Předměty

Základy koordinační chemie

· Pojmenuje na základě vzorce koordinační sloučeniny a ionty.

· Na základě názvu určí vzorec koordinační sloučeniny nebo iontu.

· Vysvětlí vznik koordinační (donor-akceptorové) vazby a popíše různý typy koordinačních vazeb.

· Vysvětlí pojmy donor, akceptor, centrální atom, ligand, vyjmenuje základní typy ligandů a udá jejich příklady.

· Určí koordinační číslo a na jeho základě určí tvar koordinační sloučeniny.

· Vysvětlí pojmy denticita ligandu, chelát a vysvětlí, jak souvisí se stabilitou koordinačních sloučenin.

· Vysvětlí principy teorie krystalového a ligandového pole.

· Určí polohu ligandu ve spektrochemické řadě a vysvětlí, jak tato poloha ovlivňuje vlastnosti koordinační sloučeniny.

· Popíše strukturu orbitalů v koordinačních sloučeninách a aplikuje tyto poznatky na určení obsazení orbitalů elektrony a jeho vliv na vlastnosti koordinačních sloučenin.

· Popíše, jak souvisí elektronová struktura se spektrálními a magnetickými vlastnostmi sloučenin.

· Vysvětlí vznik absorpčních pásů ve spektrech koordinačních sloučenin a určí, zda je sloučenina barevná či bezbarvá a zda je paramagnetická či diamagnetická.

· Popíše, jaké faktory ovlivňují stabilitu koordinačních sloučenin, jejich kinetické chování a reaktivitu.

· Vyjmenuje a charakterizuje diskutované typy komplexů a jejich zástupce.

· Vysvětlí principy katalýzy koordinačními sloučeninami.

· Popíše a vysvětlí aplikaci koordinačních sloučenin v analytické chemii a v medicíně.

Zastoupení prvků v těle

· Vyjmenuje biogenní prvky a jejich obsah v lidském těle.

· Vysvětlí roli kovových prvků v organismu.

Alkalické kovy a elektrolyty

· Popíše koordinační vlastnosti alkalických kovů.

· Vysvětlí roli alkalických kovů v organismu.

· Diskutuje strukturu buněčné membrány a možnosti transportu přes membránu v závislosti na lipofilitě látky.

· Diskutuje roli a strukturu ionoforů z hlediska náboje a lipofilicity vznikajícího komplexu.

· Vysvětlí princip fungování iontových kanálů a jejich roli v signalizaci.

· Vysvětlí princip a důvody udržování transmembránových potenciálů.

· Na příkladu Na-K iontové pumpy vysvětlí mechanismus udržování transmembránových potenciálů.

Metabolismus železa

· Popíše koordinační a redoxní vlastnosti železa.

· Vysvětlí roli železa v organismu.

· Vysvětlí obtížnou vstřebatelnost železa.

· Diskutuje problematiku rozpustnosti a redoxní stálosti sloučenin železa.

· Na příkladu transferinu a feritinu popíše mechanismy transportu a ukládání železa v organismu.

Transport kyslíku v organismech

· Popíše základní strukturní motivy komplexních sloučenin sloužících jako přenašeče kyslíku – hemoglobin, myoglobin, hemerytrin, hemocyanin.

· Vysvětlí vazbu kyslíku na přenašeče a s ní související změnu struktury komplexů.

· Diskutuje roli hemoglobinu, principy navázání a uvolnění kyslíku a saturační křivky hemoglobinů a myoglobinu.

Hydrolytické enzymy

· Vyjmenuje typy hydrolytických reakcí v organismu a základní třídy enzymů, které je katalyzují.

· Popíše princip aktivace substrátu a vody ionty kovů.

· Vyjmenuje ionty kovů, které slouží jako aktivní centra hydrolytických enzymů a diskutuje rozdíly mezi těmito ionty kovů z hlediska redoxní stability, preference koordinačního čísla, acidobazických vlastností a rychlosti výměny ligandů.

· Popíše koordinační vlastnosti zinku.

· Vysvětlí roli zinku v organismu.

· Na příkladu karboxypeptidázy, fosfatázy, karbonic anhydrázy a alkohol dehydrogenázy demonstruje strukturní motivy a funkci zinačnatých metaloenzymů.

· Na příkladu kyselé fosfatázy, ureázy a akonitázy demonstruje funkci hydrolytických enzymů obsahující jiný kov než zinek.

Redoxní enzymy

· Diskutuje mechanismus přenosu elektronu a rychlost přenosu elektronu v různých prostředích a prostřednictvím různých typů vazeb.

· Popíše metabolismus mědi a metabolické poruchy.

· Popíše strukturní typy redoxních enzymů obsahujících měď a vysvětlí barevné rozdíly mezi nimi.

· Na příkladu plastocyaninu a askorbát oxidázy ukáže strukturu a funkci enzymů obsahujících měď

· Popíše typy redoxních enzymů obsahujících železo.

· Vysvětlí a diskutuje geometrické změny spojené se změnou oxidačního a spinového stavu železa.

· Popíše vliv axiálních ligandů na redoxní potenciál hemu

· Diskutuje změny oxidačních stavů a redoxního potenciálů ferredoxinových enzymů.

Respirace

· Vysvětlí mechanismus zisku energie v Krebsově cyklu.

· Lokalizuje Krebsův cyklus a vysvětlí strukturu mitochondrie.

· Popíše jednotlivé komplexy dýchacího řetězce, popíše chemické reakce, které katalyzují a vysvětlí jejich roli v přenosu elektronů.

· Diskutuje roli kaskád redoxních center a rychlý přenos elektronu.

· Vysvětlí roli, strukturu a redoxní změny přenašečů elektronů mezi komplexy (ubichinon, cytochrom c).

· Popíše mechanismus syntézy ATP pomocí ATP synthetázy a diskutuje otázku protonového gradientu na membráně.

· Definuje pojem „Reaktivní formy kyslíku“, diskutuje jejich nebezpečnost pro organismus.

· Na příkladech Cu-Zn a Fe dismutáz popíše strukturu redoxních center dismutáz a mechanismus odbourávání superoxidového aniontu.

· Diskutuje odbourávání a využití peroxidu vodíku v organismech a na příkladech cytochrom c peroxidázy a křenové peroxidázy popíše jejich strukturu.

· Popíše funkci cytochromu P-450 v organismu a vysvětlí princip redoxních změn, k nimž u něj dochází.

Fotosyntéza

· Popíše jednotlivé komponenty chloroplastu podílející se na fotosyntéze – fotosystém I a II, cytochrom bf6.

· Popíše a vysvětlí strukturu a funkci plastochinonu a chlorofylu.

· Vysvětlí a diskutuje strukturu a funkci OEC.

· Popíše fixaci CO₂ v Kalvinově cyklu.

Role vápníku v organismu

· Popíše a vysvětlí funkci vápníku v regulaci dějů v organismu.

· Vyjmenuje typy biominerálů a jejich výskyt v organismech.

· Popíše strukturu kostní tkáně.

· Na příkladu kostní tkáně diskutuju vznik pevných tkání a jejich remodelaci.

Enzymy obsahující kobalt a molybden

· Popíše strukturu a funkci kobalaminu.

· Vysvětlí roli změny oxidačních čísel kobaltu na funkci a vlastnosti kobalaminu.

· Popíše strukturu a funkci nitrogenázy.

· Udá příklady dalších enzymů obsahujících molybden a vysvětlí souvislost mezi jejich oxidoreduktázovou aktivitou a změnou oxidačního čísla molybdenu.

Kovové ionty, komplexy a nanočástice v medicíně

· Vyjmenuje základní zobrazovací metody a diskutuje jejich rozlišení a citlivost.

· Diskutuje vlastnosti komplexů důležité pro jejich medicínské využití.

· Diskutuje termodynamickou a kinetická stabilitu komplexů pro medicínu.

· Diskutuje farmakokinetiku a biodistribuci komplexů a jejich „targeting“.

· Vysvětlí specifika konjugačních reakcí, vyjmenuje jejich nejběžnější typy a nakreslí příklady bifunkčních ligandů vhodných pro biokojnjugace.

· Popíše využití nanočástic v medicíně.

· Vyjmenuje hlavní typy nanočástic využívaných v zobrazování a terapii.

· Diskutuje chemickou a koloidní stabilitu nanočástic a nutnost jejich povrchové modifikace.

Chemoterapie a fotodynamická terapie

· Nakreslí strukturu cis-platiny a popíše jejího působení.

· Vysvětlí, jaké vlastnosti musí vykazovat nově vyvíjená analoga cis-platiny.

· Vysvětlí princip fotodynamické terapie a vyjmenuje nejběžnější třídy látek využívaných k fotochemickému generování singletového kyslíku.

Zobrazovací metody MRI, OI, CT

· Vysvětlí princip metody – vznik signálu, typy relaxací, vznik obrazu.

· Diskutuje výhody a nevýhody MRI oproti jiným zobrazovacím technikám.

· Zdůvodní, které ionty kovů jsou využívány a studovány jako MRI kontrastní látky.

· Vyjmenuje dvě základní třídy T₁ kontrastních látek, nakreslí jejich zástupce.

· Popíše strukturu Gd(III) komplexů s ligandy DOTA a DTPA.

· Diskutuje strukturu, biodistribuci a stabilitu T₂ kontrastních látek založených na bázi nanočástic oxidů železa.

· Vyjmenuje nejdůležitější parametry MRI kontrastních látek (velikost molekuly, rychlost výměny vody) a diskutuje jejich vliv na ovlivňující účinnost MRI kontrastních látek.

· Diskutuje výhody a nevýhody optického zobrazování oproti jiným zobrazovacím technikám.

· Diskutuje vlastnosti kontrastních látek pro optické zobrazování ve vztahu k tkáňové absorpci, rozptylu a autofluorescenci.

· Vyjmenuje hlavní třídy kontrastních látek pro optické zobrazování, diskutuje jejich výhody a nevýhody a udá příklady jejich zástupců.

· Vysvětlí princip kontrastních látek pro výpočetní tomografii a udá jejich příklady.

Radiomedicínské metody

· Vysvětlí princip radiodiagnostických metod PET a SPECT.

· Diskutuje vlastnosti radioizotopů využívaných v radiodiagnostice a radioterapii.

· Vyjmenuje nejběžnější využívané diagnostické radioizotopy a diskutuje jejich typy a poločas rozpadu a poskytované rozlišení rozlišení (¹⁸F, ⁶⁸Ga, ⁶⁴Cu, ^99mTc).

· Příklady dokumentuje typy ligandů využívaných pro komplexaci radioizotopů kovů v medicíně.

· Diskutuje specifické požadavky kladené na stabilitu a inertnost využívaných komplexů radioizotopů.

Poslední úprava: Kubíček Vojtěch, doc. RNDr., Ph.D. (25.04.2025)