Podstawy chemii z elementami biochemii 1100-1BO09

Program obejmuje cztery powiązane bloki tematyczne, prowadzące od podstaw budowy i oddziaływań chemicznych do chemicznych podstaw działania komórki nerwowej:

1. Chemiczne podstawy budowy i oddziaływań w układach biologicznych.
Budowa atomu w zakresie potrzebnym do rozumienia ładunku, jonów i wiązań chemicznych. Elektroujemność, polarność wiązań i polarność cząsteczek. Wiązania chemiczne: kowalencyjne i jonowe. Oddziaływania niekowalencyjne: elektrostatyczne, wodorowe, van der Waalsa i hydrofobowe.

2.Energia, entalpia, entropia i równowaga w układach biologicznych.
Reakcje i procesy chemiczne jako przemiany układów cząsteczek. Równowaga chemiczna jako stan dynamiczny. Energia procesu i kierunek przemian chemicznych. Entalpia jako pojęcie związane z tworzeniem i zrywaniem oddziaływań. Entropia jako pojęcie związane ze stopniem uporządkowania układu. Zależność między oddziaływaniami, uporządkowaniem cząsteczek i możliwością zajścia procesu. Energia aktywacji jako bariera reakcji.

3.Woda, pH, bufory i jony biologiczne w roztworach wodnych.
Woda jako polarne środowisko procesów biologicznych. Polarność cząsteczki wody i sieć wiązań wodorowych. Rozpuszczanie substancji jonowych i polarnych. Hydratacja jonów. Hydrofilowość, hydrofobowość i efekt hydrofobowy. Związek między wodą, entalpią, entropią i samoorganizacją cząsteczek amfifilowych. Kwasy i zasady w roztworach wodnych. pH i pKa jako pojęcia wyjaśniające ładunek cząsteczek biologicznych. Protonacja i deprotonacja grup funkcyjnych. Bufory biologiczne i ich znaczenie dla stabilności środowiska komórkowego. Jony biologiczne w roztworach wodnych: Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Cl⁻ i H⁺. Gradienty stężeń i gradienty elektryczne. Jakościowe znaczenie gradientów jonowych dla powstawania potencjału błonowego.

4.Chemiczne podstawy działania komórki nerwowej.
Aminokwasy jako podstawowe jednostki budujące białka. Wiązanie peptydowe. Struktura białek: pierwszorzędowa, drugorzędowa, trzeciorzędowa i czwartorzędowa. Zależność między strukturą białka a jego funkcją. Kataliza enzymatyczna jako obniżanie bariery energetycznej reakcji. ATP jako nośnik energii chemicznej w komórce. Błona biologiczna jako układ wynikający z amfifilowego charakteru lipidów. Selektywna przepuszczalność błony. Białka błonowe: kanały jonowe, pompy, transportery i receptory. Transport przez błony jako konsekwencja różnic stężeń, ładunku cząsteczek i zapotrzebowania komórki na energię. Pompa Na⁺/K⁺-ATPaza jako przykład białka wykorzystującego ATP do utrzymywania nierównomiernego rozmieszczenia jonów. Kanały Na⁺, K⁺, Ca²⁺ i Cl⁻ jako białka umożliwiające selektywny przepływ jonów. Zależność między gradientami jonowymi, otwieraniem kanałów i zmianą stanu elektrycznego błony. Chemiczne podstawy pobudliwości neuronów i transmisji synaptycznej. Rola Ca²⁺ w uwalnianiu neuroprzekaźników. Neuroprzekaźniki i receptory jako przykład rozpoznawania molekularnego. Zakończenie sygnału synaptycznego przez wychwyt zwrotny lub degradację enzymatyczną. Znaczenie metabolizmu energetycznego dla utrzymania gradientów jonowych i pobudliwości komórki nerwowej.

Wykładowca oczekuje od słuchaczy przygotowania w zakresie nauk przyrodniczych na poziomie szkoły średniej.

Wykład zaliczany jest na podstawie egzaminu na ocenę.
Opis przygotowała K.A. Krzyśko wrzesień 2026