Biochemia

obowiązkowe

Chemia organiczna 1200-112CHOR

Dla osiągnięcia właściwych efektów nauczania niezbędna jest wiedza z dziedziny nauk ścisłych (biologia, chemia, fizyka i matematyka) na poziomie wynikającym z ukończenia liceum. W szczególności pomocna będzie wiedza w zakresie różnych działów chemii, w tym umiejętność posługiwania się wzorami chemicznymi.

w sali

Studentom zostanie przekazana podstawowa wiedza w zakresie współczesnej biochemii oraz pokazane znaczenie biochemii dla innych działów nauk biologicznych: biotechnologii, medycyny, ekologii, rolnictwa, etc. Zadanie to będzie realizowane poprzez omówienie składu chemicznego i podstawowych procesów metabolicznych zachodzących w żywych komórkach ze szczególnym uwzględnieniem energetyki, regulacji i integracji metabolizmu komórkowego. Studenci zostaną także zapoznani z podstawowymi metodami eksperymentalnymi stosowanymi w biochemii: m.in. metodami ekstrakcji biologicznie ważnych substancji z materiału biologicznego, kolorymetrią i spektrofotometrią, elektroforezą, różnymi technikami chromatograficznymi oraz metodami badania właściwości enzymów.

Wykład ma za zadanie:

1. Przedstawienie podstaw termodynamiki reakcji biochemicznych oraz opisanie mechanizmów pobierania z otoczenia przez organizmy auto- i heterotroficzne energii niezbędnej dla podtrzymywania procesów życiowych.

2. Pokazanie zależności i mechanizmów sprzężenia procesów anabolicznych związanych z biosyntezą niezbędnych do funkcjonowania komórek związków, których synteza wymaga nakładów energetycznych, z procesami katabolicznymi dostarczającymi niezbędnej energii.

3. Omówienie funkcji tzw. związków wysokoenergetycznych i mechanizmów procesów, które ich dostarczają u hetero- i autotrofów czyli fosforylacji substratowej, fosforylacji oksydacyjnej i fotofosforylacji.

4. Omówienie podstawowowego metabolizmu komórek poprzez opis najważniejszych procesów katabolicznych, takich jak glikoliza, cykl Krebsa, szlak pentozofosforanowy, beta-oksydacja kwasów tłuszczowych oraz podstawowych reakcji uczestniczących w katabolizmie aminokwasów (transaminacja i oksydacyjna deaminacja), a także najważniejszych procesów anabolicznych związanych z biosyntezą cukrowców (glukoneogeneza oraz powstawanie oligo- i polisacharydów), powstawaniem niektórych substancji lipidowych (kwasów tłuszczowych, triacylogliceroli, glicerofosfolipidów i prenylolipidów) oraz biosyntezą ważniejszych związków azotowych, tj. aminokwasów i nukleotydów.

5. Pokazanie powiązań zachodzących pomiędzy poszczególnymi szlakami i cyklami metabolicznymi przebiegającymi w komórkach.

6. Przedstawienie aktualnego stanu wiedzy odnośnie przechowywania, powielania i ekspresji materiału genetycznego poprzez omówienie mechanizmów biochemicznych procesów replikacji DNA, powstawania mRNA (proces transkrypcji) i biosyntezy białek (procesy translacji i tzw. „dojrzewania białek).

7. Przedstawienie zasad regulacji procesów anabolicznych i katabolicznych w komórkach poprzez opis podstawowych mechanizmów modulujących szybkość biosyntezy i degradacji białek enzymatycznych u pro- i eukariontów, a także opisanie mechanizmów modulujących sprawność katalityczną enzymów regulatorowych na zasadzie kowalencyjnych modyfikacji i zjawiska allosterii.

8. Przedyskutowanie współczesnych poglądów odnośnie podstawowych funkcji błon biologicznych poprzez omówienie molekularnych mechanizmów biernego i aktywnego transportu materii przez błony oraz mechanizmów przewodzenia sygnałów fizycznych (światło) i chemicznych (hormony) z otoczenia do wnętrza komórki.

Ćwiczenia mają na celu:

- zapoznanie się studentów z możliwie najszerszym spektrum metod wywodzących się z laboratorium biochemicznego a obecnie stosowanych w niemal każdym laboratorium biologicznym. W trakcie zajęć studenci zapoznają się stopniowo z coraz bardziej skomplikowanymi technikami biochemicznymi, poczynając od nauki prostego pipetowania poprzez oznaczanie związków biologicznych metodami kolorymetrycznymi, metodami enzymatycznymi i różnego rodzaju metodami chromatograficznymi a także uczą się izolować i charakteryzować struktury komórkowe, białka i kwasy nukleinowe oraz badać właściwości enzymów. Większość zadań w trakcie pracowni studenci wykonują samodzielnie lub w małych zespołach. Ćwiczenie demonstracyjne dotyczy jedynie wykorzystania zaawansowanych technicznie instrumentów badawczych takich jak wysokoefektywny chromatograf cieczowy, chromatograf gazowo-cieczowy czy detektor masowy. Studenci uczą się także zasad bezpiecznej pracy w laboratorium typu biochemicznego oraz pracy w zespole. W trakcie ćwiczeń studenci zdobywają umiejętność opisu i interpretacji wyników przeprowadzanych eksperymentów oraz ich krytycznej analizy.

1.J.M. Berg, J.L. Tymoczko, L. Stryer „Biochemia”, PWN, Warszawa 2009 (wyd. IV)

2. B.D. Hames, N.M. Hooper „Krótkie wykłady – biochemia”, PWN, Warszawa 2007 (wyd. II)

Biochemia – Biologia

PO UKOŃCZENIU KURSU STUDENT

WIEDZA

Rozumie znaczenie eksperymentu jako podstawy naukowego poznania zjawisk przyrodniczych, wykazuje znajomość podstawowych narzędzi badawczych i technik laboratoryjnych oraz potrafi opisać znaczenie pracy doświadczalnej i analiz molekularnych w badaniach biologicznych. (K_W02, K_W14)

Ma wiedzę dotyczącą budowy i właściwości podstawowych typów makrocząsteczek biologicznych i ich elementów składowych. (K_W03)

Zna podstawowe kategorie pojęciowe terminologii biochemicznej i biologii molekularnej, ma wiedzę dotyczącą rozwoju metod badawczych i najważniejszych odkryć naukowych w dziedzinie biochemii. (K_W12)

Ma wiedzę o zasadach bezpieczeństwa i higieny pracy oraz zasadach ergonomii, zapewniających bezpieczną pracę w laboratorium, rozumie podstawowe zasady bezpiecznego eksperymentu biologicznego i umie postępować w stanach zagrożenia. (K_W17, K_K05)

UMIEJĘTNOŚCI

Umie stosować podstawowe techniki i narzędzia badawcze biochemii i biologii molekularnej oraz wyjaśnić zasady ich działania. (K_U01)

Umie interpretować otrzymane wyniki doświadczeń, dyskutować je i poprawnie wnioskować w oparciu o dostępną literaturę. (K_U03)

Potrafi zaprojektować i przeprowadzić pod nadzorem opiekuna proste doświadczenie z zastosowaniem poznanych metod biochemicznych i zaproponować metody przeprowadzenia wskazanych oznaczeń. (K_U05)

Potrafi poprawnie udokumentować eksperyment biochemiczny oraz przedstawić otrzymane wyniki doświadczeń w formie pracy pisemnej. (K_U07)

KOMPETENCJE SPOŁECZNE

Rozumie procesy biochemiczne i poszerza zainteresowania dotyczące tej dziedziny nauk przyrodniczych. (K_K01)

Wie na czym polega rzetelność w prowadzeniu badań w dziedzinie biochemii, rozumie podstawowe zasady etyki badawczej i zawodowej. (K_K03)

Rozumie potrzebę przekazywania społeczeństwu informacji o nowych osiągnięciach w dziedzinie biochemii, odczuwa potrzebę dokształcania się i aktualizowania wiedzy w tej dziedzinie. (K_K04)

Wykazuje umiejętność efektywnej pracy w zespole, szanuje pracę własną i innych, wykazuje odpowiedzialność za powierzony sprzęt. (K_K07)

Biochemia – Biotechnologia

PO UKOŃCZENIU KURSU STUDENT

WIEDZA

Rozumie znaczenie eksperymentu jako podstawy naukowego poznania zjawisk przyrodniczych, wykazuje znajomość podstawowych narzędzi badawczych i technik laboratoryjnych oraz potrafi opisać znaczenie pracy doświadczalnej i analiz molekularnych w badaniach biologicznych. (K_W04)

Ma wiedzę dotyczącą budowy i właściwości podstawowych typów makrocząsteczek biologicznych i ich elementów składowych. (K_W02)

Zna podstawowe kategorie pojęciowe terminologii biochemicznej i biologii molekularnej, ma wiedzę dotyczącą rozwoju metod badawczych i najważniejszych odkryć naukowych w dziedzinie biochemii. (K_W02)

Ma wiedzę o zasadach bezpieczeństwa i higieny pracy oraz zasadach ergonomii, zapewniających bezpieczną pracę w laboratorium, rozumie podstawowe zasady bezpiecznego eksperymentu biologicznego i umie postępować w stanach zagrożenia. (K_W09)

UMMIEJĘTNOŚCI

Umie stosować podstawowe techniki i narzędzia badawcze biochemii i biologii molekularnej oraz wyjaśnić zasady ich działania. (K_U01)

Umie interpretować otrzymane wyniki doświadczeń, dyskutować je i poprawnie wnioskować w oparciu o dostępną literaturę. (K_U06)

Potrafi zaprojektować i przeprowadzić pod nadzorem opiekuna proste doświadczenie z zastosowaniem poznanych metod biochemicznych i zaproponować metody przeprowadzenia wskazanych oznaczeń. (K_U04, K_U05)

Potrafi poprawnie udokumentować eksperyment biochemiczny oraz przedstawić otrzymane wyniki doświadczeń w formie pracy pisemnej. (K_U07)

KOMPETENCJE SPOŁECZNE

Rozumie procesy biochemiczne i poszerza zainteresowania dotyczące tej dziedziny nauk przyrodniczych. (K_K01)

Wie na czym polega rzetelność w prowadzeniu badań w dziedzinie biochemii, rozumie podstawowe zasady etyki badawczej i zawodowej. (K_K05)

Rozumie potrzebę przekazywania społeczeństwu informacji o nowych osiągnięciach w dziedzinie biochemii, odczuwa potrzebę dokształcania się i aktualizowania wiedzy w tej dziedzinie. (K_K06)

Wykazuje umiejętność efektywnej pracy w zespole, szanuje pracę własną i innych, wykazuje odpowiedzialność za powierzony sprzęt. (K_K03, K_K04)

Ćwiczenia zaliczane są na podstawie obecności (wynagana obecność na min 85% zajęć), pisemnych protokołów powstałych na podstawie przebiegu doświadczenia oraz pisemnego kolokwium zaliczeniowego.

(Aby zaliczyć kolokwium trzeba uzyskać co najmniej 60% punktów możliwych do zdobycia)

Egzamin końcowy, do którego student jest dopuszczany na podstawie uprzedniego zaliczenia ćwiczeń, prowadzony jest w formie pisemnej. Egzamin trwający 120 minut zawiera ok. 30 otwartych pytań wymagających m.in. uzupełnienia podanych schematów i wykresów, uzupełnienia twierdzeń nt. metabolizmu, rozpoznania podanych wzorów. Do zaliczenia na ocenę dostateczną konieczne jest uzyskanie 50 pkt na 100 pkt. możliwych do zdobycia.