بیوشیمی برای المپیاد زیست | راهنمای فصل به فصل مطالعه

تو این نوشته به صورت دقیق قراره بفهمی که اولا واسه بیوشیمی المپیاد، کدوم فصلای منابع (لنینجر و استرایر) رو باید بلد باشی، ثانیا تو هر فصل دقیقا کجاهاش سوال خیزن تا بتونی روشون تمرکز کنی! این راهنما به صورت فایل هم موجوده که میتونی رو این لینک پایین کلیک کنی تا فایلش رو همیشه همراه خودت داشته باشی و هر وقت خواستی بهش سر بزنی:

دانلود راهنمای فصل به فصل مطالعه بیوشیمی (لنینجر و استرایر) برای المپیاد زیست

فقط قبل اینکه بریم سراغ اصل داستان، الان لحن متن قراره یهو عوض شه! لحن “کتابی” متنی که تو ادامه میاد (و داخل فایل هست) رو خیلی جدی نگیر که گرچه زمان خوارزمشاهیان نوشته شده 🙂 محتواش کااااملا برای المپیاد به روزه! ؛) یادتم نره که هر سوالی هم در مورد مطالعه بیوشیمی و انواع منابعش (از همین لنینجر و استرایر گرفته تا ووت و متزلر) داشتی کامنت کن سریع جواب میدم.

نکته بعدی هم اینه که اگه واسه خوندن بیوشیمی محدودیت زمانی داری، یه سری جاهاشو به نظرت باید مفهومی تر یاد بگیری، احساس نیاز به جمعبندی بهتری میکنی، و یا اینکه به طور کلی مطمئن نیستی دانشت آمادگی لازم واسه حل سوالات رو بهت میده یا نه، یه راه حل واسه همه این شرایط نرم افزار بیوشیمی المپیادلب هست که تمام نکات بیوشیمی که برای حل سوالات مرحله 1 و 2 بهشون نیاز داری رو از پایه آموزش میده میان بالا. واسه اطلاعات بیشتر در مورد این دوره و دیدن نظرات بسیار مثبت دانش آموزایی که تا حالا از این دوره استفاده کردن، میتونی به صفحه نرم افزار بیوشیمی المپیاد بری. خب مقدمه بسّه! بریم سراغ اصل مطلب…

سوال همیشگی، لنینجر یا استرایر؟

با توجه به نکات زیر می توانید در مورد کتاب بهتر تصمیم گیری کنید.

• کتاب استرایر نسبت به لنینجر خلاصه تر است. البته این خلاصه بودن به این معنی نیست که این کتاب ناقص است، بلکه استرایر همانند لنینجر تمامی مباحث بیوشیمی لازم برای المپیاد را پوشش می دهد. پس اگر زمان کم دارید، استرایر انتخاب منطقی تری است.
• همانطور که گفتیم لنینجر مطالب بیشتر و ریزتری دارد. این موضوع باعث می شود که لنینجر به صورت همزمان هم کتاب بیوشیمی، هم مولکولی، و هم سلولی باشد! اگر کسی لنینجر را کامل بخواند، تا حدود خوبی از خواندن سایر کتاب های این مباحث بی نیاز می شود. در مجموع اگر (همانند من) به اینگونه مباحث علاقه دارید لنینجر را بخوانید لذت زیادی خواهید برد.
• سلیقه شخصی هم دخیل هست، بعضی ها (به دلایل نامعلوم 🙂 ) با استرایر حال می کنند، بعضی دیگر با لنینجر.
• در نهایت، اگر با لنینجر شروع کردید ولی دیدید که در فهم و پیشروی در مطالب مشکل دارید، می توانید رو به بیوشیمی استرایر آورید. (این همون حالتیه که تو بازی کامپیوتری وسط مرحله سطح سختی بازی رو از Hard میذاری Normal 🙂 )
• اگر هم وقت داشته باشید، می توانید هر دو کتاب را بخوانید. این مخصوصا برای کسانی که اول لنینجر را می خوانند راحت تر است چون بیشتر مطالب نوشته شده در استرایر را خوانده اند و می توانند سریعتر پیشروی کنند.

اصول کلی مطالعه بیوشیمی برای المپیاد

خوب، حالا که کتاب را انتخاب کردیم، برویم سراغ قوانین کلی مطالعه بیوشیمی:

• سوالات مربوط به بیوشیمی تا مرحله 2، مفاهیم سخت و جزئیات پیچیده از شما نمی خواهند! اگر می بینید جایی از متن خیلی ناملموس است، با خیال آسوده آن را بپرید!
• اشتباه رایج دوستان این هست که در تلاش برای فهم همه چیز، زمان خیلی زیادی صرف بیوشیمی می کنند. این در حالی است که اگر سوالات بیوشیمی المپیاد در دوره های قبل را ببینید، متوجه می شوید در بیوشیمی غیر از موارد خاص که در ادامه اشاره می شود، دانش مورد نیاز شما حتی از فیزیولوژی نیز کلی تر است و در نتیجه سرعت پیشرفت شما در مطالعه باید زیاد باشد. (با سرعت 3-4 صفحه در یک ساعت پیش نروید!!!)
• قانون کلی مواردی که لازم نیست حفظ باشید:
  • مکانیسم عملکرد آنزیم ها (جز در موارد خاص)
  • ساختار شیمیایی مولکول های شرکت کننده در مسیر های متابولیک
  • نام و نقش مولکول های شرکت کننده در مسیر های سیگنالینگ
  • جزئیات ساختار شیمیایی قند ها، پروتئین ها، لیپیدها و نوکلئوتید ها
  • مسیرهای متابولیک بیوسنتتیک
  • اعداد و ارقام
• به طور کلی، آن جزئیاتی مهم هستند که به صورت مستقیم و واضحی بر فیزیولوژی بدن تاثیر دارند. به عنوان مثال، آنزیم فسفوگلیسرات موتاز واکنش زیر را کاتالیز می کند. همانطور که می بینید حد واسط این واکنش 2,3-BPG است که گاهی اوقات ممکن است به جای اینکه به 2-فسفوگلیسرات تبدیل شود، از آنزیم جدا شده و در خون آزاد شود. از طرفی این مولکول برروی هموگلوبین تاثیر گذاشته و تمایل آن به اکسیژن را کاهش می دهد. خوب سوال اینجاست که آیا کسی از شما خواهد پرسید واکنش فسفوگلیسرات موتاز چگونه هست؟ قطعا نه!

سوال در واقع به این صورت مطرح می شود: یک آنزیم فرضی داریم که بیماری X را ایجاد می کند. از قراری این آنزیم موتاز است و فرم جهش یافته آن هم دارای بیان طبیعی بوده و در اتصال به سوبسترا مشکلی ندارد. در این حالت، چون یک آنزیم موتاز مشکل ایجاد کرده، و شما در پس ذهنتان می دانید آنزیم های موتاز ممکن است اشتباهی همانند فسفوگلیسرات موتاز انجام دهند، آزاد شدن فرم حدواسط (به جای تبدیل شدن آن به محصول) را می توانید به عنوان یک عامل احتمالی ایجاد بیماری در نظر بگیرید. در نهایت چند الگو در ذهنتان ایجاد می شود که با توجه به داده های سوال و گزاره ها متوجه می شوید کدام الگو صحیح است.
یادتان نرود هدف از خواندن منابع زیاد و متنوع در المپیاد، ایجاد الگوهای ذهنی متعدد، یا به عبارتی ابزارهای متعدد و متنوع رویارویی با سوالات است و الا سوالات حفظی صرف جز در مباحث خاص مطرح نمی شوند.

راهنمای نحوه مطالعه و اولویت بندی فصول کتاب های بیوشیمی لنینجر و استریر

در کنار این قوانین کلی، اولویت­ بندی فصول لنینجر و استرایر از نظر اهمیت آن­ها در المپیاد می­تواند به شما در برنامه ­ریزی برای مطالعه مطابق با زمانی که دارید کمک کند. در این متن، اولویت­ بندی مباحث براساس رنگ و فونت عنوان فصل و به شکل زیر از مهم­ترین اولویت به پایین­ترین اولویت نمایش داده شده ­اند:

1. فونت Bold مشکی
2. فونت Bold آبی
3. فونت Underlined مشکی
4. فونت Underlined آبی
5. فونت Italic مشکی
6. فونت Italic آبی
7. فونت ساده مشکی
8. فونت ساده آبی

بدین ترتیب، اولویت هر یک از فصل­ ها به همراه بعضی نکات اختصاصی در مورد نحوه مطالعه هر فصل در ادامه بیان می­شوند. در پایان نوشته نیز اولویت­ بندی­ ها به صورت خیلی خلاصه جمعبندی شده­ اند.

• بیوشیمی لنینجر (ویرایش هفتم)
  • 2. Water

بسیار مهم. تمامی مطالب این فصل را به صورت کامل بلد باشید.

• لنینجر
  • 3. Amino Acids, Peptides, and Proteins
  • 4. The Three-Dimensional Structure of Proteins
  • 5. Protein Function
• استرایر (ویرایش نهم)
  • 2. Protein Composition and Structure
  • 3. Exploring Proteins and Proteomes
  • 7. Hemoglobin: Portrait of a Protein in Action

در این فصول به موارد زیر توجه کنید:

1.  جزئیات خیلی ریز ساختارهای ثانویه و ثالثیه پروتئین ها و نمودار راماچاندران را لازم نیست بلد باشید. تکرار می شود که به طور کلی جزئیات ریز مهم نیستند.
2. مباحث مربوط به تکنیک های آزمایشگاهی کار با پروتئین ها بسیار مهم هستند و آن ها را کاملا بلد باشید.
3. مبحث مربوط به فعالیت هموگلوبین به خوبی نشان می دهد که در بیوشیمی به چه چیز هایی توجه کنید و به چه چیز هایی نباید توجه کنید. به عنوان مثال، در این فصل با جزئیات کامل محل اتصال گروه heme به پروتئین، تغییرات کنفورماسیونی heme بعد از اتصال اکسیژن، نحوه انتقال این تغییر کنفورماسیونی به بقیه پروتئین، و در نهایت پایه مولکولی نحوه ایجاد خاصیت تعاونی بیان می شوند. آن چه که از کل این داستان لازم است در ذهن شما بماند این است که نیروهای مختلف ضعیف بین اتمی و بین مولکولی، باعث ایجاد تغییر شکل هایی در ساختار های پروتئین های چند زیرواحدی شوند که ممکن است در اتصال سایر زیرواحد ها به مولکول های دیگر تاثیر داشته باشد. مفید و مختصر :)!

• لنینجر
  • 6. Enzymes
• استرایر
  • 8. Enzymes: Basic Concepts and Kinetics

فصلی بسیار مهم و سوال خیز. تمامی مطالب آن ها را بلد باشید و تا می توانید سوال مربوط به مبحث کینتیک آنزیمی حل کنید.

• استرایر
  • 9. Catalytic Strategies
  • 10. Regulatory Strategies

گرچه مطالب این دو فصل به صورت کامل اما به صورت جسته و گریخته در لنینجر نیز مطرح شده اند، جمع آوری آن ها در یک جا در کتاب استرایر دو فصل واقعا زیبا ایجاد کرده است. این دو فصل از جمله فصولی هستند که به کسانی که فقط لنینجر خوانده اند حتما توصیه می شود سعی کنند از استرایر بخوانند.

• لنینجر
  • 7. Carbohydrates and Glycobiology
  • 8. Nucleotides and Nucleic Acids
    10. Lipids
• استرایر
  • 11. Carbohydrates

در این فصول، کلیت ساختار ها و گروه بندی های عمده هر یک از درشت مولکول ها مهم است نه جزئیات آن ها. به موارد زیر توجه داشته باشید:

1. قندها:
   1. فرم کلی مونومر های قندی و گروه های عاملی آن ها (ساختار دقیق لازم نیست بدانید) + دسته بندی های کلی آن ها (کتون یا آلدئید – تقسیم بندی بر اساس تعداد کربن)
   2. آشنایی با کلیت ساختار دی ساکارید ها و پلی ساکارید های مهم (قندهای تشکیل دهنده و آلفا یا بتا بودن قند ها را بدانید). در اینجا نیز باید بگردید ویژگی های متمایز کننده را فقط حفظ کنید. به عنوان مثال، از بین دی ساکارید ها باید حواستان باشد که ساکارز به دلیل پیوند کربن 1 به 2 از گلوکز به فروکتوز، دیگر قند احیا کننده نیست.
   3. شکل کلی فرم های خطی، حلقوی، و صندلی (یا قایق) و عوامل موثر بر تبدیل این فرم ها به یکدیگر
   4. آشنایی با نقش کلی کربوهیدرات ها در بدن (به ویژه ماتریکس خارج سلولی) و دسته های کلی کربوهیدرات ها که دخیل هستند (مثلا بدانید سیالیک اسید ها در ماتریکس خارج سلولی ایفای نقش می کنند و ویژگی ساختاری اصلی آن ها این است که بار منفی دارند.) در واقع، برای هر گروه آن ویژگی ها را بدانید که آن را از سایر گروه ها متمایز می کند (مثلا وجود اتم گوگرد، وجود فرم اسیدی قند ها در ساختار و …)
   5. آشنایی با دسته بندی کلی گلیکوکنژوگه ها
2. نوکلئوتیدها:
   1. دارای مفاهیم مهم زیادی در کل طول فصل می باشد. به صورت کلی اما می توان گفت که مهم ترین بخش فصل در کتاب لنینجر مبحث 3-8 می باشد.
3. لیپیدها
   1. آشنایی با دسته بندی کلی مولکول های لیپیدی عملا تنهای چیزی هست که از این فصل لازم دارید.
   2. با مولکول های پیام رسانی که پایه لیپیدی دارند آشنا شوید.
   3. سعی کنید درک کلی از مباحث کار با لیپید (مبحث 4-10) کسب کنید، جزئیات روش ها مهم نیست. در همین حد بدانید چنین کارهایی ممکن هستند و با نام آن ها آشنا شوید.

• لنینجر
  • 9. DNA-Based Information Technologies
• استرایر
  • 5. Exploring Genes and Genomes

بسیار بسیار مهم. تمامی مطالب این فصل را به صورت کامل بلد باشید.

• استرایر
  • 6. Exploring Evolution and Bioinformatics

مفاهیم این فصل نیز به صورت جسته و گریخته در لنینجر بیان می شوند اما گردآوری آن در یک فصل دید خوبی نسبت به تکامل در سطح مولکول ها می دهد.

• لنینجر
  • 11. Biological Membranes and Transport
  • 12. Biosignaling
• استرایر
  • 12. Lipids and Cell Membranes
  • 13. Membrane Channels and Pumps
  • 14. Signal-Transduction Pathways

این فصول در عین حال که مهم و بسیار بزرگ هستند، باید خیلی با سرعت خوانده شوند چون جزئیات به درد نخور زیاد دارند! در این فصول بر موارد زیر تاکید بیشتری داشته باشید:

1. فصول مربوط به غشا:
   1. بخش های مربوط به سازمان بندی ساختاری غشا و دینامیک آن (قایق های لیپیدی، سیالیت غشا و …) مهم هستند.
   2. فهم رویکرد ترمودینامیک به انتقال مواد از خلال غشا مهم است.
   3. بقیه مطالب در مورد انواع پمپ ها و کانالها در همین حد که یک بار خوانده شوند و یکسری الگوهای ذهنی ایجاد کنند کافی است. (مثالی از الگو های ذهنی: یک کانال غشایی ممکن است به صورت مستقیم با یون هایی که ار خلال آن می گذرد برهمکنش برقرار کند [مانند کانال پتاسیمی] و بدین ترتیب برای یون به خصوصی به صورت اختصاصی فعالیت می کند. / یا مثلا اینکه انتقال دهنده های فعال ممکن است طی انتقال فسفریله شوند و پس از پایان کار گروه فسفات را از دست دهند [پمپ های P-type ATPase که متحمل فسفریلاسیون می شوند.]
   4. آکواپورین ها را هم بشناسید.
2. فصول مربوط به سیگنالینگ:
   1. آشنایی با مکانیسم های کلی سیگنالینگ (از خلال کانال، از خلال گیرنده ای که خود خاصیت آنزیمی دارد، پیام های مکانیکی از خلال اینتگرین ها و …)
   2. آشنایی با سیستم های GPCR و RTK با حزئیات کمی بیشتر
   3. آشنایی با پیامبرهای ثانویه و نحوه عمل آن ها

• لنینجر:
  •  13. Bioenergetics and Biochemical Reaction Types
• استرایر:
  • 15. Metabolism: Basic Concepts and Design

بسیار بسیار مهم. تمامی مطالب این فصل را به صورت کامل بلد باشید.

• لنینجر:
  • 14. Glycolysis, Gluconeogenesis, and the Pentose Phosphate Pathway
  • 15. Principles of Metabolic Regulation
  • 16. The Citric Acid Cycle
  • 17. Fatty Acid Catabolism
  • 18. Amino Acid Oxidation and the Production of Urea
  • 19. Oxidative Phosphorylation and Photophosphorylation Oxidative Phosphorylation
  • 20. Carbohydrate Biosynthesis in Plants and Bacteria
• استرایر:
  • 16. Glycolysis and Gluconeogenesis
  • 17. The Citric Acid Cycle
  • 18. Oxidative Phosphorylation
  • 19. The Light Reactions of Photosynthesis
  • 20. The Calvin Cycle and the Pentose Phosphate Pathway
  • 21. Glycogen Metabolism
  • 22. Fatty Acid Metabolism
  • 23. Protein Turnover and Amino Acid Catabolism

قوانین کلی زیر را در مطالعه متابولیسم رعایت کنید:

1. ساختار های شیمیایی حدواسط های مسیر های متابولیک به طور کلی مهم نیست مگر اینکه ویژگی خاصی داشته باشد (مثلا متقارن بودن فومارات در چرخه کربس)
2. نام آنزیم های مسیر ها نیز در مجموع لازم نیست حفظ شوند، مگر آنزیم هایی که نقش مهم کنترلی در مسیر دارند (مانند هگزوکیناز، فسفوفروکتوکیناز و پیرووات کیناز در گلیکولیز). البته با یک دو بار خواندن معمولا نام تمام آنزیم ها را یاد می گیرید.
3. مکانیسم آنزیم ها جز در مواردی که دارای ویژگی متمایز کننده باشد (مانند مثال فسفوگلیسرات موتاز) مهم نیست.
4. مهمترین نکته در مسیر های متابولیک، مواد ورودی (واکنش دهنده ها) و خروجی (محصولات) است. این موضوع به خصوص در مورد حامل های انرژی (ATP ،NADH ،FADH2 و …) مهم است.
5. مسئله مهم دیگر تنظیم مسیر های متابولیک هست، در تنظیم موارد زیر مطرح می شوند:
   1. آیا مسیر در جاهای به خصوصی از بدن فعالیت بیشتر یا کمتر از معمولی دارد؟ (مثلا فعالیت زیاد مسیر پنتوز فسفات در گلبول های قرمز برای مقابله با استرس اکسیداتیو در این سلول ها)
   2. آنزیم های مهم کنترلی مسیر ها و عوامل فعال یا مهارکننده آن ها کدامند؟
   3. کنترل هورمونی (کلان) مسیر ها و هماهنگی آن های بین اندام های مختلف بدن به چه صورت است؟
   4.  مباحث مربوط به فتوسنتز را می توانید از کتاب فیزیولوژی گیاهی تایز و زایگر هم بخوانید.

•  لنینجر:
  • 23. Hormonal Regulation and Integration of Mammalian Metabolism
• استرایر:
  • 27. The Integration of Metabolism

بسیار بسیار مهم. تمامی مطالب این فصل را به صورت کامل بلد باشید.

• لنینجر:
  • 24. Genes and Chromosomes
  • 25. DNA Metabolism
  • 26. RNA Metabolism
  • 27. Protein Metabolism
  • 28. Regulation of Gene Expression
• استرایر:
  • 29. DNA Replication, Repair, and Recombination
  • 30. RNA Synthesis and Processing
  • 31. Protein Synthesis
  • 32. The Control of Gene Expression in Prokaryotes
  • 33. The Control of Gene Expression in Eukaryotes

عموم دانش آموزان بخش های ژنتیک مولکولی کتاب های بیوشیمی را نمی خوانند. با این اوصاف به نظر من اگر وقت دارید، خواندن این بخش ها به صورت فشرده ای (به نسبت کتاب های ژنتیک مولکولی) شما را با مفاهیم لازم آشنا می کند و حتی شاید بتوان گفت برای ژنتیک مولکولی کافی است!

• استرایر
  • 28. Drug Development

فصلی مناسب برای ایجاد الگوهای ذهنی مختلف جهت رویارویی با سوالاتی که ممکن است از سناریوهای مربوط به کشف و تایید اثربخشی داروها استفاده کنند.

خلاصه اولویت بندی مباحث بیوشیمی:

اولویت اول:

• آنزیم
• آب
• ساختار پروتئین و کار با آن
• کار با DNA
• بیوانرژتیک
• ساختار درشت مولکول ها
• ساختار غشا و نقش های آن
• کلیات سیگنالینگ

اولویت دوم:

• متابولیسم قند و تنظیم آن
• متابولیسم چربی ها
• متابولیسم آمینواسید ها

اولویت سوم:

• بخش های ژنتیک مولکولی کتاب بیوشیمی