Część 1 : Molekularny wzór życia; Rozdział 1 : Biochemia: ewoluująca nauka; 1.1. U podstaw różnorodności biologicznej leży jedność biochemiczna; 1.2. DNA jest przykładem wzajemnych zależności między formą i funkcją; 1.3. Koncepcje wywodzące się z chemii wyjaśniają właściwości cząsteczek biologicznych; 1.4. Rewolucja genomowa przekształca biochemię, medycynę i inne obszary wiedzy; Rozdział 2 : Skład i struktura białek.; 2.1. Białka są zbudowane z gamy 20 aminokwasów; 2.2. Struktura pierwszorzędowa: łańcuchy polipeptydowe powstają w wyniku połączenia aminokwasów wiązaniami peptydowymi; 2.3. Struktura drugorzędowa: łańcuchy polipeptydowe mogą zwijać się w takie struktury regularne, jak helisa alfa, harmonijka beta oraz zwroty i pętle; 2.4. Struktura trzeciorzędowa: białka rozpuszczalne w wodzie zwijają się w zwarte struktury o niepolarnym rdzeniu; 2.5. Struktura czwartorzędowa: łańcuchy polipeptydowe mogą składać się w struktury złożone z wielu podjednostek; 2.6. Sekwencja aminokwasowa białka określa jego strukturę przestrzenną; Rozdział 3 : Odkrywanie białek i proteomów; 3.1. Oczyszczenie białek jest pierwszym krokiem niezbędnym do zrozumienia ich funkcji; 3.2. Immunologia jest podstawą wielu technik badania białek.; 3.3. Spektrometria mas jest skuteczną techniką identyfikacji peptydów i białek; 3.4. Peptydy można tworzyć zautomatyzowanymi metodami syntezy w fazie stałej; 3.5. Strukturę przestrzenną białka można określić przy użyciu krystalografii rentgenowskiej i spektroskopii NMR; Rozdział 4 : DNA, RNA i przepływ informacji genetycznej; 4.1. Kwas nukleinowy składa się z czterech rozdziałów zasad przyłączonych do rdzenia cukrowo-fosforanowego; 4.2. Para łańcuchów kwasów nukleinowych o komplementarnych sekwencjach może tworzyć dwuniciową helisę; 4.3. Podwójna helisa ułatwia wierne dziedziczenie informacji genetycznej; 4.4. Replikację DNA katalizują polimerazy według instrukcji zapisanej w matrycy; 4.5. Ekspresja genów jest przekształceniem informacji zawartej w DNA w cząsteczki funkcjonalne; 4.6. Aminokwasy są kodowane przez grupy trzech zasad. Ich odczytywanie zaczyna się w określonym punkcie; 4.7. Większość genów eukariotów jest mozaiką intronów i egzonów; Rozdział 5 : Poznawanie genów i genomów; 5.1. Podstawowe narzędzia wykorzystywane w poznawaniu genów; 5.2. Technologia rekombinacji DNA zrewolucjonizowała wszystkie dziedziny biologii; 5.3. Poznano i zanalizowano sekwencje całych genomów; 5.4. Można precyzyjnie mierzyć i zmieniać ekspresję genów eukariotycznych; Rozdział 6 : Poznawanie ewolucji i bioinformatyka; 6.1. Cechy homologiczne pochodzą od wspólnego przodka; 6.2. Analiza statystyczna przyrównań sekwencji umożliwia wykrycie homologii; 6.3. Badanie struktury przestrzennej wzbogaca naszą wiedzę o ewolucyjnym pokrewieństwie; 6.4. Na podstawie informacji zawartej w sekwencjach konstruuje się drzewa ewolucyjne; 6.5. Nowoczesne techniki umożliwiają eksperymentalne badanie procesów ewolucyjnych; Rozdział 7 : Hemoglobina: portret białka w akcji; 7.1. Mioglobina i hemoglobina wiążą tlen poprzez jon żelaza w hemie; 7.2. Hemoglobina wiąże tlen kooperatywnie; 7.3. Efekt Bohra: protony i ditlenek węgla sprzyjają uwalnianiu tlenu; 7.4. Niektóre mutacje w genach kodujących podjednostki hemoglobiny są przyczyną choroby; Rozdział 8 : Enzymy: podstawowe pojęcia i kinetyka; 8.1. Enzymy są potężnymi i specyficznymi katalizatorami; 8.2. Energia swobodna Gibbsa jest funkcją termodynamiczną użyteczną w zrozumieniu działania enzymów; 8.3. Enzymy przyspieszają reakcję, ułatwiając tworzenie stanu przejściowego; 8.4. Model Michaelisa-Menten opisuje kinetyczne właściwości wielu enzymów; 8.5. Enzymy moga być hamowane przez specyficzne cząsteczki; 8.6. Enzymy można badać w czasie rzeczywistym na poziomie pojedyńczej cząsteczki; Rozdział 9 Strategie katalityczne; 9.1. Protezy ułatwiaja przebieg bardzo trudnych reakcji; 9.2. Anhydrazy węglanowe przyspieszają szybką reakcję; 9.3. Enzymy restrykcyjne katalizują bardzo specyficzne reakcje rozcinania DNA; 9.4. Miozyny wykorzystują zmiany konfrmacji domeny katalitycznej, aby sprzęgnąć hydrolizę ATP z pracą mechaniczną; Rozdział 10 Strategie regulacyjne; 10.1. Karbamoilotransferaza asparaginianowa jest hamowana allosterycznie przez produkt końcowy swojego szlaku; 10.2. Izozymy odpowiadają za regulację metabolizmu, specyficzną dla różnych tkanek i stadiów rozwojowych; 10.3. Modyfikacja konwalencyjna to sposób regulacji aktywności enzymów; 10.4. Wiele enzymów jest aktywowanych przez specyficzną proteolizę; Rozdział 11 : Węglowodany; 11.1. Monosacharydy to najprostsze węglowodany; 11.2. Węglowodany złożone są zbudowane z monosacharydów; 11.3. Węglowodany przyłączają się do białek, tworząc glikoproteiny; 11.4. Lektyny są specyficznymi białkami wiążącymi węglowodany; Rozdział 12 : Lipidy i błony biologiczne; 12.1. Kwasy tłuszczowe stanowią główne składniki lipidów błonowych; 12.2. W błonach biologicznych występują trzy typy lipidów; 12.3. Fosfolipidy i glikolipidy łatwo tworzą warstwy biomolekularne (dwuwarstwy) w środowisku wodnym; 12.4. Większość procesów w błonach biologicznych zachodzi z udziałem białek; 12.5. Lipidy i liczne białka błonowe przemieszczają się szybko wzdłuż płaszczyzny błony; 12.6. Komórki eukariotyczne zawierają przedziały komórkowe ograniczone błonami wewnątrzkomórkowymi; Rozdział 13 : Kanały i pompy błonowe; 13.1. Transport cząsteczek przez błony może być aktywny lub bierny; 13.2. Dwie rodziny białek błonowych wykorzystują energię hydrolizy ATP do pompowania jonów przez błony; 13.3. Permeaza laktozowa jest archetypem transporterów drugiego rzędu, wykorzystujących jeden gradient stężeń do tworzenia innego gradentu stężeń; 13.4. Specyficzne kanały mogą szybko transportowac jony przez błony; 13.5. Połączenia szczelinowe umożliwiają przepływ jonów i małych cząsteczek między komunikującymi się komórkami; 13.6. Specyficzne kanały zwiększają przepuszczalność niektórych błon dla cząsteczek wody; Rozdział 14 : Szlaki przekazywania sygnałów; 14.1. Heterotrimeryczne białka G przekazują sygnały i same się regenerują; 14.2. Sygnalizacja insulinowa: kaskady fosforylacji są kluczowe dla wielu procesów przekazywania sygnałów; 14.3. Sygnalizacja EGF: szlaki przekazywania sygnałów są w gotowości do odpowiedzi; 14.4. Wiele elementów powtarza się w róznych szlakach przekazywania sygnałów; 14.5. Zaburzenia w działaniu szlaków przekazywania sygnałów mogą prowadzić do nowotworów i innych chorób; Część 2 : Przekazywanie i magazynowanie energii; Rozdział 15 : Metabolizm: podstawowe pojęcia i organizacja; 15.1. Metabolizm składa się z wielu sprzężonych, wzajemnie powiązanych reakcji; 15.2. ATP jest uniwersalnym środkiem wymiany energii swobodnej w układach biologicznych; 15.3. Utlenianie substratów oddechowych jest ważnym źródłem energii w komórce; 15.4. Te same metabolity, reakcje i strategie regulacyjne obserwujemy w różnych szlakach metabolicznych; Rozdział 16 : Glikoliza i glukoneogeneza; 16.1. W wielu organizmach glikoliza jest szlakiem przekształcania energii; 16.2. Szlak glikolityczny jest ściśle kontrolowany; 16.3. Glukoza może być syntetyzowana z przekursorów innych niż węglowodany; 16.4. Glukoneogeneza i glikoliza podlegają przeciwstawnej regulacji; Rozdział 17 : Cykl kwasu cytrynowego; 17.1. Dehydrogeneza pirogronianowa łączy glikolizę z cyklem kwasu cytrynowego; 17.2. Cykl kwasu cytrynowego utlenia jednostki dwuwęglowe; 17.3. Wejście do cyklu kwasu cytrynowego i jego przebieg są pod ścisłą kontrolą; 17.4. Cykl kwasu cytrynowego jest źródłem prekursorów potrzebnych do biosyntez; 17.5. Cykl glioksalowy umozliwia roślinom i bakteriom wzrost na octanie; Rozdział 18 : Fosforylacja oksydacyjna; 18.1. W komórkach eukariotycznych fosforylacja oksydacyjna zachodzi w mitochondriach; 18.2. Fosforylacja oksydacyjna zależy od transportu elektronów; 18.3. W skład łańcucha oddechowego wchodzą cztery kompleksy: trzy pompy protonowe i kompleks bezpośrdnio związany z cyklem kwasu cytrynowego; 18.4. Gradient protonowy napędza syntezę ATP; 18.5. Przemieszczanie się jonów i cząsteczek przez wewnętrzną błonę mitochondrialną umożliwiają specyficzne systemy transportowe; 18.6. Zapotrzebowanie na ATP jest głównym czynnikiem regulującym oddychanie komórkowe; Rozdział 19 : Reakcje świetlne fotosyntezy; 19.1. Fotosynteza odbywa się w chloroplastach; 19.2. Absorpcja światła przez chlorofil powoduje przepływ elektronów; 19.3. Podczas fazy świetlnej fotosyntezy dwa fotosystemy wytwarzają gradient protonów i NADPH; 19.4. Gradient protonów tworzący się w poprzek błony tylakoidu napędzas syntezę ATP; 19.5. Barwniki pomocnicze kierują energię do centrów reakcji; 19.6. Zdolność przekształcania światła w energię chemiczną jest zjawiskiem bardzo starym; Rozdział 20 : Cykl Calvina i szlak pentozofosforanowy; 20.1. W cyklu Calvina heksozy są syntetyzowane z ditlenku węgla i wody; 20.2. Aktywność cyklu Calvina zależy od warunków środowiska; 20.3. Szlak pentozofosforanowy prowadzi do powstania NADPH i odpowiada za syntezę cukrów pięciowęglowych; 20.4. Metabolizm glukozo-6-fosforanu jest powiązanym z glikolizą przez szlak pentozofosforanowy; 20.5. Dehydrogeneza glukozo-6-fosforanowa odgrywa istotną rolę w ochronie komórki przed szkodliwym działaniem reaktywnych form tlenu; Rozdział 21 : Metabolizm glikogenu; 21.1. Rozkład glikogenu wymaga współdziałania kilku enzymów; 21.2. Aktywność fosforylazy regulują oddziaływania allosteryczne i odwracalna fosforylacja; 21.3. Adrenalina i glukogon sygnalizują potrzebę rozkładu glikogenu; 21.4. Synteza i degradacja glikogenu przebiegają odrębnymi szlakami; 21.5. Rozkład isynteza glikogenu podlegają wspólnej regulacji; Rozdział 22 : Metabolizm kwasów tłuszczowych; 22.1. Triacyloglicerole są skondensowanym źródłem energii; 22.2. Wykorzystanie energii skumulowanej w kwasach tłuszczowych wymaga ich obróbki w trzech etapach; 22.3. Procesy rozkładu nienasyconych kwasów tłuszczowych i kwasów tłuszczowych zawierających nieparzystą liczbę atomów węgla wymaga dodatkowych etapów; 22.4. Kwasy tłuszczowe są syntetyzowane przez syntezę kwasów tłuszczowych; 22.5. Wprowadzenie wiązań nienasyconych i wydłużanie cząsteczek kwasów tłuszczowych to procesy kierowane przez dodatkowe układy enzymatyczne; 22.6. Karboksylaza acetylo-CoA odgrywa kluczową rolę w regulacji metabolizmu kwasów tłuszczowych; Rozdział 23 : Degradacja białek i katabolizm aminokwasów; 23.1. Białka są degradowane do aminokwasów; 23.2. Rozpad białek jest ściśle regulowany; 23.3. Pierwszym etapem degradacji aminokwasów jest usunięcie azotu; 23.4. W przypadku większości kręgowców lądowych jon amonowy jest przekształcany w mocznik; 23.5. Atomy węgla pochodzące z degradowanych aminokwasów pojawiają się w głównych metabolicznych produktach pośrednich; 23.6. Wrodzone wady metaboliczne mogą zakłócać proces degradacji aminokwasów; Część 3 : Synteza cząsteczek życia; Rozdział 24 Biosynteza aminokwasów; 24.1. Wiązanie azotu: mikroorganizmy wykorzystują ATP oraz silne reduktory w celu redukcji azotu atmosferycznego do amoniaku; 24.2. Aminokwasy powstają z produktów pośrednich cyklu kwasu cytrynowego i innych szlaków metabolicznych; 24.3. Biosynteza aminokwasów jest regulowana na drodze hamowania przez sprzężenie zwrotne; 24.4. Aminokwasy są prekursorami wielu cząsteczek biologicznych; Rozdział 25 : Biosynteza nukleotydów; 25.1. Pierścień pirymidynowy może być syntetyzowany de novo lub być produktem szlaku rezerwowego; 25.2. Zasady purynowe mogą być syntetyzowane de novo lub być produktem szlaku rezerwowego; 25.3. Synteza deoksyrybonukleotydów odbywa się na drodze redukcji rybonukleotydów zgodnie z mechanizmem rodnikowym; 25.4. Regulacja nieodwracalnych etapów biosyntezy nukleotydów odbywa się na zasadzie hamowania przez sprzężenie zwrotne; 25.5. Zaburzenia metabolizmu nukleotydów są przyczyną różnych chorób; Rozdział 26 : Biosynteza lipidów błonowych i steroidów; 26.1. Kwas fosfatydowy jest produktem pośrednim syntezy fosfolipidów i triacylogliceroli; 26.2. Synteza cholesterolu z acetylokoenzymu A przebiega w trzech etapach; 26.3. Regulacja biosyntezy cholesterolu zachodzi na wielu poziomach; 26.4. Ważnymi pochodnymi cholesterolu są sole kwasów żółciowych oraz hormony steroidowe; Rozdział 27 : Integracja metabolizmu; 27.1. Homeostaza kaloryczna jest sposobem regulacji masy ciała; 27.2. Mózg odgrywa kluczową rolę w homeostazie kalorycznej; 27.3. Cukrzyca jest powszechnie występującą chorobą metaboliczną czesto stowarzyszoną z otyłością; 27.4. Ćwiczenia fizyczne korzystnie wpływają na biochemię komórek; 27.5. Odżywianie się i głód wywołują zmiany metaboliczne; 27.6. Etanol zmienia przekształcenia energetyczne w wątrobie; Rozdział 28 : Replikacja, naprawa i rekombinacja DNA; 28.1. Replikacja DNA polega na polimeryzacji trifosforanów deoksyrybonukleozydów zgodnie z informacją zapisaną w matrycy; 28.2. Rozplatanie podwójnej helisty DNA oraz tworzenie form superhelikalnych są kontrolowane przez topoizomerazy; 28.3. Replikacja DNA jest procesem ściśle skoordynowanym; 28.4. Wiele rodzajów uszkodzeń DNA można naprawić; 28.5. Rekombinacja DNA odgrywa ważne role w replikacji DNA, naprawie oraz innych procesach; Rozdział 29 : Synteza i dojrzewanie RNA; 29.1. Transkrypcję katalizują polimerazy RNA; 29.2. Transkrypcja u eukariotów podlega precyzyjnej regulacji; 29.3. Produkty transkrypcji prowadzonej przez eukariotyczne polimerazy RNA podlegają reakcjom dojrzewania; 29.4. Odkrycie katalitycznych właściwości RNA było prawdziwym przełomem, który wzbogacił nasza wiedzę o mechanizmach reakcji i zmnienił sposób myślenia o ewolucji; 30. Synteza białka; 30.1. Synteza białka wymaga przetłumaczenia informacji genetycznej zapisanej w języku kwasów nukleinowych na język białek; 30.2. Syntezy aminoacylo-tRNA odczytują kod genetyczny; 30.3. Synteza białka odbywa się na rybosomie; 30.4. Synteza białka u eukariotów różni się od syntezy białka u prokariotów przede wszystkim sposobem inicjacji; 30.5. synteza białka może być zahamowana przez antybiotyki i toksyny; 30.6. Rybosomy związane z retikulum endoplazmatycznym produkują białka błonowe i sekrecyjne; Rozdział 31 : Kontrola ekspresji genów u Prokaryota; 31.1. Wiele białek wiążących DNA rozpoznaje specyficzne sekwencje DNA; 31.2. Prokariotyczne białka wiążące się z DNA oddziałują specyficznie z miejscami regulatorowymi operonów; 31.3. W sieciach regulatorowych dochodzi do przełączenia wzoru ekspresji genów; 31.4. Kontrola ekspresji genów zachodzi również na poziomie potranskrypcyjnym; Rozdział 32 : Kontrola ekspresji genów u Eukaryota; 32.1. Eukariotyczny DNA jest upakowany w formie chromatyny; 32.2. Czynniki transkrypcyjne wiążą DNA i regulują inicjację transkrypcji; 32.3. Kontrola ekspresji genów wymaga remodelowania chromatyny; 32.4. Kontrola ekspresji genów eukariotów zachodzi również na poziomie potranskrypcyjnym; Część 4 : Odpowiedź na zmiany środowiskowe; Rozdział 33 Systemy czucia; 33.1. Wiele związków organicznych jest wykrywanych za pomocą węchu; 33.2. Wrażenia smakowe sa efektem działania wielu zmysłów funkcjonujących według różnych mechanizmów; 33.3. Fotoreceptory w oku wykrywają światło widzialne; 33.4. Wrażenia słuchowe zależą od szybkiej detekcji bodźców mechanicznych; 33.5. Na odbiór wrażeń dotykowych składaja się ucisk, temperatura i inne czynniki; Rozdział 34 : Układ odpornościowy; 34.1. W przeciwciałach można wyróżnić fragmenty wiążące antygen i fragmenty efektorowe; 34.2. Przeciwciała wiążą swoiste cząsteczki w regionach hiperzmiennych pętli; 34.3. Różnorodność przeciwciał jest wynikiem rearanżacji genów; 34.4. Peptydy związane z białkami głównego układu zgodności tkankowej są prezentowane na powierzchni komórek i rozpoznawane przez receptory limfocytów T; 34.5. Układ odpornościowy uczestniczy w zapobieganiu chorobom, ale także w ich rozwoju u ludzi; Rozdział 35 : Motory molekularne; 35.1. Większość białek motorycznych należy do nadrodzin NTPaz z pętlą P; 35.2. Miozyny przemieszczaja się wzdłuż filamentów aktynowych; 35.3. Kinezyna i dyneina przemieszczaja się wzdłuz mikrotubul; 35.4. Motor rotujący napędza ruch bakterii; Rozdział 36 : Nowe leki; 36.1. Tworzenie nowych leków stawia przed nami wielkie wyzwania; 36.2. Potencjalne leki moga być odkryte przez przypadek, badania przesiewowe lub projektowanie; 36.3. Analiza genomów otwiera obiecujące prespektywy w procesie opracowywania nowych leków; 36.4. Proces tworzenia nowych leków składa się z kilku faz.[K]