Profil kształcenia: ogólno akademicki Moduł / przedmiot: P05 Biochemia Liczba godzin w semestrze Studia stacjonarne AKADEMIA WYCHOWANIA FIZYCZNEGO im. JERZEGO KUKUCZKI w KATOWICACH Kierunek studiów: FIZJOTERAPIA poziom pierwszy Tytuł zawodowy absolwenta: licencjat obowiązkowy (O) X wybieralny (W) rok rok 3 rok I semestr II semestr III semestr IV semestr V semestr VI semestr O 5 godziny 3w/6ćw =39k i 3bk Studia niestacjonarne 6 godz. 3w/3ćw =6k + 6 bk Katedra Nauk Fizjologiczno-Medycznych Zakład Biochemii Koordynator Prof.dr hab. B.Kłapcińska przedmiotu wykładowcy dr hab. Ewa-Sadowska-Krępa, dr Sławomir Jagsz JĘZYK Polski FORMA ZAJĘĆ wykłady/ćwiczenia/samodzielna praca bez kontaktu z nauczycielem ECTS FORMA ZALICZENIA: zaliczenie na ocenę CELE PRZEDMIOTU C. Podstawowym celem kształcenia jest zapoznanie studentów z problemami dotyczącymi biochemicznych mechanizmów funkcjonowania organizmu człowieka. Student powinien rozumieć znaczenie podstawowych wskaźników biochemicznych i nabyć umiejętność prawidłowej interpretacji ich zmian w warunkach fizjologicznych (obciążenie wysiłkiem fizycznym) i patologicznych, spowodowanych występowaniem niektórych schorzeń. C. Kolejnym celem kształcenia jest przekazanie studentowi wiedzy umożliwiającej zrozumienie istoty zmian występujących w odpowiedzi na zabiegi rehabilitacyjne podejmowane u osób chorych lub niepełnosprawnych. EFEKTY KSZTAŁCENIA SPOSOBY WERYFIKACJI EFEKTÓW KSZTAŁCENIA Wiedza:K_W04 Zna podstawowe procesy metaboliczne zachodzące na poziomie komórkowym, narządowym i ustrojowym, w tym zjawiska regulacji hormonalnej, reprodukcji i procesów starzenia się ustroju oraz ich zmian pod wpływem wysiłku fizycznego lub w efekcie niektórych schorzeń w zakresie niezbędnym dla swojego kierunku Wiedza: Kolokwium pisemne, pytania otwarte (8-0 pytań) Umiejętności:
Umiejętności: K_U4 Posiada podstawowe umiejętności z zakresu wybranych form aktywności fizycznej, rekreacji i sportu Kompetencje społeczne: K_K0 Ma świadomość poziomu swojej wiedzy i umiejętności, zdaje sobie sprawę z konieczności ciągłego dokształcania się zawodowego i rozwoju osobistego Aktywność studenta w trakcie zajęć Kompetencje społeczne: Aktywność studenta w trakcie zajęć NAKŁAD PRACY STUDENTA (w godzinach dydaktycznych h dyd.=45 minut)** Studia stacjonarne Udział w wykładach 3 godz. Udział w ćwiczeniach 6 godz. przygotowanie do ćwiczeń -6 godz. zaliczenie godz. konsultacje - 5 godz. Studia niestacjonarne udział w wykładach 3 godz. udział w ćwiczeniach 3 godz. przygotowanie do ćwiczeń-8 godz. zaliczenie - godz. konsultacje 6 godz. RAZEM: 5 godz. RAZEM: 5 godz. WARUNKI WW - Znajomość podstawowych pojęć z chemii i biologii na poziomie szkoły WSTĘPNE średniej TREŚCI PROGRAMOWE nr TREŚĆ ZAJĘĆ liczba godzin ST BK NST BK. Metabolizm-podstawowe pojęcia Utlenienie biologiczne jako proces dwuetapowy, ATP jako uniwersalny nośnik energii, reakcje utlenienia i redukcji, przemiany kataboliczne i anaboliczne -. Aminokwasy, białka i ich metabolizm Aminokwasy, wzór ogólny i charakterystyczne grupy. Wiązanie peptydowe. Białka, ich struktura. Białka pokarmowe jako źródło aminokwasów. Aminokwasy endo i egzogenne. Hydroliza białek w przewodzie pokarmowym człowieka. Przemiany aminokwasów. Przemiana azotu amonowego w mocznik. Bilans azotowy. Charakterystyka białek pod względem ich wartości biologicznej. 3. Hemoglobina i mioglobina, ich rola w zaopatrzeniu tkanek w tlen, Karbamylohemoglobina i karboksyhemoglobina. Anemia sierpowata. Krzywa dysocjacji oksyhemoglobiny i mioglobiny. Transport CO do płuc. Równowaga kwasowo-zasadowa. Obrona ustroju przed zakwaszeniem Pojęcie ph, wartości ph komórki mięśniowej i krwi w warunkach spoczynku, oraz po wysiłku. Wpływ ph na krzywą dysocjacji oksyhemoglobinyefekt Bohra. Bufory krwi. 4 4. Podstawowe pojęcia przyjęte w enzymologii. Klasyfikacja
5. 6. 7. 8. enzymów. Mechanizm działania enzymów. Kinetyka reakcji enzymatycznej Michaelisa-Menten. Wpływ temperatury i ph na aktywność enzymatyczną. Witaminy jako koenzymy. Enzymy regulatorowe. Cukry i ich przemiany beztlenowe Cukry. Budowa glukozy, laktozy, sacharozy, maltozy, skrobi i glikogenu. Hydroliza wielocukrów i dwucukrów w przewodzie pokarmowym człowieka. Rola insuliny w transporcie glukozy do komórek mięśniowych. Glikogenoliza wątrobowa i poszczególne etapy tego procesu. Fosforoliza glikogenu. Wątroba jako magazyn glukozy wyrzucanej do krwioobiegu w trakcie wysiłku. Glikoliza w warunkach beztlenowych. Fosforylacje substratowe towarzyszące tej przemianie. Tworzenie się NADH w trakcie przemiany cukrów w kwas pirogronowy w cytoplaźmie komórki mięśniowej. Kwas,3- dwufosfoglicerynowy i kwas fosfoenolopirogronowy jako związki wysoko-energetyczne - ich rola biologiczna. Tlenowe przemiany cukrów. Glikoliza w warunkach tlenowych. Przemiana pirogronianu w acetylo-coa. Enzymy i koenzymy tej reakcji. Rola TPP w tym procesie. Utlenienie acetylo-coa w cyklu Krebsa. Cykl Krebsa jako źródło wodorów dostarczanych na łańcuch oddechowy. Transport tlenu do mitochondium. Reakcje cyklu Krebsa uwalniające CO. Łańcuch oddechowy. Udział łańcucha oddechowego jako akceptora wodorów w poszczególnych etapach utleniania glukozy. Czynniki rozprzęgające fosforylację oksydacyjną. Stres oksydacyjny indukowany nasilonym metabolizmem tlenowym. Konieczność reoksydacji NADH i rola układów przenoszących wodory do mitochondrium. Układ przenoszący jabłczanowo-asparaginowy i fosfoglicerolowy. Bilanse energetyczne całkowitego utlenienia glukozy w zależności od rodzaju czynnego układu przenoszącego. Bilans energetyczny utlenienia cząsteczki glukozy do CO i H O. Reakcje katalizowane przez dehydrogenazy w trakcie tej przemiany. Glikogenoliza i glukoneogeneza. Cykl Cori. Substraty zużywane przez wątrobę w procesie glukoneogenezy. Reakcje syntezy glikogenu z glukozy w mięśniach i wątrobie. Zaburzenia metabolizmu węglowodanów. Cykl pentozowy i jego znaczenie w metabolizmie. Tłuszcze i ich metabolizm Tłuszcze właściwe, ich struktura i własności fizyczne. Kwasy tłuszczowe: stearynowy, palmitynowy, mirystynowy i ich aktywne formy acylo-coa. Magazynowanie tłuszczów. Trawienie tłuszczów-enzymy trawienne. Uruchamianie tłuszczów endogennych w czasie 4 4
9. wysiłku. Lipoliza w komórce tłuszczowej i wyrzucanie wolnych kwasów tłuszczowych (FFA) i glicerolu do krwi. Cholesterol, lipidy i lipoproteiny krwi, ich funkcja w transporcie kwasów tłuszczowych oraz ich diagnostyczne znaczenie w chorobach wywołanych miażdżycą. Prewencyjne i lecznicze działanie wysiłku fizycznego. Aktywacja kwasów tłuszczowych w cytoplazmie komórki mięśniowej. Dwa źródła kwasów tłuszczowych: lipoliza tłuszczów w komórce tłuszczowej oraz lipoliza tłuszczów wewnątrz-mięśniowych. Wejście Acylo-CoA do mitochondrium- rola karnityny. - oksydacja kwasów tłuszczowych jako proces dostarczający acetylo-coa do cyklu Krebsa oraz pary wodorów na łańcuch oddechowy. Ciała ketonowe i ich powstawanie w wysiłku i cukrzycy. Bilanse energetyczne -oksydacji. Synteza ATP i zużycie tlenu przez łańcuch oddechowy w trakcie przebiegu tego procesu. Integracja metabolizmu Fosforany wysokoenergetyczne i ich pula komórkowa. Bioenergetyka skurczu mięśnia. Układ białek mięśnia szkieletowego w skurczu i rozkurczu. ATP jako bezpośrednie źródło energii do pracy mięśnia. Hydroliza ATP i regulacja tego procesu poprzez zmiany stężeń jonów wapnia. Resynteza ATP jako warunek kontynuacji pracy mięśnia. Fosfokreatyna jako rezerwa wiązań wysokoenergetycznych. Synteza kreatyny i jej przemiana w kreatyninę. Przemiana kreatyny w fosfokreatynę. Mechanizmy resyntezy ATP pozwalające na kontynuowanie pracy. System - resynteza ATP z fosfokreatyny, system - resynteza ATP przy udziale kinazy adenylanowej, system 3 - beztlenowy glikolityczno-mleczanowy, system 4 - mitochondrialny (tlenowy) układ resyntezy ATP. Podział wysiłków na tlenowe i beztlenowe w zależności od zaangażowania poszczególnych systemów resyntezy ATP. Zaangażowanie poszczególnych systemów resyntezy ATP w zależności od intensywności pracy. Regulacja hormonalna przemian metabolicznych. Ćwiczenia Ćwicz.. Repetytorium wybranych zagadnień z chemii nieorganicznej (stężenia roztworów, dysocjacja, iloczyń jonowy wody, ph, kwasy, zasady, sole, roztwory buforowe, indykatory ph, reakcje red-ox.) i z chemii organicznej (węglowodory, alkohole, aldehydy, ketony, kwasy organiczne, estry, aminy -grupy funkcyjne, własności fizyczne i chemiczne tych związków, rodzaje izomerii). Ćwicz.. Własności aminokwasów i białek - własności fizykochemiczne tych związków. Hemoglobina i mioglobina, ich rola zaopatrzeniu tkanek w tlen. Część
praktyczna: reakcje charakterystyczne aminokwasów i białek. Oznaczanie punktu izoelektrycznego białek. Ćwicz.3. Metabolizm białek - metabolizm białek i aminokwasów, cykl mocznikowy. Ćwicz.4. Enzymy i witaminy - budowa i funkcja enzymów, rola witamin w aktywności białek enzymatycznych, zasady klasyfikacji enzymów, kinetyka reakcji enzymatycznych, enzymy regulatorowe. Część praktyczna - śledzenie reakcji enzymatycznych z udziałem enzymów trawiennych(amylaza ślinowa) oraz oksydoreduktaz (katalaza), oznaczanie witaminy C. Ćwicz.5. Cukry proste i złożone- budowa, własności cukrów, hydroliza wielocukrów w przewodzie pokarmowym, fosforoliza glikogenu. Część praktyczna - reakcje charakterystyczne cukrów prostych i złożonych, Ćwicz.6. Metabolizm cukrów cz. I - Glikoliza w warunkach beztlenowych, fosforylacje substratowe towarzyszące tej przemianie, bilans energetyczny glikolizy w warunkach beztlenowych. Część praktyczna- oznaczanie mleczanu i glukozy w osoczu krwi. Ćwicz.7. Sprawdzian pisemny (z zakresu objętego ćwiczeniami do 4, plus beztlenowa przemiana glukozy) Ćwicz.8. Metabolizm cukrów cz. II - Tlenowa przemiana pirogronianu, cykl Krebsa i łańcuch oddechowy, układy transportujące NADH z cytoplazmy do mitochondrium, bilans energetyczny glikolizy w warunkach tlenowych. Glukoneogeneza, cykl Cori. Ćwicz.9. Tłuszcze i ich metabolizm - własności fizyczne i chemiczne tłuszczów, trawienie tłuszczów, metabolizm tłuszczów, -oksydacja kwasów tłuszczowych, biosynteza kwasów tłuszczowych, ciała ketonowe. Część praktyczna: wykrywanie glicerolu, reakcje charakterystyczne tłuszczów nienasyconych, wykrywanie cholesterolu, własności kwasów żółciowych Ćwicz.0. Hormony - ich podział pod względem budowy chemicznej. Mechanizm hormonalnego oddziaływania glukagonu i hormonów katecholowych na metabolizm glikogenu, cykliczny AMP i jego rola w regulacji hormonalnej. Mechanizm działania hormonów steroidowych. Mechanizm działania insuliny. Część praktyczna - oznaczanie adrenaliny. Ćwicz.. Integracja metabolizmu - Fosforany wysokoenergetyczne i ich pula komórkowa. Bioenergetyka skurczu mięśnia. Układ białek mięśnia szkieletowego w skurczu i rozkurczu. ATP jako bezpośrednie źródło energii do pracy mięśnia. Hydroliza ATP i regulacja tego procesu poprzez zmiany stężeń jonów wapnia. Mechanizmy resyntezy ATP pozwalające na kontynuowanie pracy. Zaangażowanie poszczególnych systemów resyntezy ATP w zależności od intensywności pracy. Regulacja glikolizy -
w mięśniu szkieletowym na poziomie fosfofruktokinazy. Losy pirogronianu w mięśniu i regulacja aktywności dehydrogenazy pirogronianowej. Utylizacja mleczanu. Mitochondrialny transport ATP, ADP, Pi. Regulacja metabolizmu cukrów i kwasów tłuszczowych w mięśniu szkieletowym (cykl Randle a glukoza-kwasy tłuszczowe, recykling kwasów tłuszczowych). Udział aminokwasów w glukoneogenezie. Część praktyczna - wykrywanie kreatyniny oraz białka, cukru i ciał ketonowych w moczu. Ćwicz.. Sprawdzian pisemny (test otwarty) Ćwicz.3. Ćwiczenie dodatkowe - odrabianie zaległych ćwiczeń, zaliczenie ćwiczeń. - PODSUMOWANIE 39 3 6 6. Stryer L."Biochemia"- Wydawnictwo Naukowe PWN. Murray R.K., Granner D.K., Mayes P.A., Rodwell V.W. Biochemia Harpera - PZWL 3. Borkowski J. Bioenergetyka i biochemia tlenowego wysiłku fizycznego, 003, AWF,Wrocław 4. Houston M.E. Biochemistry primer for exercise sciences Human Kinetics 995 ( w czytelni) 5. Koolman J., Röhm KH, Biochemia-ilustrowany przewodnik, PZWL, Warszawa 005 LITERATURA PODSTAWOWA LITERATURA UZUPEŁNIAJĄCA METODY NAUCZANIA POMOCE NAUKOWE PROJEKT (o ile jest realizowany w ramach modułu zajęć) FORMA ZALICZENIA WARUNKI ZALICZENIA kod efektu kształcenia 6. The Medical Biochemistry Page; dostępna na stronie: http://themedicalbiochemistrypage.org/ 7. Biochemistry of metabolism, dostępna na stronie: http://www.rpi.edu/dept/bcbp/molbiochem/mbweb/mb/mbindex.htm l Wykład - ćwiczenia laboratoryjno/seminaryjne (interaktywne) Rzutnik multimedialny, spektrofotometr UV-VIS, podstawowe wyposażenielaboratorium biochemicznego (łaźnia wodna, wortex, szkło laboratoryjne), Zaliczenie na ocenę kolokwium sprawdzające opanowanie treści programowych omawianych na ćwiczeniach, potwierdzony udział w ćwiczeniach, pozytywny wynik testu zaliczeniowego ODNIESIENIE DO EFEKTÓW KSZTAŁCENIA Obszar kształcenia treści programowe cel przedmiotu sposób oceny
K_W04 M_W0 W-9, CW-6 C, C T, O K_U4 M_U K_K0 M-K0 T - test P ocena programu usprawniania, praca pisemna O odpowiedź ustna lub kolokwium U sprawdzian umiejętności praktycznych W wolontariat, udział lub uczestnictwo w zajęciach dla osób niepełnosprawnych Z zeszyt obserwacji studenta