: بیوشیمی متابولیسم تغذیه تعدادواحد: 3 واحد نظری
مقطع: کارشناسی پیوسته مدت زمان ارائه: 1 ترم
پیش نیاز : بیوشیمی مقدماتی
مسئول برنامه: بخش بیوشیمی دانشکده پزشکی
اهداف
کلی آموزشی: به منظور فهم اسا سی متابولیسم مولکولهای حیاتی ونحوه تنظیم
آنها بوسیله هورمونها وآنزیمهای مختلف درس بیوشیمی متابولیسم آموزش داده
می شود. هدف کلی از ارائه این درس آشنائی وآگاهی دانشجویان نسبت به موارد
ذیل می باشد.
1) اصول بیوانرژیتیک، قوانین ترمودینامیک و کاربردآنها در واکنشهای حیاتیو سیستم ها ی زنده، انرژی آزاد، ا نتالپی و انتروپیو رابطه بین آنها و انرژی واکنشهای بیولوژیک، محاسبه ΔGº ، تعریف و خواص uncoupler ، اصول واکنشهای اکسیداسیون و احیاء، واکنشهای فسفریلاسیون اکسیداتیو، سیستم انتقا ل ا لکترون درمیتوکندری و نحوه تولید ATPو سموم زنجیره تنفسی
2)
مکانیسم هضم وجذب کربوهیدراتها، آنزیمهای تجزیه کننده دی ساکاریدها وپلی
ساکارید ها درروده، واکنشهای مسیر گلیکولیز هوازی وغیر هوازی، آنزیمها و
واکنشهای گلیکولیز وگلوکونئوژنز، واکنشهای سیکل کوری ونقش بیولوژیکی آن،
متابولیسم گلیکوژن درسلولهای کبدی وما هیچه ها وآنزیمهای مربوطه، سیکل
پنتوز فسفات ، متابولیسم گالاکتوز و فروکتوز آنزیمها-کوآنزیمها و واکنشهای
کمپلکس پیروات دهیدروژناز، آنزیمها و واکنشهای سیکل کربس ونقش چرخه کربس
در سلول ،تفسیر منحنی تحمل گلوکز، محاسبه انرژی تولید شده از اکسیداسیون گلوکزدرشرایط هوازی وغیر هوازی و اثر هورمونهای انسولین وگلوکاگون رابرروی متابولیسم گلوکز وگلیکوژن
3) مکانیسم هضم وجذب چربیها ،اکسیداسیون چربیها
وتنظیم آن،واکنشهای بتا اکسیداسیون ، اکسیداسیون اسیدهای چرب با تعداد فرد
کربن، اکسیداسیون اسیدهای چرب غیر اشباع ، واکنشهای مربوط به تشکیل کتون
بادیها ومصرف آنها ، کتون بادیها وبیماری دیابت، واکنشهای
بیوسنتز اسیدهای چرب اشباع وغیراشباع ، پروستاگلندینها، ترومبوکسانهاو
لوکو تری این ها، بیوسنتز تری گلیسریدها و انواع فسفولیپیدها(لیستین
سفالین فسفاتیدیل گلیسرول و .....)و تنظیم آنها، بیوسنتزانواع
اسفنگولیپیدها وکلسترول و تنظیم آن ، بیوسنتزنمکهای صفراوی و اثر هورمونهای انسولین وگلوکاگون برروی متابولیسم چربیها
4) مکانیسم هضم وجذب پروتئینها، نقش
هورمونها ونوروترانسمیترهاوآنزیمهای معده روده وپانکراس در تجزیه
پروتئینها، انواع مکانیسمهای جذب اسیدهای آمینه، اختلالات مربوط به جذب و
انتقال پروتئینها و اسیدهای آمینه،آنزیمها وواکنشهای مربوط به سنتز
وکاتابولیسم انواع اسیدهای آمینه،واکنشهای دآمیناسیون وترانس آمیناسیون
ونقش آنزیمها وکوآنزیمهای مربوط به این نوع واکنشها، کاربرد آنزیمهای
ترانس آمیناز درتشخیص بیماریهای قلبی وکبدی، اسید های آمینه گلوکوژنیک
وکتوژنیک، ترکیبات حد واسط متابولیکی مهمی که ازبعضی از اسیدهای آمینه
مشتق می شوند، ترکیبات نیتروژن دارمهم، بیماریهای ارثی مربوط به اختلالات ژنتیکی متابولیسم بعضی از اسیدهای آمینه مانند, Albinism, Alkaptonuria,Tyrosinemia, Homocysteinuria, Phenylketonuria disease, syrup urine Maple
آنزیمها وواکنشهای مربوط به سنتز اسیدهای آمینه غیرضروری، سمیت آمونیاک برای سیستم مغزی وراههای سم زدا ئی آن، متابولیسم
اسیدهای آمینه گوگرددار ونقش آنها در پاتوژنز چند نوع از بیماریها، سیکل
گلوکز-آلانین، آنزیمها وواکنشهای مربوط به سیکل اوره واختلالات ژنتیکی
مربوط به کمبود بعضی از آنزیمهای این سیکل، نقشهای
مختلف گلوتاتیون در انتقال اسیدهای آمینه(سیکل گاماگلوتامیل) و بعنوان یک
ترکیب احیاء کننده درسم زدائی داروها ورادیکالهای آزاد.
5) واکنشها وآنزیمهای مسیرهای بیوسنتز نوکلئوتیدهای پورینی وپیریمیدینی بصورت DenovoوSalwage pathway ونحوه
تنظیم واختلالات مربوط به هر کدام از این دو مسیر، تجزیه وکاتابولیسم
نوکلئوتیدهای پورینی وپیریمیدینی و اختلالات مربوط به آنها، بیماری نقرس
وانواع آن، واکنشها وآنزیمهای مربوط به مراحل مختلف زونویسی ژنی (DNA Replication ) , نسخه برداری (RNA Transcription), وسنتز پروتئین(Protein translation) ونحوه تنظیم هر کدام ا ز این مراحل، DNA polymerases& RNA polymerases وانواع آنها ونقش هر کدامیک از آنها،تغییرات پس از زونویسی ژنــــــــی (Posttranscriptional modification) و تغییرات پس ازترجمه (Posttranslational modification)، نقش داروها وآنتی بیو تیکها درمراحل مختلف مربوط به زونویسی ژنی، نسخه برداری و سنتز پر وتئین.
6) ساختمان پورفیرین وHeme، واکنشها وآنزیمهای مسیرهای بیوسنتز انواع پورفیرین هاوHeme ، انواع Porphyrias ناشی از کمبودهای آنزیمی ونحوه درمان آنها، کاتابولیسم Heme وایجاد بیلیروبین، متابولیسم و uptake بیلیروبین توسط کبد، انواع بیلیروبین کانژوگه (Direct) وآزاد (Indirect)، روش ا ندازه گیری آنها واهمییت آنها درتشخیص بالینی انواع بیماریهای یرقان(Jaundice)،
انواع بیماریهای یرقان در رابطه با نقائص آنزیمی مربوطه، مکانیسم جذب ودفع
آهن وبررسی عوامل موثردرآنها، مکانیسم انتقال وذخیره آهن وبررسی عوامل
موثردرآنها، فرمهای ذخیره آهن، کم خونی ناشی ازفقر آهن وعلائم ونحوه درمان
آن.
7) تعریف هورمون ودسثه بندی هورمونها بر اساس ساختمان شیمیائی -نوع گیرنده ومکانیسم ترشح، سیستم Cascade ترشح هورمونها از CNS تا هورمون نهائی، ساختمان شیمیائی انواع هورمونهای مترشحه از Hypotalamus ونفش بیو شیمیائی آنها ، ساختمان شیمیائی ونفش بیو شیمیائی انواع هورمونهای مترشحه از Anterior pituitary ( GH ,ACTH , TSH, FSH, LH و Prolactin) و Posterior pituitary ( ADHو Oxytocin)، کم کاری وپر کاری غده هیپوفیز واهمییت بالینی آنها، نفش هورمونهای پلی پپتیدی وپروتئینی - استروئیدی و آمینی در مکانیسمهایSignal transduction وانواع واسطه های شیمیائی آزاد شده(Calcium,DAG,IP3, CAMP, etc. )
توسط انواع هورمونهای مذکور، ساختمان شیمیائی - نفش بیو شیمیائی- بیوسنتز-
ساختمان ونوع گیرنده- مکانیسم عمل- ترشح وغیرفعال شدن هورمونهای مترشحه از
پانکراس(انسولین وگلوکاگون ) و قسمت میانی غده فوق کلیه (اپی نفرین
ونوراپی نفرین )،انواع دیابت(IDDM, NIDDM)، ساختمان شیمیائی - نفش بیو شیمیائی- بیوسنتز- ساختمان ونوع گیرنده - مکانیسم عمل- ترشح وغیرفعال شدن هورمونهای آمینی مانند (T3, T4) از غده
تیروئید - سروتونین و ملاتونین ، کم کاری وپر کاری غده تیروئید، ساختمان
شیمیائی - نفش بیو شیمیائی- بیوسنتز- ساختمان ونوع گیرنده- مکانیسم عمل- تنظیم
ترشح وغیرفعال شدن هورمونهای استروئیدی مترشحه از کورتکس غده فوق
کلیه(کورتیزول وآلدوسترون) وغدد جنسی(پروژسترون، استرادیول وتستوسترون)،
نقش سیستم رنین- آنژیوتنسین در بیوسنتز وترشح آلدوسترون وتنطیم فشار خون،
نقش هورمونهای جنسی وOral contraceptive در سیستم تولید مثل وباروری، اختلالات
مربوط به افزایش وکاهش هورمونهای استروئیدی مترشحه از کورتکس غده فوق کلیه
وهورمونهای جنسی، ساختمان شیمیائی - نفش بیو شیمیائی- بیوسنتز- ساختمان
ونوع گیرنده- مکانیسم عمل- تنظیم ترشح وغیرفعال شدن هورمونهائی که درتنظیم متابولیسم کلسیم وفسفات نقش دارند (Calcitriol,Calcitonin,Parathyroid hormone) وبررسی اختلالات مربوطه.
اهداف رفتاری:
1) انرژی حیاتی
- ترمودینامیک و کاربرد اصول بیوانرژیتیک در واکنشهای حیاتی را توضیح دهد.
- قوانین ترمودینامیک را تعریف کرده و کاربرد آنها را در سیستم ها ی زنده بیان کند.
- انرژی آزاد را تعریف کرده و اهمیت آنها را واکنشهای بیوشیمیائی شرح دهد.
- انتالپی و انتروپی را تعریف کند.
- رابطه بین انرژی آزاد ، انتروپی و انتالپی را دانسته و انرژی واکنشهای بیولوژیک را بشناسد.
- ΔGº رامحاسبه کند.
- چربی قهوه ای و uncoupler را تعریف کند و خواص آنها را شرح دهد.
- اصول واکنشهای اکسیداسیون و احیاء را دانسته و اهمیت فیزیولوژیکی آنها را درک کند.
- واکنشهای فسفریلاسیون اکسیداتیورا بشناسد.
- سیستم انتقا ل ا لکترون درمیتوکندری را بشناسد و نحوه تولید ATP در این را سیستم شرح دهد.
- اکسیدازها ، اکسیژنازها را بشناسد و نقش آنها را در سلول بداند.
- سموم زنجیره تنفسی را بشناسد.
- آنزیمهای محافظت کننده در برابر رادیکالهای آزاد اکسیژنی را بشناسد.
2) متابولیسم کربوهیدراتها
- مکانیسم هضم وجذب کربوهیدراتها را بداند .
- آنزیمهای تجزیه کننده دی ساکاریدها وپلی ساکارید ها درروده رابشنا سد .
- آنزیمها و واکنشهای گلیکولیز وگلوکونئوژنز در سلول را بشناسد .
- واکنشهای مسیر گلیکولیز هوازی وغیر هوازی را بداند .
- محصولات مسیر گلیکولیز هوازی وغیر هوازی را بداند .
- میزان انرژی تولید شده در مسیر گلیکولیز هوازی وغیر هوازی را بتواند محاسبه کند
- نفش آنزیمهای واکنشهای گلیکولیز رابتوا ند توضیح دهد .
- اثر هورمونهای انسولین وگلوکاگون را برروی متابولیسم گلوکزبداند .
- واکنشهای سیکل کوری ونقش بیولوژیکی آن را دربدن بیان نماید .
- متابولیسم گلیکوژن اعم از سنتز و تجزیه و تنظیم آن را درسلولهای کبدی وما هیچه ها دانسته وآنزیمهای مربوطه را بشناسد .
- سیکل پنتوز فسفات-آنزیمهای این مسیر و واکنشهائی که منجر به تولیدNADPH وپنتوز واهمیت این سیکل را بداند .
- متابولیسم گالاکتوز و فروکتوز-واکنشهای سنتز وتجزیه وآنزیمهای مربوطه را دانسته وبیمار یهای ژنتیکی مربوط به کمبود آنزیمهای ایندو مسیر را بشناسد .
- آنزیمها-کوآنزیمها و واکنشهای کمپلکس پیروات دهیدروژناز را بشناسد .
- آنزیمها و واکنشهای سیکل کربس رادرسلول بداند .
- نقش چرخه کربس در سلول رابشناسد .
-انرژی تولید شده در سیکل کربس را محاسبه نماید .
- انرژی تولید شده از اکسیداسیون گلوکز را محاسبه نماید .
- منحنی تحمل گلوکز را تفسیرنماید .
3)متابولیسم چربیها واسیدهای چرب
- بتواند مراحل جذب چربیها در روده را شرح داده ونقش آنزیمهاوهورمونهای مربوطه را نام ببرد .
- لیپوپروتئینها وانتقال چربیها را در خون توضیح دهد .
- سلول چربی و چگونگی کنترل ذخائر چربیآن راشرح دهد
- آنزیمها وواکنشهای اکسیداسیون اسید های چرب اشباع وغیر اشباع وبا تعداد فرد کربن را بشناسد .
- انرژی حاصل ازبتا اکسیداسیون اسید چرب را محاسبه نماید .
- آنزیمهای مسیر کیتوژنز واهمیت بالینی آن رابداند .
- آنزیمهای سنتز اسید چرب در سلول چربی راشناخته و واکنشهای مربوطه رابداند.
- منشا" استیل کوآ در سیتوپلاسم برای سنتز چربی را بداند و واکنشهای مربوطه را.توضیح دهد .
- کنترل هورمونی روند بیوسنتز وکاتابولیسم اسید های چرب رابیان نماید .
- واکنشهای بیو سنتز تری گلیسریدها- فسفولیپیدها واسفنگولیپیدها را بداند.
- آنزیمها و واکنشهای بیوسنتز کلسترول رادانسته و آنزیمهای مربوطه رابشناسد.
- چگونگی کنترل بیوسنتز کلسترول رابیان کند .
- سنتز املاح صفراوی-کنترل آن ونحوه تشکیل سنگهای صفراوی را شرح دهد
- متابولیسم پروستاگلندینها ولوکوتری ان ها راتوضیح دهد.
4) متابولیسم اسیدهای آمینه وپروتئینها
- متابولیسم ازت ونقش گلوتامین در جمع آوری وانتقال ازت را تعریف کند.
- مراحل هضم پروتئینها درمعده وروده را شرح داده ونقش آنزیمهای پروتئولیتیک مربوطه را بداند.
- نقش هورمونهای گاسترین وسکرتین راتجزیه مواد پروتئینی بداند
- علل بیماریهای مربوط به اختلال درهضم وجذب پروتئینها (Celiac disease & Acute pancreatitis) را بداند
-
نحوه وراههای جذب اسیدهای آمینه از روده را واختلالات ژنتیکی مربوطه را
بداند. - راههای متابولیکی اسیدهای آمینه در کبد را شرح دهد .
- ترکیبات ازت دار مهم بیولوژیکی را بشناسد .
- آنزیمها و واکنشهای کاتابولیسم اسیدهای آمینه را شرح دهد .
- نقش ترانس آمینازها وگلوتامات دهدروژناز را در متابولیسم گروه آمینی اسیدهای آمینه بداند.
- اهمییت بالینی اندازه گیری فعالیت ترانس آمینازهای ASTوALT سرم درتشخیص بیماریهای قلبی وکبدی را بداند.
- اسیدهای آمینه گلوکوژن وکیتوژن را بشناسد .
- نقائص آنزیمی مربوط به خطا های وراثتی کاتابولیسم اسیدهای آمینه مانند Albinism Alkaptonuria,Tyrosinemia ,Homocysteinuria, Phenylketonuria disease, syrup urine Maple
درمان آنها را بداند .
- آنزیمها و واکنشهای سنتز اسیدهای آمینه غیر ضروری را بشناسد .
- واکنشهای مربوط به Detoxification آمونیاک دربافتهای محیطی وسیستم اعصاب مرکزی را بداند.
- سیکل گلوکز آلا نین ونقش آن در اقتصاد ازت وکربن دربدن را بداند .
- آنزیمها و واکنشهای سیکل اوره رابشناسد .
- اهمیت دفع اوره از بدن را بداند .
- بیماریهای ژنتیکی مربوط به سیکل اوره را بشناسد .
-
واکشهای وآنزیمهای مربوط به نقش گلوتاتیون دراحیای رادیکالهای آزاد، دفع
داروها و انتقال اسیدهای آمینه درسیکل گاما گلوتامیل را بداند.
- کمبودهای آنزیمی مربوط به سیکل گاما گلوتامیل رابداند.
5 )متابولیسم اسیدهای نوکلئیک وسنتز پروتئین
- واکنشهای کاتابولیسم نو کلئوتیدهای پورینها وپیریمیدینها رادانسته و آنزیمهای مربوطه را بشنا سد. .
- آنزیمها و واکنشهای بیو سنتز نو کلئوتیدهای پورینی وپیریمیدینی به صورت Denovo و Salwage pathway ونحوه تنظیم آنها رابداند .
- بیماریهای ژنتیکی مربوط به متابولیسم نوکلئوتیدهای پورینی وبیمازی نقرس را بشناسد - واکنشها وآنزیمهای مربوط به مراحل مختلف زونویسی ژنی (DNA Replication ) , نسخه برداری (RNA Transcription), وسنتز پروتئین(Protein translation) ونحوه تنظیم هر کدام ا ز این مراحل را بداند
- انواع DNA polymerases& RNA polymerases را شناخته ونقش هر کدامیک از آنها رابداند.
- تغییرات پس از زونویسی ژنی (Posttranscriptional modification) و تغییرات پس ازترجمه (Posttranslational modification)رابداند.
- نقش داروها وآنتی بیو تیکها درمراحل مختلف مربوط به زونویسی ژنی، نسخه برداری و سنتز پر وتئین را بداند.
6)متابولیسم Heme وپورفیرینها
ساختمان پورفیرین وHeme، واکنشها وآنزیمهای مسیرهای بیوسنتز انواع پورفیرین هاوHeme- ساختمان Heme ، پورفیرین وانواع آنرا بشناسد.
- آنزیمها و واکنشهای مسیر بیوسنتز Heme، پورفیرینها وانواع آنرا را بداند
- انواع Porphyrias ناشی از کمبودهای آنزیمی راشناخته ونحوه درمان آنها آنهارا بداند.
- آنزیمها و واکنشهای مسیر کاتابولیسمHemeوتولید بیلیروبین را بداند.
- هیپر بیلیروبینمی ویرقان انسدادی را تعریف نماید
- بیماریهای ژنتیک متابولیسمHemeرا بیان کند .
- بیماریهای حاصل از تجمع بیلی روبین کانژوگه را بیان کند.
- مکانیسم جذب ودفع وانتقال آهن را دانسته و عوامل موثردرآنها رابشناسد.
- فرمهای ذخیره آهن رانام ببرد.
- بیماریهای کم خونی ناشی ازفقر آهن را شناخته و نیزعلائم و نحوه درمان آنها رابداند
7) هورمونها
- مکانیسم عمل هورمونها شامل: گیرنده های دارای خاصیت آنزیمی- گیرنده های کانال یونی - گیرنده های وابسته به پروتئینهای Gوگیرنده های هورمونهای استروئیدی رابداند .
- بیوشیمی سیستم هورمونی پستانداران شامل:
- هورمونهای پلی پپتیدی هیپو تالاموس وهیپوفیز وآثار متابولیک انسولین وگلوکاگون راتوضیح دهد .
- ساختمان هورمونهای مشتق از اسیدهای آمینه ( هورمونهای تیروئید-کتکولامین ها –هیستامین وغیره) - بیو سنتز-آثار متابولیک و نحوه غیر فعال شدن آنها را بداند .
-
ساختمان هورمونهای استروئیدی(هورمونهای جنسی وهورمونهای کورتکس غده فوق
کلیه) - بیو سنتز-آثار متابولیک و نحوه غیر فعال شدن آنها را بداند.
-
ساختمان هورمونهای تنظیم کننده متابولیسم کلسیم
وفسفات(کولکلسیفرول-کلسیتونین –پاراتورمون)- بیو سنتز-آثار متابولیک و
نحوه غیر فعال شدن آنها را بداند.
روش آموزشی
آموزش به صورت ارائه سخنرانی توسط اساتید با استفاده از اورهد همراه با دادن پلی کپی از مباحث مربوطه به دانشجویان.
کل ساعات آموزشی: 68 ساعت
منابع درسی
1-Harper ' s Biochemistry, 2003
-2-Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 5th Edition Thomas M. Devlin
3- پلی کپی های اساتید
نحوه ارزشیابی
- ارزشیابی بصورت کتبی است
- امتحان کتبی بصورت یک امتحان میان ترم و یک امتحان نهائی و بصورت چند گزینه ای برگزار می شود.
نحوه محاسبه نمره
20 * مجموع نمرات کسب شده توسط دانشجو دردو امتحان
مجموع نمرات دو امتحان
درس بیوشیمی عملی طی 12 جلسه آزمایشگاهی برگزار می گردد.
- آزمایش عمومی کربوهیدراتها ( مولیش و آنترون )
- آزمایش قندهای احیاء کننده ( بندیکت تالن و بارفود)
- آزمایش اختصاصی برای مشخص منوساکاریدها ( سلیوا نف- بیال و گلوکز اکسیداز)
- آزمایش ید برای تشخیص پلی ساکاریدها
- شناسائی قند مجهول
- واکنشهای شیمیائی اسیدهای آمینه و پروتئینها ( نین هیدرین + بیوره )
- تشخیص اسیدهای آمینه به روش کروماتوگرافی کاغذی
تعیین نقطه ایزوالکتریک کازئین
- اندازه گیری میزان پروتئین بر اساس روش فتومتری با استفاده از منحنی استاندارد و فرمول اسپکتروفتومتری
- اندازه گیری گلوکز خون
- اندازه گیری اسید اوریک و اوره
- اندازه گیری کراتی نین سرم و ادرار و محاسبه رهائی کراتی نین
- اندازه گیری کلسیم سرم
- اندازه گیری فعالیت ترانس آمینازهای تجزیه ادرار
- نحوه اجرا : سخنرانی
- نحوه ارزیابی : ارزیابی کار عملی دانشجویان از طریق سئوال و کوئیز + امتحان تئوری از اصول آزمایشات انجام شده .
|
