651-2054/01 – Základy biochemie (CAT/BCH)
Garantující katedra | Katedra chemie a fyzikálně-chemických procesů | Kredity | 4 |
Garant předmětu | prof. Dr. Mgr. Marek Šebela | Garant verze předmětu | prof. Dr. Mgr. Marek Šebela |
Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
Ročník | 2 | Semestr | zimní |
| | Jazyk výuky | čeština |
Rok zavedení | 2022/2023 | Rok zrušení | |
Určeno pro fakulty | FMT | Určeno pro typy studia | bakalářské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Cílem je seznámit studenty se základními pojmy biochemie, hlavními metabolickými drahami a regulačními principy metabolismu. Získané způsobilosti: schopnost definovat hlavní biochemické pojmy, popsat hlavní metabolické dráhy, znát základy metabolických regulací.
Vyučovací metody
Přednášky
Anotace
Předmět seznamuje s molekulami (aminokyseliny, sacharidy, lipidy, metabolity) a biopolymery (peptidy, proteiny, polysacharidy, nukleové kyseliny) živých organismů. Jsou to především informace o struktuře, chemických vlastnostech a biologické roli. V rámci proteinů se detailně představují enzymy včetně jejich koenzymů a probírají se základy enzymové kinetiky. Vysvětlen je pojem látkový a energetický metabolismus. Představeny jsou základní metabolické dráhy: glykolýza, glukoneogeneze a pentosafosfátová dráha; citrátový a glyoxylátový cyklus; dýchací řetězec a oxidační fosforylace; odbourání a biosyntéza mastných kyselin; biosyntéza ketolátek a cholesterolu; odbourání a biosyntéza aminokyselin a nukleotidů; světelná a temnostní fáze fotosyntézy. Vysvětleny jsou záležitosti přenosu dědičné informace, tedy replikace DNA, transkripce a translace (ribozomální tvorba proteinů). Konečně následují zákonitosti regulace genové exprese a informace o vzájemném propojení metabolických drah (integrace metabolismu) a hormonální regulaci. U každé metabolické dráhy jsou vysvětlovány principy regulace.
Povinná literatura:
Doporučená literatura:
KOOLMAN, Jan a Klaus-Heinrich RÖHM. Barevný atlas biochemie. Přeložil Vladimír BENDA a Martin VEJRAŽKA, ilustroval Jürgen WIRTH. Praha: Grada Publishing, 2012.
ISBN 978-80-247-2977-0.
GARRETT, Reginald H. and Charles M. GRISHAM. Biochemistry, 4th ed. Boston: Brooks/Cole, 2010.
ISBN 978-0-495-10935-8.
VOET Donald, Judith G. VOET and Charlotte PRATT. Fundamentals of biochemistry, 2nd ed. New York: Wiley & Sons, 2006.
ISBN 0-471-21495-7.
POSPÍŠIL, Jiří, Pavel PEČ, Ivan RŮŽIČKA, Zdeněk ŠÍPAL a Pavel ANZENBACHER. Biochemie. Praha: Státní pedagogické nakladatelství, 1992.
ISBN 8004217362.
VODRÁŽKA, Zdeněk. Biochemie. 2., opr. vyd. Praha: Academia, c1996.
ISBN 80-200-0600-1.
VOET, Donald and Judith G. VOET. Biochemie. Přeložil Arnošt KOTYK, Bohumil BOUZEK a Martin BURKHARD. Praha: Victoria Publishing, 1995.
ISBN 8085605449.
BERG, Jeremy M., John L. TYMOCZKO, Lubert STRYER and Gregory J. GATTO. Biochemistry. 7th international ed. New York: W.H. Freeman and Company, 2012.
ISBN 978-1-4292-7635-1.
MOORE, John T. and Richard LANGLEY. Biochemistry for dummies. 2nd ed. Hoboken, N.J.: Wiley Publishing, c2011.
ISBN 978-1-118-02174-3.
NELSON, David L., Michael M. COX and Albert L. LEHNINGER. Lehninger principles of biochemistry. Seventh edition. New York: W.H. Freeman, 2017.
ISBN 978-1-4641-2611-6.
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Písemná zkouška.
E-learning
Další požadavky na studenta
Požadavky budou upřesněny na přednáškách.
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Molekuly a život. Význam a místo biochemie mezi přírodními vědami. Vývojové etapy biochemie. Vztah biochemie k ostatním chemickým oborům a k fyziologii. Aminokyseliny a peptidy. Názvosloví peptidů. Sekvencování peptidů a problematika peptidových syntéz. Přírodní peptidy: hormony, antibiotika, jedy a toxiny. Proteiny. Periodické sekundární struktury proteinů: alfa-helix a skládaný list. Terciární a kvartérní struktury proteinů. Allosterie. Metody stanovení Mr proteinů. Metody stanovení celkových proteinů. Enzymy. Třídění a názvosloví enzymů. Specifita a vztah k reakční rovnováze a aktivační energii reakcí. Podmínky enzymové aktivity (pH, teplota, koncentrace solí). Enzymová kinetika. Rovnice Michaelise a Mentenové, význam Km, jednotky a metody stanovení enzymové aktivity. Warburgův optický test. Aktivace enzymů. Reversibilní a ireversibilní inhibice. Typy reversibilních inhibicí. Allosterické enzymy. Mechanismus působení enzymů. Aktívní místo enzymu. Zymogeny. Koenzymy, kofaktory, kosubstráty a prosthetické skupiny. Koenzymy oxidoreduktas (nikotinamidové, flavinové, kys. lipoová a další). Koenzymy transferas (TPP, biotin, koenzym A). Funkce a úloha pyridoxal-5-fosfátu. Úloha vitaminů v souvislosti s koenzymy. Metabolismus. Změny volné energie. Průběh termodynamicky nevýhodných reakcí. ATP a další makroergické fosfáty. Strukturní základ vysokého potenciálu ATP pro přenos skupin. Glykolýza a alkoholové kvašení. Přeměny pyruvátu. Pyruvátdehydrogenasový komplex. Citrátový cyklus. Glyoxylátový cyklus. Oxidativní fosforylace - dýchací řetězec. Rozpojovače a inhibitory oxidativní fosforylace. Vysvětlení mechanismu tvorby ATP. Pentosafosfátový cyklus, regulace hladiny pentos a hexos. Tvorba NADPH. Metabolismus disacharidů a glykogenu. Glukoneogeneze, regulace hladiny sacharidů. Úloha insulinu a glukagonu. Lipidy. Membrány a membránový transport. Metabolismus tuků, mastných kyselin. Úloha karnitinu při vstupu mastných kyselin do matrix mitochondrie, odbourávání nasycených, nenasycených a větvených mastných kyselin. Metabolismus ketolátek a jejich význam. Biosyntéza mastných kyselin. Biosyntéza tuků a cholesterolu. Žlučové kyseliny a steroidní hormony. Odbourávání a biosyntéza aminokyselin. Močovinový cyklus. Aminokyseliny gluko - a ketogenní. Hormonální regulace metabolických dějů. Fotosyntéza. C3 a C4 rostliny. Fotorespirace. Calvin - Bensonův cyklus. Složky nukleových kyselin. Biosyntéza a odbourávání pyrimidinových a purinových nukleotidů. Struktura a funkce DNA a RNA. Semikonzervativní replikace DNA. Genetický kód. Funkce tRNA, mRNA a ribosomů. Prokaryotní a eukaryotní syntéza proteinů. Inhibitory biosyntézy proteinů. Kontrola genové exprese. Represe katabolitem, atenuace - zeslabení a riboswitches - změna struktury mRNA. Nástin genové regulace u eukaryot Integrace a regulace savčího energetického metabolismu.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.