Biochemistry I - FV10011

• Title: Biochemie I
• Guaranteed by: Department of Medical Biochemistry (15-180)
• Faculty: Faculty of Medicine in Hradec Králové
• Actual: from 2013 to 2014
• Semester: winter
• Points: 0
• E-Credits: 10
• Examination process: winter s.:
• Hours per week, examination: winter s.:41/75, C [HS]
• Capacity: unlimited
• Min. number of students: unlimited
• 4EU+: no
• Virtual mobility / capacity: no
• State of the course: taught
• Language: Czech
• Teaching methods: full-time
• Teaching methods: full-time
• Guarantor: prof. MUDr. Martina Řezáčová, Ph.D.
• Incompatibility : FG10013
• Interchangeability : FG10013, F0103036
• Is co-requisite for: FV10012
• Is incompatible with: FG10013
• Is interchangeable with: FG10013
• In complex pre-requisite: FV10075, FV10076, FV10077, FV10079

Annotation

English

Last update: doc. MUDr. Alena Stoklasová, CSc. (09.09.2015)

General Chemistry: periodic system, chemical bond, interactions between molecules.Inorganic Chemistry: nomenclature, elements and their compounds. 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, alcaloids, carbohydrates, lipids, steroids, eicosanoids, terpenes, amino acids, peptides and proteins, nucleic acids, their reactions and properties, metabolism of DNA and RNa, protein synthesis. Introduction to enzymology. Overview of intermediary metabolism. Biological oxidation and bioenergetics.

Czech

Last update: doc. MUDr. Alena Stoklasová, CSc. (09.09.2015)

Obecná chemie: periodický systém, chemická vazba, interakce mezi molekulami. Anorganická chemie: názvosloví, prvky a jejich sloučeniny. Fyzikální chemie: chemické reakce, chemická termodynamika, kinetika chemických reakcí, chemická rovnováha, katalýza, roztoky a jejich vlastnosti, oxidace a redukce, Nernst-Petersova rovnice, koloidní stav, osmotický tlak, povrchové jevy. Organická chemie: struktura organických sloučenin, isomerie, uhlovodíky a jejich deriváty, reakce organických sloučenin, heterocyklické sloučeniny, alkaloidy, sacharidy, lipidy, steroidy, eikosanoidy, terpeny, aminokyseliny, peptidy a bílkoviny, nukleové kyseliny, jejich reakce a vlastnosti. Metabolismus DNA a RNA, proteosyntéza. Úvod do enzymologie. Celkový přehled metabolismu. Biologické oxidace. Metabolismus sacharidů.

Requirements to the exam

Last update: doc. MUDr. Alena Stoklasová, CSc. (27.07.2016)

Zápočet:

a) Docházka - prezence na praktické části výuky a seminářích.

b) Protokoly - účast na praktickém cvičení je uznána po předložení protokolu v závěru praktického cvičení.

c) Průběžná kontrola znalostí - vyhovující prospěch (průměr do 3.00) při průběžné kontrole formou testů nebo ústním zkoušením. Forma testu a rozsah testované látky je upřesněn na domovské stránce ústavu. V případě závažné překážky, pro kterou nebylo možno test napsat, stanoví náhradní termín pro napsání testu doc. Stoklasová. Pokud si student/ka nepřijde test napsat, je hodnocen/a známkou "nedostatečně".

d) Semestrální test - uzavírá výuku chemie a musí ho absolvovat každý/á student/ka s výsledkem nejhůře 3,00.

Při nesplnění některé z podmínek (a-d) bude udělen zápočet až po přezkoušení z celé látky probrané v příslušném semestru. Při větším počtu nedostatečně omluvených absencí nebude zápočet udělen vůbec.

 

Syllabus

Last update: doc. MUDr. Alena Stoklasová, CSc. (09.09.2015)

Přednášky

1. Názvosloví anorganických sloučenin - české, mezinárodní. (Šiman 1)
2. Stavba atomu. Principy výstavby elektronového obalu. Atomové a molekulové orbitaly. Chemická vazba kovalentní, iontová, kovová. Interakce mezi molekulami - dipólové interakce, vodíková vazba, hydrofobní interakce. Periodický systém a zákonitosti z něho vyplývající. Úvod do anorganické chemie. (Šiman 3)
3. 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. (Šiman 2)
4. Kinetika chemických reakcí. Reakční rychlost, kinetické rovnice. Ovlivnění rychlosti chemické reakce. Aktivační energie. Katalyzátory, mechanismus jejich účinku. (Šiman 1)
5. 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. Charakteristika pufrů, výpočet pH, kapacita. Pufrační systémy v živých organismech. (Šiman 4)
6. Oxidoredukční děje. Postavení kyslíku a vodíku v oxidoredukčních dějích. Oxidoredukční potenciál a jeho význam. Nernstova-Petersova rovnice. (Šiman 1)
7. Přehled alifatických a cyklických uhlovodíků - nasycené, nenascené, aromatické. Uhlovodíky a jejich deriváty. Alkany, alkeny, alkyny, cykloalkany a aromáty; halogenderiváty, aminoderiváty, nitroderiváty, thioly, sulfidy, disulfidy a sulfonové kyseliny; alkoholy, fenoly, aldehydy, ketony. Karboxylové kyseliny, jejich funkční a substituční deriváty. Kyselina uhličitá a její organické deriváty. Vliv organických sloučenin na životní prostředí. (Kohlerová 5)
8. Pětičlenné a šestičlenné heterocykly s jedním či více heteroatomy, významné deriváty z hlediska biochemie. Stručný přehled alkaloidů.  (Stoklasová 1)
9. 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.Koloidní stav, onkotický tlak. Jednoduché a složené bílkoviny. (Cerman 3)
10. Syntetické materiály. Polymerace, polykondenzace, polyadice. Představitelé jednotlivých skupin, vlastnosti, využití v medicíně. (Stoklasová 2) 
11. Celkový přehled metabolismu. (Řezáčová 1)
12. 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. Význam enzymů pro diagnostiku onemocnění. (Cerman 3)
13. Biologické oxidace. Dýchací řetězec, popis přenašečů v dýchacím řetězci, jejich prostorové uspořádání, aerobní fosforylace. Další biologicky významné oxidoredukční reakce a enzymy. Volné radikály. Citrátový cyklus a jeho regulace. Anaplerotické reakce napojené na citrátový cyklus. Oxidační dekarboxylace pyruvátu. (Řezáčová 2)
14. Monosacharidy, rozdělení, základní pojmy - konfigurace, optická otáčivost, anomérie, epimérie. Haworthovy vzorce. Reakce monosacharidů, průkaz. O-Glykosidová vazba, redukující a neredukující disacharidy. Polysacharidy a glykosaminoglykany, složení, typy vazeb, základní představitelé a jejich vlastnosti.  (Řezáčová  2)
15. Metabolismus sacharidů. Přehled metabolismu glukosy a jeho regulace. Pentosafosfátový cyklus, přehled reakcí. Glukoneogeneze z různých zdrojů. Biosyntéza a odbourávání glykogenu a jejich regulace. Metabolismus dalších monosacharidů. Biosyntéza a odbourávání glykosaminoglykanů. (Řezáčová 5)
16. Nukleové kyseliny - klasifikace, struktura, vlastnosti. Syntéza a degradace purinových a pyrimidinových nukleotidů. Syntéza nukleových kyselin - replikace a transkripce.  (Cerman 3)
17. Proteosyntéza. Regulace genové exprese. (Cerman 2)

Praktická cvičení a semináře

Vyučující

• doc. PharmDr. Martin Beránek, Ph.D.
• doc. MUDr. Jaroslav Cerman, CSc.
• doc. MUDr. Alena Stoklasová, CSc.
• prof. MUDr. Jiří Stulík, CSc.
• Ing. Miloš Hroch, Ph.D.
• Mgr. Renata Köhlerová, Ph.D.
• Mgr. Alena Mrkvicová, Ph.D.
• PharmDr. Darina Muthná, Ph.D.
• PharmDr. Mohamed Niang, Ph.D.
• Mgr. Helena Řehulková, Ph.D.
• Mgr. Martina Seifrtová, Ph.D.
• Ing. Pavel Šiman, CSc.
• MUDr. Pavel Tomšík, Ph.D.
• prom. chem. Petr Šuba
• Mgr. Alžběta Filipová
• Mgr. Eva Peterová
• Mgr. Lucie Podmolíková
• Mgr. Lenka Suchá

 

Semináře

1. České a mezinárodní názvosloví anorg. sloučenin, komplexní sloučeniny. Stavba atomu. Chemická vazba. Periodický zákon. Mendělejevova tabulka.
2. Nevazebné interakce. Přehled prvků a jejich sloučenin, biologický, medicínský a toxikologický význam. Kinetika a energetika chemických reakcí. Základní stechiometrické výpočty.  Test.
3. Roztoky obsahující ionty, pH, pufry, protolytické děje, výpočty pH, ředění.  Oxidoredukční děje.Test.
4. Rozdělení uhlovodíků, jejich prostorové uspořádání, základy názvosloví. Halogen-, nitro-, amino-, hydroxyderiváty, sirné deriváty a jejich reakce. Význam v biochemii. Test.
5. Aldehydy a ketony, karboxylové kyseliny a jejich funkční a substituční deriváty, základní reakce. Močovina a její deriváty. Význam v biochemii. Test.
6. Heterocyklické sloučeniny. Terpeny, alkaloidy, vitamíny. Význam v biochemii. Syntetické materiály, využití v medicíně. Test.
7. Osmotické děje, koloidní roztoky. Význam pro biologické systémy. Aminokyseliny, peptidy, bílkoviny.
8. Enzymy, složení, mechanismus účinku.
9. Michaelisova konstanta, ovlivnění účinku enzymů, inhibice. Isoenzymy. Význam pro klinickou praxi.
10. Biologický a toxický význam prvků a jejich sloučenin. Dezinfekční látky, anestetika. Semestrální test.
11. Celkový přehled metabolismu. Biologické oxidace, dýchací řetězec, aerobní fosforylace. Test.
12. Reaktivní formy kyslíku a dusíku a jejich význam. Oxidoredukční enzymy mimo dýchací řetězec. Citrátový cyklus. Prezentace. 
13. Nukleové kyseliny - klasifikace, struktura, vlastnosti. metabolismus nukleotidů a nukleových kyselin. Regulace exprese genů, proteosyntéza.
14. Sacharidy - klasifikace, struktura, vlastnost, náhradní sladidla. Trávení a vstřebávání sachariců. Glykolýza.
15. Metabolismus sacharidů - metabolismus glukosy, fruktosy, galaktosy, uronových kyselin a glykosaminoglykanů a glykoproteinů. Test.

 

Praktická cvičení

1. Bezpečnost práce. Příprava čistých anorganických sloučenin.
2. Elektrochemické metody - potenciometrie. Titrační křivka slabé kyseliny.
3. Optické metody - spektrofotometrie. Ověření platnosti Lambert-Beerova zákona.
4. Chromatografické metody - gelová permeační chromatografie. Oddělení anorganických solí od bílkovin.
5. Vlastnosti pufrů. Měření pH pufru, stanovení kapacity acetátového pufru. Pufrační kapacita bílkovin.
6. Ovlivnění výsledků laboratorních vyšetření. Analytické chyby.
7. Specifičnost enzymové účinnosti a vliv prostředí - pH, specifičnost β-fruktofuranosidasy, teplota, koncentrace.
8. Kinetika enzymových reakcí. Specifičnost enzymové účinnosti a vliv prostředí -  koncentrace, inhibitory. Oxidoreduktasy.
9. Vlastnosti aminokyselin a bílkovin. Stanovení isoelektrického bodu bílkovin.

 

 

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

Literature

Last update: doc. MUDr. Alena Stoklasová, CSc. (09.09.2015)

Povinná literatura

1. Duchoň a kol. Lékařská chemie a biochemie, 1984
2. Ledvina, Stoklasová, Cerman Biochemie pro studující medicíny I., II. díl, 2004 nebo 2009
3. Stoklasová a kol. Obecná, fyzikální a anorganická chemie pro studující medicíny, 1996

 Doporučená literatura

1. Ledvina a kol. Úvod do studia lékařské biochemie, 1988
2. Stoklasová, Wimmerová Základní typy výpočtů, reakcí a vzorců ve fyzikální, anorganické a organické chemii, 1990
3. Wimmerová, Stoklasová Základní typy reakcí a vzorců v organické chemii, 1985
4. Stoklasová Příručka k opakování lékařské biochemie, 1991
5. Murray a kol. Harperova Biochemie (české vydání), 1998
6. J.W. Baynes et M. H. Dominiczak Medical Biochemistry. 4th ed., Elsevier 2014. ISBN 978-1-4557-4580-7