Hemoproteiny a metaloproteiny - MC250P11

• Anglický název: Hemeproteins and metalloproteins
• Zajišťuje: Katedra biochemie (31-250)
• Fakulta: Přírodovědecká fakulta
• Platnost: od 2022
• Semestr: letní
• E-Kredity: 3
• Způsob provedení zkoušky: letní s.:
• Rozsah, examinace: letní s.:2/0, Zk [HT]
• Počet míst: neomezen
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: vyučován
• Jazyk výuky: angličtina, čeština
• Poznámka: povolen pro zápis po webu
• Garant: prof. RNDr. Jiří Hudeček, CSc.
• Vyučující: prof. RNDr. Jiří Hudeček, CSc.

Anotace

čeština

Poslední úprava: prof. RNDr. Jiří Hudeček, CSc. (19.01.2018)

Přehled o struktuře a funkci hemoproteinů a dalších metaloproteinů, význam kovů v biochemii, základy bioanorganické chemie.
Porfyriny a metaloporfyriny, struktura, výskyt v přírodě, fyzikálně-chemické charakteristiky, metabolismus a jeho poruchy, terapeutické použití. Rozdělení hemoproteinů podle funkce. Přenašeče kyslíku a NO (Hb, Mb, nitroforin, nehemové přenašeče), molekulární patologie. Přenos elektronů, cytochromy, respirační řetězec a jeho analogie. Cytochrom c, jeho evoluce, strukturní analýza. Hemové enzymy - P450, NO synthasa, peroxidasy, katalasa. Hemové senzory. Aktivace kyslíku, oxygensy a dioxygenasy. Analogy porfyrinu, chlorofyl, otevřené tetrapyroly. Fotosyntéza.Obecné aspekty metabolismu kovů.

Přednášky standardně česky, v případě zájmu 3 a více osob také (nebo výhradně) anglicky.

angličtina

Poslední úprava: prof. RNDr. Jiří Hudeček, CSc. (19.01.2018)

Functional and structural aspects of heme- and other metallloproteins. Porphyrins and metalloporphyrins, nomenclature, structure, physicochemical properties, natural abundance, biosynthesis and catabolism). Biochemical oxygen carriers, myoglobin, hemoglobin, their structure, function, regulation, evolution and molecular pathology, non-heme oxygen carriers. Electron transfer in biochemistry, cytochromes, their structure, functional role in respiratory chain and similar electron transfer chains, and in photosynthesis. Cytochrome c, analysis of its structure-function relationships, evolutionary aspects. Heme enzymes, activation of molecular oxygen, P450 proteins, catalases and peroxidases, Nosynthase. Heme sensor proteins and NO carriers. Other reaction of oxygen and its active species, oxygenases and dioxygenases, superoxiddismutases. Open chain tetrapyrrols and porphyrine analogs, bilins, phytochrome, chlorophylls, cobalamine. General considerations of inorganic biochemistry, role of metals in biochemistry.

Lectures - in Czech and/or in English (in case of more than 2 interested students; otherwise the English course takes the form of a "directed reading").

Literatura

čeština

Poslední úprava: prof. RNDr. Jiří Hudeček, CSc. (16.02.2020)

Z. Šípal a kol.: Biochemie, SPN, Praha 1992.

M. Kodíček,  O. Valentová, R. Hynek: Biochemie. Chemický pohled na biologický svět. VŠCHT Praha 2015.
G. Voet, J.G. Voetová: Biochemie, Victoria Publishing, Praha 1995 (překlad 1. vydání v angličtině).

dále v angličtině/němčině:

J. M. Berg, J.L. Tymoczko, L. Stryer: Biochemistry. 6th edition, WH Freeman and Co., N. York 2007

D. L. Nelson, M. M. Cox: Lehninger Principles of Biochemistry, 5th Edition, WH Freeman and Co., N. York 2008 

L. Bertini, H. B. Gray, S. J. Lippard, J. S. Valentine: Bioinorganic chemistry. University Science Books, Sausalito 1994.

Adv. Inorg. Chem Vol. 51 (2001) (Sykes, AG, Mauk G., eds) Academic Press

R. M. Roat-Malone: Bioinorganic Chemistry, A Short Course, 2nd Ed. , Wiley 2007.

A. Ghosh (ed.): The Smallest Biomolecules. Diatomics and Their Interactions with Heme Proteins. Elsevier 2008.

N, Ochiai: Bioinorganic Chemistry. A Survey. Academic Prass 2008.

R. R. Crichton: Biological Inorganic Chemistry. An Introduction. Elsevier 2008.

D. Rehder: Bioinorganic Chemistry. Oxford University Press 2014.

L. Zhang: Heme Biology: The Secret Life of Heme in Regulating Diverse Biological Processes. World Scientific Publishing Company 2011.

H.B. Gray, E. I. stiefel, J. S. valentine, I. Bertini: Biological Inorganic Chemistry: Structure and Reactivity. University Science Books 2006.

S. J. Lippard, J. M. Berg: Principles od Bioinorganic Chemistry. University Science Books 1994.

W. Kaim, B. Schwedereski: Bioanorganische Chemie: Zur Funktion chemischer Elemente in Lebensprozessen, Teubner 2005 (4. Auflage)
- Bioinorganic Chemistry - Inorganic Elements in th eChemistry of LIfe: An Introduction and Guide. Wiley 2013 (2nd English Edition)

S. Herres-Pawlis, P. Klüfers: Bioanorganische Chemie: Metalloproteine, Methoden und Konzepte. Wiley 2017

angličtina

Poslední úprava: prof. RNDr. Jiří Hudeček, CSc. (16.02.2020)

Berg., J.M., Tymoczko J.L, Stryer L.: Biochemistry. 6th edition, WH Freeman and Co., N. York 2007
Nelson, D.L., Cox M.M.: Lehninger Principles of Biochemistry, 5th Edition, WH Freeman and Co., N. York 2008 

Bertini L, Gray HB, Lippard SJ, Valentine JS: Bioinorganic chemistry. University Science Books, Sausalito 1994.

Adv. Inorg. Chem Vol. 51 (2001) (Sykes, AG, Mauk G., eds) Academic Press

Roat-Malone R.M. Bioinorganic Chemistry, A Short Course, 2nd Ed. , Wiley 2007.

Ghosh A. (ed.) The Smallest Biomolecules. Diatomics and Their Interactions with Heme Proteins. Elsevier 2008.

Ochiai N.: Bioinorganic Chemistry. A Survey. Academic Prass 2008.

Crichton R. R.: Biological Inorganic Chemistry. An Introduction. Elsevier 2008.

D. Rehder: Bioinorganic Chemistry. Oxford University Press 2014.

L. Zhang: Heme Biology: The Secret Life of Heme in Regulating Diverse Biological Processes. World Scientific Publishing Company 2011.

 

 

Požadavky ke zkoušce

čeština

Poslední úprava: prof. RNDr. Jiří Hudeček, CSc. (04.11.2011)

Ústní zkouška (obsah viz sylabus).

angličtina

Poslední úprava: prof. RNDr. Jiří Hudeček, CSc. (04.11.2011)

Oral examination, contents see syllabus.

Sylabus

čeština

Poslední úprava: prof. RNDr. Jiří Hudeček, CSc. (19.01.2018)

1. Porfyriny a metaloprofyriny (nomenklatura, výskyt v přírodě, fyzikálně chemické vlastnosti a struktura, použití spektroskopických metod ke studiu strukury, analogické a odvozené sloučeniny, použití v terapii)

2. Hemoproteiny - rozdělení podle funkce, základní fyzikálně chemické a strukturní charakteristiky.

3. Přenašeče kyslíku. Myoglobin. Popis struktury, funkce apoproteinové části. Hemoglobin - srovnání s myoglobinem, alosterie (modely MWC a KNF, fenomenologický popis), modulace afinity ke kyslíku (Bohrův efekt, přenos oxidu uhličitého, adaptace na nadmořskou výšku). Hemoglobin v ontogenezi (fetální hemoglobin, HbA), molekulární patologie (hemoglobinopatie, thalassémie, anémie ). Fylogeneze hemoglobinu, pseudogeny, nesavčí hemoglobiny. Leghemoglobin. Nehemové přenašeče kyslíku - hemereythrin a hemocyanin. Vazba dalších diatomických molekul na hemoproteiny a metaloproteiny, vazebné proteiny pro NO - nitroforin.

4. Přenašeče elektronů. Cytochromy, rozdělení a nomenklatura. Cytochrom c - popis, funkční aspekty, evoluce. Dýchací řetězec a přenos elektronů při fotosyntéze. Další cytochromy a flavocytochromy. FeS proteiny.

5. Hemové enzymy a aktivace kyslíku. Cytochromy P450 a NOsynthasa. Peroxidasa a katalasa. Oxidasy, oxygenasy, superoxiddismutasy.

6. Hemové sensory - sGC, FixL, CooA.

7. Metabolismus hemu a železa. Porfyrie a žloutenky. Ferritin a tranfserrin.

8. Analogy porfyrinu jako koenzymy - fytochrom, chlorofyl, fotosyntetická reakční centra, fykobiliny.

9. Obecné aspekty biochemické funkce kovů a hospodaření s nimi v organismech, metalothioneiny.

Tento sylabus je rámcový, podíl jednotlivých kapitol je upravován podle převažujího zájmu studentů.

angličtina

Poslední úprava: SIMONAT (30.04.2002)

1. Porphyrins and metalloporphyrins - nomenclaure, natural abundance, physico-chemical properties, spectroscopy and structure. Analogues and its use in therapy.

2. Hemeproteins - functional classification, common physico-chemical and structural properties.

3. Oxygen carriers and similar binding proteins. Myoglobin (characteristics, functional role of protein chain). Hemoglobin - differences and similaritites to myoglobin. Allostery - phenomenological description and theoretical models, effectors and modulators. Ontogenetic and phylogenetic aspects - fetal hemoglobin, molecular pathology (hemoglobinopathies, anemia, thallassemias) non-mammalian hemoglobins, leghemoglobin. Non-heme oxygen carriers (hemerythrin, hemocyanin). NO carriers - nitrophorin.

4. Electron transfer. Cytochromes, cytochrome c (description, functional and phylogenetic aspects). Electron transfer chains (respiratory chain, electron transfer in photosynthesis).

Other cytochromes and flavocytochromes. FeS proteins.

5. Heme enzymes, oxygen activation. Cytochromes P450, NO synthase. Oxidases, oxygenases. Peroxidases, catalase, superoxidismutases.

6. Heme sensors - sGC, FixL, CooA.

7. Metobolism of heme and iron. Porphyrias, jaundice. Ferritin, transferrin.

8. Porphyrin analogues as coenzymes. Chlorophyll, photosynthetic reaction centers, Phytochrome, open chain tetrapyrroles, phycobillin.

9. General introduction to biochemical importance of metals, detoxication, metallothioneins.