Syllabus
Praktická cvičení: nácvik přesnosti a sebekontroly při dávkování rozpuštěných látek pipetováním dělení směsí látek chromatograficky (na příkladech jednosměrné TLC, papírové radiální, sloupcové na gelu) extrakcelipofilního vitaminu z rostlinného materiálu; s následnou kontrolou čistoty preparátu spektrofotometrickým proměřením absorbancí molekulární biologie (na příkladu SNP Leiden V.): odběr nativního vzorku DNA a jeho preparace, přípravy „master mixu“ a zkoumaných vzorků pro PCR, elektroforetické dělení produktů PCR a restrikčních fragmentů, diagnostické vyhodnocení elfo-gramu polarimetrie a spektrofotometrie; vytvoření kalibračního grafu, identifikace AB indikátorů, polarimetrické stanovení koncentrace látek a rozlišení R a S enantiomerů potenciometricky sledované chování kyselin (silné minerální, slabé organické a aminokyseliny) při titraci silnou zásadou; odečtení a vyhodnocení údajů z grafu průběhu titrace osmotické jevy (osmolalita, osmóza, dialýza) rozdíly mezi difusí a osmosou magistraliter příprava roztoku isoosmotického s plasmou a jeho kontrola prostřednictvím kryoskopické osmometrie titrační sledování průběhu dialysy přes semipermeabilní rozhraní kvantifikace a porovnání antioxidačních kapacit vybraných analytů (sérum krevní, sliny, vitamin C, vitamin E, komerčních směsných antioxidačních preparátů) technikami TEAC = trolox equivqlent antioxidant capacity a FRAP = rerric reducing antioxidant power sérum krevní-diagnosticky významné analyty: celkový cholesterol enzymaticky; modelový příklad vyhodnocení aterogenního rizika, glukosa, močová kyselina, močovina, anionty chloridové spektrofotometricky a iontově selektivní elektrodou, kationty vápenaté, draselné a sodné, přímý a celkový bilirubin plasmatické bílkoviny – stanovení celkové koncentrace bílkovin a frakce albuminové, elektroforetické dělení a barvení na agarosovém gelu, imunoprecipitace a barvení séra polyvalentním antisérem na agarovém gelu, vyhodnocení dysproteinémií z nálezů certifikované laboratoře moč - sensorické, fyzikální a chemické vlastnosti; kvalitativní zkumavkové důkazy přítomnosti bílkovin, redukujících sacharidů, ketolátek, krevního barviva, barviv žlučových, aminokyselin a jejich metabolitů sediment močový (zhotovení a vyhodnocení barveného preparátu) funkční zkouška ledvin stanovením clearance endogenního kreatininu α-amylasa v moči- spektrofotometricky z produktů hydrolytické reakce a metodou podle Wohlgemutha mozkomíšní mok – vyšetření přítomnosti bílkovin, glukosy, laktátu acidobasická rovnováha (seminář) iontogram plasmy, vztah poruchy ABR a minerálového hospodářství, pufrovací systémy krve, pH, respirační a metabolická složka, base deficit a base exces, Buffer Base Serum, Anion Gap, Strong Ion Difference, Unmesurment Anions, poruchy ABR, podíl plic a ledvin na udržování ABR a kompensaci poruch enzymologie – stanovení aktivit vybraných enzymů (alkalické fosfatasy, erythrocytární katalasy, ALT a AST, aldolasy, laktátdehydrogenasy) – demonstrace principu kompetitivní inhibice na sukcinátdehydrogenase z mitochondrií srdeční tkáně – sledování oxidačního vlivu xanthin-oxidoreduktasy na substrát – zjištění pH optima pro aktivitu slinné amylasy – porovnání specifit α-amylasy a sacharasy – zjištění Michaelisovy konstanty kyselé fosfatasy) a vyhotovení grafu v reciprokých hodnotách Přednášky:
1. Úvod do studia biochemie Biochemie a její místo v systému biologických, chemických a lékařských věd. Úloha biochemie v současné medicíně, její perspektivy.
2. Vlastnosti peptidů a proteinů Rekapitulace aminokyselin a jejich třídění z hlediska polarity vedlejších řetězců, z hlediska acidobasických vlastností a z hlediska esenciálnosti. Výstavba peptidů a proteinů, jejich primární struktura. Informace o zjišťování primární struktury. Struktury vyšších řádů a jejich význam pro funkci peptidů a proteinů.
3. Enzymy Základní charakteristika enzymů a základní vlastnosti enzymů. Substrátová a reakční specifita enzymů. Enzymy jako bílkoviny. Apoenzymy a koenzymy. Aktivní centrum enzymů. Mechanismus katalytického působení enzymů, příklady. Thermodynamické a kinetické aspekty enzymové katalysy. Rychlost enzymové reakce, Michaelisova konstanta a její praktický význam. Inhibice enzymové reakce. Inhibitory kompetiční a nekompetiční. Allosterické enzymy a allosterická inhibice a aktivace, její význam v metabolismu. Isoenzymy - vztah ke genovému uspořádání, význam funkční a medicinsko-diagnostický. Klasifikace enzymů.
4. Energetika metabolismu, úloha makroergních sloučenin Chemické děje z thermodynamického hlediska. První a druhá věta thermodynamická. Enthaplie, volná energie, entropie. Děje endo- a exotermické. Entropie a živé systémy. Konzervace a přesun energie v živém systému, makroergní sloučeniny, ATP.
5. Oxidoredukční děje jako zdroj energie Oxidace a redukce. Redoxní potenciál a standardní redoxní potenciál. Thermodynamika přenosu elektronů. Redoxní děje jako hlavní zdroj energie aerobních organismů.
6. Tkáňové dýchání a jeho význam v metabolismu Mitochondrie a její stavba. Dehydrogenasy a jejich funkce. NAD a NADP. FMN a FAD. NADH dehydrogenasa. Koenzym Q. Cytochromový systém. Cytochrom c reduktasa a cytochrom c oxidasa. Celkové uspořádání dýchacího řetězce, přesuny elektronů a přesuny protonů. Vznik protonového gradientu a jeho využití. Syntéza ATP jako důsledek protonového gradientu. Stechiometrie dehydrogenace a tvorby ATP. Protonový gradient a tepelná regulace. Inhibitory tkáňového dýchání, jejich experimentální a medicinský význam.
7. Citrátový cyklus Struktura KoA, jeho vznik a funkce. Acetyl-KoA. Sled a popis metabolických přeměn v citrátovém cyklu. Dehydrogenační stupně citrátového cyklu a jejich spojení s tkáňovým dýchaním. Energetický výtěžek citrátového cyklu. Regulace citrátového cyklu na úrovni jednotlivých enzymů. Amfibolická povaha citrátového cyklu - nutnost doplňování cyklu. Hlavní anaplerotické (doplňující) reakce - pyruvátkarboxylasa. Mechanismus karboxylace, úloha biotinu.
8. Metabolismus sacharidů - glykolysa Popis jednotlivých glykolytických přeměn a enzymů katalyzujících tyto reakce. Glykolysa v aerobních a anaerobních podmínkách. Význam a vzájemné propojení glyceraldehydfosfátdehydrogenasy a laktátdehydrogenasy. Vznik laktátu. Energetický výtěžek glykolysy v aerobních a anaerobních podmínkách. Regulace glykolysy. Význam fosfofruktokinasy a fruktosa-2,6-bisfosfátu. Aktivace typu feedforward.
9. Další přeměny pyruvátu Anaerobní přeměna na laktát a její smysl. Alkoholové kvašení. Karboxylační přeměna na oxalacetát. Oxidační dekarboxylace pyruvátu a přeměna na acetyl-KoA. Celková energetická bilance přeměny glukosy za různých podmínek. Lokalizace jednotlivých metabolických pochodů v buňce, spojení extra- a intramitochondriálních redoxních dějů, malátový spoj, glycerolfosfátový spoj. <span style="font-family: Calibri
Annotation
Amino acids and proteins. Enzymes. Thermodynamics of biochemical events. Respiratory chain and energy formation.
Citrate cycle. Glycolysis. Conversions of pyruvate. Pentose phosphate pathway. Gluconeogenesis. UDP derivatives of carbohydrates, metabolism of glycogen. Metabolism of galactose and fructose. Metabolism of lipids, oxidation ans biosynthesis of fatty acids. Laboratory methods in biochemistry.
Metabolism of membrane lipids, lipoproteins, steroids. Metabolism of amino acids. Nucleotides, chemistry and biology of nucleic acids. Molecular diseases, DNA diagnostics. Porphyrins, hemoglobin, plasmatic proteins. Biochemistry of connective tissue, bone and teeth. Biochemistry of liver, kidney, muscles and brain. Xenobiochemistry. Foundations of laboratory enzymology, clinical biochemistry and examination of body fluids.