1. komponenta

Vrsta nastave	Ukupno
Predavanja	60
Seminar	30

* Opterećenje je izraženo u školskim satima (1 školski sat = 45 minuta)

NASTAVNI SADRŽAJI:
1. UVOD. Biokemijski procesi u živoj stanici. Hijerarhija molekularne organizacije stanice. Četiri vrste staničnih makromolekula. Nekovalentne interakcije (ionske, van der Waalsove, vodikove).
2. STRUKTURA NUKLEINSKIH KISELINA. Nukleotidi. Fosfodiesterske veze. Vodikove veze. Primarna struktura DNA i RNA. Pojam gena i prijenosa genetičke informacije.
3. STRUKTURA PROTEINA. Svojstva aminokiselina. Peptidna veza. Jednostavni i konjugirani proteini. Razine strukture proteina. Primarna struktura proteina određena je slijedom nukleotida u genu. Sekundarne strukture: alpha-zavojnica, beta-nabrani list, kolagenska zavojnica; beta-okret. Tercijarna struktura. Kvaterna struktura oligomernih proteina.
4. STRUKTURIRANJE PROTEINA I NATIVNA KONFORMACIJA. Slijed aminokiselina određuje konformaciju. Strukturni motivi. Ramachandranov dijagram. Stabilizacija nativne strukture proteina. Konformacijske promjene.
5. MIOGLOBIN I HEMOGLOBIN. Prostorna građa mioglobina; vezanje kisika na mioglobin. Tetramerna struktura hemoglobina. Hemoglobin kao alosterički protein; kooperativno vezanje kisika. Bohrov efekt. Vezanje CO2 i bis-fosfoglicerata. Fetalni i embrionalni hemoglobin. Genetičke bolesti: srpasta anemija i hemoglobin S, druge hemoglobinopatije; talasemije.
6. EKSPERIMENTALNI PRISTUP PROTEINIMA. Metode izolacije proteina na osnovu naboja i veličine. Određivanje mase proteina. Kvantizacija i lokalizacija proteina antitijelima. Određivanje primarne strukture proteina. Određivanje trodimenzionalne strukture proteina. Automatizirana sinteza proteina.
7. UVOD U ENZIME. Efikasnost i specifičnost enzima. Promjena slobodne energije i ravnoteža. Aktivno mjesto enzima i kompleks enzim-supstrat. Kinetika enzimske reakcije (model Michaelis-Menten). Utjecaj inhibitora na kinetiku enzimske reakcije. Alosterički enzimi ne slijede Michaelis-Menten kinetiku.
8. MEHANIZAM DJELOVANJA ENZIMA NA PRIMJERIMA HIDROLITIČKIH ENZIMA. Lizozim, ribonukleaza A, karboksipeptidaza A, kimotripsin.
9. KONTROLA AKTIVNOSTI ENZIMA. Enzimi s katalitičkim i regulacijskim podjedinicama. Alosterički enzimi (primjer aspartat transkarbamoilaze). Promjena aktivnosti enzima posttranslacijskom modifikacijom (npr. fosforilacijom). Aktivacija enzima proteolitičkim cijepanjem (kimotripsinogen, tripsinogen). Kaskadna regulacija: faktori grušanja krvi i hemofilija.
10. RAZGRADNJA PROTEINA. Ubikvitinacija i razgradnja u proteasomu.
11. STRUKTURA I DINAMIKA BIOLOŠKIH MEMBRANA. Fosfolipidi, glikolipidi i kolesterol. Lipidni dvosloj i njegova svojstva; položaj i funkcija membranskih proteina; asimetričnost membrana. Rekonstitucija membrane.
12. OSNOVNA SHEMA METABOLIZMA. Vezane reakcije; ATP i strukturna osnova njegove uloge; glavni prijenosnici elektrona, NADH i FADH2; NADPH; koenzim A; uloga vitamina; tri stupnja metabolizma i dobivanje energije.
13. STRUKTURA I BIOLOŠKA ULOGA UGLJIKOHIDRATA. Polisaharidi. Disaharidi. Monosaharidi. Glikoliza: reakcije razgradnje glukoze do piruvata. Reakcijski mehanizmi. Regulacija glikolize.
14. PUT PENTOZA FOSFATA I GLUKONEOGENEZA. NADPH i put pentoza fosfata; nastanak ribuloza-5-fosfata; mehanizam transaldolaze i transketolaze. Sinteza glukoze iz ne-ugljikohidratnih preteča; tri specifične reakcije po kojima se glukoneogeneze razlikuje od glikolize.
15. CIKLUS LIMUNSKE KISELINE. Nastanak acetil-koenzima A; reakcije ciklusa, asimetrične reakcije simetričnih supstrata; kompleks piruvat-dekarboksilaze i njegova kontrola; veza ciklusa s drugim metaboličkim putovima; regulacij ciklusa. Glioksilatni put.
16. OKSIDACIJSKA FOSFORILACIJA. Građa mitohondrija. Redoks-potencijali i promjena slobodne energije. Prenositelji protona i elektrona u respiratornom lancu; nastanak gradijenta protona; transportni sustavi u mitohondrijskoj membrani; struktura i funkcija citokroma.
17. BIOSINTEZA I RAZGRADNJA GLIKOGENA. Biosintetske reakcije i mehanizmi. Ciklički AMP i regulacija metabolizma glikogena fosforilacijom i defosforilacijom Reakcijki koraci u razgradnji glikogena; dobivanje energije. Enzimski mehanizmi i regulacija.
18. RAZGRADNJA LIPIDA I MASNIH KISELINA. Triacilgliceroli i reakcije lipaza; vezanje na CoA i reakcije odgradnje masnih kiselina; ketonska tijela. Regulacija.
19. RAZGRADNJA AMINOKISELINA i CIKLUS UREJE. Uloga aminotransferaza; Schiffove baze s piridoksal-fosfatom; karbamoil-fosfat i ciklus ureje; sudbina ugljikovih atoma aminokiselina: veza s glikolizom i ciklusom limunske kiseline.
20. FOTOSINTEZA. Struktura kloroplasta; klorofili i ostali fotoreceptori. Reakcije na svjetlu (fotosustavi I i II) i reakcije u tami (Calvinov ciklus). Gradijent protona i sinteza ATP. C4-put kod tropskih biljaka. Fotosintetski mikroorganizmi. Određivanje strukture fotosintetskog kompleksa.
21. BIOSINTEZA MASNIH KISELINA. Uloga malonil-CoA; multienzimski kompleksi za sintezu masnih kiselina; kontrola metabolizma masnih kiselina.
22. BIOSINTEZA MEMBRANSKIH LIPIDA. Sinteza fosfatidata; CDP-diacilglicerol; sinteza triacilglicerola; od fosfatidilserina do fosfatidilkolina; sfingolipidi i glikolipidi; kolesterol; lipoproteini krvne plazme.
23. BIOSINTEZA MASNIH KISELINA. Fiksiranje dušika; asimilacija NH4+; bitne i nebitne aminokiselina; C-1 fragmenti i uloga tetrahidrofolata; S-adenozilmetionin; aminokiseline kao preteče drugih spojeva; urođene pogreške metabolizma aminokiselina.
24. BIOSINTEZA NUKLEOTIDA. Sinteza purinskog prstena na riboza-fosfatu; IMP kao preteča ATP i GTP; regulacija sinteze purina; sinteza pirimidina iz aspartata i karbamoil-fosfata; sinteza deoksiribonukleotida; sinteza deoksitimidilata.
25. METABOLIZAM U CJELINI. Rekapitulacija glavnih metaboličkih puteva; načini regulacije metabolizma i glavna regulacijska mjesta; glavni metabolički putevi u pojedinim organima; hormonska regulacija metabolizma.
26. DNA I RNA - MOLEKULE NASLJEDIVANJA. Dvostruka uzvojnica i komplementarnost. Denaturacija i renaturacija DNA. A, B i Z struktura. Superzavoji u DNA; enzimologija topoizomerizacije.
27. REPLIKACIJA DNA. Semikonzervativna replikacija; građa staničnog replikacijskog sustava; popravak pogrešaka pri replikaciji.
28. BAKTERIJSKA TRANSKRIPCIJA I KONTROLA TRANSKRIPCIJE. Enzimologija transkripcije; posttranskripcijske dorade i modifikacije. Operoni; regulacija pomoću represora. Pozitivna kontrola pomoću kompleksa CAP-cAMP. Atenuacija ekspresije operona.
29. STANIČNI SUSTAV ZA TRANSLACIJU. Građa ribosoma. Adaptorska uloga tRNA. Genetički kod. Specifičnost aminoaciliranja i interakcija kodon-antikodon.
30. BIOSINTEZA PROTEINA. Inicijacija, elongacija, terminacija polipeptidnog lanca. Točnost biosinteze proteina. Uloga supresorskih tRNA. Ugradnja selenocisteina kao 21 aminokiseline.
31. ORGANIZACIJA EUKARIOTSKOG GENOMA. Veličina genoma i genetički sadržaj; ponavljajući geni; struktura nukleosoma. Introni i eksoni. Razlike u procesima prijenosa genetičke informacije kod prokariota i eukariota.
32. EUKARIOTSKA TRANSKRIPCIJA I PROCESIRANJE RNA. Tri vrste RNA- polimeraza prepoznaju tri vrste promotora. Načini izrezivanja introna. Dorada primarnih transkripata i sazrijevanje mRNA, tRNA i rRNA. Ribozimi.
33. VIRUSI: građa, specifičnost prijenosa genetičke informacije; prilagodba domaćinu.
34. RAZVOJ GENETIČKOG I PROTEINSKOG INŽENJERSTVA. Određvanje primarne strukture DNA. Razdvajanje fragmenata DNA. Automatizirana sinteza DNA. Rekombinantna DNA. Plazmidi. Restrikcijski enzimi. Ekspresija kloniranih gena u prokariotskim i eukariotskim stanicama. cDNA. Priprema proteina genetičkim inženjerstvom.

ISHODI UČENJA: Očekuje se da će nakon uspješno položenog ispita studenti moći
1. Objasniti osnovne elemente strukture proteina, povezati međuodnose između raznih nivoa njihove strukture te pokazati razumijevanje povezanosti strukture i funkcije proteina.
2. Zaključiti da su sve stanične reakcije katalizirane enzimima i pokazati razumijevanje mehanizama kojima enzimi kataliziraju reakcije.
3. Razlučiti različite načine kontrole enzimske aktivnosti (od jednostavne inhibicije, preko alosteričke regulacije i posttranslacijeke modifikacije, do uništenja enzima proteolizom), staviti ih u međuodnose te u odnose s regulacijom metaboličkih puteva i fiziološkim statusom stanice.
4. Objasniti strukturu i funkciju staničnih membrana, prikazati strukture osnovnih građevnih elemenata membrana te razlikovati i usporediti različite načine prijenosa tvari kroz membrane.
5. Objasniti biološku ulogu ugljikohidrata i lipida. Prikazati strukture reprezentativnih predstavnika i napisati reakcije kojima se u stanici stvaraju i razgrađuju navedeni spojevi.
6. Objasniti biološku ulogu aminokiselina i nukleotida. Prikazati strukture osnovnih biološki relevantnih predstavnika i napisati reakcije kojima se u stanici stvaraju i razgrađuju navedeni spojevi.
7. Sumirati osnove metabolizma koji služi dobivanju ATP-a. Objasniti mehanizme kojima dolazi do pretvorbe energije i ulogu staničnih membrana u tom procesu.
8. Uočiti i objasniti biokemijske procese karakteristične za fotosintetske organizme.
9. Pokazati razumijevanje općih metaboličkih principa. Usporediti razgradni i biosintetski metabolizam uz razlikovanje recipročnih metaboličkih putova i njihove zajedničke regulacije.
10. Interpretirati specifičnosti u regulaciji i zastupljenosti metaboličkih putova koje su vezane uz vrstu organizma (bakterije, biljke, sisavci) odnosno vrstu tkiva (jetra, mišić, mozak).
11. Objasniti strukturu nukleinskih kiselina te pokazati razumijevanje biokemijskih reakcija kojima se prenosi genetička informacija s nukleinskih kiselina na proteine.
12. Objasniti mehanizme sinteze prirodnih polimera koji nastaju prema nekom predlošku (kalupu) i interpertirati strukture i načine djelovanja enzima koji u tim procesima sudjeluju.
13. Navesti sličnosti i razlike u strukturi i organizaciji genoma te u mehanizmima prijenosa genetičke informacije kod prokariota i eukariota
14. Objasniti osnovne postavke i metode genetičkog inženjerstva i procijeniti važnost metoda rekombinante DNA za razvoj suvremene biokemije.

1. Dovoljno je rabiti jedan od sljedećih udžbenika:
   D. L. Nelson and M. M. Cox, LEHNINGER PRINCIPLES OF BIOCHEMISTRY (6th Edition), W. H. Freeman and Co, New York, 2013.
   L. Stryer, J. Berg i J. Tymoczko, BIOKEMIJA, Školska knjiga, 2013. (prijevod VI izdanja na hrvatski jezik)
   J. M. Berg, J. L. Tymoczko, and L. Stryer, BIOCHEMISTRY (7th Edition), W. H. Freeman and Co, New York, 2012.
   D. Voet and J.G. Voet, BIOCHEMISTRY (4th Edition), J. Wiley and Sons, New York, 2011.
2. DOPUNSKA LITERATURA:
   zbirke zadataka i problema koje prate gore navedene udžbenike

Upis predmeta :
Položen : Biologija
Položen : Fizikalna kemija 1
Položen : Organska kemija 1
Odslušan : Fizikalna kemija 2
Odslušan : Organska kemija 2

Polaganje predmeta :
Položen : Organska kemija 2

Obavezni predmet - Redovni Studij - Kemija