Plan wykładów

Dr hab. inż. Zofia Mazerska
Katedra Technologii Leków i Biochemii
Program wykładu z biochemii,
Biotechnologia, semestr VI
Kanały błonowe i pompy – transport komórkowy.
Transport aktywny i bierny. Pompy jonowe ATP
zależne. ATP zależne transportery organiczne;
podstawa zjawiska oporności wielolekowej. Transport
sprzężony. Transport ułatwiony: selektywne kanały
jonowe. Kanał receptora acetylocholinowego, przekazywanie impulsów nerwowych. Kanał
sodowy i potasowy, połączenia komunikacyjne pomiędzy komórkami.
Podstawowe pojęcia metabolizmu.
Rola ATP w przebiegu reakcji termodynamicznie
niekorzystnych. Procesy kataboliczne i anaboliczne
a reakcje utleniania i redukcji. Kofaktory reakcji.
Potrójna regulacja procesów metabolicznych.
Przekazywanie sygnałów.
Podstawy
procesów
przekazywania
sygnałów.
Receptory siedmiohelisowe, aktywowane białko G, rola
cyklicznego
AMP.
Hydroliza
bifosforanu
fosfatydyloinozytolu
jako
generator
cząstek
informacyjnych. Jony wapnia uwalniane z przedziałów
magazynujących. Rola kinazy białkowej C. Jony wapnia
jako wszechobecny informator w cytozolu.
Szlak glikolizy i glukoneogeneza
Glikoliza jako prawie uniwersalna droga przekształcania energii
w wielu organizmach. Etapy glikolizy, produkcja ATP, NADH,
regulacja
enzymów
katalizujących:
heksokinazy,
fosfofruktokinazy, kinazy pirogronianowej. Synteza glukozy z
niecukrowych prekursorów. Szlak glukoneogenezy.
Cykl kwasu cytrynowego.
Powstawanie acetylokoenzymu A z pirogronianu.
Synteza cytrynianu ze szczawioostanu. Bursztynylo CoA
z ketoglutaranu. Regeneracja szczawiooctanu poprzez
utlenianie bursztynianu. Stechiometria cyklu kwasu
cytrynowego. Mechanizmy kontroli. Cykl jako źródło
prekursorów biosyntez. Rola cyklu glioksalowego.
Oksydacyjna fosforylacja.
Od
NADH
do
O2
w
mitochondriach.
Wysokoenergetyczne elektrony determinujące potencjał
redox i zmiany energii swobodnej. Różnica potencjałów
1,14 V siłą napędową transportu elektronów. Pompy
protonowe i gradient protonów indukujący syntezę ATP.
Transport cząsteczek poprzez błonę mitochondrialną.
Regulacja fosforylacji na podstawie potrzeb produkcji
ATP.
Reakcje pod wpływem światła – fotosynteza
Chloroplasty i błona tylakoidowa. Dwa układy
fotosystemów. Generacja gradientu protonowego i
NADPH. Rola reduktazy NADP+ ferrodoksynowej,
gradient protonowy jako siła napędowa syntezy
ATP. Kompleksy „zbierające” energię światła.
Metabolizm glikogenu
Enzymy metabolizujące glikogen: fosfoglukomutaza,
glukozo-6-fosfataza w wątrobie. Rola fosforanu
pirydoksalu. Fosforylazy glikogenowe w mięśniach i w
wątrobie, Kinaza fosforylazowa i jej aktywacja.
Regulacja rozkładu glikogenu przez glukagon i
epinefryny, drogi syntezy i degradacji glikogenu,
syntaza glikogenu. Regulacja syntezy i degradacji
glikogenu, fosfataza-1 białkowa, efekt regulatorowy kinaz i insuliny. Poziom glukozy we krwi a
metabolizm glikogenu.
Metabolizm kwasów tłuszczowych –
degradacja i biosynteza
Transport w chylomikronach i trawienie przez lipazy
trzustki. Aktywacja przez CoA. Funkcja karnityny.
Produkty oksydacji kwasów tłuszczowych: acetyloCoA, NADH, FADH2, ATP, dodatkowe etapy
degradacji kwasów tłuszczowych: izomerazy i
reduktazy. Przekształcenie propionylo-CoA w
bursztynylo-CoA. Utlenianie w peroksysomach.
Źródło ciał ketonowych. Różnice między szlakiem
biodegradacji i biosyntezy. Cykl elongacji w biosyntezie. Kompleks enzymatyczny syntazy
kwasów tłuszczowych i jego inhibitory. Transport grup acylowych z mitochondrium do cytozolu.
Karboksylaza acetylokoenzymu A w kontroli metabolizmu kwasów tłuszczowych. Kwasy
ikozanoidowe, synteza prostaglandyn.
Obieg białek i rozkład aminokwasów.
Trawienie białek i regulacja ich obiegu.
Ubikwityna, kompleks proteosomu,
deaminacja aminokwasów.
Aminotransferazy: rola fosforanu
pirydoksalu, aminotransferaza
asparaginowa. Cykl alaniny i cykl
mocznikowy. Dalsze losy zdegradowanych aminokwasów: pirogronian, szczawiooctan, αketoglutaran, bursztynylo-CoA. Oksygenazy w degradacji aromatycznych aminokwasów.
Biosynteza aminokwasów
Wiązanie azotu atmosferycznego, asymilacja
jonów amonowych. Rodziny biosyntezy
aminokwasów: szczawioostanu, pirogronianu,
fosfoenolopirogronianu, α-ketoglutaranu, 3fosfoglicerynianu. Tetrahydrofolian jako źródło
ugrupowania
jednowęglowego.
Sadenozylometionina
jako
donor
grupy
metylowej. Syntaza tryptofanowa. Regulacja
biosyntezy aminokwasów poprzez sprzężenie
zwrotne. Regulacja aktywności syntazy glutaminowej. Aminokwasy jako prekursory wielu
ważnych biomolekuł.
Biosynteza nukleotydów
Synteza de novo pierścienia pirymidyny; orotan jako
produkt pośredni. Synteaza UTP i CTP. Synteza
puryn poprzez PRPP oraz inozynian (IMP).
Powstawanie AMP i GMP z IMP. Synteza
deoksyrybonukleotydów poprzez redukcję rodnikową
rybonukleotydów. Synteza tymidylanu. (TMP). Rola
reduktazy
dihydrofolianowej
w
regeneracji
tetrahydrofolianu.
Mechanizm
działania
leków
przeciwnowotworowych: 5-fluorouracylu i metotreksatu. Regulacja biosyntezy nukleotydów
poprzez inhibicję ze sprzężeniem zwrotnym. Synteza NAD+, FAD i CoA. Efekty zaburzenia
metabolizmu nukleotydów w organizmie.
Biosynteza błon biologicznych i steroidów.
Rola kwasu fosfatydowego. Aktywowany diacyloglicerol
i aktywowany alkohol jako substraty biosyntezy
fosfolipidów. Powstawanie plazmalogenów i innych
fosfolipidów eterowych. Synteza sfingolipidów z
ceramidu. Gangliozydy i choroba Taya-Sachsa.
Biosynteza cholesterolu. Mewalonian i skwalen jako
związki pośrednie. Regulacja biosyntezy cholesterolu.
Receptor LDL. Hipercholesterolemia i arterioskleroza. Pochodne cholesterolu. Sole kwasów
żółciowych i hormony sterydowe.
Integracja procesów metabolicznych w organizmie
Podstawowe reguły przebiegu procesów metabolicznych.
Główne szlaki metaboliczne i miejsca kontroli. Punkty
kluczowe: glukozo-6-fosforan, pirogronian i acetylo-CoA.
Profile metaboliczne organów. Zmiany przebiegu szlaków
metabolicznych w okresie głodu.