biochemia - Katedra Fizjologii i Biochemii AWF Kraków

BIOCHEMIA
Kierunek: Fizjoterapia
Studia stacjonarne I stopnia
rok I, semestr I
CELE NAUCZANIA: poznanie podstaw biochemii ze szczególnym uwzględnieniem
roli krwi, płuc i nerek w utrzymywaniu izohydrii
podstawowych zaburzeń równowagi kwasowo-zasadowej krwi w wysiłku fizycznym oraz
w wybranych schorzeniach
związku między budową a funkcją wybranych białek ważnych w organizmie człowieka
roli podstawowych szlaków metabolicznych w uzyskiwaniu energii
roli wybranych procesów anabolicznych w funkcjonowaniu organizmu
znaczenia regularnej aktywności fizycznej w profilaktyce i leczeniu chorób cywilizacyjnych
ZAGADNIENIA,
KTÓRYCH
PRZYSTĄPIENIEM DO ZAJĘĆ
ZNAJOMOŚĆ
JEST
WYMAGANA
PRZED
Wymagana znajomość zagadnień z biologii: Budowa komórki zwierzęcej: skład chemiczny komórki;
budowa i funkcje organelli komórkowych. Enzymy. Mały i duży obieg krwi, krew tętnicza i żylna,
rola erytrocytów. Rola nerki w usuwaniu produktów przemiany materii. Wymiana tlenu i dwutlenku
węgla między organizmem a środowiskiem zewnętrznym.
Wymagana znajomość zagadnień z chemii: Dysocjacja elektrolityczna. Elektrolity mocne i słabe.
Teorie kwasów i zasad. Definicja i skala pH. Roztwory buforowe i mechanizm ich działania w teorii
protonowej Brönsteda. Stan równowagi i stała równowagi reakcji. Budowa i reakcje charakterystyczne
dla wybranych związków organicznych: alkohole, aldehydy, kwasy karboksylowe, estry, aminokwasy,
białka, węglowodany, lipidy.
PLAN I ORGANIZACJA ZAJĘĆ
Zajęcia obejmują: 14 godzin wykładów i 28 godzin ćwiczeń.
Nauczanie zakończone jest egzaminem.
PROGRAM ĆWICZEŃ
ĆWICZENIA 1: Roztwory. Równowaga chemiczna. Dysocjacja elektrolityczna. Kwasy i zasady.
Wymagana znajomość zagadnień (powtórzenie wiadomości ze szkoły średniej): Powtórzenie wiadomości z chemii
roztworów. Roztwory. Dysocjacja elektrolityczna. Stopień dysocjacji. Stan równowagi, stała równowagi. Reguła przekory.
Teorie kwasów i zasad. Kwasy i zasady w teorii protonowej. Elektrolity mocne i słabe. Iloczyn jonowy wody. Definicja i
skala pH.
Zalecana literatura: Podręczniki do chemii ze szkoły średniej. Chemia ogólna z elementami biochemii, T. Kędryna.
Ćwiczenia praktyczne 1: Zasady BHP. Badanie pH roztworów przy użyciu wskaźników.
ĆWICZENIA 2: Roztwory buforowe. Mechanizm działania buforów na przykładzie buforu fosforanowego. Równanie
Hendersona-Hasselbalcha. Źródła jonu wodorowego w organizmie. Bufory zewnątrz i
wewnątrzkomórkowe.
Materiał teoretyczny do przygotowania na ćwiczenia: Teoria Brönsteda na przykładach. Mechanizm działania buforów.
Równanie Hendersona-Hasselbalcha. Bufor fosforanowy w ujęciu teorii protonowej Brönsteda.
Zalecana literatura: Podręczniki do chemii ze szkoły średniej. Chemia ogólna z elementami biochemii, T. Kędryna.
Ćwiczenia praktyczne 2: Buforowanie jonów H+ we krwi (program do symulacji- Kwasica metaboliczna). Badanie
właściwości buforujących roztworów.
ĆWICZENIA 3: Homeostaza. Izohydria. Równowaga kwasowo-zasadowa. Bufory krwi i bufory nerek. Bufor
węglanowy- działanie w organizmie. Zaburzenia równowagi kwasowo-zasadowej: kwasica
(oddechowa i metaboliczna) i zasadowica (oddechowa i metaboliczna). Rola płuc i nerek w
utrzymywaniu izohydrii.
Materiał teoretyczny do przygotowania na ćwiczenia: Źródła jonu wodorowego w organizmie. Bufory zewnątrz i
wewnątrzkomórkowe. Mechanizm działania buforu węglanowego w wysiłku fizycznym. Kwasica metaboliczna w
intensywnym wysiłku fizycznym. Parametry równowagi kwasowo-zasadowej krwi w spoczynku i po intensywnym wysiłku .
Zalecana literatura: Równowaga kwasowo-zasadowa, K. Duda w „Fizjologiczne podstawy wysiłku fizycznego”, pod red.: J.
Górskiego. „Biochemia kliniczna i analityka” pod red.: S. Angielskiego. Chemia ogólna z elementami biochemii, T. Kędryna.
Ćwiczenia praktyczne 3: Zaburzenia równowagi kwasowo-zasadowej (kwasica i zasadowica oddechowa, zasadowica
metaboliczna, kompensacja nerkowa – program do symulacji).
ĆWICZENIA 4: Aminokwasy. Białka wiążące tlen: hemoglobina i mioglobina. Udział erytrocytu w wymianie gazowej
na poziomie płuc i tkanek. Funkcja buforująca hemoglobiny.
Materiał teoretyczny do przygotowania na ćwiczenia: Budowa i właściwości aminokwasów na przykładzie wybranych
aminokwasów. Reakcje charakterystyczne (reakcja kondensacji, deaminacji oksydacyjnej, transaminacji na przykładzie
alaniny i glutaminianu). Jon obojnaczy aminokwasu. Punkt izoelektryczny. Budowa białek. Powstawanie struktury I, II, III,
IV rzędowej białek. Denaturacja białek. Funkcje białek. Białka wiążące tlen. Hemoglobina i mioglobina.
Zalecana literatura: Biochemia, Stryer L.; Biochemia, Harper A. Murray R.K., Granner D.K., Mayes P.A., Rodell V.W.;
Biochemia – krótkie wykłady, Hames B.D., Hooper N.M., Houghton J.D. Principles of Biochemistry, Lehninger, David L.
Nelson, Michael M. Cox
Ćwiczenia praktyczne 4: Porównanie własności buforujących wody destylowanej, wody wodociągowej i surowicy. Udział
erytrocytu w wymianie gazowej na poziomie płuc i tkanek- przygotowanie schematu.
ĆWICZENIA 5: Enzymy.
Materiał teoretyczny do przygotowania na ćwiczenia: Budowa enzymu. Mechanizm katalizy enzymatycznej. Czynniki
wpływające na szybkość reakcji enzymatycznej. Inhibicja kompetycyjna i niekompetycyjna.
Zalecana literatura: Biochemia, Stryer L.; Biochemia, Harper A. Murray R.K., Granner D.K., Mayes P.A., Rodell V.W.;
Biochemia – krótkie wykłady, Hames B.D., Hooper N.M., Houghton J.D. Principles of Biochemistry, Lehninger, David L.
Nelson, Michael M. Cox
Ćwiczenia praktyczne 5: Rozkład sacharozy pod wpływem inwertazy oraz wykrywanie obecności katalazy w ziemniaku.
ĆWICZENIA 6: KOLOKWIUM I: Roztwory i ich stężenia. Dysocjacja elektrolityczna. Stała równowagi i reguła
przekory. Kwasy i zasady w teorii protonowej. Moc kwasów i zasad. Iloczyn jonowy wody.
Definicja i skala pH. Roztwory buforowe i ich działanie. Równowaga kwasowo-zasadowa
krwi. Bufory zewnątrz i wewnątrzkomórkowe. Bufory krwi i bufory nerkowe. Zaburzenia
równowagi kwasowo-zasadowej. Rola płuc i nerki w utrzymywaniu izohydrii. Aminokwasy
–budowa i własności. Białka - zależność między budową i funkcją. Cykl mocznikowy.
Hemoglobina, mioglobina, miozyna. Enzymy.
ĆWICZENIA 7: Rodzaje syntezy ATP. Fosforylacja oksydacyjna.
Powtórzenie wiadomości ze szkoły średniej: Utlenianie i redukcja.
Materiał teoretyczny do przygotowania na ćwiczenia: Etapy uzyskiwania energii z substratów energetycznych tj. glukoza,
kwasy tłuszczowe, aminokwasy (krótkie przedstawienie procesów i produktów w nich uzyskiwanych). ATP i jego rola w
komórce. Budowa łańcucha oddechowego.
Zalecana literatura: Reakcje utleniania i redukcji- podręczniki ze szkoły średniej. Chemia ogólna z elementami biochemii,
T. Kędryna.; Biochemia – krótkie wykłady, Hames B.D., Hooper N.M., Houghton J.D.; Metabolizm, B. Korzeniewski.
Ćwiczenia warsztatowe: Synteza ATP w wewnętrznej błonie mitochondrialnej- film dydaktyczny.
ĆWICZENIA 8: Cukry. Indeks glikemiczny. Glikoliza-szlak Embdena-Meyerhofa-Parnasa. Losy pirogronianu.
Powtórzenie wiadomości ze szkoły średniej: Budowa wybranych związków organicznych. Aldehydy – reakcja utleniania
aldehydów (próba Tollensa i Trommera). Budowa i podział węglowodanów.
Materiał teoretyczny do przygotowania na ćwiczenia: Znaczenie cukrów. Transportery glukozy - znaczenie GLUT4.
Zalecana literatura: Biochemia, Stryer L.; Biochemia, Harper A. Murray R.K., Granner D.K., Mayes P.A., Rodell V.W.;
Biochemia – krótkie wykłady, Hames B.D., Hooper N.M., Houghton J.D.; Biochemia, Harper A. Murray R.K., Granner D.K.,
Mayes P.A., Rodell V.W.; Principles of Biochemistry, Lehninger, David L. Nelson, Michael M. Cox
Ćwiczenia praktyczne 8: Własności redukujące cukrów (glukoza, sacharoza, laktoza).
Ćwiczenia warsztatowe: Wszystkie reakcje glikolizy: reakcje nieodwracalne, kluczowe enzymy, reakcje fosforylacji
substratowej, czynniki wpływające na hamowanie i przyspieszenie procesu glikolizy.
ĆWICZENIA 9: Cykl Krebsa. Zysk energetyczny z całkowitego utleniania glukozy. Glikogen - rozpad w wątrobie i w
mięśniach szkieletowych. Glikogenoliza.
Materiał teoretyczny do przygotowania na ćwiczenia: Rozpad glikogenu. Kontrola hormonalna metabolizmu glikogenu.
Zalecana literatura: Biochemia, Stryer L.; Biochemia – krótkie wykłady, Hames B.D., Hooper N.M., Houghton J.D.;
Biochemia, Harper A. Murray R.K., Granner D.K., Mayes P.A., Rodell V.W.; Principles of Biochemistry, Lehninger, David
L. Nelson, Michael M. Cox, Metabolizm, B. Korzeniewski.
Ćwiczenia praktyczne 9: Reakcje nieodwracalne glikolizy. Fosforylacja substratowa w glikolizie i w cyklu Krebsa.
Obliczanie zysku energetycznego z całkowitego utleniania glukozy. Rozpad glikogenu w mięśniach szkieletowych i w
wątrobie.
ĆWICZENIA 10: Pisemna poprawa kolokwium I. Triacyloglicerole i wolne kwasy tłuszczowe – budowa chemiczna i
rola w organizmie. Lipoproteiny.
Powtórzenie wiadomości ze szkoły średniej: Budowa wybranych związków organicznych: alkohole - grupa funkcyjna,
reakcje charakterystyczne (reakcja estryfikacji z kwasami organicznymi i nieorganicznymi np. z kwasem azotowym V,
kwasem fosforowym V); alkohole wielowodorotlenowe na przykładzie glicerolu, kwasy karboksylowe, estry. Reakcja
syntezy i hydrolizy estrów.
Materiał teoretyczny do przygotowania na ćwiczenia: Triacyloglicerole i kwasy tłuszczowe. Hydroliza triacylogliceroli.
Rola lipazy triacylogliceroli. Frakcje lipoprotein we krwi.
Zalecana literatura: Biochemia – krótkie wykłady, Hames B.D., Hooper N.M.; Biochemia, Stryer L.; Biochemia, Harper A.
Murray R.K., Granner D.K., Mayes P.A., Rodell V.W.; Metabolizm, B. Korzeniewski; Wprowadzenie do fizjologii klinicznej,
pod red.: Stanisława Kozłowskiego i Krystyny Nazar, Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 1999.
Ćwiczenia warsztatowe 10: Lipoproteiny. Powstawanie płytki miażdżycowej- film dydaktyczny
ĆWICZENIA 11: Etapy całkowitego utleniania kwasów tłuszczowych. Proces -oksydacji. Glukoneogeneza- znaczenie
procesu. Reaktywne formy tlenu i azotu.
Materiał teoretyczny do przygotowania na ćwiczenia: Etapy całkowitego utleniania kwasów tłuszczowych. Reaktywne
formy tlenu. Źródła RFT. Jedno i dwuelektronowa redukcji tlenu. Działanie RFT na struktury komórkowe.
Zalecana literatura: Biochemia – krótkie wykłady, Hames B.D., Hooper N.M.; Biochemia, Stryer L.; Biochemia, Harper A.
Murray R.K., Granner D.K., Mayes P.A., Rodell V.W.; Druga twarz tlenu, Bartosz G.
Ćwiczenia warsztatowe 10:
Etapy uzyskiwania energii z kwasów tłuszczowych (program multimedialny). Obliczanie
zysku energetycznego z całkowitego spalania nasyconych kwasów tłuszczowych o parzystej liczbie węgli
w cząsteczce. Etapy uzyskiwania glukozy z mleczanu-cykl Corich.
ĆWICZENIA 12: KOLOKWIUM II: Budowa chemiczna i reakcje charakterystyczne cukrów i triacylogliceroli. Synteza
ATP - fosforylacja substratowa i oksydacyjna. Katabolizm i anabolizm. RFT i ochrona antyoksydacyjna.
ĆWICZENIA 13: Cukrzyca- patogeneza schorzenia, objawy. Narządowy profil enzymatyczny.
Materiał teoretyczny do przygotowania na ćwiczenia: Cukrzyca- rodzaje cukrzycy, etiologia, objawy. Kinaza kreatynowa,
dehydrogenaza mleczanowa, aminotransferaza alaninowa jako przykłady enzymów wykorzystywanych w diagnostyce
laboratoryjnej.
Ćwiczenia warsztatowe 12: Wątroba a metabolizm węglowodanów, kwasów tłuszczowych i aminokwasów. Źródła i losy
acetylo-CoA. Ciała ketonowe. Znaczenie oznaczania aktywności enzymów (wybrane przykłady).
ĆWICZENIA 14: ZALICZENIE SEMESTRALNE. Pisemna poprawa kolokwium II.
Podstawą uzyskania zaliczenia ćwiczeń, które jest podstawą do dopuszczenia do egzaminu są pozytywne oceny z
kolokwiów, obecność na ćwiczeniach, jak również komplet wypełnionych indywidualnie kart ćwiczeń i sprawozdań
(praca własna).