Energetyka organizmu

Przygotowanie na poziomie podstawowym z chemii ogólnej i organicznej oraz biologii komórki, genetyki i biochemii (poziom szkoły średniej).

przedmiot obowiązkowy

1. Godziny realizowane z udziałem nauczycieli (70 godz.):

- udział w wykładach – 30 godz.

- udział w ćwiczeniach laboratoryjnych – 30 godz.

- konsultacje z wykładowcą – 5 godz.

- konsultacje z prowadzącym ćwiczenia – 5 godz.

2. Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta:

- przygotowanie do zajęć, uzupełnienie notatek, zapoznanie się z literaturą przedmiotu – 20 godz.

3. Czas wymagany do przygotowania się do uczestnictwa w procesie oceniania:

- przygotowanie się do zaliczenia końcowego ćwiczeń – 20 godz.

- przygotowanie się do egzaminu – 40 godz.

Łączna liczba godzin: 150 godz. (5 ECTS)

W1: Student ma wiedzę w zakresie podstawowej budowy komórki zwierzęcej, omawia strukturę błon komórkowych oraz budowę i funkcję przedziałów/organelli komórkowych przetwarzających energię w komórkach zwierzęcych (K_W03, K_W05, K_W06, K_W13).

W2: Student charakteryzuje budowę komórkową tkanek i narządów związanych z przemianą energii w organizmie człowieka i termoregulacją oraz ma wiedzę w zakresie patofizjologii powiązanej z energetyką organizmu na poziomie komórkowym i tkankowym (K_W03, K_W05, K_W06, K_W13).

W3: Student zna budowę chemiczną, właściwości i funkcje podstawowych klas związków chemicznych (w tym związków wysokoenergetycznych) występujących w komórce (K_W03, K_W05, K_W06, K_W13).

W4: Student zna i rozumie zależności pomiędzy strukturą cząsteczki a jej funkcją (K_W03, K_W05, K_W06, K_W13).

W5: Student definiuje rodzaje energii wytwarzanej w organizmie człowieka oraz charakteryzuje procesy jej przetwarzania, magazynowania i uwalniania (K_W01, K_W03, K_W05, K_W06, K_W12, K_W13).

W6: Student zna wpływ wysiłku fizycznego na metabolizm organizmu człowieka (K_W03, K_W05).

W7: Student zna podstawowe zasady bezpieczeństwa i higieny pracy oraz postępuje zgodnie z zasadami BHP podczas zajęć laboratoryjnych ( K_W12).

U1: Student analizuje lokalizację i przebieg procesów związanych z przemianą energii w komórce i regulacją szlaków metabolicznych związanych z energetyką organizmu człowieka (K_U02, K_U03, K_U05, K_U13).

U2: Student objaśnia wybrane zagadnienia związane z dietetyką, fizjologią sportu oraz patofizjologią powiązane z przetwarzaniem energii na poziomie komórek i tkanek (K_U01, K_U02, K_U04, K_U05, K_U13).

U3: Student wykorzystuje odpowiednie metody badawcze służące wizualizacji mikroskopowej tkanek, komórek i organelli komórkowych związanych z przemianą energii i regulacją metabolizmu (K_U01, K_U02, K_U05).

U4: Student przeprowadza analizy ilościowe i jakościowe podstawowych związków chemicznych występujących w komórce zwierzęcej (K_U01).

U5: Student przygotowuje dokumentację, interpretuje wyniki doświadczeń i poprawnie wyciąga wnioski (K_U02, K_U10).

K1: Student ma świadomość korzyści płynących z właściwego sposobu odżywiania i zdrowego trybu życia w aspekcie prawidłowego funkcjonowania organizmu na poziomie komórek i tkanek oraz negatywnych skutków wszelkich zaburzeń metabolicznych będących efektem niewłaściwej diety oraz braku aktywności fizycznej i intelektualnej (K_K01, K_K03, K_K07).

K2: Student krytycznie odnosi się do obiegowych opinii i analizuje je w oparciu o zdobytą wiedzę ( K_K01).

K3: Student jest odpowiedzialny za bezpieczeństwo własne i innych (K_K04).

K5: Student potrafi współpracować w zespole (K_K05).

Metoda dydaktyczna podająca:

- wykład informacyjny z prezentacjami multimedialnymi

Metody dydaktyczne eksponujące i poszukujące:

- ćwiczenia laboratoryjne mają charakter eksperymentalno-pokazowy, studenci realizują zadania w zespołach 2-osobowych (grupa ćwiczeniowa liczy maksymalnie 10 osób) z uwzględnieniem metodyki prowadzonych doświadczeń i obserwacji. Wykonują doświadczenia zgodnie z pisemną instrukcją oraz po omówieniu podstaw teoretycznych i zaplanowaniu pracy – dostęp do sprzętu laboratoryjnego oraz zachowanie podstawowych zasad BHP dotyczących pracy laboratoryjnej z materiałem biologicznym i odczynnikami chemicznymi.

- wykład informacyjny (konwencjonalny)

- ćwiczeniowa
- doświadczeń
- laboratoryjna

Realizacja przedmiotu w części dotyczącej biologii komórki w formie wykładów i ćwiczeń laboratoryjnych ma na celu pogłębienie wiedzy studentów z zakresu budowy komórki zwierzęcej ze szczególnym uwzględnieniem budowy błon komórkowych oraz struktury i funkcji organelli/przedziałów komórkowych przetwarzających energię użyteczną metabolicznie. Studenci poznają także budowę komórkową tkanek i narządów istotnych z punktu widzenia przemian energetycznych oraz cytofizjologię związaną z występowaniem stanów patologicznych i procesem starzenia się organizmu człowieka.

Realizacja przedmiotu w części biochemicznej ma na celu wyjaśnienie podstaw molekularnej budowy podstawowych związków organicznych (struktura, właściwości i funkcje białek, cukrów, lipidów i kwasów nukleinowych) oraz mechanizmów pozyskiwania energii w komórkach organizmów żywych.

Celem pierwszej części wykładów i ćwiczeń laboratoryjnych (biologia komórki) jest przekazanie studentom najnowszej wiedzy z zakresu budowy komórki zwierzęcej ze szczególnym uwzględnieniem błon komórkowych (plazmolema, system pojedynczych błon komórkowych, podwójne błony komórkowe, otoczka jądrowa) oraz struktury i funkcji organelli/przedziałów komórkowych, w których odbywa się wytwarzanie energii użytecznej metabolicznie w procesie utleniania związków organicznych (głównie węglowodanów i lipidów) w cytozolu, mitochondriach i peroksysomach (oddychanie komórkowe i beta-oksydacja kwasów tłuszczowych). Studenci poznają także budowę komórkową tkanek i narządów istotnych w procesach związanych z przemianą energii w organizmie człowieka (takich jak mięśnie, wątroba, tkanka tłuszczowa) i utrzymaniem stałej temperatury ciała (skóra) oraz cytofizjologię związaną z występowaniem stanów patologicznych związanych z energetyką organizmu (np. otyłość, nowotworzenie, choroby mitochondrialne) i procesem starzenia się organizmu (przemiany białek i powstawanie wolnych rodników tlenowych). W trakcie ćwiczeń laboratoryjnych studenci poznają podstawowe metody wizualizacji tkanek, komórek i organelli komórkowych przetwarzających i magazynujących energię z wykorzystaniem mikroskopii świetlnej i elektronowej.

W części biochemicznej przedmiot umożliwia studentom uzyskanie wiedzy teoretycznej i praktycznej na temat budowy i funkcji związków budujących organizmy żywe oraz procesów metabolicznych, w których energia jest przekształcana w postać użyteczną biologicznie. Podczas wykładu zostaną przekazane następujące treści: Aminokwasy i białka: struktura, właściwości i funkcje. Cukrowce: podział, nomenklatura, izomeria, monosacharydy, disacharydy, polisacharydy, glikozydy – wiązania glikozydowe, glikoproteiny. Kwasy nukleinowe: budowa, procesy replikacji i transkrypcji; biosynteza białek. Lipidy: podział, struktura i funkcje. Błony biologiczne: struktura, funkcje i transport przez błony. Enzymy: budowa, klasyfikacja, nomenklatura, koenzymy, kinetyka reakcji enzymatycznych. Podstawowe pojęcia metabolizmu: źródła energii, ogólna strategia przemian metabolicznych, ATP jako przenośnik energii, wiązania wysokoenergetyczne, rodzaje fosforylacji. Pozyskiwanie energii w procesach metabolicznych: glikoliza, oksydacyjna dekarboksylacja pirogronianu, cykl Krebsa, utlenianie kwasów tłuszczowych. Łańcuch oddechowy jako ostatni etap utleniania komórkowego. Bilans energetyczny utleniania glukozy. Glukoneogeneza i metabolizm glikogenu. Ćwiczenia laboratoryjne mają na celu zapoznanie studenta z różnymi technikami laboratoryjnymi umożliwiającymi ilościowe i jakościowe analizy składników chemicznych komórki zwierzęcej. Na ćwiczeniach zrealizowane będą następujące tematy: Obliczenia biochemiczne. Wytrącanie i denaturacja białek. Oznaczanie stężenia białka metodą biuretową. Analiza jakościowa cukrów. Chromatografia cienkowarstwowa lipidów. Reakcje jakościowe lipidów. Kinetyka reakcji enzymatycznych.

Literatura podstawowa:

1. Stryer L, Tymoczko JL, Berg JM. Biochemia. PWN 2007, 2009, 2011

2. Murray RK, Granner DK, Rodwell VW. Biochemia Harpera. PZWL, 2008

3. Bańkowski E. Biochemia. Podręcznik dla studentów uczelni medycznych. Elsevier Urban&Partner. Wrocław 2010

3. Alberts B i wsp. Podstawy biologii komórki. PWN 2007

Literatura uzupełniajaca:

1. Koolman J, Röhm K-H. Biochemia. Ilustrowany przewodnik. Wydawnictwo Lekarskie PZWL, 2005

2. Kłyszejko-Stefanowicz L i wsp. Ćwiczenia z biochemii. PWN, 2005

3. Zgirski A, Gondko R. Obliczenia biochemiczne. PWN, 1998

4. Instrukcje do ćwiczeń

5. Wybrane publikacje naukowe i popularno-naukowe (polsko- i anglojęzyczne).

Metoda oceniania:

- zaliczenie na ocenę (ćwiczenia laboratoryjne)

- egzamin (wykład)

Kryteria oceniania:

-zaliczenie pisemne (ćwiczenia)

- egzamin pisemny (W01, W03, W04, W05, W12, W13, U03, U04)

- test zamknięty jednokrotnego wyboru

- wymagany próg na ocenę dostateczną: 50-60%

61-70% - dostateczny plus

71-80% - dobry

81-90% - dobry plus

91-100% - bardzo dobry

Nie dotyczy