oraz znaczenie białek opiekuńczych (chaperonów); zna reguły dotyczące kierowania białek mitochondrialnych, jądrowych i peroksysomalnych a także rolę ubikwityny w procesie degradacji białek.

Prezentacje multimedialne do przygotowania przez studentów: − Narzędzia i techniki analityczne stosowane w badaniach biochemicznych –

proteomika i perspektywy jej zastosowania w diagnostyce medycznej. − Wrodzone zaburzenia funkcji kanałów jonowych – wrodzony zespół wydłużonego

QT, mukowiscydoza. Wrodzone zespoły niedoborów odporności. Mutacje w genach predysponujące do wystąpienia raka piersi (geny BRCA1 i BRCA2). Anemia sierpowatokrwinkowa, mutacje w genach globiny. Talasemie.

Umiejętności i kompetencje: student potrafi przyporządkować określonej sekwencji aminokwasowej wszystkie możliwe sekwencje deoksyrybonukleotydów; potrafi przewidzieć możliwe skutki narażenia materiału genetycznego na działanie wielu związków chemicznych, w tym: kwasu azotawego, dwusiarczynu sodu, dimetylonitrozoaminy, bromku etydyny i oranżu akrydyny oraz jego pochodnych a także na działanie różnych czynników fizycznych, w tym promieniowania UV, promieniowania jonizującego i wysokiej temperatury; umie zaplanować eksperyment, pozwalający na zbadanie nowo zsyntetyzowanych związków, pod kątem ich możliwego działania mutagennego; potrafi orientacyjnie ocenić ilość energii niezbędnej do syntezy polipeptydu o określonej długości a także zaproponować zestaw antybiotyków, które w sposób specyficzny zahamują rozwój bakterii, zakłócając proces translacji; potrafi podać podstawy molekularne wybranych chorób genetycznych.

Seminarium: Bioenergetyka. Oksydacyjna dekarboksylacja pirogronianu. Cykl kwasu cytrynowego. Utlenianie biologiczne i fosforylacja oksydacyjna Wiedza: student zna pojęcia: przemiana podstawowa, rezerwy energetyczne człowieka, katabolizm, anabolizm, reakcje amfiboliczne, cykle jałowe; opisuje podstawowe mechanizmy kontrolujące metabolizm; zna strukturę kompleksu dehydrogenazy pirogronianowej i dehydrogenazy alfa-ketoglutaranowej, przebieg reakcji katalizowanych przez te kompleksy enzymatyczne oraz sposoby regulacji ich aktywności; przedstawia przebieg reakcji cyklu kwasu cytrynowego oraz opisuje efekt energetyczny utleniania acetylo CoA; zna pojęcie - fosforylacja na poziomie substratu i opisuje taką reakcję w cyklu kwasu cytrynowego; zna rolę reakcji anaplerotycznych, mechanizm oraz kontrolę reakcji cyklu kwasu cytrynowego; charakteryzuje rolę cyklu kwasu cytrynowego oraz jego amfiboliczny charakter; widzi powiązania metabolitów cyklu kwasu cytrynowego z innymi przemianami; opisuje strukturę i funkcję mitochondriów, budowę kompleksów łańcucha oddechowego oraz reakcje zachodzące w poszczególnych kompleksach łańcucha; zna budowę pomp protonowych łańcucha oddechowego oraz mechanizm syntezy ATP w

łańcuchu oddechowym (teoria chemiosmotyczna) a także sposoby transportu ADP i równoważników redukcyjnych z cytozolu do mitochondriów; wymienia inhibitory łańcucha oddechowego i wskazuje miejsca ich działania; klasyfikuje związki rozprzęgające oraz opisuje znaczenie rozprzęgania transportu elektronów i syntezy ATP w termoregulacji.

Prezentacje multimedialne do przygotowania przez studentów: − Budowa kompleksu dehydrogenazy pirogronianowej (PDH) i dehydrogenazy alfa-

ketoglutaranowej. Rola tiaminy w działaniu obu enzymów. Reakcje katalizowane przez PDH. Regulacja aktywności PDH.

− Synteza ATP w łańcuchu oddechowym. Teoria chemiosmotyczna. Choroby mitochondrialne.

Umiejętności i kompetencje: student potrafi wymienić nazwy związków o wysokim potencjale przenoszenia grup (związki wysokoenergetyczne) oraz określić ich znaczenie w procesach metabolicznych komórki; potrafi scharakteryzować podstawowe procesy anaboliczne, kataboliczne i amfiboliczne organizmu; umie określić rolę ATP w energetyce komórki oraz zdefiniować pojęcie ładunku energetycznego komórki; potrafi przedstawić mechanizmy kontrolujące metabolizm komórki; umie określić lokalizację wewnątrzkomórkową podstawowych procesów metabolicznych zachodzących w organizmie człowieka; potrafi przedstawić różnice strukturalne i funkcjonalne pomiędzy dehydrogenazą pirogronianową i dehydrogenazą alfa-ketoglutaranową; potrafi przedstawić przebieg zdarzeń i enzymy uczestniczące w cyklu kwasu cytrynowego a także obliczyć efekt energetyczny tego cyklu; umie opisać strategie regulacji szybkości przebiegu cyklu kwasu cytrynowego oraz przedstawić przepływ elektronów przez łańcuch oddechowy; potrafi obliczyć ilość ATP powstającego w łańcuchu a także odnaleźć powiązania łańcucha oddechowego z innymi przemianami.

Seminarium: Węglowodany cz. I Wiedza: student zna rolę katabolicznego szlaku przemiany glukozy – glikolizy; opisuje przebieg reakcji oraz enzymy uczestniczące w tym procesie, zna sposoby regulacji glikolizy oraz reakcje fosforylacji na poziomie substratu; charakteryzuje przebieg glikolizy w warunkach tlenowych i beztlenowych (zawał mięśnia sercowego, warunki deficytu tlenowego podczas intensywnej pracy mięśni); zna proces syntezy 2,3-DPG oraz rolę tego związku; opisuje mechanizmy przenoszenia atomów wodoru z cytozolu do macierzy mitochondriów (przerzut glicerolofosforanowy i jabłczanowy); zna przebieg glukoneogenezy oraz enzymy uczestniczące w tym procesie; opisuje metabolizm fruktozy i galaktozy (reakcje, enzymy).

Prezentacje multimedialne do przygotowania przez studentów: − Allosteryczna i hormonalna regulacja glikolizy oraz glukoneogenezy. − Zaburzenia katabolizmu fruktozy i galaktozy i ich następstwa (fruktozuria, dziedziczna

nietolerancja fruktozy, galaktozemia).

Umiejętności i kompetencje: student potrafi ocenić zużycie glukozy przez różne narządy i komórki (ośrodkowy układ nerwowy, mięśnie, tkanka tłuszczowa, erytrocyty, leukocyty); potrafi wskazać odwracalne i nieodwracalne reakcje glikolizy, jak również

punkty, w których może dojść do fosforylacji substratowej – syntezy ATP bez udziału łańcucha oddechowego; umie przeprowadzić bilans energetyczny katabolizmu glukozy w warunkach tlenowych i beztlenowych i wykazać, że w warunkach tlenowych z tej samej ilości glukozy można uzyskać prawie 20 razy więcej ATP; potrafi również dokonać bilansu energetycznego glukoneogenezy a także wykazać, że w warunkach deficytu glukozy może ona powstawać z mleczanu, metabolitów cyklu kwasu cytrynowego, większości aminokwasów, pirogronianu i glicerolu; potrafi przewidzieć, jaki wpływ na metabolizm węglowodanów u człowieka będą miały zaburzenia syntezy/sekrecji niektórych hormonów (insulina, glukagon, hormon wzrostu, glikokortykoidy, hormony tarczycy) oraz uzasadnić, dlaczego dieta bogata we fruktozę jest aterogenna.

Seminarium: Węglowodany cz. II Wiedza: student wie jaką rolę pełni szlak pentozomonofosforanowy; charakteryzuje reakcje fazy oksydacyjnej i nieoksydacyjnej tego szlaku; zna mechanizmy regulujące szybkość przebiegu szlaku pentozomonofosforanowego; opisuje przebieg reakcji oraz charakteryzuje enzymy uczestniczące w syntezie i degradacji glikogenu a także sposoby regulacji ich aktywności; charakteryzuje rolę glikogenu zgromadzonego w mięśniach i w wątrobie; opisuje wybrane glikogenozy - genetyczne defekty prowadzące do patologicznego magazynowania glikogenu; wie jaką rolę pełni insulina, glukagon, adrenalina oraz glukokortykoidy w kontroli stężenia glukozy we krwi; opisuje metabolizm węglowodanów podczas głodzenia i w cukrzycy, szlak syntezy UDP-glukuronianu; opisuje przebieg reakcji prowadzących do przekształcania UDP-glukozy w UDP-galaktozę (synteza laktozy); wymienia istotne metabolicznie glikoproteiny.

Prezentacje multimedialne do przygotowania przez studentów: − Glikogenozy. Choroba von Gierkego, Pompego, Cori, Andersena, McArdle’a -

przykłady genetycznych defektów prowadzących do spichrzania glikogenu. − Nieenzymatyczna glikacja białek i jej skutki.

Umiejętności i kompetencje: student potrafi wyjaśnić, dlaczego pewne węglowodany można traktować jako dobre nośniki informacji; potrafi nakreślić przebieg reakcji szlaku pentozomonofosforanowego w przypadku gdy komórka potrzebuje znacznie więcej rybozo-5-fosforanu, niż NADPH, gdy zapotrzebowanie na NADPH i rybozo-5-fosforan jest zrównoważone, gdy potrzeba znacznie więcej NADPH niż rybozo-5-fosforanu i gdy istnieje zapotrzebowanie zarówno na NADPH jak i na ATP; potrafi wyjaśnić, dlaczego degradacja glikogenu mięśniowego nie skutkuje wzrostem poziomu glukozy we krwi; rozróżnia pojęcia glikozylacji i glikacji białek i potrafi wykazać jaka jest zależność pomiędzy poziomem glikemii u pacjenta a poziomem glikowanej hemoglobiny (frakcja HbA1C); umie również uzasadnić, dlaczego oznaczanie stężenia glikowanej hemoglobiny u chorych na cukrzycę ma wyższą wartość diagnostyczną niż oznaczanie stężenia glukozy na czczo; dostrzega związek pomiędzy postępująca glikacją białek a rozwojem powikłań u chorych na cukrzycę (np. retinopatii cukrzycowej); potrafi uzasadnić, centralną rolę wątroby w metabolizmie węglowodanów.

Seminarium: Metabolizm lipidów cz. I Wiedza: student zna budowę i funkcję apolipoprotein oraz lipoprotein osocza; opisuje metabolizm krótkołańcuchowych i długołańcuchowych kwasów tłuszczowych oraz transport triacylogliceroli, kwasów tłuszczowych i ciał ketonowych we krwi; zna rolę wątroby w transporcie i metabolizmie lipidów oraz przyczyny stłuszczenia wątroby (u osób nienadużywających alkoholu); opisuje mechanizm aktywacji kwasów tłuszczowych w komórce oraz ich transport do mitochondriów, beta-oksydację – reakcje utleniania kwasów tłuszczowych nasyconych, nienasyconych oraz kwasów o parzystej i nieparzystej liczbie atomów węgla w cząsteczce; zna alternatywne szlaki katabolizmu kwasów tłuszczowych (alfa i gamma oksydacja), szlak syntezy związków ketonowych w wątrobie i ich katabolizm w warunkach prawidłowych oraz w warunkach głodzenia a także regulację tego procesu; zna mechanizm transportu acetylo-CoA z mitochondriów do cytozolu, przebieg syntezy kwasów tłuszczowych de novo, rolę karboksylazy acetylo-CoA oraz regulację tego procesu.

Prezentacje multimedialne do przygotowania przez studentów: − Podstawowe lipoproteiny krwi oraz ich funkcja metaboliczna; skład białkowy i

lipidowy, biosynteza i degradacja, okres półtrwania. − Ketogeneza i metabolizm związków ketonowych w warunkach prawidłowych oraz w

warunkach głodzenia. Czynniki regulujące ketogenezę.

Umiejętności i kompetencje: student rozróżnia lipolizę wewnątrznaczyniową i wewnątrzkomórkową a także potrafi przedstawić różnice w regulacji obu procesów; potrafi ocenić ryzyko wystąpienia zespołu metabolicznego/zawału mięśnia sercowego na podstawie analizy stosunku apoB/apoAI, fenotypu LDL oraz stosunku cholesterolu LDL do HDL, przeprowadzić bilans energetyczny spalania dowolnego kwasu tłuszczowego (parzysto- i nieparzystowęglowego, nasyconego i nienasyconego) oraz obliczyć efekt energetyczny spalania związków ketonowych i triacylogliceroli; umie określić wpływ insuliny, adrenaliny, noradrenaliny, glukagonu, kortykotropiny (ACTH), α- oraz β-melanotropiny, tyreotropiny (TSH), hormonu wzrostu (GH) i wazopresyny, glikokortykosteroidów oraz leptyny na gospodarkę lipidową.

Seminarium: Metabolizm lipidów cz. II Wiedza: student wie, jaką funkcję pełni kwas fosfatydowy w syntezie lipidów a także CDP-diacyloglicerol w syntezie glicerofosfolipidów; opisuje przebieg reakcji zachodzących podczas syntezy fosfatydyloetanoloaminy i fosfatydylocholiny i podaje nazwy enzymów; zna szlaki syntezy oraz rolę pełnioną przez fosfolipidy eterowe; opisuje sposób syntezy ceramidu i gangliozydów oraz funkcje pełnione przez te związki; zna szlak prowadzący do powstania cholesterolu oraz sposoby regulacji tego procesu, a także drogi syntezy kwasów żółciowych, hormonów steroidowych oraz witaminy D; opisuje sposób przedłużania łańcuchów acylo-CoA (system elongazy) i tworzenia nienasyconych pochodnych acylo-CoA (system desaturazy); zna szlaki syntezy prostaglandyn, tromboksanów, leukotrienów, kwasów hydroksyeikozatetraenowych i lipoksyn oraz mechanizm ich działania; opisuje mechanizm działania aspiryny i innych wybranych NLPZ; zna strategie regulacji metabolizmu węglowodanów i tłuszczów w stanie sytości i głodu, strategie

prowadzące do utrzymywania prawidłowego poziomu glukozy we krwi oraz sposoby regulacji zużycia glukozy i kwasów tłuszczowych przez mięśnie; charakteryzuje znaczenie AMP i fruktozo-2,6-bisfosforanu w integracji metabolizmu tłuszczów i węglowodanów.

Prezentacje multimedialne do przygotowania przez studentów: − Synteza TXA2. Wpływ kortykosteroidów, inhibitorów nieodwracalnych (kwas

acetylosalicylowy) i odwracalnych (fenylbutazon, ibuprofen) na syntezę eikozanoidów.

− Selektywne inhibitory cyklooksygenaz (rofecoxib, celecoxib) i ich znaczenie.

Umiejętności i kompetencje: student umie powiązać informacje o stężeniu cholesterolu w różnych frakcjach lipoproteinowych z ryzykiem wystąpienia chorób sercowo-naczyniowych; potrafi określić skutki metaboliczne niedoboru witaminy D oraz znaczenie długołańcuchowych i nienasyconych kwasów tłuszczowych; potrafi przewidzieć konsekwencje funkcjonalne hamowania aktywności niektórych enzymów uczestniczących w syntezie eikozanoidów (w szczególności COX-1, COX-2) przez NLPZ oraz opisać mechanizm działania selektywnych (celecoxib) i nieselektywnych (kwas acetylosalicylowy, ibuprofen) inhibitorów cyklooksygenaz; umie przewidzieć zmiany aktywności enzymów zachodzące w różnych stanach metabolicznych (stan bezpośrednio po posiłku, stan sytości, stan głodu).

Seminarium: Metabolizm aminokwasów cz. I Wiedza: student zna pojęcia: białka pełno- i niepełnowartościowe, aminokwasy endo- i egzogenne, szybkość obrotu metabolicznego białek, pula wolnych aminokwasów; opisuje sposoby degradacji białek wewnątrzkomórkowych z uwzględnieniem roli ubikwityny i proteasomu; opisuje przebieg reakcji transaminacji, deaminacji oksydacyjnej, deminacji bezpośredniej oraz deamidacji a także charakteryzuje uczestniczące w nich enzymy; opisuje reakcje służące do wiązania jonów amonowych w wątrobie i tkankach pozawątrobowych; zna reakcje cyklu mocznikowego, znaczenie tego cyklu podczas głodzenia oraz związane z nim enzymopatie; opisuje przebieg reakcji katabolicznych aminokwasów białkowych.

Prezentacje multimedialne do przygotowania przez studentów: − Ubikwityna i proteasom. − Skutki zaburzeń metabolizmu aminokwasów – fenyloketonuria, choroba syropu

klonowego, alkaptonuria, tyrozynemie.

Umiejętności i kompetencje: student potrafi przedstawić sposób włączania szkieletów węglowych aminokwasów w poszczególne szlaki metaboliczne, podać mechanizm przenoszenia jonów amonowych z tkanek obwodowych do wątroby a także strategie wykorzystywane w detoksykacji jonów amonowych; potrafi przedstawić energetykę cyklu mocznikowego, podać sposoby jego regulacji, wykazać związek tego cyklu z cyklem kwasu cytrynowego oraz podać sposoby zminimalizowania konsekwencji wrodzonych enzymopatii cyklu mocznikowego; umie określić metabolity służące do syntezy aminokwasów w organizmie człowieka oraz przedstawić drogi ich syntezy jak również przedstawić przebieg reakcji degradacji aminokwasów aromatycznych i rozgałęzionych; potrafi scharakteryzować podstawowe enzymopatie metabolizmu

tych aminokwasów (fenyloketonuria, choroba syropu klonowego, alkaptonuria, tyrozynemie); potrafi określić znaczenie aminokwasów siarkowych w tworzeniu struktur wyższego rzędu niektórych polipeptydów (rybonukleaza, insulina).

Seminarium: Metabolizm aminokwasów cz. II. Synteza i rozpad hemoglobiny. Metabolizm żelaza Wiedza: student zna rolę wątroby w metabolizmie aminokwasów, funkcje pełnione przez białka mięśni szkieletowych, zasady rządzące przepływem aminokwasów między tkankami oraz rolę glutaminy w buforowaniu moczu; zna reakcje prowadzące do utlenienia aminokwasów rozgałęzionych w mięśniach szkieletowych oraz szlaki prowadzące do przekształcania aminokwasów rozgałęzionych w glutaminę; zna przebieg reakcji prowadzących do przekształcania aminokwasów w wyspecjalizowane produkty (karnozynę, histaminę, poliaminy, melatoninę, serotoninę, melaninę, adrenalinę, noradrenalinę i kreatynę), przebieg i rolę cyklu alanina-glukoza; charakteryzuje przemiany aminokwasów zachodzące w jelitach oraz zmiany metabolizmu aminokwasów w zależności stanu metabolicznego organizmu; zna budowę hemoglobiny i mechanizm kooperatywnego wiązania tlenu przez hemoglobinę oraz rolę tego białka w transporcie tlenu i dwutlenku węgla; opisuje efekt Bohra; zna szlaki syntezy i degradacji hemu oraz regulację tego procesu; zna metabolizm żelaza oraz białka uczestniczące w transporcie i magazynowaniu żelaza.

Prezentacje multimedialne do przygotowania przez studentów: − Degradacja hemu. Bilirubina pośrednia i bezpośrednia. Żółtaczki – hemolityczna,

mechaniczna, miąższowa, noworodków. − Kooperatywne wiązanie tlenu przez hemoglobinę. Transport tlenu i dwutlenku węgla

przez hemoglobinę. Zmiany powinowactwa hemoglobiny do tlenu indukowane przez 2,3-bisfosfoglicerynian. Efekt Bohra.

Umiejętności i kompetencje: student potrafi przedstawić sposoby utrzymywania stałego poziomu aminokwasów w osoczu w różnych stanach metabolicznych (całonocny post, stan między posiłkami, stan głodu), wykazać, że glutaminian i glutamina pełnią kluczową rolę w gospodarce azotowej ustroju, a także podać funkcje spełniane przez te aminokwasy w różnych narządach (wątroba, jelito, mięśnie szkieletowe, OUN, nerki); potrafi podać różnice w budowie hemoglobiny i mioglobiny oraz na tej podstawie wyjaśnić odrębność funkcjonalną pomiędzy tymi białkami; potrafi wyjaśnić mechanizm wiązania tlenu i dwutlenku węgla przez hemoglobinę, określić wpływ pH, temperatury i ciśnienia parcjalnego dwutlenku węgla oraz 2,3-BPG na wiązanie tlenu przez hemoglobinę; potrafi podać podstawowe enzymopatie dotyczące szlaku biosyntezy hemu, scharakteryzować zaburzenia przemiany bilirubiny (hiperbilirubinemie) oraz opisać podstawowe zaburzenia metaboliczne związane z niedoborem bądź nadmiarem żelaza.

Seminarium: Biochemia, fizjologia i patofizjologia przekazywania sygnałów w komórce. Hormony i czynniki wzrostowe Wiedza: student zna ogólne cechy cząsteczek informacyjnych; opisuje endokrynne, parakrynne i autokrynne działanie cząsteczek informacyjnych; wymienia typy cząsteczek informacyjnych; opisuje nadrodzinę receptorów hormonów steroidowych i

hormonów tarczycy oraz receptorów błonowych (związanych z kanałami jonowymi, o aktywności białkowych kinaz tyrozynowych, o aktywności kinaz serylowo-treonylowych, zawierających motyw siedmiohelikalny); opisuje mechanizm działania insuliny i glukagonu; zna sposób kontroli wydzielania hormonu wzrostu oraz jego wpływ na energetykę komórki; opisuje zmiany metaboliczne zachodzące pod wpływem hormonu wzrostu w tkance tłuszczowej, mięśniach i wątrobie oraz mechanizm działania katecholamin i glukokortykoidów; zna szlak biosyntezy hormonów tarczycy oraz wpływ tych hormonów na metabolizm wątroby, tkanki tłuszczowej i mięśni poprzecznie prążkowanych.

Prezentacje multimedialne do przygotowania przez studentów: − Kontrola wydzielania hormonu wzrostu. Wpływ hormonu wzrostu na energetykę

komórki. Zmiany zachodzące pod wpływem hormonu wzrostu w tkance tłuszczowej, mięśniach i wątrobie.

− Hormony tarczycy. Synteza i regulacja wydzielania hormonów tarczycy. Działanie hormonów tarczycy na poziomie molekularnym. Wpływ hormonów tarczycy na metabolizm wątroby, tkanki tłuszczowej i mięśni poprzecznie prążkowanych.

Umiejętności i kompetencje: student potrafi dokonać klasyfikacji cząsteczek przekazujących informacje na podstawie ich budowy chemicznej, miejsca syntezy, lokalizacji receptorów oraz sposobu działania (endokrynne, parakrynne, autokrynne); potrafi wyjaśnić mechanizm działania cząsteczek przekazujących informację za pośrednictwem receptorów wewnątrzkomórkowych (hormony steroidowe, hormony tarczycy); umie scharakteryzować receptory zewnątrzkomórkowe cząsteczek sygnałowych oraz wyjaśnić na poziomie molekularnym mechanizm przekazywania informacji przez te cząsteczki; student potrafi przedstawić działanie cząsteczek informacyjnych zaangażowanych w proces apoptozy; potrafi przedstawić proces syntezy oraz sposób działania hormonów zaangażowanych w metabolizm energetyczny organizmu (insulina, glukagon, adrenalina, glukokortykoidy, hormony tarczycy).

Seminarium: Metabolizm nukleotydów Wiedza: student wymienia podstawowe modyfikacje zasad azotowych występujące w kwasach nukleinowych; zna wybrane analogi zasad azotowych, nukleozydów i nukleotydów o działaniu terapeutycznym (leki przeciwnowotworowe, immunosupresyjne, obniżające stężenie kwasu moczowego); zna budowę kofeiny, teofiliny, teobrominy i mechanizm działania tych związków na poziomie molekularnym; przedstawia schemat degradacji kwasów nukleinowych pochodzących z diety; zna rolę aminokwasów w syntezie nukleotydów purynowych; wymienia prekursory do syntezy nukleotydów purynowych; zna rolę 5-fosforybozylo-1-pirofosforanu (PRPP) oraz IMP w syntezie nukleotydów; opisuje przebieg reakcji prowadzących do przekształcenia IMP w AMP i GMP oraz do powstania ATP i GTP, drogi reutylizacji adeniny, guaniny i hipoksantyny, proces redukcji rybonukleotydów do 2'-deoksyrybonukleotydów oraz jego regulację, zna przebieg reakcji degradacji nukleotydów purynowych oraz regulację tego procesu, drogi syntezy nukleotydów pirymidynowych, regulację tego procesu, reakcje prowadzące do przekształcenia UMP w nukleotydy cytydylowe i tymidylowe oraz sposoby skoordynowanej regulacji

syntezy nukleotydów purynowych i pirymidynowych; zna szlaki degradacji nukleotydów pirymidynowych i końcowe produkty ich rozpadu.

Prezentacje multimedialne do przygotowania przez studentów: − Podstawowe enzymopatie metabolizmu puryn i pirymidyn (dna moczanowa, zespół

Lesch-Nyhana, niedobory immunologiczne, ksantynuria, acyduria orotowa). − Wykorzystanie pochodnych zasad azotowych i nukleozydów w terapii (leki

przeciwnowotworowe, immunosupresyjne i inne).

Umiejętności i kompetencje: student potrafi wyjaśnić mechanizm działania niektórych leków przeciwnowotworowych takich jak metotreksat i fluorouracyl; potrafi określić znaczenie metylacji cytozyny w regulacji ekspresji genów a także dostrzega związek pomiędzy zmianami epigenetycznymi (np. w pewnych obszarach wysp CpG) a rozwojem nowotworu; potrafi wykazać, że nukleotydy i pokrewne związki (np. nukleozydy), poza ich wykorzystywaniem do syntezy DNA i RNA, pełnią również wiele innych funkcji w komórce; potrafi podać pełen zestaw prekursorów – prostych związków niezbędnych do syntezy nukleotydów purynowych i pirymidynowych; umie oszacować ilość energii niezbędnej do syntezy tych związków a także wyjaśnić, dlaczego leki z grupy sulfonamidów hamują syntezę DNA u bakterii, ale nie zakłócają tego procesu u człowieka; potrafi wyjaśnić, dlaczego planując zajście w ciążę, kobiety powinny zażywać kwas foliowy, umie nakreślić przebieg reakcji cyklu nukleotydów purynowych i wyjaśnić jego znaczenie; potrafi wyjaśnić mechanizm, zgodnie z którym niedobór deaminazy adenozyny prowadzi do ciężkiego złożonego niedoboru immunologicznego - zespół SCID (ang. Severe Combined Immuno Deficiency) a także molekularny mechanizm uszkodzenia stawów u chorych z dną moczanową.

Seminarium: Trawienie i absorpcja składników pokarmowych Wiedza: student opisuje proces trawienia węglowodanów, enzymy uczestniczące w tym procesie oraz absorpcję monosacharydów w przewodzie pokarmowym z udziałem transportera SGLT-1; charakteryzuje rolę SGLT-2 w resorpcji zwrotnej glukozy z kanalików nerkowych; zna typy transporterów glukozy (GLUT) i charakteryzuje na poziomie molekularnym sposób regulacji transportu glukozy do komórki oraz opisuje zaburzenia tego procesu; przedstawia charakterystykę enzymów biorących udział w trawieniu lipidów a w szczególności ich lokalizację i specyficzność; określa rolę cholecystokininy i sekretyny w trawieniu tłuszczów oraz rolę kolipazy i jonów wodorowęglanowych w tym procesie; zna rolę lipazy aktywowanej przez sole kwasów żółciowych; opisuje sposób powstawania i absorpcji miceli pokarmowych, proces resyntezy lipidów w enterocytach i tworzenia chylomikronów oraz udział tiokinazy i acylotransferazy w tym procesie; zna rolę fitosteroli w absorpcji cholesterolu z przewodu pokarmowego; zna zasady transportu triacylogliceroli, kwasów tłuszczowych i ciał ketonowych we krwi; wymienia enzymy trawiące białka w przewodzie pokarmowym oraz podaje ich lokalizację i specyficzność substratową, zna mechanizm powstawania kwasu solnego oraz jego rolę w procesie trawienia białek; opisuje defekty enzymów trawiennych i skutki metaboliczne tych defektów.

Prezentacje multimedialne do przygotowania przez studentów: − Transport glukozy do komórek ośrodkowego układu nerwowego, erytrocytów,

hepatocytów, komórek mięśniowych i tkanki tłuszczowej. − Znaczenie inhibitorów SGLT 2 u chorych na cukrzycę.

Umiejętności i kompetencje: student potrafi wyjaśnić mechanizm absorpcji glukozy i galaktozy z przewodu pokarmowego i różnice na poziomie absorpcji pomiędzy wymienionymi węglowodanami a pobieraniem fruktozy; potrafi podać podobieństwa pomiędzy mechanizmem absorpcji glukozy z przewodu pokarmowego a resorpcją zwrotną tego cukru w kanalikach nerkowych; dostrzega różnice w transporcie glukozy do komórek ośrodkowego układu nerwowego, erytrocytów, hepatocytów, komórek mięśniowych i tkanki tłuszczowej; potrafi wyjaśnić na czym polega rola insuliny w transporcie glukozy do mięśni i tkanki tłuszczowej i dlaczego pod nieobecność insuliny glukoza nie dociera do tych komórek; potrafi wyjaśnić do jakich zaburzeń dojdzie w wyniku niedoboru enzymów degradujących dwucukry pochodzące z diety (laktoza, sacharoza); dostrzega różnice w zdolności do trawienia i absorpcji lipidów przez noworodki i osoby dorosłe; potrafi wyjaśnić na czym polega rola trzustki w procesie trawienia różnych składników pokarmowych; umie określić specyficzność enzymów biorących udział w trawieniu białek pochodzących z diety oraz podać mechanizm zabezpieczający narządy produkujące enzymy proteolityczne przed samostrawieniem; potrafi wyjaśnić mechanizm transportu aminokwasów do komórek nabłonka jelita; charakteryzuje przenośniki zależne i niezależne od jonów sodowych.

Seminarium: Reaktywne formy tlenu. Metabolizm ksenobiotyków. Proces starzenia. Hipotezy Wiedza: student opisuje rodnikową naturę tlenu oraz sposoby generowania ROS; zna reakcje w których powstają ponadtlenki; wymienia główne reakcje w których powstają ROS; charakteryzuje reaktywne formy tlenku azotu (RNOS) oraz syntazę tlenku azotu; zna enzymy zmiatające wolne rodniki, antyoksydanty nieenzymatyczne (witaminy) oraz antyoksydanty endogenne (kwas moczowy, melatonina, bilirubina); zna mechanizm działania enzymów z grupy cytochromu P-450 i ich udział w przekształcaniu ksenobiotyków; zna reakcje sprzęgania, acetylacji i metylacji zachodzące podczas przemian ksenobiotyków, sposoby usuwania ksenobiotyków z komórek; opisuje zespoły przedwczesnego starzenia (zespół progerii Hutchinsona-Gilforda, zespół Wernera), udział wolnych rodników w procesie starzenia oraz wpływ żelaza i miedzi na ten proces; rozumie mechanizm działania diety niskokalorycznej (dietary restriction) na opóźnienie procesu starzenia; zna hipotezy dotyczące procesu starzenia (błonowa, mitochondrialna); opisuje utratę zdolności do degradacji odpadów jako jedną z możliwych przyczyn procesu starzenia, rolę osi mitochondrion-lizosom w tym procesie oraz rolę końcowych produktów zaawansowanej glikacji białek (AGE) i ich receptorów (RAGE) w procesie starzenia organizmu; opisuje utratę zdolności komórek do proliferacji w wyniku nadmiernego skrócenia telomerów jako jedną z możliwych przyczyn procesu starzenia; zna mechanizm działania telomerazy. Prezentacje multimedialne do przygotowania przez studentów: − Reakcje ROS z lipidami błon komórkowych. Oddziaływanie ROS z białkami i DNA. − Telomery. Telomerowa teoria procesu starzenia (zegar biologiczny).

Umiejętności i kompetencje: student umie wyjaśnić sposoby generowania poszczególnych rodzajów reaktywnych form tlenu (ROS); potrafi scharakteryzować rolę oksydoreduktaz (oksydaz, oksygenaz i peroksydaz) w syntezie ROS, wyjaśnić mechanizm jonizacji radiacyjnej prowadzący do syntezy ROS oraz scharakteryzować oddziaływania ROS z DNA, białkami i związkami lipidowymi komórki; umie wyjaśnić działanie syntazy tlenku azotu i określić działania uboczne tlenku azotu i reaktywnych form tlenku azotu; potrafi scharakteryzować procesy syntezy ROS zachodzące podczas fagocytozy oraz określić udział oksydazy NADPH, mieloperoksydazy i HOCl w tym procesie; umie wyjaśnić znaczenie reaktywnych form tlenku azotu w procesach metabolicznych, podać mechanizm działania enzymów zmiatających wolne rodniki – dysmutazy ponadtlenkowej, katalazy, peroksydazy, reduktazy glutationowej; potrafi scharakteryzować działanie antyoksydantów nieenzymatycznych – witaminy E, kwasu askorbinowego, karotenoidów; potrafi opisać mechanizm usuwania ksenobiotyków z organizmu człowieka; scharakteryzować enzymy I i II fazy detoksykacji i wykazać odrębność funkcjonalną obu etapów procesu detoksykacji; potrafi przedstawić najważniejsze hipotezy procesu starzenia i ma świadomość, że żadna z nich nie daje pełnej odpowiedzi na pytanie - dlaczego organizmy się starzeją; potrafi wskazać najistotniejsze źródła wolnych rodników i opisać ich wpływ na starzenie organizmów a także określić znaczenie dialdehydu malonowego (MDA) jako wskaźnika procesów peroksydacji lipidów w organizmie; umie wyjaśnić jakie korzyści osiągają organizmy utrzymywane na niskokalorycznej diecie (dietary restriction); potrafi wyjaśnić mechanizm skracania chromosomów w komórkach somatycznych po każdej rundzie replikacyjnej.

Seminarium: Biochemia wysiłku fizycznego Wiedza: student zna sposób regulacji ekspresji genów aktyny i miozyny, strukturę białek motorycznych komórek eukariotycznych, rolę jonów wapnia, kanałów wapniowych, białek wiążących wapń oraz ATP-az przenoszących jony wapnia w regulacji skurczu mięśnia; charakteryzuje profil metaboliczny mięśni szkieletowych, rezerwy energetyczne zlokalizowane w mięśniach szkieletowych oraz wymianę metabolitów zachodzącą pomiędzy mięśniami a wątrobą (cykl Cori i cykl alanina-glukoza); opisuje metabolizm aminokwasów w mięśniach, zmiany pH zachodzące podczas skurczu mięśnia oraz zmiany stężeń metabolitów zachodzące podczas wysiłku fizycznego Prezentacje multimedialne do przygotowania przez studentów: − Mechanizm molekularny skurczu mięśnia. − Źródła materiału energetycznego dla skurczu mięśnia w przypadku wysiłku

krótkotrwałego (bieg sprinterski), wysiłku o średnim czasie trwania (bieg na 1000 m) oraz wysiłku długotrwałego (bieg maratoński).

Umiejętności i kompetencje: student potrafi scharakteryzować podstawowe białka zaangażowane w skurcz mięśni szkieletowych a także wzajemne oddziaływania zachodzące pomiędzy nimi podczas skurczu; umie scharakteryzować pod względem metabolicznym poszczególne typy włókien mięśniowych; potrafi określić rolę ATP i fosfokreatyny jako związków dostarczających energię do skurczu mięśnia a także wykazać różnice zachodzące w metabolizmie mięśni podczas wysiłku krótkotrwałego

(bieg sprinterski), wysiłku o średnim czasie trwania (bieg na 1000 m) oraz wysiłku długotrwałego (bieg maratoński); potrafi przedstawić schemat obrazujący krążenie metabolitów (mleczan, alanina, glukoza) zachodzące podczas wysiłku fizycznego, przewidzieć zmiany stężenia hormonów (adrenalina, glukagon, insulina) zachodzące podczas wysiłku fizycznego, oszacować wydatek energii konieczny do wykonywania różnych ćwiczeń fizycznych oraz określić zmiany ilościowe zachodzące we frakcjach lipidowych osocza pod wpływem aktywności fizycznej.

Seminarium: Debata - organizmy zmodyfikowane genetycznie (GMO) - argumenty za i przeciw Studenci samodzielnie podejmą decyzję zarówno w kwestii treści programowych jak i materiałów do przygotowania seminarium. Zaplanowano jedynie podział studentów odbywających seminarium w tym samym czasie (dwie grupy dziekańskie – 24 osoby) na „zwolenników GMO” i „przeciwników GMO”. Informacja o podziale na wymienione grupy zostanie przekazana studentom na początku roku akademickiego a ich zadaniem będzie zebranie i przygotowanie materiałów do dyskusji. W wykonaniu tego zadania pomocna będzie umiejętność rozwinięta na ćwiczeniach komputerowych - zdolność do zdobywania informacji naukowych na zadany temat przy pomocy bazy PUBMed.

Ćwiczenie: Kwasy nukleinowe i struktura chromatyny Wiedza: student zna podstawowe cechy struktury DNA i RNA oraz różnice w budowie genomu pro- i eukariotycznego; klasyfikuje kwasy nukleinowe występujące w komórce oraz zna rolę pełnioną przez poszczególne ich rodzaje; zna funkcję plazmidów i enzymów restrykcyjnych; opisuje strukturę nukleosomu oraz rolę histonów w stabilizacji tej struktury a także funkcję potranslacyjnych modyfikacji białek histonowych (acetylacje, fosforylacje, ADP-rybozylacje, metylacje, ubikwitynacje); zna teoretyczne podstawy kolorymetrii.

Umiejętności i kompetencje: student potrafi postępować z materiałem biologicznym, potrafi wyizolować DNA z grasicy cielęcia i przeprowadzić jego hydrolizę oraz przewidzieć, jakie produkty powstaną podczas hydrolizy; umie wykonać chromatografię hydrolizatów DNA oraz zinterpretować otrzymane wyniki; potrafi przygotować preparat DNA do oznaczenia fosforu całkowitego, oznaczyć (analiza kolorymetryczna) ilość fosforu całkowitego w preparacie oraz na tej podstawie oznaczyć procentową zawartość DNA w preparacie grasicy; potrafi przeprowadzić frakcjonowanie subkomórkowe - wyizolować i oczyścić preparat jąder komórkowych z wątroby; badając skutek działania endogennych nukleaz na chromatynę, umie doświadczalnie wykazać nukleosomową strukturę chromatyny; potrafi przeprowadzić elektroforezę DNA w żelu agarozowym, dokonać detekcji rozdzielonego DNA oraz interpretacji otrzymanych wyników.

Ćwiczenie: Glikogen Wiedza: student zna budowę glikogenu, drogę syntezy i rozpadu glikogenu oraz sposoby regulacji tych procesów; wyjaśnia wpływ hormonów na syntezę i rozpad glikogenu; zna różnicę funkcjonalną istniejącą między glikogenem wątrobowym a mięśniowym.

Umiejętności i kompetencje: student potrafi wyizolować i oczyścić glikogen z wątroby zwierzęcej oraz przeprowadzić jego hydrolizę; potrafi wykonać krzywą wzorcową służącą do oznaczenia ilościowego glukozy; wykorzystując właściwości redukujące cząsteczek glukozy powstającej podczas hydrolizy glikogenu, umie oznaczyć jego zawartość w wątrobie.

Ćwiczenie: Kinetyka reakcji enzymatycznej. Wyznaczanie stałej Michaelisa Wiedza: student zna podstawowe sposoby regulacji aktywności enzymów (regulacja ilości enzymów, regulacja poprzez modyfikacje kowalencyjne, regulacja poprzez oddziaływanie z kofaktorami, kompartmentacja metabolitów); zna różnice występujące pomiędzy enzymami o kinetyce hiperbolicznej i sigmoidalnej; opisuje podział enzymów na klasy; definiuje stałą Michaelisa, równanie Michaelisa-Menten oraz równanie Lineweawera-Burka; wyjaśni przebieg reakcji katalizowanej przez inwertazę drożdżową oraz zna metodę wyznaczania stałej Michaelisa; wie w jaki sposób inhibitory kompetycyjne i niekompetycyjne będą wpływały na prędkość reakcji enzymatycznej oraz powinowactwo enzymu do substratu. Umiejętności i kompetencje: student potrafi zakwalifikować dowolny enzym do odpowiedniej klasy, wyjaśnić zasadę metody oznaczania glukozy, oznaczyć ilość glukozy w próbie (wykorzystując właściwości redukujące glukozy); umie wyznaczyć zależność szybkości reakcji od stężenia substratu, a na tej podstawie potrafi wyznaczyć stałą Michaelisa metodą ustalonego czasu (w dwóch układach współrzędnych v= f([S]) i 1/v = f(1/[S]); na podstawie wartości stałej Michaelisa, potrafi określać powinowactwo enzymu do substratu.

Ćwiczenie: Hemoglobina i jej katabolizm. Metabolizm żelaza. Elektroforeza białek Wiedza: student zna budowę hemoglobiny, jej rolę w transporcie tlenu i dwutlenku węgla oraz produkty katabolizmu hemu; definiuje pojęcia bilirubiny wolnej i związanej, pośredniej i bezpośredniej; opisuje przyczyny podwyższonego poziomu bilirubiny i zna schorzenia wpływające na wzrost poziomu poszczególnych rodzajów bilirubiny (wolnej i związanej); wyjaśnia rolę żelaza w metabolizmie energetycznym komórki, wymienia podstawowe białka zawierające w swym składzie żelazo oraz zna białka biorące udział w obrocie metabolicznym żelaza a także zaburzenia dotyczące wchłaniania i obrotu metabolicznego żelaza; zna zasady rządzące ruchem cząsteczek naładowanych w polu elektrycznym oraz zależność ruchliwości elektroforetycznej białek od ich ładunku i masy cząsteczkowej; opisuje metody detekcji białek po rozdziale elektroforetycznym.

Umiejętności i kompetencje: student potrafi oznaczyć ilościowo bilirubinę całkowitą oraz wykonać odczyn Hijmansa van den Bergha (badanie bilirubiny bezpośredniej) a także wyjaśnić przyczyny podwyższonego stężenia bilirubiny; umie wykonać oznaczenie hemoglobiny w próbce krwi oraz wyjaśnić przyczyny i podać konsekwencje obniżonego poziomu hemoglobiny we krwi; potrafi oznaczyć stężenie żelaza w surowicy oraz wyjaśnić przyczyny i podać konsekwencje obniżonego bądź podwyższonego poziomu żelaza; potrafi przygotować żel poliakryloamidowy służący do rozdziału białek, przeprowadzić rozdział elektroforetyczny oraz dokonać detekcji rozfrakcjonowanych białek; umie także wyznaczyć masę cząsteczkową nieznanego białka.

Ćwiczenie: Produkty przemiany azotowej. Lipidy osocza Wiedza: student zna podstawowe cechy obrotu metabolicznego białek; opisuje szlaki degradacji białek (zależny i niezależny od ATP); zna rolę ubikwityny w procesie degradacji białek; opisuje cykl mocznikowy jako główny szlak służący do wydalania związków azotowych i klasyfikuje enzymy biorące udział w przenoszeniu i odszczepianiu grup aminowych (aminotransferazy, dehydratazy, dehydrogenaza glutaminianowa); zna drogę syntezy kreatyny i rolę fosfokreatyny w magazynowaniu energii w mięśniach szkieletowych, reakcje prowadzące do syntezy kwasu moczowego, jego rolę w ustroju oraz defekty enzymatyczne powodujące zaburzenia metabolizmu moczanów; opisuje rolę cholesterolu w organizmie i klasyfikuje frakcje lipoproteinowe osocza; zna podstawowe przyczyny i konsekwencje kliniczne zaburzeń gospodarki lipidowej ustroju.

Umiejętności i kompetencje: student potrafi oznaczyć stężenie kwasu moczowego w surowicy krwi oraz ocenić znaczenie kliniczne wykonanego pomiaru; umie oznaczyć stężenie mocznika w surowicy oraz dokonać interpretacji uzyskanych wyników; potrafi oznaczyć stężenie kreatyniny w surowicy oraz dokonać interpretacji uzyskanych wyników; umie oznaczyć stężenie cholesterolu całkowitego w surowicy oraz wykonać rozdział elektroforetyczny lipoprotein surowicy; potrafi także zinterpretować otrzymany elektroforogram.

Ćwiczenie: Trawienie Wiedza: student zna specyficzność substratową enzymów biorących udział w trawieniu składników pokarmowych, wydzielanych w jamie ustnej, żołądku, wraz z sokiem trzustkowym oraz w jelicie cienkim; zna mechanizm wytwarzania kwasu solnego w żołądku a także rolę żółci w procesie trawienia; opisuje mechanizm wchłaniania produktów trawienia węglowodanów, lipidów i białek oraz procesy zachodzące w jelicie grubym; zna podstawowe defekty enzymów uczestniczących w trawieniu węglowodanów, lipidów i białek oraz skutki tych zaburzeń.

Umiejętności i kompetencje: student potrafi wykazać glikoproteinowy charakter mucyny zawartej w ślinie a także wykryć białko w ślinie i w ślinie pozbawionej mucyny; potrafi określić kwasowość wolną i związaną soku żołądkowego oraz wykryć aktywność hydrolityczną pepsyny, trypsyny, α-amylazy i lipazy trzustkowej; umie również wykryć kwasy i barwniki żółciowe w żółci.

Ćwiczenie: Komputerowe modelowanie peptydów i białek Wiedza: student zna (na poziomie molekularnym) podstawowe cechy struktury cytoszkieletu oraz białka wchodzące w skład cytoszkieletu; zna budowę dystroglikanu i dystrofiny oraz rolę spełnianą przez te białka w rozwoju i działaniu mięśni a także budowę i rolę domeny WW; klasyfikuje mutacje dotyczące genu dystrofiny i dystroglikanu (dystrofie mięśniowe), opisuje budowę białka Pin1 i cdc25C oraz zna rolę spełnianą przez te białka w regulacji cyklu komórkowego; zna również budowę kanału sodowego komórek nabłonkowych oraz konsekwencje mutacji genów kanałów sodowych (choroba Liddle'a).

Umiejętności i kompetencje: student potrafi posługiwać się programem DeepView służącym do graficznego obrazowania konformacji białek oraz do badania oddziaływań pomiędzy cząsteczkami białek; potrafi wykorzystać dane pobrane z internetowych baz danych do analizy oddziaływań między białkami; korzystając z programu DeepView, umie przedstawić graficznie konformację fragmentu białka, oraz pokazać wzajemne oddziaływania łańcuchów polipeptydowych; potrafi również wykazać podobieństwo domen zlokalizowanych w dwóch różnych białkach oraz znaleźć w łańcuchu polipeptydowym charakterystyczne sekwencje, pojawiające się na skutek mutacji odpowiedniego genu.

Ćwiczenie: Internetowe bazy danych jako narzędzia w biologii molekularnej Wiedza: student zna schemat organizacji genu organizmów eukariotycznych oraz znaczenie sekwencji regulujących ekspresję genu; zna reguły, według których zachodzi proces transkrypcji, obróbki potranskrypcyjnej oraz redagowania RNA; zna proces translacji oraz mechanizmy rządzące syntezą białka; opisuje proces syntezy cDNA.

Umiejętności i kompetencje: student potrafi korzystać z informacji zawartych w bazie internetowej Gene znajdującej się przy National Center for Biotechnology Information (NCBI); umie odnaleźć sekwencje określonego genu oraz wyszukać w jego obszarze sekwencje nukleotydowe eksonów i intronów; na podstawie informacji zawartych w bazie potrafi opisać rolę pełnioną przez dane białko; na podstawie danych z bazy OMIM (Online Mendelian Inheritance in Man) potrafi wskazać schorzenia związane z mutacjami dotyczącymi danego genu; wykorzystując bazę SNP (Single Nucleotide Polymorphism) umie znaleźć informacje na temat mutacji punktowych, częstości występowania danej mutacji oraz odszukać dane literaturowe dotyczące tych mutacji; na podstawie bazy Nucleotide potrafi znaleźć locus danego genu oraz znaleźć sekwencje regulatorowe przylegające do danego genu; potrafi również dotrzeć do informacji naukowych na zadany temat, posługując się bazą PUBMed.

25. Opis zajęć integrujących wiedzę z biochemii, fizjologii i patofizjologii

Wykład: BIOCHEMIA, fizjologia i patofizjologia przekazywania sygnałów w komórce Ogólne cechy cząsteczek informacyjnych. Działanie endokrynne, parakrynne i autokrynne cząsteczek informacyjnych. Typy cząsteczek informacyjnych – układ nerwowy, układ wewnątrzwydzielniczy, układ odpornościowy. Wewnątrzkomórkowe receptory czynników transkrypcyjnych. Nadrodzina receptorów hormonów steroidowych i hormonów tarczycy. Receptory błonowe. Receptory związane z kanałami jonowymi. Receptory o aktywności kinaz białkowych. Szlak związany z białkiem Ras. Szlak kinazy MAP. Receptor insulinowy. Receptory mające aktywność kinaz serylowo-treonylowych. Receptory zawierające motyw siedmiohelikalny. Działanie insuliny i glukagonu. Wydzielanie i działanie somatostatyny. Kontrola wydzielania hormonu wzrostu. Wpływ hormonu wzrostu na energetykę komórki. Zmiany zachodzące pod wpływem hormonu wzrostu w tkance tłuszczowej, mięśniach i wątrobie. Katecholaminy - adrenalina, noradrenalina i dopamina. Regulacja wydzielania mechanizm działania katecholamin. Rozpad katecholamin.

Glukokortykoidy. Regulacja wydzielania kortyzolu (hydroksykortyzonu). Działanie kortyzolu na poziomie molekularnym. Hormony tarczycy – budowa. Synteza hormonów tarczycy. Regulacja wydzielania hormonów tarczycy. Działanie hormonów tarczycy na poziomie molekularnym. Wpływ hormonów tarczycy na metabolizm wątroby, tkanki tłuszczowej i mięśni poprzecznie prążkowanych.

Wykład: BIOCHEMIA, fizjologia i patofizjologia trawienia i absorpcji składników pokarmowych Działanie alfa-amylazy ślinowej i trzustkowej na główne polisacharydy pochodzące z diety (skrobia, niewielkie ilości glikogenu) – specyficzność enzymu i produkty degradacji. Disacharydazy związane z rąbkiem szczoteczkowym nabłonka jelitowego i ich specyficzność działania - maltaza, dwufunkcyjny enzym - sacharazo-izomaltaza, laktaza i trehalaza; zdolność laktazy do degradacji celobiozy i innych beta-glikozydów; dodatkowa funkcja drugiej domeny katalitycznej – rozszczepianie glikozyloceramidów. Absorpcja węglowodanów w przewodzie pokarmowym i rola SGLT-1. Rola SGLT-2 w resorpcji zwrotnej glukozy z kanalików nerkowych. Mechanizm działania pompy sodowo potasowej. Transport glukozy do tkanek - niezależna od jonów Na+ dyfuzja ułatwiona. Specyficzność tkankowa ekspresji transporterów glukozy (GLUT); charakterystyka i rozmieszczenie w tkankach GLUT-1, GLUT-2, GLUT-3, GLUT-4, GLUT-5. Transport glukozy zależny (GLUT-4) i niezależny (pozostałe) od obecności insuliny. Trawienie lipidów w przewodzie pokarmowym; specyficzność działania lipaz (ślinowej, żołądkowej i trzustkowej); czynniki wspomagające trawienie lipidów i mechanizm ich działania (cholecystokinina, sekretyna, jony wodorowęglanowe, kolipaza). Absorpcja cholesterolu w jelitach. Tworzenie i absorpcja micelli pokarmowych, resynteza lipidów w enterocytach i tworzenie chylomikronów. Specyfika trawienia i absorpcji składników lipidowych przez noworodki. Mechanizm aktywacji enzymów proteolitycznych przewodu pokarmowego. Specyficzność molekularna proteaz trawiennych – trypsyny, chymotrypsyny, elastazy, karboksypeptydazy A i karboksypeptydazy B. Transport oligopeptydów i aminokwasów do komórek nabłonka jelitowego. Przenoszenie aminokwasów z komórek nabłonka do naczyń krwionośnych. Energetyka transportu aminokwasów – rola ATP i jonów sodowych.

Wykład: BIOCHEMIA, fizjologia i patofizjologia wysiłku fizycznego Regulacja ekspresji genów aktyny i miozyny. Charakterystyka miozyny, dyneiny i kinezyny – białek należących do nadrodziny NTP-az typu P. Struktura sarkomeru. Typy metaboliczne włókien mięśniowych. Struktura molekularna filamentów mięśniowych. Budowa aktyny. Interakcje miozyny i aktyny. Inicjacja skurczu mięśnia – rola jonów wapniowych. Rola receptorów rianodynowych i dihydropirydynowych w regulacji skurczu mięśnia. Mechanizm molekularny skurczu mięśnia – rola aktyny, miozyny, troponin oraz ATP w tym procesie. Rezerwy energetyczne organizmu wykorzystywane podczas skurczu mięśnia. Zmiany stężenia metabolitów (ATP, fosfokreatyna, glukoza, glikogen, tłuszcze) zachodzące podczas wysiłku fizycznego. Zmiany stężenia hormonów (adrenalina, glukagon, insulina) zachodzące podczas wysiłku fizycznego.

26. Kontynuacja przedmiotu przewidziana na zajęciach z: genetyki, diagnostyki laboratoryjnej, farmakologii

27. Zalecane kursy fakultatywne i zajęcia uzupełniające 28. Informacje dodatkowe dostępne są pod adresem

http://www.hrabec.webpark.pl, http://sites.google.com/site/ezhrabec/