Události

Státní závěrečná zkouška | B-BIC | Jaro 2025

Státní závěrečná zkouška z bakalářského studijního programu Biochemie v jarním semestru roku 2025 se bude konat v pondělí 23. června od 8:45 hodin ráno v aule B22/116.

V případě dotazů se obraťte na garanta programu doc. Mgr. Jana Lochmana, Ph.D.

Místo konání

Načítám mapu…

Požadavky ke státní závěrečné zkoušce

  • Státní závěrečná zkouška se skládá z písemné zkoušky.
  • Prezentace závěrečného projektu sestává z 10minutové prezentace,
    v rámci které student seznámí komisi s tématem práce, řešenými problémy, použitými metodami řešení a získanými experimentálními výsledky.
  • Následně student reaguje na připomínky obsažené v dokumentu Stanovisko hodnotitele a odpovídá na dotazy vznesené v průběhu obhajoby.
  • Samotná písemná zkouška sestává ze tří okruhů, kde okruhy BiochemieObecný chemický základ jsou společné pro všechny specializace programu Biochemie.
1. okruh 2. okruh

3. okruh (dle specializace)


Biochemie


Obecný chemický základ

Buněčná biologie nebo
Biotechnologie nebo
Klinická biochemie nebo
Bioinformatika a chemoinformatika

Okruhy písemné zkoušky

Imatrikulační ročníky od 2021, 2022 a 2023
Biochemie

Okruh Biochemie sestává ze dvou částí, a to:

  1. Obecná biochemie
  2. Biochemické metody

Obecná biochemie

  • Aminokyseliny, jejich vzorce, acidobazické rovnováhy, izoelektrický bod.
  • Peptidy, peptidová vazba, primární, sekundární, terciární, kvarterní struktura. Metody stanovení primární a sekundární struktury, souvislost mezi primární a sekundární strukturou, vazby stabilizující sekundární strukturu.
  • Nukleové kyseliny. Báze, DNA, RNA, typy šroubovice DNA, superhelikální struktura, vazby stabilizují sekundární strukturu DNA. Replikace, transkripce, translace. Základy genových manipulací. Sekvenace nukleových kyselin.
  • Sacharidy. Pentosy, hexosy, aldosy, ketosy. Glysosidy, glykosidová vazba a její vlastnosti, disacharidy, homopolysacharidy (škrob, celulosa, glykogen, chitin), heteropolysacharidy, proteoglykany.
  • Lipidy. Glycerofosfolipidy, plasmalogeny, sfingolipidy, steroidy, lipoproteiny.
  • Biochemie hemoglobinu. Přenos kyslíku a jeho regulace.
  • Termodynamika enzymových reakcí. Makroergické vazby. Reakční kinetika, enzymy jako biokatalyzátory. Aktivní místo, katalytické místo, kofaktory, koenzymy a prostetické skupiny, mechanismus působení serinových proteináz. Rovnice Michaelise-Mentenové, metody stanovení Km a VL, číslo přeměny, aktivita enzymu, konstanta specifity. Inhibice enzymové reakce, dvou substrátové reakce.
  • Regulace enzymové aktivity. Vliv pH, zymogeny, kovalentní modifikace (fosforylace, adenylylace, disulfidy).
  • Glykolýza (jednotlivé kroky, energetická bilance), Substrátová fosforylace. Acetogeneze.
  • Krebsův cyklus, Respirační řetězec. Komponenty (cytochromy, ubichinon). Oxidační fosforylace. Membránový transport.
  • Glukoneogeneze, Pentosafosfátová dráha.
  • Fotosyntéza. Lokalizace a komponenty. Světelná fáze. Calvinův cyklus.
  • Syntéza a odbourávání mastných kyselin.
  • Odbourávání aminokyselin. Rozdělení a význam proteáz. Vylučování dusíku, močovinový cyklus.
  • Mechanismus svalového stahu. Biochemie vidění. Přenos nervového vzruchu.
  • Hormony. Mechanismu funkce některých hormonů (adrealin, glukagon, prostaglandiny, steroidní hormony, thyroxin, inzulin, rostlinné hormony).
  • Základy buněčné signalizace. Druhý posel. Struktura a funkce G-proteinů.
  • Xenobiochemie. Cytochrom P450. Buněčná imunita.

Biochemické metody

  • Desintegrace tkání a buněk. Centrifugace a sedimentační analýza. Fázové separace. Srážení a extrakce. Membránové separace. Zahušťování a sušení. Úprava vody.
  • Chromatografické metody. Obecné principy a charakteristiky. Chromatografie adsorpční a rozdělovací.
  • Vybrané typy chromatografií. Reverzně fázová, iontově párová, hydrofobní, gelová a afinitní.
  • Plynová chromatografie.
  • Elektromigrační metody. Obecné charakteristiky a vlivy. Elektroforesa volná a zónová. Izoelektrická fokusace. Isotachoforesa. Blotting.
  • Hmotnostní spektroskopie.
  • Elektronová spektra molekul, přechody, základní a excitovaný stav, vliv prostředí, UV-VIS spektrofotometrie, použití ke stanovení látek, použití ke studiu struktury bílkovin. Atomová absorpční a atomová emisní spektrometrie.
  • Luminiscenční metody, kvantový výtěžek, vliv prostředí, Spektrofluorimetrie, princip, užití ke stanovení látek, použití ke studiu konformace bílkovin, zhášení flurescence transfer energie, polarizovaná, fluorescence, fosforimetrie.
    IR spektroskopie a její užití ke studiu struktury bílkovin, Ramanův rozptyl a jeho použití ke studiu struktury bílkovin.
  • Chiroptické metody a jejich princip, ORD a CD a jejich použití ke studiu konformace bílkovin.
  • Mikroskopie. Metody optické mikroskopie, elektronová mikroskopie, mikroskopie skenující próbou.
  • Imunochemie a její metody. Protilátky a antigeny. Příprava a využití protilátek v bioanalytické chemii, formáty imunochemických stanovení.
  • Biosensory. Biokatalytické a bioafinitní sensory, nejvýznamnější druhy převodníků.
  • Biochemické aplikace nanočástic. Nejvýznamnější druhy nanočástic, jejich příprava, charakterizace a využití v bioanalytické chemii
Obecný chemický základ

Okruh Obecný chemický základ sestává ze tří částí, a to:

  1. Obecná a fyzikální chemie
  2. Organická chemie
  3. Analytická chemie

Obecná a fyzikální chemie

  • Ideální plyn. Použití stavové rovnice ideálního plynu. (1.1)
  • První zákon termodynamiky: Základní pojmy. Znění prvního termodynamického zákona. Objemová práce – výpočty pro expanzi proti konstantnímu tlaku a pro vratnou expanzi. Entalpie: definice, význam, vztah mezi DH a DU. Izobarická a izochorická tepelná kapacita (2.1)
  • První zákon termodynamiky: Termochemie. Hessův zákon: kombinování reakčních entalpií. (2.2)
  • Druhý zákon termodynamiky: Směr samovolného děje. Termodynamická definice entropie a výpočet změny entropie pro izotermickou expanzi ideálního plynu. Clausiova nerovnost. (3.1)
  • Druhý zákon termodynamiky: Vlastnosti systému. Definice Helmholtzovy a Gibbsovy energie a na nich založená kritéria samovolného děje. Fundamentální rovnice chemické termodynamiky. (3.2)
  • Fázové přechody čistých látek. Fázový diagram čisté látky: schopnost doplnění charakteristik a interpretace dat. Chemický potenciál čisté látky a jeho závislost na T a p.
  • Jednoduché směsi. Raoultův zákon a Henryho zákon. (4.1)
  • Samovolné chemické reakce. Reakční Gibbsova energie a podmínka rovnováhy. Obecná reakce: reakční Gibbsova energie v libovolném stádiu reakce, způsob výpočtu standardní reakční Gibbsovy energie, definice reakčního kvocientu. Definice a výpočet rovnovážné konstanty. (6.1)
  • Rovnovážná elektrochemie. Výpočet standardního napětí článku. Vztah rovnovážného napětí článku k reakční Gibbsově energii. Nernstova rovnice a její využití. Určování rovnovážných konstant ze standardního napětí článku. (6.3)
  • Empirická chemická kinetika: Reakční rychlosti + Intergovaná rychlostní rovnice. Odečtení okamžité rychlosti z grafu. Reakce prvního řádu: rychlostní rovnice v diferenciálním a integrovaném tvaru, poločas reakce a jeho určení. (21.1.2+3)

Literatura: P.W.Atkins, J. de Paula: Fyzikální chemie, VŠCHT Praha, 2013. (Čísla v závorce = čísla podkapitol)

Organická chemie

  • Struktura, vazebné poměry reaktivita. Hybridizace a vazebné poměry. Konjugace. Mezomerní a indukční efekt. Elektrofil a nukleofil. Oxidační číslo. Substituční názvosloví.
  • Konformační analýza a stereochemie. Newmanova projekce, klínkové vzorce a Fischerova projekce, konformace, konformer a torzní úhel. Konformery alkanů, cyklohexanu a substituovaných cyklohexanů. Isomery, chiralita, enantiomery a diastereomery. Deskriptory konfigurace (E/Z, cis/trans, R/S).
  • Kyselost a bazicita. Kyselost a bazicita organických látek a faktory, které ji ovlivňují.
  • Nukleofilní substituce a eliminace. Monomolekulární a bimolekulární alifatické substituce. Aktivace -OH skupiny alkoholu. Monomolekulární a bimolekulární eliminace. Zajcevovo a Hofmannovo pravidlo.
  • Vlastnosti a reakce nenasycených uhlovodíků. Elektrofilní adice HX, H2O, halogenů a HXO na alkeny. Markovnikovovo pravidlo. Hydroborace-oxidace, hydrogenace, epoxidace a dihydroxylace. Ozonizace. Kyselost terminálních alkynů. 1,2- a 1,4-Adice na konjugované dieny. Cykloadiční reakce.
  • Vlastnosti a reakce aromatických ulovodíků. Hückelovo pravidlo. Elektrofilní aromatická substituce (SEAr) – nitrace, sulfonace, Friedelova-Craftsova alkylace a acylace. Vliv substituentů na SEAr. Nukleofilní aromatická substituce probíhající adičně-eliminačním mechanismem (SN2Ar) a eliminačně-adičním mechanismem.
  • Vlastnosti a reakce aldehydů a ketonů. Reakce aldehydů a ketonů s nukleofily (vznik poloacetalů, acetalů, iminů a enaminů) a enolizovatelných karbonylových sloučenin s elektrofily (halogenace, alkylace). Reakce aldehydů a ketonů s komplexními hydridy hliníku a boru a organokovy. 1,2- a 1,4-Adice na a,b-nenasycené karbonylové sloučeniny. Wittigova reakce. Aldolová reakce/kondenzace.
  • Vlastnosti a reakce karboxylových kyselin a jejich derivátů. Vliv substituentů na kyselost. Funkční deriváty karboxylových kyselin a jejich reaktivita s nukleofily. Nukleofilní acylová substituce. Reakce s organokovy a komplexními hydridy. Spontánní dekarboxylace b-oxokyselin. Malonesterové syntézy. Struktura a vlastnosti aminokyselin včetně acidobazického chování. Peptidová (amidova) vazby.
  • Vlastnosti a reakce alkoholů a fenolů. Vlastnosti alkoholů a fenolů (teplota varu, kyselost, bazicita, mísitelnost s vodou). Aktivace -OH skupiny jako odstupující skupiny. Oxidace primárních a sekundárních alkoholů. Redoxní pár chinon-hydrochinon. Příprava, vlastnosti a reaktivita etherů a epoxidů. Vlastnosti, příprava a reaktivita thiolů a sulfidů.
  • Vlastnosti a reakce aminu. Struktura a vlastnosti aminů (teplota varu, kyselost, bazicita). Příprava aminů. Hofmannova eliminace kvarterních amoniových hydroxidů. Výroba a použití diazoniových solí. Nitro-sloučeniny. Struktura a reaktivita organokovů, základní reakce přípravy organokovů. Reakce organokovů s kyselinami, alkylačními činidly, aldehydy a ketony, epoxidy, nitrily, funkčními deriváty karboxylových kyselin a oxidem uhličitým.
  • Radikálové reakce. Stabilita uhlíkových radikálů. Radikálová halogenace a autooxidace uhlovodíků.
  • Vlastnosti, struktura a reakce sacharidů. Chemická povahu a vlastnosti monosacharidů, oligosacharidů a polysacharidů. Řada D- a L-cukrů, epimer, anomer, redukující a neredukující sacharidy a mutarotace. O- a N-glykosidy, estery, aminy, cukerné alkoholy a karboxylové kyseliny odvozené od sacharidů. Struktura a vlastnosti mono-, di- a polysacharidů.
  • Vlastnosti, struktura a reakce heterocyklických sloučenin. Struktura a názvy heterocyklických sloučenin. Pětičlenných a šestičlenné aromatické heterocykly a jejich reakce. Přírodní deriváty porfinu, pyrimidinu a purinu.
  • Vlastnosti, struktura a reakce lipidů. Společné vlastnosti lipidů. Chemická struktura skupin lipidů (vosky, triacylglyceroly, fosfolipidy, sfingolipidy, terpeny, steroidy a prostaglandiny). Mastné kyseliny, vliv dvojné vazby na jejich vlastnosti. Biologická funkce lipidů.

Analytická chemie

  • Rozklady vzorků. Odběr vzorků, rozklad na mokré cestě, rozklad na suché cestě.
  • Principy kvalitativní chemické analýzy. Skupinové reakce kationtů a aniontů, plamenové reakce.
  • Gravimetrie. Teorie vzniku sraženin, pochody na sraženinách, vážení, zpracování sraženin, gravimetrické postupy, stanovení Fe3+.
  • Titrační metody. Popis rovnováh. Protolytické, komplexotvorné a srážecí rovnováhy. Redoxní rovnováhy, Nernstova rovnice. Výklad titračních křivek, titrační roztoky a primární standardy, indikace ekvivalenčního bodu. Acidobazické titrace, acidobazické tlumivé roztoky. Komplexometrické titrace, chelatometrie. Srážecí titrace. Redoxní titrace.
  • Elektroanalytické metody. Přímá konduktometrie a konduktometrické titrace. Potenciometrie. Indikační a referenční elektrody, iontově selektivní elektrody, skleněná elektroda. Měření pH. Potenciometrická indikace průběhu titrací a ekvivalenčního bodu. Voltametrie, polarografie. Ilkovičova rovnice, rozpouštěcí voltametrie. Coulometrie při konstantním potenciálu a při konstantním proudu. Elektrogravimetrie,
  • Optické analytické metody. Elektromagnetické záření, příčiny absorpce a emise záření, Bouguer-Lambert-Beerův zákon, kalibrační závislost. Molekulová absorpční spektroskopie (UV, VIS, IR), atomová absorpční a emisní spektroskopie, luminiscenční metody.
  • Separační metody. Principy a rozdělení chromatografických metod, instrumentace a použití. Chromatografie na tenké vrstvě sorbentu. Plynová chromatografie a hmotnostní spektrometrie. HPLC – normální a reverzní fáze, iontová chromatografie. Gelová permeační chromatografie. Elektromigrační metody, zónová elektroforéza, izoelektrická fokusace, kapilární zónová elektroforéza, izotachoforéza.
  • Hodnocení výsledků analýz. Nejistota měření, mez detekce, kalibrační křivka. Základní statistické vyhodnocení, směrodatná odchylka, vyloučení odlehlých výsledků.
Buněčná biologie (Specializace Biochemie)

Okruh Buněčná biologie základ sestává ze tří částí, a to:

  1. Struktura a funkce buňky
  2. Rostlinná biochemie
  3. Buněčné signalizace

Struktura a funkce buňky

  • Chemické složení živých soustav. Voda, prvky, anorganické látky, proteiny, lipidy, sacharidy.
  • Buňka. Buněčná teorie, prokaryotická a eukaryotická buňka, rostlinná a živočišná buňka.
  • Buněčné struktury a jejich funkce I. Buněčná stěna, cytoplazmatická membrána, membránový transport
  • Buněčné struktury a jejich funkce II. Endoplazmatické retikulum, Golgiho komplex, lysosomy, peroxisomy, vakuoly, mitochondrie, chloroplasty, cytoskelet, buněčné jádro.
  • DNA, buněčný cyklus, mitóza a meióza, replikace, transkripce, translace, signálová transdukce, regulace exprese.
  • Viry. Charakteristika a stavba.
  • Prvoci a houby. Charakteristika a stavba.
  • Baktérie. Metabolizmus baktérií, charakteristika a stavba.
  • Rostliny. Rostlinná pletiva, stavba rostlin, rostlinné orgány, molekulární systematika rostlin.
  • Živočišné tkáně. Tkáň nervová, svalová, epitelové tkáně a vazivové tkáně.

Rostlinná biochemie

  • Buněčná stěna. Vlastnosti, složení, syntéza, enzymy zodpovědné za modifikace, lignin, lignifikace.
  • Metabolizmus dusíku u rostlin. Fixace molekulárního dusíku, asimilace amoniaku, GS-GOGAT cyklus, nitrát a nitrit reduktáza, regulace.
  • Metabolizmus síry. Syntéza sirných aminokyselin, glutathionu a fytochelatinů, regulace.
  • Fotosyntéza I (světelná fáze). Fotosyntetické pigmenty, chlorofyl, fykobiliny karotenoidy, fotochemie, Z-chéma. Fotorespirace. Inhibitory
  • Fotosyntéza II (temná faze). Asimilace CO2 (rostliny typu C3 a C4). Synthesa polysacharidů a oligosacharidů (sacharóza, škrob).
  • Metabolizmus sacharidů a lipidů. Respirační řetězec rostlinných mitochondrií. Vztah mezi glyoxylátovým a Krebsovým cyklem.
  • Interakce rostlin s patogeny. Rozdělení patogenů a jejich životní cyklus, koncept gen proti genu, cik-cak model. Druhy systémové rezistence. Hypersenzitivní reakce. Vztah mezi JA/SA/ethylenem, fytoalexiny, Obranný priming
  • Rostlinné hormony. Struktura, syntéza, mechanismus účinku na molekulární úrovni (auxiny, gibereliny, cytokininy kys. abscisová, ethylene, brasinosteroidy). Regulace vývoje světlem.
  • Metabolismus GABA. Šikimátová dráha. Herbicidy.

Buněčné signalizace

  • Typy signálních molekul a mezibuněčných signalizací u eukaryot. Hormony, růstové faktory, neurotransmitery, cytokiny. Endokrinní, neurokrinní parakrinní a autokrinní komunikace.
  • Rozdělení hormonů podle typu receptorů a mechanismu účinku. Hierarchické uspořádání endokrinního systému. Zpětnovazebná regulace sekrece hormonů.
  • Metabolismus hormonů a základní experimentální metody při studiu jejich účinku. Biosyntéza peptidových a bílkovinných hormonů. Biosyntéza hormonů štítné žlázy a jejich metabolické přeměny ve tkáních. 
  • Mechanismy přenosu signálu zprostředkované receptory v plazmatické membráně. Základní typy receptorů, efektorů, druhých poslů a proteinových kináz. Zesilovací funkce kaskády receptor-efektor-druhý posel-protein kináza.
  • Heterotrimerní G-proteiny a jejich funkce. Mechanismus transdukce signálu zprostředkované G-proteiny. Základní typy G-proteinů alfa-, beta- a gama-podjednotek. Mechanismus účinku cholera toxinu a pertussis toxinu. Užití nehydrolyzovatelných analogů GTP při studiu funkce G-proteinů.
  • Nejdůležitější signální dráhy iniciované interakcí extracelulárních ligandů s receptory spřaženými s G-proteiny. Adenylylcyklasová kaskáda a mechanismus aktivace protein kinasy A. Fosfatidylinositolová kaskáda a aktivace protein kinasy C.
  • Úloha intracelulárního vápníku a kalmodulinu při přenosu signálu. Inositoltrisfosfátové a ryanodinové receptory. Signální role cADP-ribosy. Mechanismy vápníkem indukovaného uvolňování vápníku.
Klinická biochemie (Specializace Aplikovaná biochemie)

Klinická biochemie

  • Biologický materiál. Materiál pro klinicko-biochemická vyšetření, zásady správného odběru materiálu, jeho transportu a uchovávání. Mimoanalytické vlivy ovlivňující výsledek vyšetření.
  • Fyziologie a patofyziologie tělních tekutin a elektrolytů. Rozdělení tělních tekutin, osmotický tlak. Hospodaření s vodou a elektrolyty (Na+, K+, Cl−). Regulace vnitřního prostředí.
  • Funkce ledvin. Resorpční, koncentrační a regulační děje spjaty s ledvinami, ledvinová clearance.
  • Acidobazická rovnováha a její regulace, transport plynů. Pufrační systémy krve. Hemoglobin, jeho role při regulaci pH, transport O2; a CO2. Respirační a metabolické poruchy, jejich kompenzace.
  • Metabolismus cukrů. Diabetes mellitus (DM). Glukosové transportéry, hormonální regulace metabolismu glukosy. Diagnostika DM. Komplikace při DM.
  • Metabolismus lipidů a lipoproteinů. Rozdělení lipoproteinů, základní chemická, fyzikální a fyziologická charakteristika. Syntéza a metabolismus. Cholesterol.
  • Funce jater. Metabolismus žlučových barviv, ikterus. Enterohepatální oběh žlučových kyselin. Klinicky důležité jaterní enzymy a nízkomolekulární markery jaterního onemocnění.
  • Biochemie trávení. Slinivka břišní. Endokrinní a exokrinní funkce pankreatu, funkční test. Trávení a resorpce sacharidů, proteinů a lipidů.
  • Biochemie kostní tkáně. Metabolismus vápníku, hořčíku. Kalcitonin, parathyroidní hormon, kalcitriol. Onemocnění kostí, osteoporosa.
  • Biochemie svalu. Sarkomera, kontrakční a regulační proteiny, enzymy. Mechanismus kontrakce a relaxace kosterního svalu, odlišnosti v kontrakci a relaxaci myokardu a buněk hladkého svalu. Energetika svalového stahu.
  • Onemocnění srdce. Enzymy a důležité bílkoviny srdečního svalu. Akutní infarkt myokardu.
  • Vrozené metabolické poruchy. Základní rozdělení, typy dědičnosti, novorozenecký screening. Vybrané dědičné choroby – fenylketonurie, alkaptonurie, hyperhomocysteinemie, choroba javorového sirupu, galaktosemie, intolerance fruktosy, poruchy metabolismu purinů, hemoglobinpatie, cystická fibrosa.
Bioinformatika a chemoinformatika (Specializace Bioinformatika)

Bioinformatika a chemoinformatika

  • Zdroje bioinformatických dat (primární, sekundární, strukturní databáze). Složené databáze, bioinformatická centra, chyby v databázích. Vyhledávání odborné literatury.
  • Reprezentace a manipulace s dvoudimenzionálními (2-D) a 3-D strukturami. Převod 2-D zobrazení do 3-D a naopak. Modely pro měření molekulární podobnosti a pro studium kvantitativních vztahů mezi strukturou a aktivitou látek.
  • Lineární zápis sekvence biomakromolekul, trojpísmenné, jednopísmenné zkratky aminokyselin. překlad DNA, čtecí rámce. Tiché mutace.
  • Vyhledávání a identifikace genů a kódujících oblastí, fylogenetická evoluční analýza. Přiložení páru sekvencí (sequence alignment). Predikce sekundárních struktur proteinů, 3-D topologie proteinů, předpověď 3-D struktury, threading. Programy FASTA, BLAST a jeho variace, SMART, PROSITE, CLUSTAL. Teoretické principy metod.
  • Základní strukturní motivy v bílkovinách a nukleových kyselinách. Energie jako klíčový fenomén při předpovědi 3-D struktury. Ukládání 3-D dat v databázích, strukturní databáze a jejich prohledávání. Molekulární komplexy, docking.
  • Predikce základních vlastností proteinů (izoelektrický bod, extinkční koeficient, stabilita, lokalizace, posttranslační modifikace).
  • Validace struktur získaných z databází, grafická reprezentace dat.
  • Metody získávání strukturních informací. Sekvenace nukleových kyselin, metody genového inženýrství, exprese rekombinantních proteinů. Základní charakterizace proteinů, metody optické a hmotnostní spektroskopie, sekvenace proteinů.
Imatrikulační ročníky od 2024
Biochemie

Okruh Biochemie sestává ze dvou částí, a to:

  1. Obecná biochemie
  2. Biochemické metody

Obecná biochemie

  • Aminokyseliny, jejich vzorce, acidobazické rovnováhy, izoelektrický bod.
  • Peptidy, peptidová vazba, primární, sekundární, terciární, kvarterní struktura. Metody stanovení primární a sekundární struktury, souvislost mezi primární a sekundární strukturou, vazby stabilizující sekundární strukturu.
  • Nukleové kyseliny. Báze, DNA, RNA, typy šroubovice DNA, superhelikální struktura, vazby stabilizují sekundární strukturu DNA. Replikace, transkripce, translace. Základy genových manipulací. Sekvenace nukleových kyselin.
  • Sacharidy. Pentosy, hexosy, aldosy, ketosy. Glysosidy, glykosidová vazba a její vlastnosti, disacharidy, homopolysacharidy (škrob, celulosa, glykogen, chitin), heteropolysacharidy, proteoglykany.
  • Lipidy. Glycerofosfolipidy, plasmalogeny, sfingolipidy, steroidy, lipoproteiny.
  • Biochemie hemoglobinu. Přenos kyslíku a jeho regulace.
  • Termodynamika enzymových reakcí. Makroergické vazby. Reakční kinetika, enzymy jako biokatalyzátory. Aktivní místo, katalytické místo, kofaktory, koenzymy a prostetické skupiny, mechanismus působení serinových proteináz. Rovnice Michaelise-Mentenové, metody stanovení Km a VL, číslo přeměny, aktivita enzymu, konstanta specifity. Inhibice enzymové reakce, dvou substrátové reakce.
  • Regulace enzymové aktivity. Vliv pH, zymogeny, kovalentní modifikace (fosforylace, adenylylace, disulfidy).
  • Glykolýza (jednotlivé kroky, energetická bilance), Substrátová fosforylace. Acetogeneze.
  • Krebsův cyklus, Respirační řetězec. Komponenty (cytochromy, ubichinon). Oxidační fosforylace. Membránový transport.
  • Glukoneogeneze, Pentosafosfátová dráha.
  • Fotosyntéza. Lokalizace a komponenty. Světelná fáze. Calvinův cyklus.
  • Syntéza a odbourávání mastných kyselin.
  • Odbourávání aminokyselin. Rozdělení a význam proteáz. Vylučování dusíku, močovinový cyklus.
  • Mechanismus svalového stahu. Biochemie vidění. Přenos nervového vzruchu.
  • Hormony. Mechanismu funkce některých hormonů (adrealin, glukagon, prostaglandiny, steroidní hormony, thyroxin, inzulin, rostlinné hormony).
  • Základy buněčné signalizace. Druhý posel. Struktura a funkce G-proteinů.
  • Xenobiochemie. Cytochrom P450. Buněčná imunita.

Biochemické metody

  • Desintegrace tkání a buněk. Centrifugace a sedimentační analýza. Fázové separace. Srážení a extrakce. Membránové separace. Zahušťování a sušení. Úprava vody.
  • Chromatografické metody. Obecné principy a charakteristiky. Chromatografie adsorpční a rozdělovací.
  • Vybrané typy chromatografií. Reverzně fázová, iontově párová, hydrofobní, gelová a afinitní.
  • Plynová chromatografie.
  • Elektromigrační metody. Obecné charakteristiky a vlivy. Elektroforesa volná a zónová. Izoelektrická fokusace. Isotachoforesa. Blotting.
  • Hmotnostní spektroskopie.
  • Elektronová spektra molekul, přechody, základní a excitovaný stav, vliv prostředí, UV-VIS spektrofotometrie, použití ke stanovení látek, použití ke studiu struktury bílkovin. Atomová absorpční a atomová emisní spektrometrie.
  • Luminiscenční metody, kvantový výtěžek, vliv prostředí, Spektrofluorimetrie, princip, užití ke stanovení látek, použití ke studiu konformace bílkovin, zhášení flurescence transfer energie, polarizovaná, fluorescence, fosforimetrie.
    IR spektroskopie a její užití ke studiu struktury bílkovin, Ramanův rozptyl a jeho použití ke studiu struktury bílkovin.
  • Chiroptické metody a jejich princip, ORD a CD a jejich použití ke studiu konformace bílkovin.
  • Mikroskopie. Metody optické mikroskopie, elektronová mikroskopie, mikroskopie skenující próbou.
  • Imunochemie a její metody. Protilátky a antigeny. Příprava a využití protilátek v bioanalytické chemii, formáty imunochemických stanovení.
  • Biosensory. Biokatalytické a bioafinitní sensory, nejvýznamnější druhy převodníků.
  • Biochemické aplikace nanočástic. Nejvýznamnější druhy nanočástic, jejich příprava, charakterizace a využití v bioanalytické chemii
Obecný chemický základ

Okruh Obecný chemický základ sestává ze tří částí, a to:

  1. Obecná a fyzikální chemie
  2. Organická chemie
  3. Analytická chemie

Obecná a fyzikální chemie

  • Ideální plyn. Použití stavové rovnice ideálního plynu. (1.1)
  • První zákon termodynamiky: Základní pojmy. Znění prvního termodynamického zákona. Objemová práce – výpočty pro expanzi proti konstantnímu tlaku a pro vratnou expanzi. Entalpie: definice, význam, vztah mezi DH a DU. Izobarická a izochorická tepelná kapacita (2.1)
  • První zákon termodynamiky: Termochemie. Hessův zákon: kombinování reakčních entalpií. (2.2)
  • Druhý zákon termodynamiky: Směr samovolného děje. Termodynamická definice entropie a výpočet změny entropie pro izotermickou expanzi ideálního plynu. Clausiova nerovnost. (3.1)
  • Druhý zákon termodynamiky: Vlastnosti systému. Definice Helmholtzovy a Gibbsovy energie a na nich založená kritéria samovolného děje. Fundamentální rovnice chemické termodynamiky. (3.2)
  • Fázové přechody čistých látek. Fázový diagram čisté látky: schopnost doplnění charakteristik a interpretace dat. Chemický potenciál čisté látky a jeho závislost na T a p.
  • Jednoduché směsi. Raoultův zákon a Henryho zákon. (4.1)
  • Samovolné chemické reakce. Reakční Gibbsova energie a podmínka rovnováhy. Obecná reakce: reakční Gibbsova energie v libovolném stádiu reakce, způsob výpočtu standardní reakční Gibbsovy energie, definice reakčního kvocientu. Definice a výpočet rovnovážné konstanty. (6.1)
  • Rovnovážná elektrochemie. Výpočet standardního napětí článku. Vztah rovnovážného napětí článku k reakční Gibbsově energii. Nernstova rovnice a její využití. Určování rovnovážných konstant ze standardního napětí článku. (6.3)
  • Empirická chemická kinetika: Reakční rychlosti + Intergovaná rychlostní rovnice. Odečtení okamžité rychlosti z grafu. Reakce prvního řádu: rychlostní rovnice v diferenciálním a integrovaném tvaru, poločas reakce a jeho určení. (21.1.2+3)

Literatura: P.W.Atkins, J. de Paula: Fyzikální chemie, VŠCHT Praha, 2013. (Čísla v závorce = čísla podkapitol)

Organická chemie

  • Struktura, vazebné poměry reaktivita. Hybridizace a vazebné poměry. Konjugace. Mezomerní a indukční efekt. Elektrofil a nukleofil. Oxidační číslo. Substituční názvosloví.
  • Konformační analýza a stereochemie. Newmanova projekce, klínkové vzorce a Fischerova projekce, konformace, konformer a torzní úhel. Konformery alkanů, cyklohexanu a substituovaných cyklohexanů. Isomery, chiralita, enantiomery a diastereomery. Deskriptory konfigurace (E/Z, cis/trans, R/S).
  • Kyselost a bazicita. Kyselost a bazicita organických látek a faktory, které ji ovlivňují.
  • Nukleofilní substituce a eliminace. Monomolekulární a bimolekulární alifatické substituce. Aktivace -OH skupiny alkoholu. Monomolekulární a bimolekulární eliminace. Zajcevovo a Hofmannovo pravidlo.
  • Vlastnosti a reakce nenasycených uhlovodíků. Elektrofilní adice HX, H2O, halogenů a HXO na alkeny. Markovnikovovo pravidlo. Hydroborace-oxidace, hydrogenace, epoxidace a dihydroxylace. Ozonizace. Kyselost terminálních alkynů. 1,2- a 1,4-Adice na konjugované dieny. Cykloadiční reakce.
  • Vlastnosti a reakce aromatických ulovodíků. Hückelovo pravidlo. Elektrofilní aromatická substituce (SEAr) – nitrace, sulfonace, Friedelova-Craftsova alkylace a acylace. Vliv substituentů na SEAr. Nukleofilní aromatická substituce probíhající adičně-eliminačním mechanismem (SN2Ar) a eliminačně-adičním mechanismem.
  • Vlastnosti a reakce aldehydů a ketonů. Reakce aldehydů a ketonů s nukleofily (vznik poloacetalů, acetalů, iminů a enaminů) a enolizovatelných karbonylových sloučenin s elektrofily (halogenace, alkylace). Reakce aldehydů a ketonů s komplexními hydridy hliníku a boru a organokovy. 1,2- a 1,4-Adice na a,b-nenasycené karbonylové sloučeniny. Wittigova reakce. Aldolová reakce/kondenzace.
  • Vlastnosti a reakce karboxylových kyselin a jejich derivátů. Vliv substituentů na kyselost. Funkční deriváty karboxylových kyselin a jejich reaktivita s nukleofily. Nukleofilní acylová substituce. Reakce s organokovy a komplexními hydridy. Spontánní dekarboxylace b-oxokyselin. Malonesterové syntézy. Struktura a vlastnosti aminokyselin včetně acidobazického chování. Peptidová (amidova) vazby.
  • Vlastnosti a reakce alkoholů a fenolů. Vlastnosti alkoholů a fenolů (teplota varu, kyselost, bazicita, mísitelnost s vodou). Aktivace -OH skupiny jako odstupující skupiny. Oxidace primárních a sekundárních alkoholů. Redoxní pár chinon-hydrochinon. Příprava, vlastnosti a reaktivita etherů a epoxidů. Vlastnosti, příprava a reaktivita thiolů a sulfidů.
  • Vlastnosti a reakce aminu. Struktura a vlastnosti aminů (teplota varu, kyselost, bazicita). Příprava aminů. Hofmannova eliminace kvarterních amoniových hydroxidů. Výroba a použití diazoniových solí. Nitro-sloučeniny. Struktura a reaktivita organokovů, základní reakce přípravy organokovů. Reakce organokovů s kyselinami, alkylačními činidly, aldehydy a ketony, epoxidy, nitrily, funkčními deriváty karboxylových kyselin a oxidem uhličitým.
  • Radikálové reakce. Stabilita uhlíkových radikálů. Radikálová halogenace a autooxidace uhlovodíků.
  • Vlastnosti, struktura a reakce sacharidů. Chemická povahu a vlastnosti monosacharidů, oligosacharidů a polysacharidů. Řada D- a L-cukrů, epimer, anomer, redukující a neredukující sacharidy a mutarotace. O- a N-glykosidy, estery, aminy, cukerné alkoholy a karboxylové kyseliny odvozené od sacharidů. Struktura a vlastnosti mono-, di- a polysacharidů.
  • Vlastnosti, struktura a reakce heterocyklických sloučenin. Struktura a názvy heterocyklických sloučenin. Pětičlenných a šestičlenné aromatické heterocykly a jejich reakce. Přírodní deriváty porfinu, pyrimidinu a purinu.
  • Vlastnosti, struktura a reakce lipidů. Společné vlastnosti lipidů. Chemická struktura skupin lipidů (vosky, triacylglyceroly, fosfolipidy, sfingolipidy, terpeny, steroidy a prostaglandiny). Mastné kyseliny, vliv dvojné vazby na jejich vlastnosti. Biologická funkce lipidů.

Analytická chemie

  • Rozklady vzorků. Odběr vzorků, rozklad na mokré cestě, rozklad na suché cestě.
  • Principy kvalitativní chemické analýzy. Skupinové reakce kationtů a aniontů, plamenové reakce.
  • Gravimetrie. Teorie vzniku sraženin, pochody na sraženinách, vážení, zpracování sraženin, gravimetrické postupy, stanovení Fe3+.
  • Titrační metody. Popis rovnováh. Protolytické, komplexotvorné a srážecí rovnováhy. Redoxní rovnováhy, Nernstova rovnice. Výklad titračních křivek, titrační roztoky a primární standardy, indikace ekvivalenčního bodu. Acidobazické titrace, acidobazické tlumivé roztoky. Komplexometrické titrace, chelatometrie. Srážecí titrace. Redoxní titrace.
  • Elektroanalytické metody. Přímá konduktometrie a konduktometrické titrace. Potenciometrie. Indikační a referenční elektrody, iontově selektivní elektrody, skleněná elektroda. Měření pH. Potenciometrická indikace průběhu titrací a ekvivalenčního bodu. Voltametrie, polarografie. Ilkovičova rovnice, rozpouštěcí voltametrie. Coulometrie při konstantním potenciálu a při konstantním proudu. Elektrogravimetrie,
  • Optické analytické metody. Elektromagnetické záření, příčiny absorpce a emise záření, Bouguer-Lambert-Beerův zákon, kalibrační závislost. Molekulová absorpční spektroskopie (UV, VIS, IR), atomová absorpční a emisní spektroskopie, luminiscenční metody.
  • Separační metody. Principy a rozdělení chromatografických metod, instrumentace a použití. Chromatografie na tenké vrstvě sorbentu. Plynová chromatografie a hmotnostní spektrometrie. HPLC – normální a reverzní fáze, iontová chromatografie. Gelová permeační chromatografie. Elektromigrační metody, zónová elektroforéza, izoelektrická fokusace, kapilární zónová elektroforéza, izotachoforéza.
  • Hodnocení výsledků analýz. Nejistota měření, mez detekce, kalibrační křivka. Základní statistické vyhodnocení, směrodatná odchylka, vyloučení odlehlých výsledků.
Buněčná biologie (Specializace Biochemie)

Okruh Buněčná biologie základ sestává ze tří částí, a to:

  1. Struktura a funkce buňky
  2. Rostlinná biochemie
  3. Buněčné signalizace

Struktura a funkce buňky

  • Chemické složení živých soustav. Voda, prvky, anorganické látky, proteiny, lipidy, sacharidy.
  • Buňka. Buněčná teorie, prokaryotická a eukaryotická buňka, rostlinná a živočišná buňka.
  • Buněčné struktury a jejich funkce I. Buněčná stěna, cytoplazmatická membrána, membránový transport
  • Buněčné struktury a jejich funkce II. Endoplazmatické retikulum, Golgiho komplex, lysosomy, peroxisomy, vakuoly, mitochondrie, chloroplasty, cytoskelet, buněčné jádro.
  • DNA, buněčný cyklus, mitóza a meióza, replikace, transkripce, translace, signálová transdukce, regulace exprese.
  • Viry. Charakteristika a stavba.
  • Prvoci a houby. Charakteristika a stavba.
  • Baktérie. Metabolizmus baktérií, charakteristika a stavba.
  • Rostliny. Rostlinná pletiva, stavba rostlin, rostlinné orgány, molekulární systematika rostlin.
  • Živočišné tkáně. Tkáň nervová, svalová, epitelové tkáně a vazivové tkáně.

Rostlinná biochemie

  • Buněčná stěna. Vlastnosti, složení, syntéza, enzymy zodpovědné za modifikace, lignin, lignifikace.
  • Metabolizmus dusíku u rostlin. Fixace molekulárního dusíku, asimilace amoniaku, GS-GOGAT cyklus, nitrát a nitrit reduktáza, regulace.
  • Metabolizmus síry. Syntéza sirných aminokyselin, glutathionu a fytochelatinů, regulace.
  • Fotosyntéza I (světelná fáze). Fotosyntetické pigmenty, chlorofyl, fykobiliny karotenoidy, fotochemie, Z-chéma. Fotorespirace. Inhibitory
  • Fotosyntéza II (temná faze). Asimilace CO2 (rostliny typu C3 a C4). Synthesa polysacharidů a oligosacharidů (sacharóza, škrob).
  • Metabolizmus sacharidů a lipidů. Respirační řetězec rostlinných mitochondrií. Vztah mezi glyoxylátovým a Krebsovým cyklem.
  • Interakce rostlin s patogeny. Rozdělení patogenů a jejich životní cyklus, koncept gen proti genu, cik-cak model. Druhy systémové rezistence. Hypersenzitivní reakce. Vztah mezi JA/SA/ethylenem, fytoalexiny, Obranný priming
  • Rostlinné hormony. Struktura, syntéza, mechanismus účinku na molekulární úrovni (auxiny, gibereliny, cytokininy kys. abscisová, ethylene, brasinosteroidy). Regulace vývoje světlem.
  • Metabolismus GABA. Šikimátová dráha. Herbicidy.

Buněčné signalizace

  • Typy signálních molekul a mezibuněčných signalizací u eukaryot. Hormony, růstové faktory, neurotransmitery, cytokiny. Endokrinní, neurokrinní parakrinní a autokrinní komunikace.
  • Rozdělení hormonů podle typu receptorů a mechanismu účinku. Hierarchické uspořádání endokrinního systému. Zpětnovazebná regulace sekrece hormonů.
  • Metabolismus hormonů a základní experimentální metody při studiu jejich účinku. Biosyntéza peptidových a bílkovinných hormonů. Biosyntéza hormonů štítné žlázy a jejich metabolické přeměny ve tkáních. 
  • Mechanismy přenosu signálu zprostředkované receptory v plazmatické membráně. Základní typy receptorů, efektorů, druhých poslů a proteinových kináz. Zesilovací funkce kaskády receptor-efektor-druhý posel-protein kináza.
  • Heterotrimerní G-proteiny a jejich funkce. Mechanismus transdukce signálu zprostředkované G-proteiny. Základní typy G-proteinů alfa-, beta- a gama-podjednotek. Mechanismus účinku cholera toxinu a pertussis toxinu. Užití nehydrolyzovatelných analogů GTP při studiu funkce G-proteinů.
  • Nejdůležitější signální dráhy iniciované interakcí extracelulárních ligandů s receptory spřaženými s G-proteiny. Adenylylcyklasová kaskáda a mechanismus aktivace protein kinasy A. Fosfatidylinositolová kaskáda a aktivace protein kinasy C.
  • Úloha intracelulárního vápníku a kalmodulinu při přenosu signálu. Inositoltrisfosfátové a ryanodinové receptory. Signální role cADP-ribosy. Mechanismy vápníkem indukovaného uvolňování vápníku.
Klinická biochemie (Specializace Bioanalytik)

Klinická biochemie

  • Biologický materiál. Materiál pro klinicko-biochemická vyšetření, zásady správného odběru materiálu, jeho transportu a uchovávání. Mimoanalytické vlivy ovlivňující výsledek vyšetření.
  • Fyziologie a patofyziologie tělních tekutin a elektrolytů. Rozdělení tělních tekutin, osmotický tlak. Hospodaření s vodou a elektrolyty (Na+, K+, Cl−). Regulace vnitřního prostředí.
  • Funkce ledvin. Resorpční, koncentrační a regulační děje spjaty s ledvinami, ledvinová clearance.
  • Acidobazická rovnováha a její regulace, transport plynů. Pufrační systémy krve. Hemoglobin, jeho role při regulaci pH, transport O2; a CO2. Respirační a metabolické poruchy, jejich kompenzace.
  • Metabolismus cukrů. Diabetes mellitus (DM). Glukosové transportéry, hormonální regulace metabolismu glukosy. Diagnostika DM. Komplikace při DM.
  • Metabolismus lipidů a lipoproteinů. Rozdělení lipoproteinů, základní chemická, fyzikální a fyziologická charakteristika. Syntéza a metabolismus. Cholesterol.
  • Funce jater. Metabolismus žlučových barviv, ikterus. Enterohepatální oběh žlučových kyselin. Klinicky důležité jaterní enzymy a nízkomolekulární markery jaterního onemocnění.
  • Biochemie trávení. Slinivka břišní. Endokrinní a exokrinní funkce pankreatu, funkční test. Trávení a resorpce sacharidů, proteinů a lipidů.
  • Biochemie kostní tkáně. Metabolismus vápníku, hořčíku. Kalcitonin, parathyroidní hormon, kalcitriol. Onemocnění kostí, osteoporosa.
  • Biochemie svalu. Sarkomera, kontrakční a regulační proteiny, enzymy. Mechanismus kontrakce a relaxace kosterního svalu, odlišnosti v kontrakci a relaxaci myokardu a buněk hladkého svalu. Energetika svalového stahu.
  • Onemocnění srdce. Enzymy a důležité bílkoviny srdečního svalu. Akutní infarkt myokardu.
  • Vrozené metabolické poruchy. Základní rozdělení, typy dědičnosti, novorozenecký screening. Vybrané dědičné choroby – fenylketonurie, alkaptonurie, hyperhomocysteinemie, choroba javorového sirupu, galaktosemie, intolerance fruktosy, poruchy metabolismu purinů, hemoglobinpatie, cystická fibrosa.
Bioinformatika a chemoinformatika (Specializace Bioinformatika)

Bioinformatika a chemoinformatika

  • Zdroje bioinformatických dat (primární, sekundární, strukturní databáze). Složené databáze, bioinformatická centra, chyby v databázích. Vyhledávání odborné literatury.
  • Reprezentace a manipulace s dvoudimenzionálními (2-D) a 3-D strukturami. Převod 2-D zobrazení do 3-D a naopak. Modely pro měření molekulární podobnosti a pro studium kvantitativních vztahů mezi strukturou a aktivitou látek.
  • Lineární zápis sekvence biomakromolekul, trojpísmenné, jednopísmenné zkratky aminokyselin. překlad DNA, čtecí rámce. Tiché mutace.
  • Vyhledávání a identifikace genů a kódujících oblastí, fylogenetická evoluční analýza. Přiložení páru sekvencí (sequence alignment). Predikce sekundárních struktur proteinů, 3-D topologie proteinů, předpověď 3-D struktury, threading. Programy FASTA, BLAST a jeho variace, SMART, PROSITE, CLUSTAL. Teoretické principy metod.
  • Základní strukturní motivy v bílkovinách a nukleových kyselinách. Energie jako klíčový fenomén při předpovědi 3-D struktury. Ukládání 3-D dat v databázích, strukturní databáze a jejich prohledávání. Molekulární komplexy, docking.
  • Predikce základních vlastností proteinů (izoelektrický bod, extinkční koeficient, stabilita, lokalizace, posttranslační modifikace).
  • Validace struktur získaných z databází, grafická reprezentace dat.
  • Metody získávání strukturních informací. Sekvenace nukleových kyselin, metody genového inženýrství, exprese rekombinantních proteinů. Základní charakterizace proteinů, metody optické a hmotnostní spektroskopie, sekvenace proteinů.

K dispozici jsou Vám komplexní informace ke zkoušce z organické chemie a také vzorové testy z organické chemie, z obecné a a fyzikální chemie a z biochemie.

Sdílení události

Používáte starou verzi internetového prohlížeče. Doporučujeme aktualizovat Váš prohlížeč na nejnovější verzi.

Další info