C3181 Biochemie I

Přírodovědecká fakulta
podzim 2016
Rozsah
2/0/0. 2 kr. (příf plus uk plus > 4). Ukončení: zk.
Vyučující
prof. RNDr. Petr Skládal, CSc. (přednášející)
Garance
prof. RNDr. Zdeněk Glatz, CSc.
Ústav biochemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: prof. RNDr. Petr Skládal, CSc.
Dodavatelské pracoviště: Ústav biochemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Rozvrh
Po 19. 9. až Ne 18. 12. Út 9:00–10:50 B11/205
Předpoklady
C2021 Organická chemie I || C2700 Organická chemie
Základní znalosti organické a obecné chemie, obecná biologie
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Kurz se zabývá popisem základních složek živé hmoty a nejdůležitějšími chemickými pochody v přeměnách těchto látek především z hlediska toku látek a energie. Zahrnuje popis struktury a vlastností aminokyselin a bílkovin, sacharidů a lipidů. Je podán obecný popis chemických reakcí v buňce, zvláště z hlediska enzymové katalýzy: Enzymy a koenzymy, jejich vlastnosti, struktura, aktivní centrum. Termodynamika. Základy enzymové kinetiky, inhibice, allosterie. Regulace enzymové aktivity. Speciální část zahrnuje nejvýznamnější přeměny sacharidů a lipidů s důrazem na energetickou stránku metabolizmu.
Absolvent kurzu má získat základní vědomosti o chemické stránce životních pochodů v buňce.
Osnova
  • C3181-Biochemie I 1. Úvod. Chemické složení živé hmoty. Hierarchie struktur. Aminokyseliny, jejich vzorce, acidobazické rovnováhy, izoelektrický bod, optická aktivita, typické vlastnosti a reaktivita. Přehled aminokyselin. Analytické reakce a stanovení aminokyselin. 2. Peptidy, peptidová vazba, primární, sekundární, terciární, kvarterní struktura (supersekundární struktura, alfa-šroubovice, beta-struktura, skládaný list, nerepetitivní struktury, hydropatie, souvislost mezi primární a sekundární strukturou, vazby stabilizující sekundární a vyšší struktury). Bílkoviny v roztoku, denaturace. Katalytická funkce bílkovin. 3. Chemické reakce v živých organizmech. Termodynamika enzymových reakcí, spřažené reakce, makroergické vazby. Reakční kinetika, enzymy jako biokatalyzátory. Aktivní místo, katalytické místo, kofaktory, koenzymy a prostetické skupiny, mechanismus působení (příklad serinových proteináz), rozdělení enzymů a jejich třídy. Praktické aspekty – klinické a technologické aplikace, termostabilní enzymy. 4. Koenzymy a vitaminy. Koenzymy oxidoreduktáz (nikotinamid a NAD, flaviny, chinony, hemy, železosirné proteiny, lipoát,) transferáz (ATP, UDP, CDP, biotin, thiamin, koenzym A, THF, pyridoxalfosfát, vit B12) Vitamin C, lipofilní vitaminy (A, D3, K). 5. Rychlost enzymové reakce, aktivita, metody stanovení. Enzymová kinetika, stacionární stav. Rovnice Michaelise-Mentenové, určení Km a Vlim, číslo přeměny, konstanta specifity. 6. Základní vlastnosti a metabolismus sacharidů. Monosacharidy, glykosidická vazba, vyšší struktury, zásobní polysacharidy. Štěpení a syntéza polysacharidů (škrob, glykogen). Interkonverse monosacharidů. Přímá oxidace glukosy, význam. Pentosový cyklus. 7. Anaerobní glykolýza, její jednotlivé kroky, energetická bilance. Substrátová fosforylace. Alkoholické kvašení. Technologický význam, nové perspektivy. Glukoneogeneze, syntéza PEP. Coriho cyklus. Oxidační dekarboxylace pyruvátu. 8. Struktura lipidů, jednoduché a složené lipidy. Biomembrány. Metabolismus lipidů, odbourání a syntéza tuků a fosfolipidů. Odbourání a syntéza mastných kyselin. Typy a struktura komplexů syntézy MK, příklad organizace a kooperace enzymů. Ketonické látky. 9. Citrátový cyklus, reakce, význam, energetická bilance. Anabolický význam, anaplerotické reakce, glyoxylátový cyklus. Praktické aplikace, technologické využití. 10. Redoxní reakce v biochemii, rozdělení, smysl a význam. Respirační řetězec, jeho komponenty (cytochromy, ubichinon), struktura komplexů I - IV. 11. Oxidační fosforylace, chemiosmotická teorie, protonmotivní síla a transmembránový potenciál. Syntéza ATP, struktura ATPsyntasy. Inhibitory respirace a syntéza ATP, rozpojovače, ionofory. Bilance oxidační fosforylace. Alternativní respirace. Oxidace a redukce anorganických sloučenin (kovy, S aj.) 12. Fotosyntéza, světelná fáze, chlorofyly, struktura fotosyntetického centra, Komponenty přenosu elektronů (cytochromy, chinony, plastocyanin, ferredoxin), FS-2, FS-1, mechanismus syntézy ATP. Rovnice světelné fáze a její bilance. Temná fáze fotosyntézy (Calvinův cyklus), RUBISCO, mechanismus fixace CO2. Typy fotosyntézujících organizmů, další způsoby záchytu světla, chemotrofní asimilace C1. Ekologický a technologický význam fotosyntézy, perspektivy.
Literatura
  • Vodážka - Biochemie
  • Voet, Voetová - Biochemie; Zubay, Parson, Vance - Principles of Biochemistry
  • Mikeš - Základní pojmy z biochemie II
Výukové metody
Teoretická příprava formou přednášky.
Metody hodnocení
Základní přednáška 2h, doplněná seminářem 1h, navazuje základní biochemické praktikum
Navazující předměty
Informace učitele
Znalosti o základní struktuře a vlastnostech složek živé hmoty, umět se orientovat ve vzorcích sloučenin, základní výpočty z termodynamiky a enzymologie. Zkouška je písemná.
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je dovoleno ukončit i mimo zkouškové období.
Předmět je vyučován každoročně.
Nachází se v prerekvizitách jiných předmětů

Zobrazit další předměty

Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2007 - akreditace, podzim 1999, podzim 2010 - akreditace, podzim 2000, podzim 2001, podzim 2002, podzim 2003, podzim 2004, podzim 2005, podzim 2006, podzim 2007, podzim 2008, podzim 2009, podzim 2010, podzim 2011, podzim 2011 - akreditace, podzim 2012, podzim 2013, podzim 2014, podzim 2015, podzim 2017, podzim 2018, podzim 2019, podzim 2020, podzim 2021, podzim 2022, podzim 2023, podzim 2024.