Roślinne szlaki metaboliczne

fakultatywne
obowiązkowe

Biochemia 1400-113BCH
Chemia organiczna 1200-112CHOR

Biochemia 1400-113BCH
Chemia organiczna 1200-112CHOR

Znajomość podstawoych zagadnień z chemii organicznej i biochemii.

Program: Charakterystyka procesów metabolicznych w roślinach. Metaboliczne funkcje chloroplastów. Fotosyntetyczny łańcuch transportu elektronów. Fotofosforylacja cykliczna i niecykliczna. Cykl Bensona-Calvina i jego regulacja. Fotoodychanie. Wiązanie CO2 u roślin C4 i CAM. Cukrowce roślinne - struktura i biosynteza. Organizacja i funkcje ściany komórkowej. Lipidy roślinne i ich metabolizm. Metabolizm azotowy i siarkowy - pobieranie i redukcja azotanów i siarczanów, wiązanie azotu atmosferycznego. Wtórny metabolizm roślinny: terpenoidy i ich powstawanie (szlak kwasu mewalonowego, szlak Rohmera); związki fenolowe (biosynteza i dalsze przemiany); azotowe metabolity wtórne i ich powstawanie (niebiałkowe aminokwasy, glikozydy cyjanogenne, glukozynolany, alkaloidy). Rola i znaczenie metabolizmu wtórnego. Podstawy biochemicznej ekologii roślin. Biochemiczne aspekty oddziaływań roślina-patogen i roślina?roślinożerca. Stan i perspektywy wykorzystania osiągnięć biochemii roślin w biotechnologii.

Program: 1.Ogólna charakterystyka i kompartmentacja procesów metabolicznych w komórkach roślinnych. Metaboliczna semiautonomia plastydów. Struktura i ekspresja genomu chloroplastowego. Transport białek z cytoplazmy do plastydów. 2. "Jasna" i "ciemna" faza fotosyntezy. Struktura i funkcja fotosystemu I i II. Struktura i funkcja fotosyntetycznego łańcucha transportu elektronów. Mechanizm fotofosforylacji cyklicznej i niecyklicznej. Cykl Bensona-Calvina i jego regulacja. 3. Molekularne aspekty fotooddychania. Pierwotne reakcje wiązania CO2 u roślin C4 i CAM. Typy metaboliczne roślin C4. Regulacja fotosyntezy C4. 4. Cukrowce roślinne i ich metabolizm. Przekształcenia cukrów prostych. Mechanizmy syntezy wiązań glikozydowych w roślinach. Biosynteza, transport i degradacja sacharozy. Biosynteza zapasowych oligo- i polisacharydów: rafinozy i jej homologów, polifruktanów, amylozy i amylopektyny. Degradacja zapasowej skrobi. 5. Strukturalna organizacja roślinnych ścian komórkowych. Biosynteza głównych polisacharydów ściany komórkowej: celulozy, pektyn, hemiceluloz. Struktura i biosynteza ligniny. 6. Struktura zapasowych oraz strukturalnych lipidów roślinnych. Biosynteza nasyconych kwasów tłuszczowych. Desaturacja i elongacja kwasów tłuszczowych w komórkach roślinnych. Biosynteza zapasowych triacylogliceroli. Drogi biosyntezy strukturalnych lipidów roślinnych: glicerofosfolipidów, galaktozyloglicerydów i cerebrozydów. Mobilizacja zapasowych lipidów. Lipoliza. ß-Oksydacja, ?-oksydacja i ?-oksydacja kwasów tłuszczowych. Lipooksygenazy w degradacji kwasów tłuszczowych. Cykl glioksalanowy. 7. Pierwotny metabolizm azotowy i siarkowy u roślin. Molekularne aspekty symbiozy bakterie korzeniowe - rośliny. Struktura i funkcja kompleksu nitrogenazy. Pobieranie i redukcja azotanów. Główne szlaki biosyntezy organicznych związków azotowych. Metabolizm siarkowy: pobieranie i redukcja siarczanów. Biosynteza aminokwasów siarkowych 8.Wtórny metabolizm roślinny oraz współczesne poglądy na jego rolę i znaczenie. Poliketydowy szlak biosyntezy pierścienia aromatycznego. 9. Izoprenoidy: powstawanie jednostek pięciowęglowych (IPP i DMAPP) na szlaku kwasu mewalonowego (cytosol) i szlaku Rohmera (chloroplasty) oraz ich dalsza kondensacja i cyklizacja. 10. Związki fenolowe - ich klasyfikacja i biosynteza (szlak kwasu szikimowego). Przemiany fenylopropanoidów. 11. Azotowe metabolity wtórne i ich powstawanie (niebiałkowe aminokwasy, glikozydy cyjanogenne, glukozynolany). 12. Alkaloidy i pseudoakaloidy. 13. Podstawy biochemicznej ekologii roślin. 14. Biochemiczne aspekty oddziaływań roślina-roślina, roślina-patogen i roślina-roślinożerca. 15. Stan i perspektywy wykorzystania osiągnięć biochemii roślin w biotechnologii.

Program jest realizowany co dwa lata.

1. BB Buchanan, W Gruissem, RL Jones. Biochemistry and Molecular Biology of Plants, IV edition. American Society of Plant Physiologists, Rockville, 2002.

2. HW Heldt, Plant Biochemistry. Elsevier Academic Press, San Diego, 2005.

3. A Crozier, MN Clifford, H Ashihara (editors). Plant Secondary Metabolites, Blackwell Publishing, 2006.

4. AE Osbourn, V Lanzotti (red). Plant-derived Natural Products, Synthesis, Function and Application, Springer, Norwich 2009.

Przedmiot: BIOCHEMIA ROŚLIN (semestr letni, 30 godz. wykładów)

Biotechnologia - Biotechnologia molekularna

Ma pogłębioną wiedzę z zakresu biochemii roślin, zna większość cykli i szlaków zachodzących w różnych przedziałach komórki roślinnej i powiązania między nimi (S2_W01)

Zna zróżnicowanie strukturalne, metaboliczne i funkcjonalne roślin oraz rozumie rolę poszczególnych grup związków w prawidłowym funkcjonowaniu rośliny na poziomie komórki, organizmu oraz oddziaływań w środowisku (S2_W01)

Rozumie znaczenie najnowszych badań, odkryć i zastosowań roślinnych związków naturalnych w biotechnologii, medycynie, rolnictwie, przemyśle spożywczym i kosmetycznym (S2_W04)

Potrafi podejmować dyskusję na tematy związane z biochemią i metabolizmem roślin oraz roślinnymi związkami naturalnymi (S2_U02)

Jest gotowy do krytycznej oceny treści naukowych i popularnonaukowych poświęconych szeroko pojętej biochemii roślin (S2_K01)

Wykazuje umiejętność krytycznej analizy i selekcji informacji, zwłaszcza ze źródeł elektronicznych i mediów, dotyczących zastosowań roślinnych związków naturalnych w produktach spożywczych, farmaceutycznych i kosmetycznych (S2_K01)

Egzamin pisemny opisowy (krótkie pytania otwarte). Warunkiem zdania egzaminu jest uzyskanie co najmniej 50% punktów.

Brak