Biochemia. Schematy, pytania, odpowiedzi - ebook

PRZEDMOWA

Powiedz mi, a zapomnę

Pokaż, a zapamiętam

Pozwól mi to zrobić, a zrozumiem.

Konfucjusz

Tylko ten, kto zadaje pytania,

może mieć wiedzę.

Hans-Georg Gadamer

Cechą procesu edukacji jest konieczność zapamiętywania przez studentów ogromnej ilości informacji. Ponieważ przekazanie wiedzy zawsze poprzedza praktykę w procesie uczenia się, „utrata informacji” jest poważnym problemem dla studentów przystępujących do jej stosowania. Student musi świadomie dojść do wniosku, że powinien nie tylko opanować pewien zasób wiedzy z określonego przedmiotu, lecz także przenosić go na kolejne kursy, które na niej bazują. W ten sposób podstawowa wiedza jest na końcowych etapach szkolenia przeformatowywana w kształtowanie określonych kompetencji zawodowych. Przejrzystość prezentacji materiałów i aktywizacja ich użytkowania w największym stopniu przyczyniają się do kształtowania gotowości przyszłych lekarzy, diagnostów, farmaceutów oraz przedstawicieli innych zawodów medycznych i niemedycznych do rozwiązywania zadań zawodowych.

Studenci muszą zrozumieć w jaki sposób wiele przemian biochemicznych zachodzących w każdej komórce odnosi się do prawidłowego działania organizmu człowieka oraz do rozwoju procesów patologicznych i przebiegu choroby, aby wykorzystać te informacje w rozwiązywaniu zadań zawodowych. Poszukiwanie odpowiedzi na pytanie aktywizuje zdolności umysłowe uczniów, zmusza ich do zagłębienia się w istotę rozpatrywanego procesu, a w efekcie do usystematyzowanego jego rozumienia.

Połączenie klarowności informacji przedstawianej w postaci schematów, aktywizacja studentów poprzez poszukiwanie odpowiedzi na pytania oraz możliwość kontroli i korygowania powstałych rozwiązań poprzez porównanie ze standardowymi odpowiedziami, to potrójny cel, który starali się osiągnąć autorzy podczas tworzenia tego podręcznika.

Podręcznik przeznaczony jest dla studentów zgłębiających wiedzę z zakresu biochemii. Koncentruje się na przemianach metabolicznych głównych klas związków bioorganicznych: węglowodanów, lipidów, białek i nukleotydów, a także udziale enzymów i witamin w procesach metabolicznych.

Podręcznik składa się z 5 rozdziałów, z których każdy składa się z dwóch części: pytań i standardów odpowiedzi. Cechą podręcznika jest obecność kolorowych schematów przemian metabolicznych, do których formułowane są pytania oraz zamieszczenie standardowych odpowiedzi. Takie podejście umożliwia studentom samodzielne zrozumienie biochemicznej logiki procesów metabolicznych i wykorzystanie jej na dalszych etapach kształcenia oraz w przyszłej działalności zawodowej. W warunkach coraz powszechniejszego wykorzystywania metod kształcenia na odległość aspekt ten nabiera szczególnego znaczenia.

W podręczniku wykorzystano materiały infograficzne pochodzące z innego podręcznika ukraińskich współautorów A. Matwienko Z. Skorobogatowa, Ł. Janiсka, M. Staszkiewicz. Biochemia. Krótki kurs. Część 1. Biocomposite, Kijów 2021.SKRÓTY

АA aminokwasy

АCАТ acylotransferaza acylo-CoA:cholesterol

АDP adenozyno-5'-difosforan

АMP adenozyno-5'-monofosforan

АТP adenozyno-5'-trifosforan

ATC-ase transkarbamoilaza asparaginowa

АlАТ aminotransferaza alaninowa

BBB bariera krew–mózg

CDP cytydyno-5'-difosforan

CS cholesterol

CETP białko przenoszące estry cholesterolu

CM chylomikrony

CMP cytydyno-5'-monofosforan

CTP cytydyno-5'-trifosforan

DAG diacyloglicerol

DNA kwas dezoksyrybonukleinowy

FA kwas tłuszczowy

FAD dinukleotyd flawino-adeninowy

FAM mononukleotyd flawino-adeninowy

FeS-proteins białka FeS

GABA kwas gamma-aminomasłowy

GDG dehydrogenaza glutaminianowa

GDP guanozyno-5'-difosforan

GIT przewód pokarmowy

GMP guanozyno-5'-monofosforan

GTP guanozyno-5'-trifosforan

G-SH forma zredukowana glutationu

Hb hemoglobina

HDL lipoproteiny o wysokiej gęstości

IDL lipoproteiny o pośredniej gęstości

ІМP inozyno-5'-monofosforan

LA kwas liponowy

LDL lipoproteiny o niskiej gęstości

LCAT acylotransferaza lecytyna-cholesterol

МАG monoacyloglicerol

NAD+ dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy

NAG N-acyloglutaminian

HMG-CoA 3-hydroksy-3-metyloglutarylo- koenzym A

ОМP orotydyno-5'-monofosforan

Pi fosforan nieorganiczny

PL fosfolipid

PP pirofosforan

PPC cykl pentozo-fosforanowy

PRPP fosforybozylopirofosforan

RNA kwas rybonukleinowy

mRNA informacyjny RNA

tRNA transportujący RNA

rRNA rybosomalny RNA

SAM S-adenozylometionina

TAG triacyloglicerol (trigliceryd)

TCA cykl kwasów trójkarboksylowych

ТDP tymidyno-5'-difosforan

THFA kwas 5,6,7,8-czterohydrofoliowy

ТМP tymidyno-5'-monofosforan

ТТP tymidyno-5'-trifosforan

UDP urydyno-5'-difosforan

UMP urydyno -5'-monofosforan

UTP urydyno-5'-trifosforan

VLDL lipoproteiny o bardzo niskiej gęstości

Rozdział 1
PODSTAWY BIOENERGETYKI

ZADANIE 1.1

Rozważ schemat katabolizmu białek, węglowodanów i lipidów przedstawiony na rycinie 1.1.

Rycina 1.1

Schemat udziału białek, węglowodanów i lipidów w produkcji energii.

1.1.1. Opisz I etap katabolizmu.

1.1.2. Opisz II etap katabolizmu.

1.1.3. Opisz III etap katabolizmu.

ZADANIE 1.2

Rozważ schemat przekształcenia pirogronianu do acetylo-CoA (ryc. 1.2).

Rycina 1.2.

Schemat przekształcenia pirogronianu do acetylo-CoA.

1.2.1. Opisz proces przekształcenia pirogronianu do acetylo-CoA i nazwij kompleks multienzymatyczny biorący udział w tym procesie.

1.2.2. Wymień wszystkie enzymy i kofaktory kompleksu i scharakteryzuj reakcje (1–5) tego procesu.

1.2.3. Wymień witaminy i ich aktywne formy, które biorą udział w konwersji pirogronianu do acetylo-CoA.

1.2.4. Wyjaśnij, dlaczego występuje wzrost kwasu pirogronowego we krwi pacjen-tów z chorobą beri-beri.

ZADANIE 1.3

Rozważ schemat katabolizmu pirogronianu pokazany na rycinie 1.3.

Rycina 1.3.

Schemat katabolizmu pirogronianu w warunkach aerobowych.

1.3.1. Nazwij proces przemiany pirogronianu do acetylo-CoA i nazwij cykl, na który składają się reakcje 1–8.

1.3.2. Nazwij substrat tego cyklu i wyjaśnij jego rolę. Podaj ogólny opis cyklu (reakcje 1–8). Opisz jego funkcję kataboliczną.

1.3.3. Wymień wszystkie metabolity cyklu (metabolity 1–8).

1.3.4. Nazwij enzymy, które katalizują reakcje 1–8, i wskaż, które związki wpływają na aktywność tych enzymów (aktywatory lub inhibitory).

1.3.5. Nazwij metabolity cyklu, które są dawcami wodoru do dalszych przemian, czyli dalszych etapów utleniania zachodzących w mitochondriach.

1.3.6. Nazwij zależne od NAD (dinukleotydu nikotynoamidoadeninowego) i zależne od FAD (dinukleotydu flawinoadeninowego) dehydrogezany tego cyklu i opisz ich funkcję.

1.3.7. Opisz reakcję dekarboksylacji oksydacyjnej w tym cyklu.

1.3.8. Wymień kofaktory enzymów biorących udział w reakcji 4.

1.3.9. Opisz reakcję fosforylacji substratu w tym cyklu.

1.3.10. Na czym polega „funkcja energetyczna” cyklu Krebsa?

1.3.11. Oblicz bilans energetyczny utleniania cząsteczki acetylo-CoA do produktów końcowych – dwutlenku węgla i wody.

1.3.12. Wyjaśnij anaboliczną funkcję cyklu oraz nazwij jego metabolity, które są wykorzystywane przez komórkę do syntezy innych związków.

1.3.13. Skomentuj funkcję zamknięcia pętli cyklu Krebsa, czyli integracyjną funkcję cyklu Krebsa.

ZADANIE 1.4

Rozważ schemat utleniania mitochondrialnego, czyli procesu fosforylacji oksydacyjnej (ryc. 1.4).

Rycina 1.4.

Schemat utleniania mitochondrialnego, czyli procesu fosforylacji oksydacyjnej.

1.4.1. Podaj ogólny opis utleniania mitochondrialnego.

1.4.2. Opisz początkowy etap utleniania mitochondrialnego: odwodornienie subs-tratów przez odpowiednie dehydrogenazy, i nazwij te substraty (S₁ i S₂).

1.4.3. Nazwij ostateczny akceptor atomów wodoru w utlenianiu mitochondrialnym.

1.4.4. Podaj ogólny opis działania łańcucha polienzymatycznego przenoszenia elektronów.

1.4.5. Opisz dehydrogenazy zależne od NAD+ jako początkowy składnik łańcucha oddechowego.

1.4.6. Opisz dehydrogenazy flawinowe jako składniki łańcucha oddechowego.

1.4.7. Podaj ogólny opis budowy i funkcji cytochromów.

1.4.8. Opisz rolę białka FeS w utlenianiu mitochondrialnym.

1.4.9. Opisz proces powstawania wody (tzw. endogennej wody) w wyniku utleniania mitochondrialnego.