Sylabus požadavků ke zkoušce z biochemie 2. ročník všeobecného směru LF UP 1. Bílkoviny - struktura a funkce: primární, sekundární, terciární, kvarterní struktura, podjednotka, doména, posttranslační modifikace, denaturace bílkovin; supramolekulární struktury (např. mitotické vřeténko); fyzikálně chemické vlastnosti bílkovin - ionizace, izoelektrický bod; hemoproteiny, myoglobin, hemoglobin - funkce, allosterie, koperativní vazba, regulace afinity hemoglobinu ke kyslíku a její mechanismus; bílkoviny krevní plasmy; imunoglobuliny; glykoproteiny, proteoglykany. Vzorce: všechny aminokyseliny; složky proteoglykanů (aminocukry, uronové kyseliny), O- α N-glykosidová vazba v glykoproteinech; 2,3-bisfosfoglycerát; hem 2. Enzymy: struktura, funkce, specifita, klasifikace enzymů, mechanismus enzymové katalýzy; kofaktory, koenzymy, prostetické skupiny - funkce, vztah k vitaminům, vitaminy s funkcí kofaktorů; enzymová kinetika - Michaelisova konstanta a její význam; aktivita enzymů a její regulace - vliv fyzikálních faktorů, inhibitory ireversibilní, "sebevražedné" substráty, kompetitivní, nekompetivní inhibice, allosterická regulace, kovalentní modifikace, proteolytická aktivace enzymů; enzymy v medicíně. Vzorce: mechanismus funkce NAD+, reakce katalyzované LD, ALT, AST 3. Bioenergetika: Gibsova energie, vysokoenergetické (makroergní) sloučeniny, ATP – úloha v metabolismu, membránovém transportu, regulačních pochodech; význam redox potenciálu, jeho vztah ke Gibsově energii; biologické oxidace – dehydrogenasy, oxidasy, monooxygenasy, dioxygenasy. Mitochondriální oxidoredukční (respirační) řetězec – komponenty, uspořádání v membráně, funkce; cytochromy; oxidativní fosforylace, chemiosmotická teorie, energetický výtěžek respiračního řetězce; inhibice respiračního řetězce a oxidativní fosforylace, mechanismus toxicity CN-, funkce odpojovačů. Vzorce: ATP, 1,3-bisfosfoglycerát, fosfoenolpyruvát, kreatinfosfát; reakce glycerolfosfátového člunku 4. Citrátový cyklus: postavení v intermediárním metabolismu, katabolická a anabolická funkce, energetický výtěžek cyklu, regulace – klíčový enzym isocitrátdehydrogenasa; oxidativní dekarboxylace, kofaktory oxidativní dekarboxylace, acetylkoenzym A – centrální úloha v metabolismu. Vzorce: všechny reakce a intermediáty citrátového cyklu, pyruvát, acetylkoenzym A 5. Metabolismus sacharidů: degradace v trávicím traktu – enzymy, poruchy trávení sacharidů, laktosová intolerance; glykémie a její regulace, membránové přenašeče pro glukosu, GLUT4; postavení glukosa-6-fosfátu v metabolismu; glykolýza – aerobní, anaerobní, energetický výtěžek, metabolismus pyruvátu; glukoneogeneze – substráty pro glukoneogenezu; Coriho a glukoso-alaninový cyklus; regulace glykolýzy a glukoneogeneze – alosterická, hormonální, klíčový enzym - fosfofruktokinasa; metabolismus glykogenu a jeho regulace, choroby ze střádání glykogenu; pentosafosfátová dráha – funkce, deficit glukosa-6fosfátdehydrogenasy; uridindifosfát-glukosa – úloha v metabolismu, kyselina glukuronová – úloha v biosyntéze a detoxikačních dějích; metabolismus sacharidů v játrech, svalech, mozku, tukové tkáni, červených krvinkách; metabolismus glykoproteinů a proteoglykanů – přehled, prekursory. Glykace a glykosylace proteinů, dlouhodobé produkty glykace (AGE). Diabetes 1. a 2. typu.
Vzorce: glukosa, fruktosa, galaktosa, sacharosa, maltosa, laktosa; intermediáty a reakce glykolýzy a glukoneogeneze, oxidativní fáze pentosafosfátové dráhy, glukosa-1-fosfát, UDPglukosa, kyselina glukuronová, UDP-glukuronát. 6. Metabolismus lipidů: trávení a transport lipidů, lipolýza, lipoproteiny- struktura, funkce, metabolismus jednotlivých typů lipoproteinů, funkce apolipoproteinů, hlavní enzymy metabolismu lipoproteinů; biosyntéza triacylglycerolů, přehled biosyntézy fosfolipidů aktivované prekursory. Biosyntéza a degradace mastných kyselin, energetický výtěžek betaoxidace, funkce karnitinu; lipolýza v tukové tkáni, hormonální regulace metabolismu lipidů; ketolátky – biosyntéza, utilizace ve tkáních, funkce, ketóza; n-3, n-6 polynenasycené mastné kyseliny, eikosanoidy – přehled metabolismu, funkce, cyklooxygenasy (COX1, COX2), lipoxygenasy. Vzorce: meziprodukty biosyntézy a degradace triacylglycerolů, glycerol-3-fosfát, kyselina fosfatidová, kyseliny linolová, alfa- a gama-linolenová, arachidonová; tvorba malonyl-CoA, intermediáty a reakce beta-oxidace a biosyntézy mastných kyselin; intermediáty a reakce ketogeneze, acetoacetát, beta-hydroxybutyrát, aceton. 7. Metabolismus steroidů: cholesterol – funkce, biosyntéza, transport v organismu, regulace biosyntézy, význam HMG-CoA-reduktasy, faktory ovlivňující cholesterolemii; metabolismus a diagnostický význam LDL a HDL, LDL-receptory, hyperlipidémie, hypercholesterolemie, úloha LDL, ox-LDL, HDL a dysfunkčních HDL a paraoxonasy v aterogenezi, biochemický mechanismus působení základních hypolipidemik – statinů, fibrátů, pryskyřic; žlučové kyseliny – primární, sekundární, konjugované; tvorba a funkce žlučových kyselin; steroidní hormony - rozdělení, funkce, přehled biosyntézy, význam hydroxylas v metabolismu steroidních hormonů. Vzorce: cholesterol volný a esterifikovaný, progesteron; klíčové metabolity biosyntézy cholesterolu 8. Metabolismus bílkovin a aminokyselin: trávení bílkovin, intracelulární proteolýza, endoa exopeptidasy, specifita a aktivace proteas, biologický poločas a signály pro degradaci bílkovin; katabolismus aminokyselin – přehled, úloha pyridoxalfosfátu; dekarboxylace – biogenní aminy, polyaminy; transaminace - její postavení v odbourání dusíku aminokyselin, metabolický a diagnostický význam ALT, AST; oxidativní deaminace; metabolismus amoniaku, úloha glutaminu a alaninu v transportu aminodusíku mezi tkáněmi, ureosyntetický cyklus, hyperamonémie; gluko- a ketogenní aminokyseliny; metabolismus fenylalaninu a tyrosinu, biosyntéza a inaktivace katecholaminů, MAO, COMT; vrozené poruchy metabolismu aromatických aminokyselin; poruchy metabolismu katecholaminů, schizofrenie, Parkinsonova choroba. Aminokyseliny jako zdroj jednouhlíkatých zbytků; homocysteindiagnostický význam; prekursory biosyntézy aminokyselin, esenciální aminokyseliny. Vzorce: pyridoxalfosfát, tvorba Schiffovy base s aminokyselinou; dekarboxylace aminokyselin, transaminační reakce, oxidativní deaminace katalysovaná glutamátdehydrogenasou, tvorba glutaminu, karbamoylfosfátu, močovina, arginin; meziprodukty a reakce biosyntézy katecholaminů, homocystein. 9. Tetrapyrroly: cyklické a lineární tetrapyrroly, funkce, porfyriny – klasifikace; biosyntéza hemu/hemoglobinu a její regulace, poruchy biosyntézy- intoxikace olovem, porfyrie; degradace hemoglobinu, žlučová barviva, metabolismus bilirubinu, UDP-glukuronát, UDPglukuronyltransferasa, nekonjugovaný a konjugovaný bilirubin, příčiny ikteru. Vzorce: hem, výchozí substráty a reakce biosyntézy hemu po porfobilinogen
10. Metabolismus nukleotidů a nukleových kyselin: struktura a funkce nukleotidů, biosyntéza purinových a pyrimidinových nukleotidů de novo – přehled, prekursory, klíčové meziprodukty- PRPP, IMP, OMP, regulace; tvorba deoxyribonukleotidů, přeměna dUMP na dTMP, význam kyseliny tetrahydrolistové pro metabolismus nukleotidů; antimetabolity nukleotidů a tetrahydrofolátu – terapeutický význam. Šetřící procesy tvorby nukleotidů, LeshNyhanův syndrom; degradace nukleotidů, kyselina močová, hyperurikemie, dna. Hlavní enzymy biosyntézy a degradace nukleových kyselin – polymerasy, transkriptasy, topoisomerasy, nukleasy, restrikční endonukleasy. Vzorce: základní nukleosidy/nukleotidy, inosin, kyselina orotová, kyselina močová 11. Přehled buněčného metabolismu: anabolické a katabolické děje, lokalizace metabolických dějů v buňce, pochody probíhající v mitochondrii a v cytosolu; struktura a vlastnosti buněčných membrán, úloha plasmatické membrány, úloha bílkovin plasmatické membrány; transport přes plasmatickou membránu, přenašeče; transport přes vnitřní mitochondriální membránu – redukční ekvivalenty, ATP, aktivované mastné kyseliny, acetylCoA, citrát; člunky. 12. Hormonální regulace: klasifikace hormonů podle struktury a mechanismu účinku, membránové a intracelulární receptory; G-proteiny, intracelulární (druzí) poslové, proteinkinasy, fosfoproteinfosfatasy; adenylátcyklasový systém, fosfatidylinositolový systém, Ca2+ jako mediátor účinku hormonů, tyrosinkinasový systém; příklady metabolických dějů/enzymů regulovaných prostřednictvím uvedených signálních systémů; mechanismus účinku steroidních a thyreoidálních hormonů, příklady regulovaných dějů; insulin a glukagon – struktura, biosyntéza, sekrece a její aktivace, degradace; C-peptid, diagnostický význam; mechanismus účinku insulinu a glukagonu, insulinový receptor; enzymy aktivované/inaktivované prostřednictvím insulinu a glukagonu; vliv insulinu a glukagonu na regulaci metabolismu sacharidů, lipidů a aminokyselin; metabolismus po jídle a za hladovění; metabolické změny u diabetu 1. a 2. typu. Funkce ghrelinu a leptinu. Vzorce: cAMP, inositol-1,4,5-trifosfát, diacylglycerol 13. Biologicky významné radikály: reaktivní formy kyslíku, kyslíkové radikály – vznik v biologických systémech, účinky, kyslíkový stres, peroxidace lipidů; nízkomolekulární antioxidanty, antioxidační vitaminy, vitamin E, C a GSH – synergická funkce, enzymové antioxidanty, význam systému glutathionperoxidasa-glutathionreduktasa pro erytrocyt; oxid dusnatý – tvorba, NO-synthasy I-III, funkce NO v organismu. Vzorce: superoxidový radikál, Fentonova reakce, reakce katalyzované superoxiddismutasou, katalasou a glutathionperoxidasou, reakce tvorby NO. 14. Metabolismus jater: funkce jater, metabolické děje probíhající v játrech, děje specifické pro játra, biochemické ukazatele jaterního poškození; detoxikační funkce jater, I. a II. fáze metabolismu xenobiotik, vznik reaktivních metabolitů; mikrosomální monooxygenasový systém, cytochrom P-450 – struktura, funkce, význam inducibility; konjugační děje – konjugace s kyselinou glukuronovou, sírovou, glycinem- hippurová kyselina, s glutathionem – merkapturové kyseliny; detoxikace ethanolu, metabolické důsledky alkoholismu. Vzorce: reakce katalyzovaná alkoholdehydrogenasou, kyselina hippurová, konjugace s UDPglukuronátem 15. Biochemie svalové činnosti: myosin, aktin, tropomyosin, troponin – struktura a funkce; mechanismus kontrakce v kosterním a hladkém svalstvu; zdroje energie pro svalovou
kontrakci, kreatinfosfát-struktura, biosyntetické prekursory, úloha ve svalu; metabolické děje v myokardu. Vzorce: kreatinfosfát, kreatinin 16. Neurobiochemie, biochemie vidění: neurotransmitery – struktura, funkce, biosyntéza a inaktivace katecholaminů a acetylcholinu, acetylcholinesterasa, inhibitory acetylcholinesterasy; neuropeptidy; mechanismus účinku neurotransmiterů; metabolické pochody typické pro nervovou tkáň. Zrakové pigmenty a jejich funkce; vitamin A, retinal struktura, metabolismus; chemické změny při fotorecepci, mechanismus vzniku akčního nervového potenciálu po absorpci světelného kvanta, úloha transducinu, fosfodiesterasy, cGMP. Vzorce: dopamin, noradrenalin, acetylcholin, kyselina gama-aminomáselná, histamin, serotonin 17. Pojivové a tvrdé tkáně: složení pojivových tkání, komponenty extracelulární matrix a jejich funkce; kolagen - struktura (primární a sekundární), biosyntéza, význam posttranslačních modifikací pro funkci kolagenu, tvorba příčných vazeb, význam kyseliny askorbové v metabolismu kolagenu; elastin – struktura, biosyntéza, příčné vazby, funkce. Anorganické a organické složky kosti a jejich funkce, osteosyntéza, mineralizace, úloha kolagenu, alkalické fosfatasy, faktory ovlivňující osteosyntézu; poruchy metabolismu kosti – osteomalacie, osteoporóza, biochemické markery osteoporózy. Vzorce: hydroxyprolin, hydroxylysin, hydroxylapatit, fluoroapatit 18. Minerální metabolismus: biologické ligandy pro kovové ionty; distribuce a význam Na, K v intracelulární a extracelulární tekutině, referenční rozmezí v plazmě (u K závislost na pH); faktory a hormony, které se podílí na řízení hladiny Na a K v plazmě a na vylučování močí; stavy, které způsobí zvýšení a snížení Na, K v plazmě, jak se tyto stavy projevují. Distribuce a funkce Mg, Ca, hormony regulující metabolismus Ca, vitamin D a kalcitriol – mechanismus účinku; distribuce a funkce Fe, Cu, transportní a zásobní proteiny; funkce Zn a Se; distribuce celé tělesné vody, intracelulární vody, extracelulární vody; osmolalita, její význam, mechanizmus vyvolání mozkového edému. 19. Acidobasická rovnováha (ABR): Význam ABR pro metabolismus (pH jako vitální parametr); typy poruch ABR, acidóza, alkalóza, porucha metabolická, respirační, akutní, kompenzovaná; metabolické děje podílející se na vzniku nebo kompenzaci poruch ABR; alkalizace u výrazné diabetické ketoacidózy. 20. Požadavky z praktické výuky: - Principy separačních metod a jejich využití v klinické biochemii - adsorpční, rozdělovací, gelová, ionexová chromatografie, využití iontoměničů; elektroforéza aminokyselin a bílkovin; základní principy imunochemických metod – imunodifúzní metody, metody používající značky radioisotopové, enzymové, fluorescenční, luminiscenční. - Stanovení aktivity (katalytické koncentrace) a klinický význam vybraných enzymů - AST, ALT, CK, LD, HBD, ALP, AMS, GMT, GMD, CHE; vyhodnocení Km enzymů, přepočet jednotek aktivity enzymů, výpočet aktivity (katalytické koncentrace) enzymů. - Stanovení a klinický význam vybraných látek: glukosa, cholesterol, kreatinin, bílkoviny krevní plasmy, bilirubin, hemoglobin. - Diagnostika infarktu myokardu.
- oGTT - provedení a hodnocení, základní biochemické vyšetření a jejich význam u DM (glykemie, glykosurie, C-peptid, protilátky, HbA1C, glykovaný protein, osmolalita, K, ketolátky v moči). - Hodnocení hyperlipidémií, výpočet atherogenního indexu. - Diagnostika ikteru. - Složení žaludeční šťávy – definice a diagnostický význam BAO, MAO, PAO. - Vyšetření moči - kvalitativní důkaz patologických složek, jejich diagnostický význam. - Glomerulární filtrace, clearance – definice, diagnostický význam, výpočet hodnot glomerulární filtrace, odhad glomerulární filtrace, tubulární resorpce vody. Využití kreatininu a cystatinu C pro zjištění glomerulární filtrace. - Vyšetření parametrů acidobasické rovnováhy - pH, pCO2, pO2, standardní hydrogenuhličitany, aktuální hydrogenuhličitany, BE, doplňkové parametry AG (anion gap), BB (buffer basis) - u každého parametru definice, referenční rozmezí, význam a použití (včetně rozlišení, zda jde o respirační, metabolický nebo smíšený parametr); užití vzorce: hmotnost x 0,3 x BE. - Měření osmolality, výpočet P-osmolality (2 x Na + glukosa + urea). Maximální možný pokles vysoké osmolality za hodinu. - Odpady Na, K v moči, exkreční frakce Na, K. - Výpočet koncentrace a obsahu látek, ředění roztoků; vzájemný přepočet hodnot látkové koncentrace, hmotnostní koncentrace, hmotnostní procentuality; výpočet denního odpadu.
