Regulacja procesów metabolicznych roślin i zwierząt 1400-225RPMRZ

Zajęcia odbywają się w drugiej części semestru zimowego.

Studenci wybierają ćwiczenia - część roślinną lub część zwierzęcą.

Wykład jest wspólny dla wszystkich studentów. W jego ramach będą omawiane następujące zagadnienia:

I.cz. Regulacja procesów metabolicznych zwierząt

1. Podstawowe mechanizmy regulacji metabolizmu zwierząt. Metody badania metabolizmu zwierząt.
2. Specjalizacja i współzależność metaboliczna na poziomie komórki i organizmu. Transport przez błony biologiczne.
3. Znaczenie równowagi energetycznej w regulacji metabolizmu zwierząt. Kontrola behawioru pobierania pokarmu.
4. Sekrecja i działanie hormonów zwierzęcych w warunkach normy i patologii.
5. Źródła reaktywnych form tlenu w organizmie zwierzęcym. Reaktywne formy tlenu jako przekaźniki sygnału. Stres oksydacyjny w patogenezie chorób.
6. Neuro-hormonalna integracja metabolizmu. Rola zegara biologicznego w regulacji metabolizmu zwierząt.
7. Wrodzone wady metaboliczne.

II.cz. Regulacja procesów metabolicznych roślin

1. Podstawy regulacji metabolizmu roślin.
2. Metabolizm komórkowy a homeostaza u roślin (np. czynniki wpływające na ekspresję genów; relacja pomiędzy budową a funkcją białek; drogi sygnalizacji metabolicznej; utrzymanie równowagi energetycznej i redoks komórki i organizmu, składniki mineralne).
3.Metody badania metabolizmu roślin.
4.Oddziaływania pomiędzy głównymi szlakami metabolicznymi oraz wybranymi procesami u roślin.
5. Udział zegara biologicznego w regulacji metabolizmu i innych procesów u roślin.
6. Dostosowanie metabolizmu komórki do działania czynnika zewnętrznego – aklimatyzacja roślin.
7. Wykorzystanie inżynierii genetycznej w modyfikowaniu metabolizmu roślin.

Ćwiczenia:
- mają charakter samodzielnej pracy laboratoryjnej,
- są ściśle powiązane z zagadnieniami omawianymi na wykładach,
- mają za zadanie pogłębiać wiedzę wyniesioną z wykładu i dać jej zastosowanie praktyczne.

Studenci wybierają ćwiczenia - część roślinną lub część zwierzęcą.

W ramach ćwiczeń "Regulacja procesów metabolicznych roślin" realizowane będą następujące zagadnienia:

1. Zależność pomiędzy fotosyntezą a fotooddychaniem (i oddychaniem). Hamowanie fotosyntezy netto a stymulacja fotooddychania przez stężenie tlenu (analizator CO2 w podczerwieni i elektroda tlenowa).
2. Regulacja aktywności fotochemicznej PSI i PSII, fosforylacji białek tylakoidowych oraz składu kompleksów barwnikowo-białkowych przez natężenie i jakość światła (spektrofotometria, polarografia, metody elektroforetyczne, immunodetekcja).
3. Regulacja aktywności kluczowych enzymów u roślin reprezentujących podstawowe typy metaboliczne (C3, C4). Oznaczanie aktywności karboksylazy PEPC w zależności od pH i rodzaju metabolitów komórkowych (glukozo-6 -fosforan, glicyna). Wpływ okresu światła i ciemności na aktywność dehydrogenazy jabłczanowej (MDH). Zastosowanie metod spektrofotometrycznych.
4. Regulacja oddychania. Wpływ substratów oddechowych (NADH, bursztynian) na aktywność izolowanych mitochondriów. Pomiary pobierania tlenu. Rozprzęgacze fosforylacji.
5. Proseminarium. Hormony jako cząsteczki sygnałowe i czynniki regulujące metabolizm roślin.
6. Proseminarium :Rola aktywnych form tlenu (ROS) w regulacji metabolizmu. Wpływ ROS na peroksydację lipidów błonowych, zawartość białek strukturalnych i enzymów antyoksydacyjnych. Antyoksydanty enzymatyczne i nieenzymatyczne. H2O2 jako cząsteczka sygnałowa.
7. Dostosowania procesów metabolicznych roślin do czynników środowiskowych. Przystosowania roślin Mesembrantheum crystallinum do zasolenia na przykładzie przekształcenia metabolizmu z typu C3 do typu CAM. Indukcja syntezy enzymu PEPC przez NaCl. Oznaczanie aktywności i zawartości enzymu (spektrofotometryczne, elektroforetyczne, immunodetekcja) oraz poziomu jabłczanu, jako wyznaczników transformacji metabolicznej.
8. Zalezność pomiędzy poziomem mRNA , zawartością białka D1 a aktywnością fotochemiczną PSII. Określenie poziomu mRNA genu psbA kodującego białko D1, zawartości białka i aktywności fotoukładu II w warunkach fotoinhibicji .Izolacja RNA z liści, RT PCR , elektroforeza DNA na żelu agarozowym; oznaczanie elektroforetyczne i immunodetekcja zawartości białka.

W ramach ćwiczeń "Regulacja metabolizmu zwierząt" realizowane będą następujące zadania:

1. Aktywność glikolityczna w mózgu. Przebieg procesu. Wpływ niedoboru ATP i NAD+ na aktywność glikolizy. Bilans powstającego produktu (mleczanu) do zużytego substratu (glukozy). Oznaczenia spektrofotometryczne.
2. Transport anionów przez błony mitochondrialne. Mechanizmy transportu przez błony. Pomiar szybkości transportu anionów przez błonę mitochondrialną metodą pęcznienia w izotonicznych solach amonowych.
3. Metabolizm argininy w mitochondriach. Wpływ różnych czynników (m.in. dostępność 2-oksoglutaranu, inhibitory transaminacji) na metabolizm jednego z aminokwasów białkowych. Zastosowanie RP-HPLC do oznaczania stężenia aminokwasów w materiale biologicznym. 4. Metabolizm glikogenu w wątrobie. Wpływ różnorodnych efektorów na aktywność fosforylazy glikogenu. Projektowanie eksperymentu z zastosowaniem inhibitorów eliminujących udział reakcji niespecyficznych. Oznaczenia spektrofotometryczne.
5. (Ćwiczenie teoretyczne) Metabolizm pirogronianu w wątrobie. Szlaki przemian pirogronianu. Samodzielna interpretacja wyników przeprowadzonych doświadczeń. Projektowanie eksperymentów weryfikujących postawione hipotezy.