Bi9007 Metabolismus buňky

Přírodovědecká fakulta
podzim 2024
Rozsah
2/0/0. 2 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.
Vyučující
prof. RNDr. Jan Vondráček, Ph.D. (přednášející)
Mgr. Jiří Pacherník, Ph.D. (přednášející)
Garance
prof. RNDr. Jan Vondráček, Ph.D.
Ústav experimentální biologie – Biologická sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: prof. RNDr. Jan Vondráček, Ph.D.
Dodavatelské pracoviště: Ústav experimentální biologie – Biologická sekce – Přírodovědecká fakulta
Rozvrh
Po 14:00–15:50 D36/215
Předpoklady
Bi1700 Buněčná biologie && Bi4020 Molekulární biologie
Pro správné pochopení obsahu předmětu jsou nutné základní znalosti z biochemie, buněčné a molekulární biologie.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Cílem předmětu je především seznámit studenty se základními principy buněčného metabolismu a jeho regulací. Kurz se dále zaměřuje na spolupráci mezi jednotlivými buněčnými typy a tkáněmi v rámci celého organismu a adaptace metabolismu buněk, a to jak na změny prostředí, tak na specifické adaptace spojené s metabolismem, které určují chování buněk. Diskutovány budou i patologické dopady specifických poruch metabolismu.
Výstupy z učení
Na konci tohoto kurzu bude student schopen: popsat základní procesy energetického metabolismu a signální dráhy řídící buněčný metabolismus; popsat principy metabolismu lipidů a fosfolipidů i dusíkatých sloučenin v buňce; definovat specifickou úlohu endoplazmatického retikula v metabolismu, transportních procesech a fungování dalších buněčných organel podílejících se na energetickém metabolismu; definovat principy kooperace mezi specifickými buněčnými typy a tkáněmi v metabolismu, se specifickým zaměřením na tukovou tkáň, kosterní svaly, játra a pankreas; popsat adaptace buněk na hypoxické prostředí a specifické adaptace buněk kmenových a nádorových; popsat úlohu poruch metabolismu v buňce; definovat interakce metabolických procesů s epigenetickými regulacemi; popsat základní principy metabolismu xenobiotik.
Osnova
  • 1) Energetický metabolismus buňky, mitochondrie: základní dráhy energetického metabolismu a jejich lokalizace v buňce; struktura a dynamika mitochondrií; principy mitochondriálního transportu proteinů, lipidů a metabolitů; úloha mitochondrií v udržování redoxní rovnováhy i jako zdroje energie; mitochondrie jako zdroj metabolitů pro anabolické reakce; signální dráhy řídící energetický metabolismus (PI3K/Akt, AMPK, mTOR); 2) Úloha ER a transportních mechanismů v buněčném metabolismu: transport sacharidů, glykosylace a další post-translační modifikace v ER; membránově vázané enzymy v ER; úloha ER v syntéze lipidů a příbuzných sloučenin; ER a metabolismus endogenních sloučenin; ER a tvorba mitochondrií a peroxisomů; 3) Metabolismus dusíkatých sloučenin: syntéza a transport aminokyselin; glutamin jako zdroj dusíku a v kontrole antioxidačních obranných mechanismů; adaptace nádorových buněk vs. metabolismus glutaminu; meziprodukty glykolýzy a Krebsova cyklu jako zdroj tvorby aminokyselin; syntéza a transport nucleotidů; 4) Metabolismus lipidů a fosfolipidů: transport lipidů do buňky a úloha transferových proteinů; syntéza mastných kyselin; signální dráhy řídící syntézu mastných kyselin a cholesterolu; metabolismus mastných kyselin – beta-oxidace a další formy; úloha peroxisomů a mitochondrií v metabolismu lipidů a mastných kyselin; syntéza fosfolipidů a sfingolipidů, jejich inkorporace do buněčných membrán; signální úloha metabolismu lipidů a fosfolipidů 5) Principy kooperace tkání/orgánů při metabolismu: Coriho cyklus, alaninový cyklus, interakce tukové tkáně, jater a kosterní svaloviny v metabolismu; tkáňově specifické působení inzulinu a metabolismus lipidů; specifické populace buněk pankreatu a jejich úloha při regulaci metabolismu; 6) Metabolismus cizorodých látek (xenobiotik) na buněčné úrovni: principy 3. fází metabolismu xenobiotik; buněčná lokalizace a specifické reakce katalyzované základními enzymy 1. a 2. fáze biotransformace; základní typy transportérů podílejících se na transportu xenobiotik 7) Hypoxie a buněčné adaptace na hypoxii: opakování – signální dráhy zapojené do vnímání hypoxie (principy regulace HIF-1alfa); důsledky dlouhodobé hypoxie pro buněčný metabolismus; hypoxie a tvorba reaktivních metabolitů kyslíku; úloha hypoxie v metabolických niche specifických typů kmenových buněk; hypoxie a nádorové buňky; 8) Metabolismus a chování buňky: specifické metabolity a enzymy zapojené do regulací funkcí chromatinu a genové exprese; syntéza metabolitů nezbytných pro epigenetické regulace: methylace a demethylace DNA, methylace a acetylace histonů; metabolické enzymy v buněčném jádře; deregulace metabolických enzymů vs. epigenetické změny spojené se vznikem a rozvojem nádorů; 9) Patologické dopady poruch buněčného metabolismu: příklady dědičných onemocnění postihujících základní metabolické dráhy a jejich dopad na úrovni buněk a organismu; analýzy metabolomu - metabolomika – principy, "targeted" vs. "non-targeted" analýzy, bioinformatické nástroje pro analýzu metabolomu; 10) Adaptace metabolismu specifických buněčných typů: specifické rysy metabolismu kmenových a nádorových buněk; metabolismus jako faktor řídící buněčnou diferenciaci;
Literatura
    doporučená literatura
  • ALBERTS, Bruce, Alexander JOHNSON, Julian LEWIS, David Owen MORGAN, Martin C. RAFF, Keith ROBERTS a Peter WALTER. Molecular biology of the cell. Edited by John H. Wilson - Tim Hunt. Sixth edition. New York, NY: Garland Science, 2014, xxxiv, 134. ISBN 9780815344322. info
  • NELSON, David L. a Michael M. COX. Lehninger principles of biochemistry. Seventh edition. New York: W.H. Freeman and Company, 2017, xxxiv, 117. ISBN 9781319108243. info
    neurčeno
  • Mazurek S, Shoshan M (eds.): Tumor Cell Metabolism: Pathways, Regulation and Biology, Springer 2015, ISBN 978-3709118238
  • Chandel N.S., Navigating Metabolism, Cold Spring Harbor Laboratory Press 2015, ISBN 978-1-62182-129-8
Výukové metody
Přednášky s využitím počítačových prezentací, diskuse se studenty.v hodinách. Studenti jsou průběžně dotazováni na témata probíraná v předchozích přednáškách.
Metody hodnocení
Kurz je zakončen písemnou zkouškou hodnocenou přednášejícími. Otázky pokrývají všechna vyučovaná témata. Studenti musí odpovědět cca na 12 otázek. Pro absolvování kurzu musí studenti odpovědět nejméně 60% otázek správně.
Další komentáře
Předmět je vyučován každoročně.
  • Statistika zápisu (nejnovější)
  • Permalink: https://is.muni.cz/predmet/sci/podzim2024/Bi9007