Syllabus přednášek z biochemie

Biochemie – úvod • • • • • •

Syllabus přednášek, z čeho studovat Definice oboru V čem se biochemie liší Charakteristika a složení živých systémů Organizace živých systémů Prokaryotní a eukaryotní buňky

Syllabus přednášek z biochemie

1. Organisace živých systémů a biomolekuly ( 5 přednášek) hierarchie složek živých systémů, viry, prokaryota a eukaryota membrány, membránový transport

Aminokyseliny, peptidy, struktura a funkce proteinů metody separace a charakterizace proteinů, enzymy, vlastnosti enzymů, regulace enzymové aktivity přehled biotechnologie (využití živých systémů a jejich enzymového aparátu) 2. Uchování a přenos genetické informace (3 přednášky) vlastnosti a synthesa nukleotidů (předpokládá se znalost struktury a vlastností nukleových basí), struktura nukleových kyselin replikace, transkripce proteosynthesa a skládání proteinů regulace transkripce základní techniky molekulární biologie, rekombinantní technologie a jejich aplikace

Syllabus přednášek z biochemie 3. Bioenergetika a metabolismus (5 přednášek) základní koncepce přeměny látek a energie, rozdělení organismů podle trofiky elektrontransportní systémy (fotosynthesa a oxidativní fosforylace), citrátový cyklus a anaplerotické děje metabolismus sacharidů (předpokládá se znalost struktury a vlastností mono- a oligosacharidů) lipidy a jejich metabolismus metabolismus dusíkatých látek vzájemné vztahy mezi jednotlivými metabolickými drahami, jejich regulace, orgánová a organelová specialisace 4. Biochemické metody

Z čeho studovat? M. Kodíček, O. Valentová, R. Hynek: Biochemie – chemický pohled na biologický svět

Cena: 520 Kč Pro studenty VŠCHT: 340 Kč

Nižší cenu pro studenty VŠCHT Praha lze získat pouze osobně na pokladně v "Univerzitním knihkupectví odborné literatury ČVUT v Praze a VŠCHT Praha" v prostorách Národní technické knihovny v Praze – Dejvicích. Student VŠCHT Praha se musí prokázat platnou kartou ISIC či platným studijním indexem. Přes e-shop není bohužel možné zakoupit knihu za cenu pro studenty VŠCHT Praha.

Učebnice zahrnuje 4 (5) druhy textů:

Vlastní výklad – černě Spojovací texty – zeleně Vsuvky – označeny zeleným pruhem

Příklady a jejich řešení Generální opakování formou otázek a odpovědí ( + předsádky)

Slovník biochemických pojmů http://vydavatelstvi.vscht.cz/knihy/uid_es-002_v1/

Prezentace: http://tresen.vscht.cz/biomikro/vyuka/?Predmet=bc www.vscht.cz → ústav biochemie a mikrobiologie → domovská stránka → studium → přehled předmětů → Biochemie I (materiály 2) → Biochemie FCHT/FCHI/FTOP

Biochemie věda zkoumající biologické děje chemickými prostředky (pojem zavedl F.Hoppe-Seyler 1903) Cíl: Popsat a objasnit životní procesy na molekulární úrovni Chemické zázraky biologického světa

Názorná ukázka o čem je biochemie

ATP – energie pro svalovou práci

Biochemie (Molekulární biologie?) • statická (látkové složení organismů, vlastnosti biomolekul, vztah struktury a funkce)

• nadmolekulových struktur (= organizační) • dynamická (metabolismus, bioenergetika) • funkční (fyziologické projevy na molekulové úrovni)

konformační

informační

Specializované obory • Molekulová genetika • Bioorganická chemie (studium biologicky aktivních organických látek) • Biofyzikální chemie (aplikace fyzikální chemie při řešení biologických problémů)

• • • • •

Patobiochemie Klinická biochemie Xenobiochemie (farmakobiochemie) Bioinformatika Biotechnologie

Biochemie NEŽIVÉ OBJEKTY: - relativně jednoduché - malý počet druhů - žádná nebo nízká organizace (většinou náhodné směsi)

x ŽIVÉ OBJEKTY: vše naopak - složité - velký počet druhů - nenahodilé, vysoce organizované

Látkové složení živých organismů Prvky: makrobiogenní C,H,N,O,Ca,P,K (96%), mikrobiogenní S,Na,Cl,Mg, Stopové: Fe, Mn, Zn, I Složka

ZASTOUPENÍ (g/100 g ORGANISMU)

Rel. mol.

člověk

hmotnost voda

18

bílkoviny

10 -10

DNA

>10

RNA

4.10 -10

sacharidy

10 -10

lipidy

750-1 500

4

6

6

4

2

6

6

ostatní 100-500 org. látky (metabolity) anorg. látky

rostlina

bakterie

Počet druhů molekul v buňce bakterie

60

75

70

1

18

4

15

3 000

<1

<1

1

1

1,5

1

6

1 000

0,5

16

2

250

16

1

2

50

1

1

2

500

3

2

1

15-20

Funkce bude náplní přednášek

Úloha vody v živých organismech  60 – 75% váhy živých organismů  prostředí v němž probíhají všechny procesy  reaktant nebo produkt řady reakcí  fotolytické štěpení vody zopakovat: struktura vody, vodíkové můstky ve vodě, ionizace vody, pH, kyseliny a zásady, pufry Anorganické látky: Stálost prostředí v organismech Fosfátový systém: H2PO4‾ / HPO42‾ pKa = 7,21 Uhličitanový systém: H2CO3 / HCO3‾ pKa = 6,37 proteiny

Organizace živých systémů Nestatistické, vysoce organizované, nenahodilé

 Malé molekuly (malý počet)  Biopolymery (tisíce) Proteiny, nukleové kyseliny, polysacharidy

Molekulární rozpoznávání

 Supramolekulární soubory Clustery – membrány, ribosomy,chromatin, cytoskelet

 Viry  Jednobuněčné organismy

 Vícebuněčné organismy

Biokompatibilita

Nevazebné interakce

Molekulární rozpoznávání – základní vlastnost biopolymerů zajišťující funkce živých organismů

- dáno prostorovou a vazebnou komplementaritou biomolekul

Příklady: - Enzym x substrát - Enzym x inhibitor - Hormon x receptor - protilátka x antigen

- transportní bílkovina x transportovaná látka

- vzájemnou interakci zajišťují reversibilní nevazebné interakce Nevazebné interakce formují trojrozměrné struktury biomolekul a zajišťují jejich biologické funkce

Typy nekovalentních interakcí

Síla nevazebných interakcí: kumulativní efekt







Biokompatibilita Nevazebné interakce

Cytoskelet

CYTOSKELET Endoplasmatické retikulum

ribosom

Plasmatická membrána

Aktinová vlákna

mikrotubuly

mitochondrie

Funkce: tvar buňky, pohyb, pohyb organel, transport látek, proteiny asociované s cytoskeletem

Aktinová vlákna vznikají z monomerních jednotek

Mikrotubuly

Ribosom – komplex proteinů (modré) a ribonukleových kyselin

Biologická membrána semipermeabilní nerozpustná bariera odděluje funkčně buňku od okolí ale také jednotlivé organely uvnitř buněk.

Samosložné, deskovité, nekovalentní interakce

Fosfolipidy jsou stavebními jednotkami biologických membrán Polární část

Nepolární část

Struktury tvořené detergenty a fosfolipidy ve vodném prostředí

Lipidová dvojvrstva – základní struktura biologických membrán

Membránové bílkoviny – model tekuté mozaiky

integrální

periferní








VIRY paraziti, nemají vlastní metabolický aparát a schopnost reprodukce složení: DNA/RNA, proteiny

Globulární glykoprotein Fosfolipidový obal

RNA kapsida

Polyhedrální kapsomera

Virus chřipky

HIV

Hepatitida typu B

VIRY Cylindrický RNA

Komplexní

Virus tabákové mozaiky DNA

Hlava

Tělo

Bakteriofág lambda








BUNĚČNÁ TEORIE Robert Hook (1663)  "buňka" 1. Buňky tvoří veškerou živou hmotu (x viry: jsou živé?).

2. Veškeré buňky pocházejí z jiných buněk. 3. Informace se předávají z generace na generaci. 4. V buňkách látky podléhají chemickým přeměnám. 5. Buňky reagují na vnější podněty.

Rozdělení organismů: prokaryota (bakterie, modrozelené řasy) (pro=před, karyon=jádro) Eukaryota (živočichové, rostliny, kvasinky, protozoa, houby, řasy) (eu=pravý, karyon=jádro)

Prokaryotní buňka velikost: 1 – 10 µm tvar: sferoidní (koky), tyčinkovitý (bacillus), helikální (spirilla)

flagella

Ribosomy Buněčná stěna Plasmatická membrána

Pili

Nukleoid (DNA)

Escherichia coli – nejlépe prostudovaný organismus

Eukaryota – velikost 10 -100 µm, kompartmentace buněčných procesů - organely

Živočišná buňka

Rostlinná buňka Odlišnosti: Buněčná stěna Chloroplasty Vakuola

Hlavní funkce a procesy probíhající v buněčných organelách a ostatních kompartmentech Kompartment

Procesy a funkce

Buněčná membrána

Oddělení vnějšího a vnitřního prostoru,transport iontů a molekul, příjem a přenos signálu, pohyb

Jádro

Synthesa DNA, RNA

Endoplasmatické retikulum drsné, hladké

Synthesa proteinů intra- a extracelulárních, synthesa lipidů, detoxifikační reakce

Golgiho aparát

Modifikace a export proteinů

Mitochondrie

Buněčné dýchání, uskladnění energie

Oxidace sacharidů a lipidů, synthesa močoviny a hemu Chloroplasty

Fotosynthesa

Lysosomy

Buněčné trávení – lytické enzymy

Peroxisomy

Oxidativní reakce s O2, metabolismus H2O2 a ostatních peroxidů

Mikrotubuly a mikrofilamenta

Cytoskeleton, buněčná morfologie a pohyb (i vnitrobuněčný)

Cytosol

Metabolismus sacharidů, lipidů, aminokyselin a nukleotidů

Studium procesů probíhajících v živých organismech nyní

DNA

Genom

Transkripce

Transkriptom DNA array

Translace

Proteiny

Proteom 2D

Vnější prostředí

Biochemické procesy MS

Vnější projevy

Metabolom, Fyziom HPLC

dříve

2003

lidský genom

Syllabus přednášek z biochemie

Recommend Documents