Metabolizm

grafika wyróżniająca do kursu Metabolizm

Darmowy

Kategoria: Biochemia
Includes 365 days access

Opis kursu

Długi i bardzo trudny kurs obejmujący zagadnienia z zakresu biochemii. Zawarliśmy w nim wprowadzenie do enzymologii oraz analizy wszystkich wymienionych w podstawie procesów biochemicznych: oddychania komórkowego (z uwzględnieniem wariantów), chemosyntezy i fotosyntezy (z uwzględnieniem wariantów). Nie pominęliśmy cyklu ornitynowego, a ponadto krótko charakteryzujemy glukoneogenezę, glikogenogenezę, glikogenolizę, szlak pentozofosforanowy, cykl Lynena i kilka innych procesów.


Kurs został podzielony na 11 lekcji. Łączny czas wykładów: 10 godzin i 49 minut (plus 50 minut na test zaliczeniowy).
Do kursu dołączyliśmy 108 zadań CKE (edycja jesień 2018).

Wykłady prowadzi Waldemar Lewiński. Współautorami są: Jan Prokop i Jacek Balerstet

Lekcja 1. Metabolizm – podstawy

Zaczynamy od przedstawienia metabolizmu w ujęciu zasad termodynamiki. Przypominamy dwa podstawowe kierunki metabolizmu: katabolizm i anabolizm. Wprowadzamy pojęcia: reakcje biochemiczne, szlaki metaboliczne (w tym cykle metaboliczne). Wskazujemy źródła energii dla układów żywych (formy energii o różnej użyteczności biologicznej). Wyjaśniamy, czym jest energia swobodna (ΔG).

Lekcja 2. Kataliza enzymatyczna

Przedstawiamy katalizę enzymatyczną jako rozwiązanie problemu „termicznych” ograniczeń metabolizmu, m.in. energia aktywacji (Ea). Sprzęgamy reakcje egzoergiczne z endoergicznymi. Budujemy enzym (m.in. z apoenzymu, kofaktora, koenzym, grupy prostetycznej). Wyjaśniamy mechanizm działania enzymów – obniżanie Ea: model zamka i klucza, model indukcyjnego dopasowania, specyficzność substratową. Klasyfikujemy enzym. Badamy wpływ różnych czynników na pracę enzymów (m.in. temperatura, pH). Śledzimy kinetykę reakcji enzymatycznych (krzywa i stała Michaelisa, powinowactwo do substratu, liczba obrotów). Regulujemy pracę enzymów (aktywacja i inhibicja enzymów; inhibicja kompetycyjna i niekompetycyjna; aktywacja przez proteolizę; regulacje allosteryczne). Wyjaśniamy, jak działają sprzężenia zwrotne ujemne w regulacjach szlaków metabolicznych. Odpowiadamy nawet na pytanie, dlaczego enzymy są prawie zawsze białkami.

Lekcja 3. Akumulatory i nośniki energii

Wyjaśniamy, czym są i do czego służą metaboliczne akumulatory i nośniki energii. Sprzęgamy katabolizm z anabolizmem. Budujemy „uniwersalnego żołnierza” – cząsteczkę ATP zawierającą wiązania wysokoenergetyczne. Przeprowadzamy fosforylacje: substratową, oksydacyjnę i fotosyntetyczną. Wyjaśniamy trudne terminy – chemiosmoza, syntaza ATP, gradient protonowy i jego siła protonomotoryczna. Wprowadzamy reakcje i procesy redoks na komórkowe salony. Wskazujemy uniwersalne nośniki elektronów: NAD+, NADP+, FAD. Dla zainteresowanych budujemy i uruchamiamy syntazę ATP.

Lekcja 4. Oddychanie komórkowe cz. I

Bierzemy się za oddychanie komórkowe. Część I. analizy zaczniemy od historii odkryć, m.in. J. Priestleya, L. Pasteura, E. Buchnera, G. Embdena, H. Krebsa. Następnie bierzemy się za paliwa komórkowe i ich wykorzystanie. Wyróżniamy dwa warianty oddychania komórkowego: beztlenowy i tlenowy (bez chemiosmozy i z chemiosmozą). Śledzimy przebieg glikolizy i restytucji (regeneracji) NAD (fermentacja mleczanowa, fermentacja etanolowa). Bilansujemy oddychanie beztlenowe. Dla zawziętych przygotowaliśmy specjalne Tablice biochemiczne (plansze z reakcjami), które można wyświetlić na ekranie (zostały dołączone do następnej lekcji).

Lekcja 5. Oddychanie komórkowe cz. II

Oddychanie komórkowe cz. II. obejmuje etapy tlenowe. Przypominamy, czym jest w istocie oddychanie tlenowe i lokalizujemy jego etapy w komórce prokariotycznej i eukariotycznej. Sporządzamy bilans „otwarcia”. Przedstawiamy reakcję pomostową i cykl Krebsa (przebieg, bilans dla jednego i dwóch „obrotów” oraz analizę dekarboksylacji i dehydrogenacji). Sporządzamy kolejny bieżący bilans przemian. Śledzimy utlenianie końcowe w tzw. łańcuchu oddechowym (elementy łańcucha, kaskada energetyczna, potencjały redoks; chemiosmoza; fosforylacja oksydacyjna). Szacujemy wartość energetyczną NADH + H+ i FADH2. Sporządzamy bilans całkowity utlenienia cząsteczki glukozy. Uruchamiamy beta-oksydację (lokalizacja, przebieg i bilans dla 1 cz. palmitynianiu). Zakłócamy oddychanie komórkowe dinitrofenolem. Przedstawiamy wstępne informacje o katabolizmie aminokwasów. Dla zawziętych przygotowaliśmy specjalne Tablice biochemiczne (plansze z reakcjami), które można wyświetlić na ekranie.

Lekcja 6. Chemosynteza

Przechodzimy „na chemosyntezę” – autotrofizm w najprostszym wydaniu. Wykorzystujemy Metanococus jannashi do przedstawienia najpierwotniejszego (beztlenowego) wariantu chemosyntezy. Śledzimy przebieg procesu chemosyntezy u współczesnych chemoautotrofów tlenowych. Podajemy przykłady chemoautotrofów.

Lekcja 7. Fotosynteza cz. I

Rozpoczynamy analizę fotosyntezy. W cz. I. przedstawiamy historię odkryć związanych z fotosyntezą (m.in. eksperyment van Helmonta, doświadczenie Engelmanna), podział fotosyntezy na beztlenową i tlenową. Dokładnie przyglądamy się barwnikom fotosyntetycznym (chlorofile) i fotosystemom. Analizujemy widma absorpcyjne używając spektrofotometru. Wyjaśniamy trudne pojęcie fotoindukcji (w tym powrót do stanu podstawowego, przekazanie pobudzenia, emisja elektronu). Budujemy modelowy fotosystem (fotoukład) – antena, centrum reakcji, pierwotny akceptor elektronów, pułapka energetyczna.

Lekcja 8. Fotosynteza cz. II

Cz. II. fotosyntezy zaczynamy od analizy budowy i funkcji błon aktywnych fotosyntetycznie (fotosystemy, łańcuch transportu elektronów, syntaza ATP). Śledzimy przebieg fazy zależnej od światła (fosforylacja niecykliczna i cykliczna). Sporządzamy bilans fazy jasnej (wytworzenia siły asymilacyjnej) i zapisujemy równanie ogólne fazy jasnej. Śledzimy przebieg fazy niezależnej od światła: cykl Calvina-Bensona (karboksylacja, redukcja, regeneracja). Szacujemy zysk netto fazy ciemnej. Zapisujemy równanie ogólne i bilans fotosyntezy. Dla zainteresowanych szacujemy wydajność kwantową fotosyntezy. Wyjaśniamy, czym jest fotooddychanie. Wprowadzamy pojęcia: rośliny CAM i C4. Analizujemy czynniki wpływające na fotosyntezę (m.in. temperatura, światło, CO2). Dla zawziętych przygotowaliśmy specjalne Tablice biochemiczne (plansze z reakcjami), które można wyświetlić na ekranie.

Lekcja 9. Inne przemiany cukrów i kwasów tłuszczowych

Zabieramy się za przemiany cukrów i kwasów tłuszczowych, których jeszcze nie analizowaliśmy: glikogenolizę i glukoneogenezę, a także cykl Corich i cykl Lynena (ciała ketonowe jako rezerwowe paliwo metaboliczne i kwasica ketonowa). Bardzo ogólnie przedstawiamy także syntezę kwasów tłuszczowych. Dla zainteresowanych przedstawiamy szlak pentozofosforanowy (źródło pentoz i siły redukcyjnej). Pokazujemy, że acetylo-CoA jest prawdziwym węzłem metabolicznym.

Lekcja 10. Przemiany azotowe

Analizę przemian azotowych zaczynamy od rozwinięcia zagadnienia katabolizmu aminokwasów (deaminacja bezpośrednia i transaminacja, losy ketokwasów). Przechodzimy do końcowych produktów przemian związków azotowych: aminokwasów i zasad azotowych (amoniak, kwas moczowy i guanina, mocznik). Przedstawiamy ogólnie cykl ornitynowy.

Lekcja 11. Zaliczenie

Zaliczenie: test elektroniczny (edycja  jesień 2018).

 

MATURAOLIMPIADASPRAWDZIAN

Zobacz stronę demo


 

Kurs jest częścią pakietu: