Biochemistry I

Syllabus

Přednášky

Periodický systém a zákonitosti z něho vyplývající. Charakteristika sp-, d-, f-prvků z obecného pohledu. Mendělejevova periodická soustava.  (Kohlerová 2)

Názvosloví anorganických sloučenin - české a mezinárodní. (Kohlerová 1)

Biogenní prvky, biologicky a toxikologicky významné prvky se zaměřením na C, O, F, Al, Si, P, Ca, Ti, Cr, Fe, Cu, Zn, As, Pd, Ag, Au, Hg - jejich vlastnosti a sloučeniny. (Kohlerová 2)

Chemická vazba kovalentní, iontová a koordinační. Vazba kovová. Kovy a jejich slitiny. Interakce mezi molekulami - dipólové interakce, vodíková vazba, hydrofobní interakce.   (Kohlerová 2)

Klasifikace chemických reakcí podle různých kritérií. Energetika chemických reakcí. I. a II. věta termodynamiky. Základní pojmy. Exergonní a endergonní reakce. Rovnovážné stavy. Guldbergův-Waageův zákon. Dynamická rovnováha a ustálený stav. Kinetika chemických reakcí. Reakční rychlost, kinetické rovnice. Ovlivnění rychlosti chemické reakce. Aktivační energie. Katalyzátory, mechanismus jejich účinku. (Řezáčová 2)

Charakteristika disperzních soustav. Rozpouštění a rozpustnost. Elektrolyty, elektrolytická disociace, disociační konstanta. Aktivita iontů a iontová síla. Teorie kyselin a zásad. Iontový součin vody, pH. Amfoterní elektrolyty. Soli, hydrolýza solí, součin rozpustnosti. (Řezáčová 3)

Charakteristika pufrů, výpočet pH, kapacita.  Pufrační systémy v živých organismech. (Řezáčová 1)

Oxidoredukční děje. Postavení kyslíku a vodíku v oxidoredukčních dějích. Elektrody a galvanické články. Oxidoredukční potenciál a jeho význam. (Kohlerová 1)

Koloidní stav, fyzikálně chemické vlastnosti koloidů. Gely. Povrchové jevy, adsorpce a desorpce. Osmotické jevy. Osmotický a onkotický tlak. Difúze v plynné, kapalné a pevné fázi. (Kohlerová 1)

Struktura a názvosloví organických látek. Indukční a mezomerní efekt. Izomerie.  Přehled alifatických, cyklických uhlovodíků - nasycené, nenasycené a aromatické. Uhlovodíky a jejich deriváty: s halovými prvky, dusíkem a sírou, thioly, sulfidy, disulfidy; alkoholy, fenoly, aldehydy, ketony. Karboxylové kyseliny, jejich funkční a substituční deriváty. Kyselina uhličitá a její organické deriváty. (Kohlerová 5)

Pětičlenné a šestičlenné heterocykly s jedním či více heteroatomy, význam v biochemii. Vitamíny. Alkaloidy. (Kohlerová 2)

Aminokyseliny a jejich vlastnosti. Isoelektrický bod. Biologicky významné peptidy. Bílkoviny, aminokyselinové složení, vztah ke konformaci molekuly bílkoviny. Konformace a její udržování - typy vazeb a interakcí. Fyzikálně chemické vlastnosti bílkovin. Jednoduché a složené bílkoviny. (Cerman 2)

Enzymy - složení a funkce, vitamíny jako kofaktory enzymů, mechanismus účinku, kinetika enzymových reakcí, Michaelisova konstanta, vyjadřování aktivity enzymů, vliv prostředí na aktivitu enzymů, inhibice enzymových reakcí, názvosloví a třídění enzymů. (Cerman 2)

Nukleové kyseliny.(Cerman 2)

Celkový přehled metabolismu. Biologické oxidace, dýchací řetězec a jeho složky, oxidativní fosforylace. Citrátový cyklus, substrátová fosforylace. (Stoklasová 3)

Sacharidy - klasifikace, struktura, vlastnosti. náhradní sladidla. Metabolismus sacharidů, základní metabolické přeměny i s ohledem na metabolismus v mikroorganismech. (Řezáčová 5)

Lipidy - klasifikace, struktura, vlastnosti. Metabolismus lipidů, trávení, vstřebávání, základní metabolické přeměny. Cholesterol a jeho metabolismus. Lipoproteiny. (Kohlerová 4)

Praktická cvičení a semináře

Vyučující prof. MUDr. Martina Řezáčová, Ph.D. doc. MUDr. Jaroslav Cerman, CSc. doc. Ing. Miloš Hroch, Ph.D. doc. MUDr. Alena Stoklasová, CSc.

Mgr. Ivana Brabcová, Ph.D.

RNDr. Radim Havelek, Ph.D.

Mgr. Renata Köhlerová, Ph.D.

Pharm.Dr. Darina Muthná, Ph.D.

Mgr. Eva Peterová, Ph.D.

Mgr. Darja Koutová 

Mgr. Lucie Melounková

RNDr. Martin Uher

 Semináře

Periodický zákon. Mendělejevova tabulka.České a mezinárodní názvosloví anorg. sloučenin. Komplexní sloučeniny. Chemická vazba, nevazebné interakce.

Základní stechiometrické výpočty. Kinetika a energetika chemických reakcí. Test.

Roztoky obsahující ionty, pH, pufry, protolytické děje, výpočty pH, ředění.

Oxidoredukční děje. Osmotické děje, koloidní roztoky. Význam pro biologické systémy.Test.

Rozdělení uhlovodíků, základy názvosloví. Halogen-, nitro-, amino-, hydroxyderiváty, sirné deriváty a jejich reakce. Terpeny. Test.

Aminokyseliny, peptidy, bílkoviny; jejich vlastnosti. Močovina a její deriváty.

Aldehydy a ketony, karboxylové kyseliny a jejich funkční a substituční deriváty, základní reakce. Význam v biochemii. Test.

Heterocyklické sloučeniny. Vitamíny. Syntetické materiály, využití ve stomatologii. Test.

Nukleové kyseliny. Enzymy, složení, mechanismus účinku.

Michaelisova konstanta, ovlivnění účinku enzymů, inhibice. Isoenzymy.

Desinfekční látky, anestetika. Semestrální test.

Celkový přehled metabolismu. Reaktivní formy kyslíku a dusíku.

Biologické oxidace, dýchací řetězec, aerobní fosforylace, oxidoredukční enzymy mimo dýchací řetězec. Test.

Citrátový cyklus. Sacharidy - klasifikace, struktura, vlastnosti. Náhradní sladidla.

Metabolismus sacharidů - metabolismus glukosy (i působením mikroorganismů), fruktosy, galaktosy a uronových kyselin. Test.

Praktická cvičení

Bezpečnost práce. Příprava čistých anorganických sloučenin.

Elektrochemické metody - potenciometrie. Stanovení titrační křivky slabé kyseliny

Ovlivnění výsledků laboratorních vyšetření. Analytické chyby.

Vlastnosti pufrů. Měření pH pufru, stanovení kapacity acetátového pufru. Pufrační kapacita bílkovin.

Optické metody - spektrofotometrie. Ověření platnosti Lambert-Beerova zákona.  

Specifičnost enzymové účinnosti a vliv prostředí - pH, specifičnost β-fruktofuranosidasy, teplota, koncentrace. Aktivita slinné alfa-amylasy.  

Vlastnosti aminokyselin a bílkovin. Aktivita slinné alfa-amylasy.

Poznámky: Praktická cvičení - probíhají na Ústavu lékařské biochemie. Pro práci v laboratoři je třeba plášť a přezůvky s gumovou podrážkou, nelze použít návleky. Formuláře na protokoly jsou připraveny v programu MOODLE, a lze si je stáhnout. Pro výpočty je třeba mít kalkulačku.

Annotation

General Chemistry: periodic system, chemical bond, interactions between molecules. Inorganic Chemistry: nomenclature, elements and their compounds, alloys, inorganic compounds in dentistry.

Physical Chemistry: chemical reactions, chemical thermodynamics, kinetics of reactions, chemical equilibrium, catalysis, solutions and their properties, oxidation and reduction equilibrium, the Nernst equation, colloidal state, osmotic pressure, surface phenomena. Organic Chemistry: structure of organic compounds, isomers, hydrocarbons and their derivatives, reactions of organic compounds, heterocyclic compounds, synthetic materials, carbohydrates, lipids, steroids, terpenes, amino acids, peptides and proteins, nucleic acids, dental materials.