Metody biochemie - MC250P09A

• Anglický název: Biochemical methods
• Český název: Metody biochemie
• Zajišťuje: Katedra biochemie (31-250)
• Fakulta: Přírodovědecká fakulta
• Platnost: od 2021
• 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: čeština
• Poznámka: povolen pro zápis po webu
• Garant: doc. RNDr. Miroslav Šulc, Ph.D.
• Vyučující: prof. RNDr. Jiří Hudeček, CSc.; doc. RNDr. Miroslav Šulc, Ph.D.

Anotace

čeština

Poslední úprava: doc. RNDr. Miroslav Šulc, Ph.D. (14.02.2023)

Úvod do metod biochemického výzkumu, seznámení s jejich teoretickými základy a použitím. Základní chemické a biomedicínské informační zdroje, plánování a dokumentace pokusů, vyhodnocování a prezentace výsledků, etika vědecké práce. Vybavení biochemické laboratoře, zvláštnosti biologického materiálu a práce s ním. Základní techniky izolace biomolekul - precipitace, vysolování, ultrafiltrace a dialýza, centrifugace. Chromatografické a elektromigrační metody, imunochemické techniky detekce a stanovení biomolekul. Elektromigrační metody, imunochemie. Základy práce s laboratorními zvířaty, izolovanými orgány, tkáněmi a buňkami. Principy elektronové a optické mikroskopie. Analytické použití absorpční spektrofotometrie (UV-VIS) a kolorimetrie. Potenciometrie a voltametrie, měření pH, iontově selektivní elektrody a biosenzory.

angličtina

Poslední úprava: doc. RNDr. Miroslav Šulc, Ph.D. (14.02.2023)

Introduction to the principles and use of the methods of biochemical research: chemical and biomedical informational resources, evaluation and presentation of results, planning and documentation of experiments, scientific ethics. Organization and equipment of a biochemical laboratory, characteristics of various biological source materials. Basic techniques for isolation of biomolecules: precipitation, salting-out, ultrafiltration and dialysis, centrifugation. Chromatographic and electromigration methods. Immunochemical detection and analysis. Legal conditions for the work with laboratory animals, principles of their use. Work with isolated organs, tissues, and cells. Elements of microscopy - optical and electronic. Analytical use of colorimetry and (UV-VIS) absorption spectrometry. Potentiometry and voltammetry, pH, biosensors.

Lectures - in Czech, English on request

Literatura

čeština

Poslední úprava: doc. RNDr. Miroslav Šulc, Ph.D. (26.09.2023)

DOPORUČENÁ LITERATURA:

Anzenbacher P, Kovář J: Metody chemického výzkumu pro biochemiky, MŠ ČSR Praha, 1986, 175str.

Kalous V et al.: Metody chemického výzkumu, SNTL Praha, 1987, 431 str. (pro základní orientaci v problematice studia)

P. Klouda: Moderní analytické metody, Nakl. Pavko Praha, 2016, 3.vyd., 176 str. (pro základní orientaci v problematice instrumentálních metod chemické analýzy)

Prosser V et al.: Experimentální metody biofyziky, Academia Praha, 1989, 712 str.

M. Kodíček, V. Karpenko: Biofzsikální chemie, Academia Praha, 2000

plus literatura o jednotlivých skupinách metod, metodické kapitoly ve "velkých" učebnicích biochemie (Stryer, Lehninger apod.) 

angličtina

Poslední úprava: prof. RNDr. Jiří Hudeček, CSc. (01.10.2020)

Recommended literature:

In Czech:
Anzenbacher P, Kovář J: Metody chemického výzkumu pro biochemiky, MŠ ČSR Praha, 1986.

Kalous V et al.: Metody chemického výzkumu, SNTL Praha, 1987, 431 str.

Prosser V et al.: Experimentální metody biofyziky, Academia Praha, 1989, 712 str.

M. Kodíček, V. Karpenko: Biofzsikální chemie, Academia Praha, 2000

plus literature dealing with individual methods, and groups of methods.

 

In English:

A. G. Marshall: Biophysical Chemistry. J. Wiley 1978

C. R. Cantor, P. R. Schimmel: Biophysical Chemistry. (in particular Part. II) WH Freeman and Co, 1980 (with many new printings published later)

and the numerous newer books on the subject, but these two are really the best ones (real classics)  for an introductory reading.

Požadavky ke zkoušce

čeština

Poslední úprava: doc. RNDr. Miroslav Šulc, Ph.D. (23.02.2024)

Zkouška písemnou formou se sestává ze dvou částí (příklad + teoretická část) a čas na vypracování 60-90 min:

- jednoduchý příklad (s vazbou na praktické úkoly v biochemických praktikách)

- čtyři teoretické otázky
1 a 2. otázka z přednášené látky ("větší téma" - v rozsahu 1-2 přednášek, max ohodnocení 15 bodů)
3 a 4. otázka z přednášené látky ("menší téma" - dílčí otázka v rozsahu podkapitoly, max ohodnocení 10 bodů)

Podmínkou pro složení zkoušky je úspěšné vyřešení příkladu. Hodnocení teoretické: 50-44 výborně, 43-37 velmi dobře, 36-30 dobře

angličtina

Poslední úprava: doc. RNDr. Miroslav Šulc, Ph.D. (23.02.2024)

The written exam consists of two parts/questions (draw lots): 1st simple calculation (linked to practical tasks in biochemical practices), 2nd teoretical parts consisting 4 questions: two from the subject matter ("bigger topic" - 1-2 lectures), two questions from the lectured topic ("minor topic" - sub-question in the scope of subchapter). The condition for passing the test is a successful solution of part 1 and minimally 60% evaluation of teoretical part.

Sylabus

čeština

Poslední úprava: doc. RNDr. Miroslav Šulc, Ph.D. (14.02.2023)

I. CHEMICKÁ LITERATURA A INFORMACE

- primární, sekundární a terciární zdroje informací

- Chemical Abstracts, další sekundární zdroje (přehled)

- biochemické databáze on-line/off-line, práce s literaturou a informacemi

II. ZÁKLADY ANALÝZY A PREZENTACE VÝSLEDKŮ

- základy statistického hodnocení výsledků, teoretické a výběrové charakteristiky

- základy teorie chyb, grafické vyhodnocování výsledků

- zásady přípravy publikací (článek, poster) a vedení protokolů

III. ZÁKLADNÍ TECHNIKY IZOLACE BIOMOLEKUL

- zásady plánování a realizace izolace, sledování jejího průběhu

- pomocné látky (pufry, voda)

- dezintegrace, homogenizace, extrakce, srážení, vsolování a vysolování, centrifugace (frakční, gradientová)

- dialýza a ultrafiltrace, lyofilizace a uchovávání preparátů

IV. CHROMATOGRAFICKÉ SEPARAČNÍ METODY

- obecné principy, teorie a rozdělení metod

- protiproudé roztřepávání, kapková chromatografie (DCC)

- plynová chromatografie, papírová chromatografie, TLC, HPTLC , kapalinová chromatografie, HPLC, SFC

- ionexová chromatografie, chromatofokusace, adsorpční chromatografie

- hydrofobní chromatografie, chromatografie s obrácenou fází, afinitní chromatografie, příprava nosičů

- gelová chromatografie

- frakcionace tokem v poli (FFF)

V. ELEKTROMIGRAČNÍ METODY

- principy elektromigračních metod

- volná a kapilární elektroforéza, elektroforéza na nosičích, SDS PAGE

- afinitní elfo, elfo v denaturujícím prostředí

- izoelektrická fokusace, izotachoforéza

- přenosové (blotovací) techniky

VI. IMUNOCHEMICKÉ METODY

- princip, příprava protilátek hyperimunizací, monoklonální protilátky , aglutinace a precipitace

- radiální imunodifuse jednoduchá, dvojitá

- imunoelektroforéza klasická, raketková

- imunostanovení a imunometrické metody (RIA, ELISA)


VII. ELEKTROANALYTICKÉ METODY

- rozdělení a princip elektroanalytických metod

- potenciometrie

- enzymové elektrody, ISE

- měření pH voltametrie, kyslíková elektroda, polarografické metody

VIII. ZÁKLADY PRÁCE S ŽIVÝM BIOLOGICKÝM MATERIÁLEM

- práce s laboratorními zvířaty, práce s izolovanými orgány, kultivace tkání a buněk

IX. MIKROSKOPICKÉ TECHNIKY

- optická mikroskopie

- fluorescenční, polarizační mikroskop, fázový kontrast

- transmisní elektronová mikroskopie

- rastrovací (skanovací) elektronová mikroskopie

- příprava mikroskopických preparátů

X. UV-VIS spektroskopie

-elektronová absorpční spektra molekul

-UV-VIS spektroskopie proteinů, NK (fotometrická stanovení proteinů a NK) a malých biomolekul - chromogenní substráty

-derivační a diferenční spektra UV-VIS

angličtina

Poslední úprava: doc. RNDr. Miroslav Šulc, Ph.D. (09.02.2023)

I. CHEMICAL INFORMATICS

Primary sources - scientific papers, technical reports, dissertations, conference proceedings, patents. Peer-review process. Secondary sources - bibliographic, factographic information. Abstract and signal journals, current awareness, computer bibligraphic databases. Chemical Abstracts, Web of Science, Current Contents. Specialized abstract services for biomedical sciences, MEDLINE. Biochemical databases of protein and NA sequences, structures.

II. ANALYSIS AND PRESENTATION OF RESULTS

Observation and experiment. Elements of statistics and theory of measurement. Significant digits. Graphic methods for evaluation of results, linear and nonlinear regression.Nomograms.Writing iof grant applications, laboratory reports, preparation for oral presentation and thesis defense, preparation of posters and scientific papers. Scientific ethics.

III. BASIC TECHNIQUES IN BIOCHEMICAL LABORATORY

Specific features of biomaterials and of the work in biochemical laboratories, basic equipment (consumables, tubing, biocompatibility, semimicroscale work). Separation and purification of biomolecules - planning, follow-up, specific content/activity. Basic assays (protein, NA).Auxilliary substances - water (distiled, deionised, reverse osmosis), buffers in biochemistry. Disintegration and mechanical sorting (homogenizers, mixers and mills, mechanical sieves, centrifugation), solubilisation. Extraction (Soxhlet extractor). Salting-in and salting-out, Hoffmeister series, precipitation. Preparative centrifugation (isopycnic, fractional. Dialysis and ultrafiltration, evaporation, free-drying, storage of samples and preparations.

IV. CHROMATOGRAPHIC SEPARATION

Basic principles of the method and its theory. Overview of methods, their mobile and stationary phases, separation principles. Gradient and isocratic method, frontal, zonal and selectiver elution. Countercurrent extraction and distillation as models.Droplet countercurrent chromatography. GC (detector function), paper and thin-layer chromatography (TLC, HPTLC). SFC. Liquid chromatography, HPLC and perfusion chromatography. Technical elements and metodology. HPLC, size-exclusion, distribution, adsorption, ionex and chelatation chromatography, chropmatofocusation, affinity chromatography.Field flow fractionation.

V. ELECTROMIGRATION

Principles of the methods - electrophoresis, isoelectric focusing, isotachoforesis.
Free and zonal electrophoresis - stabilisation against convection and diffusion. SDS/PAGE, agarose gel elfo, capillary techniques.Affinity elfo, electrophoresis in denaturating conditions.
Blotting and two-dimensional techniques.

VI. IMMUNOCHEMICAL METHODS
Immunoreactivity (basic terms an dconcepts), antibody preparation. Agglutionation and precipitation, titre. Immunodiffusion, immunoelectrophoresis. Immunoassays and immunometric methods (competitive, non-competitive, solid-phase and homogeneous methods).

VII. SPECTROPHOTOMETRY AND COLORIMETRY

Elementary theory (Lambert-Beer law, analytical use of spectra, frequency, wavenumber and wavelength, Subjective and objective photometry. Spectral measurements, principles of instrument construction and use. Typical biomolecular chromophores.

VIII. ELECTROANALYTICAL METHODS

Principles and overview of the electroanalytical methods. Potentiometry, pH, enzyme electrodes. Voltammetry, oxygen electrode, polarography.. Conductometry.

IX. EXPERIMENTS WITH LIVING MATERIAL

Laboratory animals, ethical an legal aspects, alternatives, transgenic animals. Legal aspects of experiments wit animal and human material. Isolated organs, tissue and cell cultures.

X. MICROSCOPY

Optical microscopy - principles, physical and chemical methods of increasing the optical contrast of objects. Electron microscopy (trasmission, scanning). Atomic field microscopy.
Microscopy and chemical analysis.

XI. UV-VIS SPECTROSCOPY

-electron absorption molecular spectra

-UV-VIS spektroscopy of proteins, nucleic acids (photometric assayes) and small bio-molecules - chromogenuc substrates

-derivational and differece spectra UV-VIS