Βιοχημεία του Μεταβολισμού

Αναλυτικό Περίγραμμα του Μαθήματος

• Βασικές έννοιες μεταγωγής σήματος διακυτταρικής επικοινωνίας. Μηχανισμός σηματοδότησης γλυκαγόνης, ινσουλίνης και στεροειδών ορμονών. Το ιόν ασβεστίου ως δεύτερος αγγελιοφόρος
• Βασικές έννοιες και σχεδιασμός μεταβολισμού. Γενικό πλαίσιο ρύθμισης του μεταβολισμού. O ρόλος των συζευγμένων αντιδράσεων και της ΑΤP ως ενεργειακό νόμισμα των βιολογικών συστημάτων.
• Η οξείδωση των καύσιμων οργανικών μορίων ως πηγή κυτταρικής ενέργειας
• Πηγές γλυκόζης. Η γλυκόλυση ως μια πορεία μετατροπής ενέργειας
• Είσοδος υδατανθράκων στη γλυκολυτική πορεία
• Βιοχημικές οδοί αναγέννησης NAD+
• Παθολογικές καταστάσεις σχετιζόμενες με το μεταβολισμό φρουκτόζης και γαλακτόζης
• Η αερόβια γλυκόλυση ως ιδιότητα ταχέως αυξανόμενων κυττάρων
• Γλυκονεογένεση. Η σύνθεση γλυκόζης από μη υδατανθρακικές πρόδρομες ενώσεις.
• Η γλυκόλυση και η γλυκονεογένεση ρυθμίζονται αντίρροπα. Μηχανισμοί ελέγχου της γλυκόλυσης – γλυκονεογένεσης
• Ο κύκλος των Cori
• Η αφυδρογονάση του πυροσταφυλικού συνδέει τη γλυκόλυση με τον κύκλο του κιτρικού οξέος. Μηχανισμός και ρύθμιση της δραστικότητας του ενζύμου
• Ο κύκλος του κιτρικού οξέος (Κύκλος του Krebs). Αντιδράσεις-μηχανισμός αντιδράσεων-σημεία ελέγχου
• Ο κύκλος του κιτρικού οξέος ως πηγή πρόδρομων μορίων βιοσύνθεσης
• Η διακοπή του μεταβολισμού του πυροσταφυλικού ως αιτία της νόσου μπέρι-μπέρι και της δηλητηρίασης από υδράργυρο και αρσενικό
• Ο κύκλος του γλυοξυλικού οξέος
• Σύμπλοκα αναπνευστικής αλυσίδας
• Συνθάση της ΑΤP. Η σύνθεση της ΑΤΡ ωθείται από μία βαθμίδωση συγκέντρωσης πρωτονίων. Σύζευξη αναπνευστικής αλυσίδας – οξειδωτικής φωσφορυλίωσης
• Ο ρυθμός της οξειδωτικής φωσφορυλίωσης καθορίζεται από τις ανάγκες σε ATP. Ρύθμιση της δράσης της συνθάσης της ATP. Κυτταρική αναπνοή
• Επιλεκτική μεταφορά ουσιών δια μέσου των μιτοχονδριακών μεμβρανών. Συστήματα εισόδου ηλεκτρονίων του κυτταροπλασματικού NADH στα μιτοχόνδρια
• Μηχανισμός εισόδου ΑDP και εξόδου ΑΤΡ από τα μιτοχόνδρια. Μετατοπάση ATP-ADP
• Παραγωγή θερμότητας μέσω της ρυθμιζόμενης αποσύζευξης αναπνευστικής αλυσίδας – οξειδωτικής φωσφορυλίωσης
• Αναστολείς αναπνευστικής αλυσίδας – Αποσυζεύκτες αναπνευστικής αλυσίδας-οξειδωτικής φωσφορυλίωσης (OXPHOS)
• Δυσλειτουργία ΟXPHOS-Μιτοχονδριακές νόσοι
• Ο κύκλος του Calvin και η ρύθμισή του
• H πορεία των φωσφορικών πεντοζών. Ο ρόλος του ΝΑDPH στα αναβολικά μονοπάτια. Ο ρόλος της αφυδρογονάσης της 6-φωσφορικής γλυκόζης στην προστασία από τις αντιδραστικές ενώσεις οξυγόνου
• Μεταβολισμός του γλυκογόνου. Το γλυκογόνο ως αποθήκη γλυκόζης, δομή του γλυκογόνου-κοκκία γλυκογόνου, μονοπάτια αποικοδόμησης και σύνθεσης του γλυκογόνου, σηματοδότηση και ορμονικός έλεγχος μεταβολισμού του γλυκογόνου, ρύθμιση ενζύμων που ελέγχουν το μεταβολισμό του γλυκογόνου, ασθένειες εναποθήκευσης γλυκογόνου
• Μεταβολισμός λιπαρών οξέων. Τα λιπαρά οξέα ως καύσιμα, κινητοποίηση τριακυλογλυκερολών, β οξείδωση λιπαρών οξέων, de novo σύνθεση λιπαρών οξέων. Έλεγχος του μεταβολισμού των λιπαρών οξέων
• Η θερμιδική ομοιόσταση ως ρυθμιστής του βάρους του σώματος
• Ο ρόλος του εγκέφαλου στη ρύθμιση της θερμιδικής ομοιόστασης
• Η λεπτίνη και η ινσουλίνη ως ρυθμιστές του μακρόχρονου ελέγχου της θερμιδικής ομοιόστασης. Ο ρόλος της αντίστασης στη λεπτίνη στην παχυσαρκία
• Τροποποίηση του μεταβολισμού από την περίσσεια λιπαρών οξέων στους μυς
• Ινσουλίνη-μεταγωγή σήματος στους μυς. Η αντίσταση στην ινσουλίνη στους μυς προάγει την παγκρεατική ανεπάρκεια
• Μεταβολικές διαταραχές στο διαβήτη τύπου Ι και τύπου ΙΙ. Ο ρόλος της παχυσαρκίας στην ανάπτυξη διαβήτη
• Επίδραση της σωματικής άσκησης στο μεταβολισμό των κυττάρων
• Μεταβολικές αλλαγές κατά την πρόσληψη τροφής και την ασιτία
• Επίδραση αιθανόλης στο μεταβολισμό του ήπατος

Εργαστηριακές Ασκήσεις

• Σχεδιασμός βιοχημικών πειραμάτων και επεξεργασία πειραματικών αποτελεσμάτων
• Κατασκευή καμπύλης αναφοράς
• Προσδιορισμός ενζυμικών σταθερών αλκαλικής φωσφατάσης
• Οξειδοαναγωγικά συστήματα: Α) Κατανομή των αναπνευστικών ενζύμων στα κύτταρα, Β) Εντόπιση της αφυδρογονάσης του ηλεκτρικού, Γ) Επίδραση του μηλονικού οξέος  στη δραστικότητα της  αφυδρογονάσης του ηλεκτρικού, Δ) Επίδραση εξωγενούς NAD στη δραστικότητα της αφυδρογονάσης του γλουταμινικού.
• Μεταβολισμός γλυκογόνου σε ήπαρ: Προσδιορισμός Α) φωσφορικών και Β) γαλακτικού οξέος σε ήπαρ και μύες.
• Μεταβολισμός γλυκογόνου σε μύες: Προσδιορισμός Α) φωσφορικών και Β) γαλακτικού οξέος σε ήπαρ και μύες.

Τρόπος Αξιολόγησης

Η επίδοση στο μάθημα αξιολογείται με βάση τη γραπτή εξέταση στο θεωρητικό κομμάτι του μαθήματος κατά την εξεταστική περίοδο (80%), την αναφορά και εξέταση εργαστηριακών ασκήσεων (20 %) και την ομαδική εργασία. Οι φοιτητές που παρουσιάζουν εργασία λαμβάνουν μία επιπλέον μονάδα στην επίδοση τους στις γραπτές εξετάσεις εφόσον ο βαθμός τους είναι μεγαλύτερος ή ίσος του πέντε τόσο στη γραπτή εξέταση του μαθήματος, όσο και στην εξέταση του εργαστηρίου.

Προτεινόμενη Βιβλιογραφία

• Βιοχημεία Stryer L.,  Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης, 2017
• Βιοχημεία Βασικές αρχές σε μοριακό επίπεδο, Εκδόσεις Τζιόλας, 2019

Εκπαιδευτικό Υλικό / E-class

https://eclass.uth.gr/courses/BIO_U_142/

​