Spis treści Od Autora 9 Wprowadzenie 11 CZĘŚĆ A. MOLEKULARNE MENU 13 1. Białka 13 1.1. Budowa białek 13 1.1.1. Peptydy 15 1.1.2. Struktury przestrzenne łańcuchów polipeptydowych 16 1.1.2.1. Bioróżnorodność białek 18 1.2. Podział białek 19 1.3. Charakterystyka wybranyh białek 23 1.3.1. Białka heterotrofów 23 1.3.2. Białka autotrofów 26 1.4. Enzymy 27 1.4.1. Mechanizm biokatalizy 27 1.4.2. Budowa enzymów 28 1.4.3. Klasyfikacja enzymów 31 1.4.4. Działanie enzymów 33 1.4.5. Kinetyka reakcji enzymatycznych 34 1.4.6. Specyficzność enzymów 39 1.4.6.1. Specyficzność w kierunku działania 39 1.4.6.2. Specyficzność substratowa 40 2. Witaminy 42 2.1. Klasyfikacja witamin 43 2.1.1. Witaminy rozpuszczalne w wodzie 44 2.1.1.1. Koenzymy oksydoreduktaz 44 2.1.1.2. Koenzymy transferaz 47 2.1.1.3. Koenzymy liaz, izomeraz i ligaz 50 2.1.2. Witaminy rozpuszczalne w tłuszczach 52 3. Kwasy nukleinowe 52 3.1. Budowa kwasów nukleinowych 53 3.1.1. DNA 55 3.1.2. RNA 56 3.2. Znaczenie informacji genetycznej w biotechnologii 58 3.2.1. Identyfikacja i mapowanie genów 59 3.3. Podstawy biotechnologii kwasów nukleinowych 60 3.3.1. Sekwencjonowanie DNA 61
3.3.2. Hybrydyzacja DNA 62 3.3.3. Łańcuchowa reakcja polimerazy 62 3.3.4. Klonowanie i transfer genów 63 3.3.5. Ekspresja genów 65 4. Cukrowce 65 4.1. Monosacharydy 66 4.1.1. Pochodne monosacharydów 69 4.2. Oligosacharydy 74 4.3. Polisacharydy 77 5. Tłuszczowce 82 5.1. Tłuszcze właściwe 83 5.1.1. Kwasy tłuszczowe 83 5.2. Tłuszcze złożone 86 5.2.1. Transport aktywny i bierny przez błony cytoplazmatyczne 89 5.3. Woski 93 5.3.1. Cholesterol 94 6. Metabolity wtórne 95 6.1. Związki fenolowe 96 6.2. Alkaloidy 97 6.3. Terpenoidy 99 6.4. Glikozydy cyjanogenne 100 6.5. Glukozynolany 101 6.6. Aminokwasy niebiałkowe 102 6.7. Kwasy hydroksamowe 102 6.8. Prooksydanty i antyoksydanty 104 CZĘŚĆ B. PROCESY METABOLICZNE 106 1. Przemiany związków azotowych 107 1.1. Włączanie azotu amonowego w struktury biomolekuł 107 1.1.1. Biosynteza aminokwasów białkowych 108 1.1.2. Biosynteza amidów 109 1.1.3. Biosynteza białka 110 1.1.3.1. Kod genetyczny 110 1.1.3.2. Translacja 111 1.1.4. Biosynteza karbamoilofosforanu 113 1.1.5. Biosynteza porfiryn 113 1.2. Katabolizm białek i aminokwasów 116 1.2.1. Przekształcenia aminokwasów 117 1.3. Usuwanie produktów katabolizmu związków azotowych 120 4
2. Przekształcenia kwasów nukleinowych 123 2.1. Biosynteza nukleotydów pirymidynowych 124 2.2. Biosynteza nukleotydów purynowych 126 2.3. Przekształcenie rybonukleotydów w deoksyrybonukleotydy 128 2.4. Biosynteza łańcuchów polinukleotydowych 129 2.4.1. Biosynteza DNA 129 2.4.1.1. Naprawianie błędów o podłożu mutacyjnym 131 2.4.2. Biosynteza RNA 133 3. Podstawy bioenergetyki 135 3.1. Udział energii w reakcjach chemicznych 135 3.2. Biomolekuły przenoszące energię chemiczną 138 3.3. Przepływ energii w procesach metabolicznych 140 3.3.1. Podstawowe procesy energetyczne 141 3.3.1.1. W warunkach beztlenowych 142 3.3.1.2. Włączanie biomolekuł do procesu oddychania komórkowego 143 3.3.1.3. Cykl Krebsa 144 3.3.1.4. Łańcuch oddechowy 148 3.3.2. Pozamitochondrialne utlenianie komórkowe 151 4. Przekształcenia cukrowców 152 4.1. Mechanizmy biosyntezy cukrowców 152 4.1.1. Fotosynteza 153 4.1.1.1. Fosforylacja fotosyntetyczna 153 4.1.1.2. Wiązanie dwutlenku węgla 155 4.1.1.3. Regeneracja rybulozo-l,5-difosforanu 156 4.1.2. Cykl Hatcha-Slacka 159 4.1.3. Glukoneogeneza 160 4.1.4. Mechanizmy biosyntezy innych cukrowców 163 4.2. Przemiany kataboliczne 165 4.2.1. Włączanie cukrowców do procesu glikolizy 166 4.2.2. Glikoliza 167 4.2.2.1. Bilans energetyczny rozkładu cząsteczki glukozy 170 4.2.3. Przebieg innych fermentacji 171 4.2.4. Szlak pentozofosforanowy 171 4.2.5. Szlak Entera-Doudorffa 174 5. Przekształcenia tłuszczowców 175 5.1. Biosynteza tłuszczowców 176 5.1.1. Przemiany tłuszczów właściwych 176 5.1.2. przemiany tłuszczów złożonych 181 5.1.3. Biosynteza cholesterolu 183 5.1.3.1. Przemiany lipoprotein 185 5
5.1.3.2. Biosynteza hormonów sterydowych 186 5.1.3.3. Wytwarzanie soli kwasów żółciowych 187 5.2. Katabolizm tłuszczowców 188 5.2.1. Lipoliza 188 5.2.2. Przemiany pośrednie glicerolu 188 5.2.3. /^-oksydacja kwasów tłuszczowych 189 5.2.3.1. Bilans energetyczny rozkładu kwasów tłuszczowych 193 5.2.4. a-oksydacja kwasów tłuszczowych 194 5.2.5. Wytwarzanie ciał ketonowych 195 6. Metabolizm wtórny 196 6.1. Szlak kwasu szikimowego 197 6.2. Szlak octanu 200 6.3. Przekształcenia flawonoidów 204 7. Mechanizmy detoksykacji biomolekul 207 7.1. Główny system detoksykacyjny 207 7.1.1. Polisubstratowe monooksygenazy 209 7.1.2. Monooksygenazy flawinowe 213 7.1.3. Karboksyloesterazy 214 7.1.4. Druga faza detoksykacji 214 7.2. Specyficzne drogi detoksykacji 217 7.2.1. Aminokwasy niebiałkowe 217 7.2.2. Neutralizacja wolnych rodników tlenowych 218 7.2.2.1. Antyoksydanty nieenzymatyczne 218 7.2.2.2. Enzymy anty oksydacyjne 222 7.2.3. Neutralizacja cyjanowodoru 224 7.2.4. Detoksykacja związków fenolowych 226 8. Mechanizmy regulacji metabolizmu 227 8.1. Pula metaboliczna komórki 230 8.1.1. Pula ATP 230 8.1.2. Pula NADP/NADPH 231 8.1.3. Pula glukozo-6-fosforanu 231 8.1.4. Pula pirogronianu 232 8.1.5. Pula acetylo-coa 233 8.2. Mechanizmy regulacji metabolizmu 233 8.2.1. Zmiany aktywności enzymów 234 8.2.2. Regulacja biosyntezy enzymów 235 CZĘŚĆ C. WYBRANE ASPEKTY BIOCHEMII ŻYWNOŚCI 238 1. Specyfika żywienia 238 1.1. Składniki pokarmowe 239 6
1.1.1. Białka i aminokwasy 239 1.1.2. Cukry i błonnik pokarmowy 242 1.1.3. Tłuszcze 244 1.1.4. Witaminy 248 1.1.5. Składniki mineralne 251 1.1.6. Woda 253 1.1.7. Inne składniki 255 2. Biochemiczne aspekty przetwarzania i przechowywania żywności 255 2.1. Zmiany wartości ph 257 2.2. Zmiany potencjału oksydoredukcyjnego 258 2.3. Zmiany w obrębie składników azotowych 259 2.4. Zmiany barwy produktów spożywczych 259 3. Normy w żywieniu człowieka 260 3.1. Przestrzeganie zaleceń żywieniowych 261 4. Pułapki kaloryczne 264 5. Schorzenia żywieniozależne 267 5.1. Zatrucia pokarmowe 268 5.1.1. Wpływ alkoholu 270 5.2. Otyłość i niedożywienie 271 5.3. Cukrzyca 272 5.4. Schorzenia wątroby i pęcherzyka żółciowego 277 5.5. Kamica moczowa i dna moczanowa 279 5.6. Zawał mięśnia sercowego 280 5.7. Schorzenia tarczycy 282 5.8. Alergie i nietolerancje pokarmowe 283 6. Zasady zdrowego odżywiania 284 6.1. Pora, częstotliwość i rodzaj posiłków 285 6.2. Modyfikacje pokarmowe 289 6.2.1. Różne sposoby przygotowania potraw 289 6.2.2. Dodatki do potraw 290 6.2.3. Eliminowanie wysokokalorycznych składników potraw 291 6.3. Używanie zalecanych produktów spożywczych 294 6.3.1. Probiotyki 294 6.3.2. Przyprawy 295 6.3.3. Zioła 297 6.3.4. Produkty zawierające naturalne antyoksydanty 298 7. Naprawianie błędów żywieniowych 300 7.1. Wdrażanie zasad prawidłowego odżywiania 300 7.2. Dostosowanie diety do wieku 301 7.3. Szersze stosowanie warzyw i owoców 303 7.4. Odchudzanie 304 7
7.5. Wspomaganie zdrowego stylu życia przez aktywność fizyczną... 308 7.5.1. Procesy biochemiczne towarzyszące aktywności fizycznej 309 7.5.1.1. Zmiany równowagi kwasowo-zasadowej 310 7.5.1.2. Spalanie nadmiaru energii 311 7.5.1.3. Zużywanie białek i aminokwasów 315 7.6. Edukacja prozdrowotna 316 Zalecana literatura 319 Literatura uzupełniająca 322 Skorowidz rzeczowy 324 8