CILJ KOLEGIJA:
Upoznavanje studenata s molekularnom logikom biokemijskih procesa u živom organizmu te dinamikom sinteze i razgradnje prirodnih biomakromolekula: proteina, polisaharida, lipida i nukleinskih kiselina. Studiraju se načela staničnog metabolizma i principi regulacije i kontrole.
IZVEDBENI PROGRAM KOLEGIJA:
1. TJEDAN
Uvod - Biokemija kao znanost, veza između prirodnih i biomedicinskih znanja,
proteini - raznolikost funkcija proteina i peptida, aminokiselinska građa proteina, peptidna veza, konformacija, dinamički aspekti strukture i funkcije proteina, temelji istraživanja i principi izolacije poteina.
2. TJEDAN
Proteini s posebnim funkcijama - hemoglobin, modelni globularni protein, interakcije hemoglobina s ligandima, struktura, funkcija i regulacija, alosterija kooperativno vezanje kisika, mioglobin.
3. TJEDAN
Razlike između monomera i tetramera. Fibrilarni proteini - kolagen, elastin.
4. TJEDAN
Enzimi i temelji enzimske katalize - regulacija aktivnosti metabolički važnih enzima - strategija i mehanizmi, alosterička regulacija aktivnosti enzima, aktivatori i inhibitori, koenzimi i prostetske skupine: struktura i funkcija, proteini koji se vežu za DNA.
5. TJEDAN
Stvaranje i pohrana metaboličke energije: metabolizam - osnovni pojmovi i svojstva. Metabolička razgradnja glukoze - tijek metaboličkog puta, kontrola i regulacija, alosterički regulirani enzimi, heksokinaza, fosfofruktokinaza, piruvat kinaza, stvaranje ATP, važnost oksidacije NADH i reakcija LDH.
6. TJEDAN
Glukoneogeneza - neugljikohidratne metaboličke preteče glukoze, razlike glikolize i glukoneogeneze, biotin i karboksilacije, uloga oksaloacetata, regulacija glikolize i glukoneogeneze je recipročna, Cori ciklus i iskorištavanje laktata, utrošak energije u glukoneogenezi, Metabolizam fruktoze i galaktoze.
7. TJEDAN
Oksidacijska dekarboksilacija piruvata, ciklus limunske kiseline. Stvaranje acetil-CoA iz piruvata, kompleks piruvat dehidrogenaze-koenzimi i prostetske skupine, sinteza citrata i pregled reakcija u ciklusu limunske kiseline, energijske promjene u rekcijama i kontrola odvijanja, ciklus je izvor biosintetskih preteča i energije za stanicu, anaplerotičke reakcije nadopunjavanja međuprodukata ciklusa.
8. TJEDAN
Stanična bioenergetika, ciklus ATP, respiratorni lanac i oksidacijska fosforilacija. Redoks potencijali i promjena slobodne energije, unutrašnja membrana mitohondrija i lokalizacija respiracijskih multienzimskih kompleksa, kaskadna oksidacija koenzima NADH i FADH2 kisik je krajnji akceptor H+ i elektrona, crpke protona i stvaranje gradijenta H+, veza s fosforilacijom i sintezom ATP, ATP sintaza-mehanizam i građa, energijska iskoristivost kompletne oksidacije glukoze, regulacija iksidativne fosforilacije.
9. TJEDAN
Put pentoza fosfata direktna oksidacija glukoze i nastajanje riboza-5- fosfata i NADPH. Transaldolaza i transketolaza povezuju put pentoza fosfata i glikolizu.
10. TJEDAN
Metabolizam glikogena: glikogeneza i glikogenoliza, tijek i hormonska regulacija. Fosforilaza i fosforolitička razgradnja glikogena, enzimi za skidanje ogranaka, Sinteza UDP-glukoze. Hormonska regulacija sinteze i razgradnje. Kaskada reakcija i kontrola fosforilacije enzima, cAMP. Metabolizam glikogena u jetri i kontrola koncentracije glukoze u krvi.
11. TJEDAN
Metabolizam masti: razgradnja triacilglicerola, b-oksidacija masnih kiselina, biosinteza masnih kiselina, biosinteza triacilglicerola.Urea ciklus i različiti načini izlučivanja dušika iz organizma, alaninski i glutaminski ciklus prijenosa dušika iz raznih tkiva u jetru, oksidacijska deaminacija glutamata, sinteza karbamoil fosfata i tijek urea ciklusa, kontrolni enzimi i utrošak energije u urea ciklusu, veza urea ciklusa i ciklusa limunske kiseline, mehanizam toksičnosti NH4+ iona u mozgu.
12. TJEDAN
Metabolizam aminokiselina. Razgradnja aminokiselina i ciklus ureje. Transaminacija i razgradnja aminokiselina, mehanizam reakcije i uloga piridoksal fosfata u transaminaciji aminokiselina, serin i treonin dehidrataze, sudbina C-atoma razgrađenih aminokiselina, C-3, C-4 i C-5 obitelji, razgradnja razgranatih aminokiselina, razgradnja aromatskih aminokiselina i sinteza adrenalina, ketogene aminokiseline, biosinteza neesencijalnih aminokiselina, serin, glicin.
13. TJEDAN
Nukleinske kiseline - građa, funkcija biosinteza i razgradnja.Struktura nukleotida, građa, biosinteza purinskih i pirimidinskih baza, sinteza deoksiribonukleotida, razgradnja purinskih baza i sinteza mokraćne kiseline, razgradnja pirimidina, osobine i replikacija DNA, građa i vrste RNA, sinteza proteina, tijek prijenosa genetičke informacije.
14. TJEDAN
Informacija u biološkim sustavima. DNA - genetička uloga, struktura, organizacija genoma, kromosomi i geni. Pakiranje DNA i histoni. Konformacije DNA. Replikacija DNA, vjernost replikacije. Greške u DNA i njihov popravak. RNA u stvaranju i translaciji genetičke poruke. Sinteza i modifikacije funkcionalnih RNA molekula: mRNA i transkripcija, t-RNA, aktivacija i uloga u sintezi proteina, građa ribosoma i rRNA.
15. TJEDAN
Genetička šifra i odnosi gena i proteina. Sinteza proteina. Kontrola ekspresije gena u prokariota: Lac-operon i Trp-operon. Kromosomi eukariota i kontrola ekspresije eukariotskih gena. Značenje introna i eksona.
RAZVIJANJE OPĆIH I SPECIFIČNIH KOMPETENCIJA STUDENATA:
Nakon odslušanog kolegija student stječe sposobnost kritičkog promišljnja o biokemijskim procesima i metaboličkim reakcijama u različitim organima i tkivima koji su važni za razumjevanje fizioloških i patoloških procesa.
OBAVEZE STUDENATA U NASTAVI I NAČINI NJIHOVA IZVRŠAVANJA:
Studenti su obavezni nazočiti predavanjima.
Studenti su obavezni nazočiti seminarima.
Studenti su obavezni predati zadaće putem e-učenja.
UVJETI ZA DOBIVANJE POTPISA:
75% tna nazočnost na predavanjima.
75% tna nazočnost na seminarima.
Predane zadaće putem e-učenja.
NAČIN IZVOĐENJA NASTAVE:
Predavanja (ex cathedra).
Seminari (ex cathedra).
Konzultacije prema dogovoru sa studentima.
NAČIN PROVJERE ZNANJA I POLAGANJA ISPITA:
3 obavezne pismene provjere znanja tijekom semestra (60% bodova na svakoj od provjera znanja donosi oslobađanje od usmenog ispita).
Pismeni ispit (potrebno 50% bodova za prolaz).
Usmeni ispit
NAČIN PRAĆENJA KVALITETE I USPJEŠNOSTI KOLEGIJA:
Studentska anketa.
METODIČKI PREDUVJETI:
Položeni ispiti iz predmeta 1. nastavne godine i Organske kemije I te odslušan kolegij Organska kemija II.
ISHODI UČENJA KOLEGIJA:
1. Objasniti i povezati biokemijske procese i metaboličke reakcije u različitim organima i tkivima
2. Interpretirati uvjetovanost trodimenzijske građe i biološke aktivnosti na primjeru proteina.
3. Diskutirati o stvaranju i pohrani metaboličke energije, te sveukupnoj strategiji metabolizma.
4. Definirati osnovne principe i važnost centralne dogme molekularne biologije te osnovne pojmove vezane uz nastajanje i strukturu nukleinskih kiselina u živim organizmima.
5. Objasniti mehanizme replikacije DNA, transkripcije DNA i translacije RNA.
ISHODI UČENJA NA RAZINI PROGRAMA:
1. rješavati kvalitativne i kvantitativne probleme primjenom prikladnih kemijskih principa i teorija
2. interpretirati kemijske informacije i podatke
3. pretraživati informacije dostupne na Internetu
4. primijeniti znanja u praksi, posebno u rješavanju problema na temelju kvalitativnih ili kvantitativnih informacija
5. pokazati sposobnost uključivanja u interdisciplinarni timski rad
NASTAVNE CJELINE S PRIPADAJUĆIM ISHODIMA UČENJA I KRITERIJIMA VREDNOVANJA:
Nastavna cjelina
1. Konformacija i dinamika. Uvjetovanost trodimenzijske građe i biološke aktivnosti na primjeru proteina. Mioglobin i hemoglobin. Enzimi. Kolagen i elastin.
Ishodi učenja:
- prepoznati vezu između prirodnih i biomedicinskih znanja
- usporediti raznolikost funkcija proteina i peptida
- odrediti aminokiselinsku građu proteina, peptidnu vezu, konformaciju, dinamičke aspekte strukture i funkcije proteina
- razlikovati proteine s posebnim funkcijama, hemoglobi, modelni globularni protein te interakcije hemoglobina s ligandima, i mioglobin
- razumjeti uvjetovanost građe i funkcije fibrilarnih proteina kolagena i elastina
- znati temelje enzimske katalize, alosteričku regulaciju aktivnosti enzima, aktivatore i inhibitore, koenzime i prostetske skupine
Kriteriji vrednovanja:
- znati napisati strukture svih 20 aminokiselina
- definirati građu složenih proteina, od primarne do kvaterne
- primijeniti znanje o strukturi i funkciji proteina na hemoglobin i mioglobin, te fibrilarne proteine kolagen i elastin, kao proteine s posebnim funkcijama
- poznavati regulaciju aktivnosti metabolički važnih enzima, koenzima i prostetskih skupina
2. Stvaranje i pohrana metaboličke energije. Sveukupna strategija metabolizma.
Ishodi učenja:
- objasniti osnovne pojmovei i svojstva metabolizma
- razumjeti metaboličku razgradnju glukoze - tijek metaboličkog puta, kontrolu i regulaciju, alosterički regulirane enzime, stvaranje ATP, važnost oksidacije NADH
- skicirati ciklus glukoneogeneze, ciklus limunske kiseline, Cori ciklus
- objasniti staničnu bioenergetiku, ciklus ATP, respiratorni lanac i oksidacijsku fosforilaciju, kaskadnu oksidaciju koenzima NADH i FADH2
- napisati osnovne stupnjeve metabolizma masti: razgradnju triacilglicerola i b-oksidaciju masnih kiselina
- usporediti u urea ciklusu različite načine izlučivanja dušika iz organizma, alaninski i glutaminski ciklus prijenosa dušika iz raznih tkiva u jetru, oksidacijsku deaminaciju glutamata, tijek urea ciklusa, te mehanizam toksičnosti NH4+ iona u mozgu
Kriteriji vrednovanja:
- uočavati razlike u stupnjevima pojedinih metaboličkih ciklusa
- poznavati zajedničke prekursore više ciklusa, te ulazne i izlazne komponente
- primijeniti znanje o sveukupnoj strategiji metabolizma na svaki pojedinačni ciklus
3. Centralna dogme molekularne biologije.
Ishodi učenja:
- definirati osnovne principe i važnost centralne dogme molekularne biologije
- objasniti nastajanje nukleinskih kiselina u živim organizmima
- definirati viših strukturnih oblika DNA kod prokariota i eukariota
- objasniti mehanizme replikacije DNA, transkripcije DNA i translacije RNA
Kriteriji vrednovanja:
- objasniti pojam i važnost centralne dogme molekularne biologije vlastitim riječima
- znati način na koji nastaju nukleinske kiseline u živim organizmima
- poznavati način nastajanja viših strukturnih oblika DNA kod prokariota i eukariota
- razumjeti mehanizme replikacije DNA, transkripcije DNA i translacije RNA
- uočiti razliku između replikacije DNA, transkripcije DNA i translacije RNA
|
Pristupačnost
