Detail předmětu

Biochemistry II

FCH-MA_BCH2Ak. rok: 2022/2023

Metabolic pathways. Bioenergetics and oxidative metabolism. Short-term and long-term control mechanisms - regulation of enzyme activity, gene expression regulation; cell signaling. Carbohydrate metabolism - major metabolic pathways and their control, special pathways. Tricarboxylic acid cycle. Electron transport chain. Oxidative phosphorylation. Lipid metabolism - utilization and storage of energy. Metabolismus of nitrogen compounds I - Amino acid metabolism. Metabolsim of nitrogen compounds II - Porfyrin and heme metabolism, Nucelotide metabolism. Metabolic interrelationships and control. Compartmentation. Membrane transport. Biochemistry of hormones and the hormonal cascade system.

Úvod do metabolismu, metabolické dráhy, termodynamika živých systémů. Základní krátkodobé a dlouhodobé regulační mechanismy - regulace nezymové aktivity, regulace genové exprese, buněčná signalizace. Metabolismus sacharidů – glykolýza, fermentace. Metabolismus glykogenu. Glyoxalátový cyklus. Cyklus trikarboxylových kyselin. Glukoneogeneze. Biologické oxidace. Dýchací řetězec. Fotosyntéza. Metabolismus lipidů a mastných kyselin. Obecná izoprenoidní dráha, metabolismus cholesterolu. Dusíkaté látky I - Metabolismus aminokyselin, močovinový cyklus. Dusíkaté látky II - Porfyriny, biosyntéza a odbourání hemu. Regulace intermediárního metabolismu živin. Neurohumorální systém. Mechanismus účinku hormonů. Metabolismus nukleotidů.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

Garant předmětu

prof. RNDr. Ivana Márová, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav chemie potravin a biotechnologií (ÚCHPBT)

Nabízen zahraničním studentům

Pouze domovské fakulty

Výsledky učení předmětu

Posluchači získají podrobnější přehled o chemických dějích probíhajících v živých buňkách v průběhu jejich životních funkcí a o způsobech regulace těchto reakcí na buněčné i molekulární úrovni. Získané znalosti jsou základním východiskem pro studium dalších disciplín, zejména biotechnologických a bioinženýrských.

Prerekvizity

Zkouška z Biochemie I.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Výuka předmětu je realizována formou:
Přednáška - 2 vyučovací hodiny týdně. Vyučujícím a studentům je k dispozici e-learningový systém LMS Moodle.
Cvičení - 1 hodina týdně. Podpory budou k dispozici v systému LMS Moodle, prezentace případně na MS Teams. Na e-learningu budou k dispozici interaktivní podpory a kontrolní otázky.

Způsob a kritéria hodnocení

Zkouška z BIochemistry II je ústní, student dostane kombinaci tří otázek pokrývajících celou problematiku. Hodnocení odpovídá standardům ECTS. (Oral examination, combination of 3 questions, evaluation according to ECTS standards).

Hodnocení cvičení: aktivní účast ve výuce – kruhové diskuse, příprava individuální prezentace. Absolování 4 průběžných testů o rozsahu 10 otázek, z každého je třeba získat 70 % bodů. (Exercises: active participation in round discussions, individual presentation, 4 tests/10 questions, minimum points – 70 %).

Osnovy výuky

The aim of the course is to acquaint students with the basics of cellular metabolism and its regulation. Based on the general principles of biochemical thermodynamics, the basic pathways of metabolism of carbohydrates, fatty acids and amino acids will be discussed. The course also includes biological oxidation, cellular energy production and photosynthesis. Within the metabolism of nucleic acids and proteins, the course of gene expression and its regulation will be explained. The course also includes mutual relations and regulation within the intermediate metabolism of nutrients.
During exercises will be discussed individual topics presented in lectures. Round discussions will be realized and completed by indiviual presentations of students.

Week:
1. Basic principles of living systems, termodynamics, energy metabolism.
2. Control of metabolism: mechanisms of enzyme activity control (allostery, covalent modification); cell signaling.
3. Metabolic control 2: control of gene expressione; turnover of protein molecules.
4. Metabolism of saccharides – glycolysis, types of fermentation and their industrial use.
5. The tricarboxylic acid cycle. Gluconeogenesis. The ketone bodies.
6. Biological oxidations. Electron transport and oxidative phosphorylation – redox complexes, respiratory chain control.
7. Photosynthesis – principles, control (oxygenic, anoxygenic).
8. Metabolism of lipids: The beta-oxidation of fatty acids, FA biosynthesis. Metabolism of triacylglycerols and phospholipids.
9. The isoprenoid pathway. Cholesterol metabolism.
10. Metabolism of nitrogen compounds 1: nitrogen fixation, amino acids degradation. The urea cycle. Degradation of carbon chain of AA.. Biosynthesis of amino acids.
11. Metabolism of nitrogen compounds 2: Amino acids as biosynthetic precursors: The porphyrine pathway. Nucleotide metabolism. Biosynthesis and degradation of nucleotides and nucleic acids.
12. Secondary metabolism – overview.
13. Metabolism of selected classes of secondary metabolites – vitamins, antibiotics, aromatic compounds, alkaloids, glycosides.

Učební cíle

The aim of the course Biochemistry II is to introduce basic principles of cell metabolism and its regulation. Based on general thermodynamic principles the course of central biochemical pathways including metabolism of saccharides, fatty acids and amino acids is elucidated. Further, basic principles of biological oxidations, cell energy production and photosynthesis are discussed. Next, metabolism of nucleic acids and proteins and processes involved in gene expression are introduced. As a part of course intermediate metabolism and complex regulation of metabolic pathways are presented.

Cílem předmětu je seznámit studenty se základy buněčného metabolismu a jeho regulacemi. Na základě obecných principů biochemické termodynamiky budou probírány základní dráhy metabolismu sacharidů, mastných kyselin a aminokyselin. Součástí předmětu jsou dále biologické oxidace, tvorba buněčné energie a fotosyntéza. V rámci metabolismu nukleových kyselin a bílkovin bude vysvětlen průběh genové exprese a jeho regulace. Součástí předmětu jsou i vzájemné vztahy a regulace v rámci intermediárního metabolismu živin.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Účast na přednáškách není povinná, ale doporučuje se. Účast na cvičeních je povinná a bude kontrolovaná.

Základní literatura

Stryer L.: Biochemistry. 9th Edition, Palgrave, 2019. (EN)
Voet D. (2011): Biochemistry, John Wiley And Sons Ltd, ISBN-13: 978-0470570951 (EN)

Doporučená literatura

Salway J.G.,Medical Biochemistry at a Glance, John Wiley And Sons Ltd, ISBN: 9780470654514 (EN)

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

Program NPAP_ENVI magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, povinný
Program NPCP_CHMA magisterský navazující
specializace BF , 1 ročník, zimní semestr, povinný
specializace CHBL , 1 ročník, zimní semestr, povinný
Program NKCP_CHPL magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, povinný
Program NPCP_CHPL magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, povinný
Program NPCP_PCHBT magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, povinný
Program NKCP_CHCHTE magisterský navazující 2 ročník, zimní semestr, povinný
Program NPCP_CHCHTE magisterský navazující 2 ročník, zimní semestr, povinný