ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ Ι

Εξάμηνο Α (Υποχρεωτικό)

Κωδικός MED_121

Ώρες Διδασκαλίας Διδασκαλία 3 ώρες, Εργαστήριο-Φροντιστήριο 3 ώρες (την εβδομάδα)

Δ.Ε.Π.

• Ντίνος Γεώργιος (Καθηγητής)
• Σταθόπουλος Κωνσταντίνος (Καθηγητής)
• Σταματοπούλου Βασιλική (​Επίκουρος Καθηγητής)
• Τζούνακας Βασίλης (​Επίκουρος Καθηγητής)

Γενική Περιγραφή

ΔΙΑΛΕΞΕΙΣ-ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑ-PBLs

1. ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Υδατικά διαλύματα μορίων και ιόντων

Διάκριση μοριακών και κολλοειδών διαλυμάτων. Περιγραφή, αθροιστικές ιδιότητες (ωσμωμοριακότητα διαλυμάτων).

Οξέα, βάσεις, άλατα.

Ορισμός, ιδιότητες.

Ισχύς οξέων βάσεων, σταθερά διάστασης.

Διάσταση ύδατος, pΗ.

ρΗ και ιοντική κατάσταση οξέων-βάσεων

Ρυθμιστικά Διαλύματα

Εξίσωση Ηenderson-Hasselbach

Παρασκευή ρυθμιστικών διαλυμάτων

Διαλύματα Συμπλόκων ενώσεων

Ορισμός και ιδιότητες συμπλόκων ενώσεων

Δεσμοί Συμπλόκων και είδη δεσμών

Σταθερά σχηματισμού και αστάθειας συμπλόκων

Βιολογική σημασία των συμπλόκων

 

2. ΔΟΜΗ KAI ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΠΡΩΤΕΪΝΩΝ

Αμινοξέα και ιδιότητες αμινοξέων

Πεπτίδια και πρωτεΐνες

Σημασία της φύσεως των πλευρικών ομάδων των αμινοξέων στις ιδιότητες των πεπτιδίων και πρωτεϊνών

Ηλεκτρολυτική συμπεριφορά πρωτεϊνών/φυσικοχημικές ιδιότητες

Στερεοχημεία αμινοξέων και πεπτιδικών δεσμών

Εύρεση της αλληλουχίας των αμινοξέων μιας πρωτεΐνης

Επίπεδα οργάνωσης της δομής των πρωτεϊνών

Μετουσίωση και μετουσιωτικά μέσα. Σημασία της μετουσίωσης στη βιολογική δράση των πρωτεϊνών.

Απομόνωση και ταυτοποίηση πρωτεϊνών

Συνάρτηση δομής με τη λειτουργία

 

3. ΝΟΥΚΛΕΙΚΑ ΟΞΕΑ ΚΑΙ Η ΡΟΗ ΤΩΝ ΓΕΝΕΤΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ

Πρωτοταγής δομή των νουκλεϊκών οξέων

Επίδραση οξέων και βάσεων στην πρωτοταγή δομή των νουκλεϊκών οξέων

Δευτεροταγής δομή των νουκλεϊκών oξέων (Α, Β και Ζ έλικα)

Τριτοταγής δομή των νουκλεϊκών οξέων

Μετουσίωση του DNA

Γονίδια και γονιδιώματα

Τεχνολογία ανασυνδυασμένου DNA

Ταυτοποίηση αλληλουχιών γονιδιωμάτων

Εξέλιξη και Βιοπληροφορική

Ομόλογα γονίδια και εξελικτικά δέντρα

 

4. ΕΝΖΥΜΑ

Γενικά χαρακτηριστικά των ενζύμων

Ταξινόμηση των ενζύμων

Συνένζυμα και προσθετικές ομάδες

Δομή και βιολογικός ρόλος των ενώσεων υψηλής ενέργειας (ATP, NADH, FADH2)

Κινητική θεώρηση μιας ενζυμικής αντίδρασης (ενεργειακά διαγράμματα)

Μηχανισμοί κατάλυσης (γενική οξεοβασική κατάλυση-ομοιοπολική κατάλυση-κατάλυση μέσω ιόντος μετάλλου-κατάλυση με προσέγγιση)

Kινητική απλών ενζυμικών αντιδράσεων

Αναστολή ενζυμικής αντίδρασης

Μηχανισμοί ρύθμισης της ενζυμικής δραστικότητας

Πρωτεολυτική ενεργοποίηση των ζυμογόνων

Αλλοστερικά ένζυμα και ρύθμισή τους

 

5. ΣΤΕΡΕΟΧΗΜΕΙΑ ΒΙΟΛΟΓΙΚΩΝ ΜΟΡΙΩΝ ΚΑΙ ΣΑΚΧΑΡΑ

Εναντιομερείς και διαστερεο-ισομερείς ενώσεις

Στερεοδομές D, L, R, και S.

Διαμορφώσεις των μορίων στο χώρο.

Προχειρομορφικότητα και βιολογικές εφαρμογές

Cis-trans ισομέρεια σε μόρια με διπλούς δεσμούς

Απλοί μονοσακχαρίτες, παράγωγα της D- και L-γλυκεριναλδεύδης: Φυσικές και χημικές ιδιότητες

Κυκλική δομή μονοσακχαριτών

Γλυκοζιτικοί δεσμοί, ολιγοσακχαρίτες

Πολυσακχαρίτες (άμυλο, κυτταρίνη, αγαρόζη, πολυσακχαρίτες κυτταρικού τοιχώματος, γλυκογόνο)

 

6. ΛΙΠΙΔΙΑ ΚΑΙ ΚΥΤΤΑΡΙΚΕΣ ΜΕΜΒΡΑΝΕΣ

Λιπαρά οξέα, λιπίδια και φωσφολιπίδια

Σύσταση και δομή μεμβρανών

Διαπερατότητα και μεταφορά

Μεμβρανικοί υποδοχείς

 

7. ΜΕΜΒΡΑΝΙΚΟΙ ΔΙΑΥΛΟΙ ΚΑΙ ΑΝΤΛΙΕΣ

Ενεργός και παθητική μεταφορά

Πρωτεϊνικοί μεταφορείς

Ελεύθερη ενέργεια μεταφοράς και δυναμικά Nerst

Αντλία καλίου νατρίου (ΑΤΡάση Na⁺-K⁺)

 

8. ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΒΙΟΕΝΕΡΓΗΤΙΚΗ

Καταστατικές θερμοδυναμικές συναρτήσεις (ενθαλπία, εντροπία, ελεύθερη ενέργεια Gibbs)

Χαρακτηριστικά μιας θερμοδυναμικά ευνοούμενης βιοχημικής αντίδρασης

Μετασχηματισμός της ελεύθερης ενέργειας Gibbs σε μεταφορικό, μηχανικό και βιοσυνθετικό έργο

Επίδραση του pH, της θερμοκρασίας και της ιοντικής ισχύος στην τιμή της σταθεράς ισορροπίας

Δυναμικό μεταφοράς ομάδας υψηλής ενέργειας

Βασικές αντιδράσεις του μεταβολισμού (οξειδοαναγωγή, υδρόλυση, καρβοξυλίωση, αποκαρβοξυλίωση, ισομερίωση)

Κατάταξη αντιδράσεων και αντιδραστηρίων (Mεσομέρεια και δομές συντονισμού, πυρηνόφιλες και ηλεκτρονιόφιλες υποκαταστάσεις, πυρηνόφιλες και ηλεκτρονιόφιλες προσθήκες, αντιδράσεις αποσπάσεως, αντιδράσεις ταυτομερείωσης).

 

Προτεινόμενα βιβλία:

1. BergJ.M., TymoczkoJ.L. andStryerL.

Βιοχημεία

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΕΣ ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΚΡΗΤΗΣ ελληνική μετάφραση 7η ΕΚΔΟΣΗ (2014).

1. Devlin T.M.

Βιοχημεία, Κλινικοί Συσχετισμοί, Τόμος Ι

ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΠΑΣΧΑΛΙΔΗ (2009) ελληνική μετάφραση, έκδοση 6^η (πρωτοτύπου).

 

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

1. Εξοικείωση με τον εργαστηριακό χώρο, κανόνες ασφαλείας, οδηγίες ασφαλούς χρήσης χημικών αντιδραστηρίων, ασφαλούς απόρριψης, μεταφορά όγκων αραιώσεις και παρασκευή απλών υδατικών διαλυμάτων

2. Φασματοφωτομετρία. Θεωρία και πρακτική εξοικείωση με φασματοφωτόμετρο ορατού. Λήψη φάσματος του παρα-νιτρο-φαινολικού ανιόντος στο ορατό φάσμα, εφαρμογή του νόμου των Beer-Lambert, κατασκευή πρότυπης καμπύλης συγκέντρωσης οπτικής απορρόφησης, και προσδιορισμός αγνώστου συγκεντρώσεως παρανιτροφαινόλης.

3. Κινητική μελέτη της ενζυμικής δραστικότητας της όξινης φωσφατάσης σίτου με υπόστρωμα τον φωσφορικό εστέρα της παρα-νιτρο-φαινόλης. Μελέτη της ταχύτητας ως προς το υπόστρωμα και προσδιορισμός της U_max της K_M και της ενζυμικής ενεργότητος (U/L).

Σκοπός

Το μάθημα αποτελεί εισαγωγή στη Βιοχημεία και τις βασικές αντιδράσεις του μεταβολισμού που λαμβάνουν χώρα σε ένα κύτταρο. Αναλύει όλες τις βασικές έννοιες και την μεθοδολογία που χρησιμοποιεί η Βιοχημεία για να διερευνήσει τα βασικά μόρια της ζωής και την οργάνωσή τους σε μακρομοριακά σύμπλοκα, καθώς και την συμμετοχή τους σε μεταβολικά μονοπάτια και τις χημικές μετατροπές που λαμβάνουν χώρα στο κύτταρο και τον άνθρωπο τόσο σε φυσιολογικές όσο και σε παθολογικές καταστάσεις. Στόχος του μαθήματος είναι η κατανόηση της σύστασης και της πολυπλοκότητας των ενώσεων που περιλαμβάνονται στα κύρια μεταβολικά δίκτυα που συμμετέχουν, και πως αυτές μεταβάλλονται και προσδιορίζονται σε διαφορετικές καταστάσεις, όπως η μεταβολή της λειτουργίας των ενζύμων ή των μεταφορικών πρωτεϊνών.

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος οι φοιτητές/τριες θα πρέπει να είναι σε θέση:

• Να κατανοούν τις βασικές έννοιες της βιοχημείας και να χρησιμοποιούν την επιστημονική βιβλιογραφία για την άντληση πληροφοριών ώστε να επικαιροποιούν τις γνώσεις τους με βάση τις τελευταίες επιστημονικές εξελίξεις.

• Nα διακρίνουν τις κατηγορίες των βιομορίων, την δομική τους οργάνωση και τον ενδοκυττάριο εντοπισμό τους και να κατανοούν την σημασία της ομοιοστασίας τους για την ανθρώπινη υγεία.

• Να έχουν κατανοήσει την δομή και λειτουργία των ενζύμων, των μεταφορικών πρωτεϊνών και των νουκλεϊκών οξέων, καθώς και των γονιδίων που τα κωδικοποιούν.

• Να έχουν κατανοήσει τα βασικά μοτίβα των αντιδράσεων που λαμβάνουν χώρα σε ένα κύτταρο, καθώς και την σημασία των ενζύμων που τις καταλύουν και αποτελούν πιθανούς θεραπευτικούς στόχους.

• Να αναγνωρίζουν την σημασία των ενώσεων που μεταφέρουν προσθετικές ομάδες ή ευθύνονται για την δημιουργία αναγωγικού δυναμικού και ελεύθερων ριζών και πως αυτές σχετίζονται με την σωστή λειτουργία του ανθρώπινου οργανισμού, την γήρανση και την εμφάνιση ασθενειών

• Να εκτελούν πειράματα με την μορφή εργαστηριακών ασκήσεων που σχετίζονται με την διάγνωση και να ερμηνεύουν τα αποτελέσματά τους

• Να έχουν την ικανότητα να συγκεντρώνουν και να ερμηνεύουν συναφή στοιχεία εντός του γνωστικού τους πεδίου για να λαμβάνουν αποφάσεις σε κλινικά και διαγνωστικά ζητήματακαθώςκαι σε ευρύτερα επιστημονικά θέματα που άπτονται της επιστημονικής και ηθικής δεοντολογίας.

• Να χρησιμοποιούν τη γνώση και την κατανόηση που απέκτησαν με τρόπο που δείχνει επαγγελματική προσέγγιση της εργασίας ή του επαγγέλματός τους και να έχουν αποκτήσει ικανότητες που κατά κανόνα αποδεικνύονται με την ανάπτυξη και υποστήριξη επιχειρημάτων για την επίλυση προβλημάτων στο πλαίσιο του πεδίου της βιοχημείας.

• Να κοινοποιούν πληροφορίες, ιδέες, προβλήματα και λύσεις τόσο σε ειδικευμένο όσο και σε μη-εξειδικευμένο κοινό.

Ύλη

1. Berg J.M., Tymoczko J.L. and Stryer L.  Βιοχημεία,  ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΕΣ ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΚΡΗΤΗΣ ελληνική μετάφραση, 7η ΕΚΔΟΣΗ 2014.                                     
2. Devlin T.M. Βιοχημεία, Κλινικοί Συσχετισμοί, Τόμος Ι ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΠΑΣΧΑΛΙΔΗ (2009) ελληνική μετάφραση, έκδοση 6η (πρωτοτύπου).