Obhajoby a státní závěrečné zkoušky

Bakalářské studium

Požadavky ke státní závěrečné zkoušce

  • Státní závěrečná zkouška se skládá z písemné zkoušky a obhajoby bakalářské práce.
  • Obhajoba bakalářské práce 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 posudcích vedoucího a oponenta práce 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
Klinická biochemie nebo
Bioinformatika a chemoinformatika

Okruhy písemné zkoušky

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.
  • Metody dělení a izolace bílkovin. Chování bílkovin v roztoku (srážení, ionexová a afinitní chromatografie, gelová filtrace, elektroforéza v SDS, izoelektrická fokusace a 2D elektroforéza).
  • Biochemie hemoglobinu. Přenos kyslíku a jeho regulace.
  • Sacharidy. Pentosy, hexosy, aldosy, ketosy. Glysosidy, glykosidová vazba a její vlastnosti, disacharidy, homopolysacharidy (škrob, celulosa, glykogen, chitin), heteropolysacharidy, proteoglykany.
  • Lipidy, mastné kyseliny, glycerofosfolipidy, plasmalogeny, sfingolipidy, steroidy, liproteiny.
  • Nukleové kyseliny. Báze, DNA, RNA, typy šroubovice DNA, superhelikální struktura, vazby stabilizují sekundární strukturu DNA. Replikace, transkripce, translace. Základy genovým manipulací. Sekvenace nukleových kyselin.
  • 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, dvousubstrátové reakce, Regulace enzymové aktivity: vliv pH, zymogeny, kovalentní modifikace (fosforylace, adenylylace, disulfidy).
  • Glykolýza, její jednotlivé kroky, energetická bilance. Substrátová fosforylace. Glukoneogeneze. Krebsův cyklus, Pentosafosfátová dráha. Oxidace mastných kyselin, syntéza mastných kyselin, acetogeneze. Odbourávání aminokyselin. rozdělení a význam proteáz. Vylučování dusíku, močovinový cyklus. Respirační řetězec, jeho komponenty. Oxidační fosforylace, Membránový transport, Fotosyntéza, lokalizace a komponenty, světelná fáze, Calvinův cyklus.
  • Mechanismus svalového stahu, biochemie vidění, přenos nervového vzruchu.
  • Imunochemie. Protilátky a antigeny. Buněčná imunita. Imunoanalytické postupy, ELISA.
  • 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.

Biochemické metody

  • Úvod. Zásady práce s biologickým materiálem. Strategie a plánování.
  • 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. Iontoměničová chromatografie, chromatofokusace.
  • Chromatografie reverzně fázová a iontově párová. Hydrofobní chromatografie Chromatografie gelová. Chromatografie 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.
  • Imunochemické metody. 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

  • Hmota a energie. Struktura atomového jádra a atomu. Základní chemické slučovací zákony. Elektronová struktura atomů. Vlnová funkce, Schrödingerova rovnice, atomové orbitaly, energie atomových orbitalů ve vodíkovém atomu. Periodicita elektronových konfigurací a periodicita vlastností atomů.
  • Základní a excitovaný stav, atomová spektra. Elektronová struktura molekul. Teorie valenční vazby. Hybridizace atomových orbitalů. Teorie molekulových orbitalů (MO). Typy a tvary molekulových orbitalů, typy kovalentních vazeb (s, p, d). Řád vazby. Polarizovatelnost molekul. Iontové sloučeniny a iontová vazba. Zjišťování krystalové struktury, difrakce roentgenova záření. Kovová vazba, síla vazby. Slabé interakce mezi molekulami, vazba vodíkovým můstkem, van der Waalsovy síly. Elektrické, magnetické a optické vlastnosti molekul. Interakce záření s hmotou.
  • Vlastnosti kapalin a mezimolekulární síly. Tenze par kapaliny. Osmotický tlak. Elektrolytická disociace iontových látek, Vodivost iontů, silné a slabé elektrolyty, elektrolytická vodivost, aktivita elektrolytu, aktivitní koeficient, iontová síla roztoku.
  • Chemická kinetika. Rychlost chemických reakcí, rychlostní zákon, rychlostní konstanta a řády reakcí. Molekularita. Vratné, následné, paralelní a řetězové reakce. Fyzikální a chemická adsorpce. Srážková teorie, účinné srážky. Teorie aktivovaného komplexu. Reakční koordináta, aktivační energie, vliv teploty na reakční rychlost. Katalýza: katalyzátory, katalyzované reakce, autokatalýza, homogenní katalýza. Adsorpce a chemisorpce, heterogenní katalýza. Fotochemické reakce. Radikálové reakce.
  • Použití stavové rovnice ideálního plynu a výpočet parciálních tlaků.
  • Formulace prvního termodynamického zákona. Výpočet práce při výrobě plynu. Entalpie: definice, význam, vztah mezi ΔH a ΔU. Izobarická a izochorická tepelná kapacita. Použití Hessova zákona.
  • Termodynamická definice entropie a výpočet změny entropie pro izotermickou expanzi ideálního plynu. Clausiova nerovnost. Definice Helmholtzovy a Gibbsovy energie a na nich založená kritéria samovolného děje. Výpočet maximální práce a maximální neobjemové práce reakce. Výpočet standardní Gibbsovy energie reakce. Fundamentální rovnice chemické termodynamiky. Molární Gibbsova energie ideálního plynu.
  • Chemický potenciál čisté látky. Kritérium fázové rovnováhy. Fázový diagram čisté látky. Fázové pravidlo. Závislost chemického potenciálu na T a p.
  • Definice chemického potenciálu a fundamentální rovnice chemické termodynamiky pro směsi. Závislost chemického potenciálu ideálního plynu na tlaku. Raoultův zákon a Henryho zákon. Aktivita rozpouštědla: definice, postup při určování, aktivitní koeficient..
  • Reakční Gibbsova energie a podmínka rovnováhy. Případ obecné reakce: reakční Gibbsova energie v libovolném stádiu reakce, způsob výpočtu standardní reakční Gibbsovy energie, definice reakčního kvocientu. Definice a výpočet rovnovážné konstanty. Le Chatelierův princip: Odezva rovnováh na změny tlaku a teploty. Rozepsání oxidačně-redukční reakce na poloreakce. Výpočet napětí článku a vztah rovnovážného napětí článku k reakční Gibbsově energii. Interpretace řady napětí kovů. Určování rovnovážných konstant ze standardního napětí článku.

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 na mokré cestě, rozklady vzorků na suché cestě. Principy kvalitativní chemické analýzy.
  • Gravimetrie. Teorie vzniku sraženin, pochody na sraženinách, vážení, zpracování sraženin, gravimetrické postupy.
  • Titrační metody. Popis rovnováh. Protolytické, komplexotvorné a srážecí rovnováhy. Redoxní rovnováhy, standardní a formální potenciál. 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. Potenciometrické metody. Indikační a referenční elektrody, iontově selektivní elektrody, skleněná elektroda. Měření pH. Potenciometrická indikace průběhu titrací a ekvivalenčního bodu, Granova linearizace titračních křivek. Konduktometrické metody. Elektrogravimetrie, coulometrie. Polarizační křivky, vylučovací proud, Faradayovy zákony. Coulometrie při konstantním potenciálu a při konstantním proudu. Voltametrie, polarografie. Polarografická analýza.
  • Optické analytické metody. Elektromagnetické záření, Bouguer-Lambert-Beerův zákon, příčiny absorpce a emise záření. Molekulová absorpční spektroskopie (UV, VIS, IR), atomová absorpční a emisní spektroskopie, luminiscenční metody. Refraktometrie, polarimetrie. Hmotnostní spektrometrie.
  • Separační metody. Kapalinová extrakce. Analytické využití ionexů. Chromatografie na tenké vrstvě sorbentu. Plynová chromatografie a HLPC (vysokoúčinná kapalinová chromatografie) – instrumentace, kvalitativní a kvantitativní charakteristiky, použití. Elektromigrační metody, zónová elektroforéza, izotachoforéza.
  • Hodnocení výsledků analýz. Analytický signál, standardizace, kalibrační křivka. Parametry analytické metody. Chyby a jejich vztah k parametrům analytických metod. Statistické vyhodnocování analytických 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.

K dispozici jsou Vám komplexní informace ke zkoušce z organické chemie a také vzorový test z organické chemie.

Navazující magisterské studium

Požadavky ke státní závěrečné zkoušce

  • Státní závěrečná zkouška se skládá z obhajoby diplomové práce a vlastní zkoušky před komisí.
  • Obhajoba diplomové práce sestává z 15minutové 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 posudcích vedoucího a oponenta práce a odpovídá na dotazy vznesené v průběhu obhajoby.

Požadavky ke specializacím Genomika a proteomika naleznete na stránkách GEPR.

Specializace Biochemie

Ústní zkouška sestává ze tří okruhů, a to:

  • Pokročilá biochemie
  • Enzymologie
  • Biotechnologie

Bioenergetika

  • Makroergní sloučeniny (hlavní zástupci, vznik ATP fosforylací na úrovni substrátu, oxidační fosforylací a fotofosforylací, adeninnukleotidová hotovost buňky, fosfokreatin, mechanismy využití ATP k pohánění buněčných procesů)
  • Elektrontransportní řetězce v produkci energie (principy organizace elektrontransportních řetězců u mitochondrií, chloroplastů a bakterií, donory a akceptory respirací, mechanismy vzniku protonového gradientu, souvislost s biogeochemickými cykly prvků v přírodě)

Fyziologická biochemie a biochemie regulací

  • Molekulové motory (bakteriální bičíky, rotační katalýza v ATP synthase, kinesiny, dyneiny, myosiny, cytoskeletální transport, činnost svalů, řasinek a bičíků)
  • Biochemie buněčných organel a kompartmentů (mitochondrie, plastidy, endoplazmatické retikulum, Golgiho aparát, lysosomy, peroxisomy, vakuoly - metabolické funkce, biogeneze)
  • Mezibuněčná a vnitrobuněčná signalizace (signály intrakrinní, autokrinní, juxtakrinní, parakrinní a endokrinní, hormony – eikosanoidy, steroidy, deriváty aminokyselin, receptory spojené s iontovými kanály, G-proteiny a tyrosinkinasou, intracelulární receptory, druzí poslové a jejich funkce – cAMP, cGMP, inositoltrisfosfát, Ca2+, NO, diacylglycerol, fosfoinositidy, příklady signálních drah)
  • Regulace a integrace energetického metabolismu u člověka (makroživiny jako zdroje energie, energetické zásoby buněk a organismu, metabolismus tkání, meziorgánový transport, hormonální regulace, úloha AMP-dependentní proteinkinasy)
  • Metabolismus xenobiotik (metabolické přeměny cizorodých lipofilních látek, enzymy prvé fáze - oxidační, redukční a hydrolytické, enzymy druhé fáze - konjugační a nekonjugační, regulace tvorby, příčiny toxicity xenobiotik)

Biochemické metody

  • Extrakce, purifikace a kvantifikace proteinů – pufry, detergenty, chemická a mechanická lýze buněk, solubilizace inkluzních tělísek, metody stanovení celkového obsahu proteinů a analýzy jejich směsí.
  • Nechromatografické metody purifikace – frakcionace, ultrafiltrace, diferenciální centrifugace, preparativní elektroforéza a izoelektrická fokusace
  • Chromatografické metody purifikace – gelová permeační, iontově výměnná, chromatofokusace, hydrofobní, afinitní, kovalentní, kvantifikace postupu purifikace)
  • Rekombinantní proteiny – exprese proteinů v bakteriích (klonovací strategie, použití kodónů, omezení toxických efektů v důsledku nadprodukce, zvýšení stability a posttranslační modifikace, glykosylace), exprese proteinů v eukaryontních buňkách, výhody a nevýhody jednotlivých expresních systémů
  • Místně cílená mutageneze.
  • Stanovení relativní molekulové hmotnosti biopolymerů – elektroforéza v polyakrylamidu s SDS, gelová permeační chromatografie, hmotnostní spektrometrie, rozptyl světla, centrifugační metody.
  • Funkční proteomika – analýza interakcí protein-protein a proteinových komplexů, klasifikace proteinových vzorků pomocí MS, imunochemické přístupy a jejich komplementarita
  • Určení prostorové struktury biopolymerů – CD a IR spektrometrie, NMR, rentgenostrukturní analýza
  • Studium interakce makromolekula-ligand – rovnovážná dialýza a další metody založené na fázové separaci, spektroskopické techniky, izotermická titrační kalorimetrie, použití biosenzorů, zpracování dat a získání hodnot parametrů vazby
  • Chemická struktura nukleových kyselin.
  • Genomika a genová exprese – bioinformatické nástroje, DNA mikroarrays, současné sekvenační techniky nukleových kyselin (Sanger, NGS), metagenomika, metody kvalitativní i kvantitativní analýzy genové exprese, techniky pro editaci genomu (ZFNs, TALENs, CRISPR).
  • Rozdíly v transkripci a translaci u prokaryot a eukaryot – sigma factor, aktivátory a represory, zesilovače transkripce.
  • Klonování DNA – konstrukce genových knihoven, blotovací techniky, používání DNA databází.
  • Real-time PCR – princip, pravidla pro návrh primerů a sond, SybrGreen, TaqMan, Molecular beacons.
  • Detekce bodových polymorfismů – metody založené na PCR, RFLP, SNaPshot, microarrays, CNV analýza, sekvenace
  • Využití DNA diagnostiky v přímé detekci mikroorganizmů a virů – detekce MTB, borélií, chlamydií, HIV, virových hepatitid, herpetických virů, atd.

Enzymologie

  • Enzymová aktivita a její měření (způsoby vyjadřování enzymové aktivity, standardizace podmínek, příklady měření fotometrických, fluorimetrických, luminometrických, kalorimetrických a měření s použitím pH státu, analýza izoenzymového složení, význam katalytických koncentrací enzymů v klinické biochemii)
  • Kinetika jednosubstrátové enzymové reakce (rovnovážné a stacionární přiblížení, rovnice Michaelise a Mentenové v diferenciálním a integrálním tvaru, význam a experimentální stanovení Michaelisovy konstanty a limitní rychlosti, prestacionární kinetika)
  • Inhibice enzymových reakcí (typy reversibilní inhibice a jejich diagnostika, inhibice substrátem a produktem, vysokoafinitní reverzibilní inhibitory, ireverzibilní inhibice - afinitní značení, inaktivace závislá na reakčním mechanismu, analoga přechodového stavu.
  • Inhibitory enzymů v praxi. Příklady inhibitorů a mechanismu jejich účinku: léčiva, herbicidy, pesticidy, toxiny.
  • Kinetika vícesubstrátových enzymových reakcí (klasifikace kinetických mechanismů a jejich znázornění pomocí Clelandovy symboliky, kinetické rovnice, experimentální rozlišení mezi jednotlivými mechanismy, primární a sekundární grafy, inhibice produkty, analogy substrátů, izotopová výměna)
  • Regulace enzymové aktivity (regulace na úrovni biosyntézy a odbourávání molekul enzymu, aktivace proenzymů/zymogenů, reverzibilní kovalentní modifikace, protein fosforylasy a protein fosfatasy, alosterické enzymy, regulační místa hlavních metabolických drah)
  • Imobilizované enzymy (používané nosiče, chemické metody imobilizace, kinetika imobilizovaných enzymů, vnější a vnitřní difuze substrátu, vliv imobilizace na kinetické parametry, pH optimum a stabilitu enzymu, význam imobilizovaných enzymů pro praxi)
  • Enzymy jako činidla, značky a reportéry (stanovení analytů s použitím rozpustných enzymů, rovnovážné a kinetické metody, enzymové biosenzory - rozdělení podle měřené elektrické veličiny, analytické charakteristiky a příklady použití, enzymová imunoanalýza, enzymy jako markery genové exprese)
  • Chemické mechanismy enzymové katalýzy (acidobasická katalýza, nukleofilní a elektrofilní katalýza, kovalentní katalýza, příklady účasti konkrétních aminokyselinových zbytků a kofaktorů)

Obecné parametry biotechnologických procesů

  • Míchání, laminární a turbulentní tok v bioreaktorech, dopad na vlastnosti produkčních organismů.
  • Rozdíly mezi laboratorním, poloprovozním a provozním měřítkem, přenos parametrů bioprocesu do většího měřítka.
  • Aerace v bioprocesu, určení objemového koeficientu přestupu kyslíku, biochemické a biotechnologické parametry optimální aerace.
  • Kinetika bioprocesů. Kinetika růstu biomasy v jednorázovém procesu. Kinetika spotřeby substrátu a tvorby produktu.
  • Základní principy kontinuální kultivace. Rovnovážný stav v chemostatu a vyplavování kultury, odhad zřeďovací rychlosti z údajů jednorázového procesu.
  • Imobilizované biokatalyzátory, biotechnologický význam, rozdíly mezi volnými a imobilizovanými enzymy a buňkami. Dopad imobilizace na parametry reakce. Základní typy bioreaktorů s imobilizovanými biokatalyzátory, význam kinetických rovnic popisujících daný reaktor.

Biochemické a biologické principy vybraných biotechnologických procesů

  • Sekundární metabolismus a biotechnologie, biochemické principy.
  • Výroba piva. Suroviny a hlavní fáze výroby, působení amylas, pivovarské kvasinky, průběh kvašení a dokvašování.
  • Výroba vína. Suroviny a hlavní fáze výroby, vinné kvasinky, průběh hlavního kvašení a dokvašování.
  • Produkce biomasy jako zdroje bílkovin. Obnovitelné a neobnovitelné suroviny, organismy, základní principy procesů.
  • Biotechnologie v ochraně životního prostředí. Bioremediace, biochemické a biologické principy a praktická řešení: biodegradace uhlovodíků, likvidace toxických kovů, důlní odpady. Bioplyn, biopaliva, řasy v biotechnologii. Bioelektřina (princip buněčných palivových článků).
Specializace Analytická biochemie

Ústní zkouška sestává ze tří částí. Okruh Pokročilá biochemie je povinný pro všechny studenty, další dva okruhy si pak vybírají studenti podle svého zaměření a svých preferencí.

  • Pokročilá biochemie
  • Klinická biochemie a patobiochemie
  • Imunologie
  • Instrumentální analytická chemie
  • Pokročilá molekulární biologie

Pokročilá biochemie

Biochemické metody
  • Extrakce, purifikace a kvantifikace proteinů. Pufry, detergenty, chemická a mechanická lýze buněk, solubilizace inkluzních tělísek, metody stanovení celkového obsahu proteinů a analýzy jejich směsí, frakcionace, ultrafiltrace, diferenciální centrifugace, preparativní elektroforéza a izoelektrická fokusace, chromatografické metody - iontově výměnná, chromatofokusace, hydrofobní, afinitní, kovalentní, kvantifikace postupu purifikace.
  • Příprava rekombinantních proteinů. Expresní systémy, vektory, značky, posttranslační modifikace, glykosylace. Amplifikace genu, klonování, selekce buněk s klonovaným genem, indukce exprese. Místně cílená mutageneze.
  • Stanovení relativní molekulové hmotnosti biopolymerů. Elektroforéza v polyakrylamidu s SDS, gelová permeační chromatografie, hmotnostní spektrometrie, rozptyl světla, centrifugační metody.
  • Proteomika. 2D-elektroforéza, tryptické štěpení, LC-MS, sekvenace, využití databází.
  • Určení prostorové struktury biopolymerů. CD a IR spektrometrie, NMR, rentgenostrukturní analýza, in silico analýza.
  • Studium interakce makromolekula-ligand. Rovnovážná dialýza a další metody založené na fázové separaci, spektroskopické techniky, izotermická titrační kalorimetrie, použití SPR biosensorů, afinitní kapalinova chromatografie a a elekreoforéza, zpracování dat a získání hodnot parametrů vazby.
  • Metabolomika a její strategie, exo- a endometabolom. Extrakce, analýza a profilování metabolitů, metabonomika. Zhášení metabolismu. Využití technik NMR, MS, GS-MS, LC- MS a CE-MS.
Enzymologie
  • Enzymová aktivita a její měření. Způsoby vyjadřování enzymové aktivity, standardizace podmínek, příklady měření fotometrických, fluorimetrických, luminometrických, pH statu, analýza izoenzymového složení, význam pro klinické biochemii.
  • Kinetika jednosubstrátové enzymové reakce. Rovnovážné a stacionární přiblížení, rovnice Michaelise a Mentenové v diferenciálním a integrálním tvaru, význam a experimentální stanovení Michaelisovy konstanty a limitní rychlosti.
  • Inhibice enzymových reakcí. Typy reversibilní inhibice a jejich diagnostika, inhibice substrátem a produktem, ireverzibilní inhibice - afinitní značení, inaktivace závislá na reakčním mechanismu, analoga přechodového stavu.
  • Kinetika vícesubstrátových enzymových reakcí. Klasifikace kinetických mechanismů a jejich znázornění pomocí Clelandovy symboliky, kinetické rovnice, experimentální rozlišení mezi jednotlivými mechanismy, primární a sekundární grafy, inhibice produkty, analogy substrátů, izotopová výměna.
  • Regulace enzymové aktivity. Regulace na úrovni biosyntézy a odbourávání molekul enzymu, aktivace proenzymů/zymogenů, reverzibilní kovalentní modifikace, protein fosforylasy a protein fosfatasy, alosterické enzymy, regulační místa hlavních metabolických drah.
  • Imobilizované enzymy Používané nosiče, kovalentní imobilizace, kinetika imobilizovaných enzymů, vnější a vnitřní difúze substrátu, vliv imobilizace na kinetické parametry, pH optimum a stabilitu enzymu, význam imobilizovaných enzymů pro praxi.
  • Enzymy jako činidla, značky a reportéry. Stanovení analytů s použitím rozpustných enzymů, rovnovážné a kinetické metody, enzymové biosensory - rozdělení podle měřené elektrické veličiny, analytické charakteristiky a příklady použití, enzymová imunoanalýza, enzymy jako markery genové exprese.
Bioenergetika
  • Makroergní sloučeniny. Hlavní zástupci, vznik ATP fosforylací na úrovni substrátu, oxidační fosforylací a fotofosforylací, adeninnukleotidová hotovost buňky, fosfokreatin, mechanismy využití ATP k pohánění buněčných procesů.
  • Elektrontransportní řetězce v produkci energie. Principy organizace elektrontransportních řetězců u mitochondrií, chloroplastů a bakterií, donory a akceptory respirací, mechanismy vzniku protonového gradientu, souvislost s biogeochemickými cykly prvků v přírodě.
Fyziologická biochemie a biochemie regulací
  • Molekulové motory. Bakteriální bičíky, rotační katalýza v ATP synthase, kinesiny, dyneiny, myosiny, cytoskeletální transport, činnost svalů.
  • Biochemie buněčných organel a kompartmentů. Mitochondrie, plastidy, endoplazmatické retikulum, Golgiho aparát, lysosomy, peroxisomy, vakuoly - metabolické funkce, biogeneze.
  • Mezibuněčná a vnitrobuněčná signalizace. Signály intrakrinní, autokrinní, juxtakrinní, parakrinní a endokrinní, hormony - eikosanoidy, steroidy, deriváty aminokyselin, receptory spojené s iontovými kanály, G-proteiny a tyrosinkinasou, intracelulární receptory, druzí poslové a jejich funkce - cAMP, cGMP, inositoltrisfosfát, Ca2+, NO, diacylglycerol, fosfoinositidy, příklady signálních drah.
  • Regulace a integrace energetického metabolismu u člověka. Makroživiny jako zdroje energie, energetické zásoby buněk a organismu, metabolismus tkání, meziorgánový transport, hormonální regulace, úloha AMP-dependentní proteinkinasy.
  • Metabolismus xenobiotik. Metabolické přeměny cizorodých lipofilních látek, enzymy prvé fáze - oxidační, redukční a hydrolytické, enzymy druhé fáze - konjugační a nekonjugační, regulace tvorby, příčiny toxicity xenobiotik.

Klinická biochemie a patobiochemie

Klinická biochemie
  • Předmět a organizace klinické biochemie. Specifické rysy klinicko-biochemické analytiky, charakteristiky preanalytické, analytické a postanalytické fáze laboratorního vyšetření. Analytické a klinické požadavky na klinicko-biochemickou analýzu.
  • Biologický materiál. Materiál pro klinicko-biochemická vyšetření, zásady správného odběru materiálu, jeho transportu a uchovávání. Mimoanalytické vlivy ovlivňující výsledek vyšetření.
  • Analýza moče. Kvalitativní analýza, semikvantitativní metody, diagnostické proužky. Morfologická analýza močového sedimentu.
  • Analýza anorganických látek. Analýza iontů, plamenová fotometrie, AAS, ISE, absorpční fotometrie, enzymové metody. Celková koncentrace a aktivita iontů. Principy stanovení: sodíku, draslíku, vápníku, hořčíku, železa, chloridů, hydrogen- a dihydrogenfosfátů.
  • Osmolalita. Stanovení, výpočet, osmolalita séra a moče, poruchy osmolality, stanovení pH, pCO2, pO2.
  • Analýza nízkomolekulárních organických látek. Analytické principy a zvláštnosti. Využití enzymů jako analytických činidel. Chinoniminová reakce. Principy stanovení glukosy, močoviny, kyseliny močové, bilirubinu, kreatininu, lipidů.
  • Analýza plazmatických bílkovin. Celkové bílkoviny, albumin, elektroforéza bílkovin, hemoglobin a glykované proteiny.
  • Imunoanalýza. Antigen, protilátky, interakce Ag-Ab, precipitační křivka, křížová reaktivita, značené imunochemické metody. EIA – homogenní a heterogenní, ELISA – jednoduchá a sendvičová, přímá, nepřímá, kompetitivní. Imunoprecipitační metody. Imunoaglutinační metody. Imunochromatografie.
  • Stanoveni katalytické koncentrace enzymů. Metoda konstantního času, kinetická metoda, optický test, spřažené reakce. Princip stanovení katalytické koncentrace vybraných enzymů a jejich diagnostický význam: AST, ALT, ALP, GMT, AMS, CK, LPS, ACP, CHE. Isoenzymy.
  • Mechanizace a automatizace v klinické biochemii. Analyzátory, jejich rozdělení. Diagnostické soupravy. Organizace práce v klinicko-biochemické laboratoři, laboratorní a nemocniční informační systémy.
  • Statistika a chemometrie v klinické biochemii. Základní pojmy. Kontrola kvality. Validace, verifikace, nejistota. Přesnost, bias. Kontrolní a kalibrační materiál. Referenční materiály, referenční metody. Srovnávání metod, zavádění metod. Referenční hodnoty a referenční interval, diskriminační hodnota. Kritická diference.
  • Standardizace v klinické biochemii. Význam a cíle standardizace. Standardizace v národním a mezinárodním měřítku.
  • Laboratorní diagnostika vybraných onemocnění. Nekrózy myokardu, chronického srdečního selhání, poruch metabolismu sacharidů, metabolického syndromu.
Patobiochemie
  • 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. Anatomie a fyziologie ledvin, vylučování odpadních látek. Ledvinový funkční test, clearance. Akutní a chronické onemocnění ledvin.
  • 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. Úloha jater a ledvin v udržování ABR.
  • Metabolismus cukrů. Diabetes mellitus (DM). Transportéry, využití glukosy tkáněmi, metabolismu glukosy v resorpční a postresorpční fázi. Hormonální regulace metabolismu glukosy. Funkce insulinu a glukagonu. Klasifikace diabetu - diabetes I. a II. typu. Diagnostika DM. Komplikace při DM, diabetická ketoacidosa.
  • Metabolismus lipidů a lipoproteinů. Rozdělení lipoproteinů, základní chemická, fyzikální a fyziologická charakteristika. Syntéza a metabolismus. Cholesterol. Dyslipoproteinemie.
  • Biochemie jater. Anatomie a normální funkce jater. Metabolismus žlučových barviv. Zvýšená koncentrace bilirubinu - ikterus. Jaterní funkční test, klinicky důležité jaterní enzymy. Alkohol.
  • Biochemie trávení. Slinivka břišní. Anatomie gastrointestinálního traktu. Endokrinní a exokrinní funkce pankreatu, funkční test. Pankreatitidy. Trávení a resorpce sacharidů, proteinů a lipidů. Enterohepatální oběh žlučových kyselin.
  • Biochemie kostní tkáně. Metabolismus fosforu, hořčíku, vápníku. Kalcitonin, parathyroidní hormon, kalcitriol. Poškození 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. Vznik a účinek oxidu dusnatého. Energetika svalové kontrakce a relaxace.
  • Onemocnění srdce a hypertenze. Enzymy a důležité bílkoviny srdečního svalu. Akutní infarkt myokardu. Regulace krevního tlaku.
  • Vrozené metabolické poruchy. Základní rozdělení, typy dědičnosti, prenatální diagnostika, novorozenecký screening. Vybrané dědičné choroby – fenylketonurie, alkaptonurie, hyperhomocysteinemie, choroba javorového sirupu, galaktosemie, intolerance fruktosy, poruchy metabolismu purinů, hemoglobinpatie, cystická fibróza.
  • Endokrinologie – regulace na úrovni organismu. Regulace na úrovni organismu Řízení hormonální hladiny. Mechanismus účinku hormonů. Thyreoidální diagnostika, reprodukční endokrinologie.
  • Tumor, tumorové markery Základní charakteristika nádorové buňky. Strategie laboratorních vyšetření. Požadavky na ideální nádorový marker. Používané tumorové markery.

Imunologie

  • Základaní pojmy. Charakteristika imunitního systému. Základní vlastnosti imunitního systému. Nespecifická imunita. Specifická imunita. Buněčná imunita. Humorální imunita.
  • Buňky a tkáně imunitního systému. Lymfatický systém, primární a sekundární lymfatické orgány. Vývoj a funkce T a B lymfocytů, klonálně selekční teorie. Vývoj a funkce fagocytů. Imunologická tolerance. Antigeny a protilátky.
  • Antigeny, hapteny, imunogeny. Vlastnosti a tvorba protilátek. Reakce antigenů a protilátek. Hlavní histokompatibilitní komplex.
  • Charakteristika zánětu, komplement. Vznik zánětu. Aktivace fagocytů v zánětu. Cesty aktivace komplementu, opsonizace. Následky zánětlivých reakcí.
  • Mechanismy tvorby reaktivních metabolitů kyslíku a dusíku v zánětu. Aktivace NADPH oxidasy. Aktivace NO syntasy.
  • Poškození biologicky důležitých molekul reaktivními metabolity kyslíku a dusíku. Peroxidace lipidů, vznik imunologicky aktivních látek. Poškození a reparace DNA. Glykace a glykooxidace. Oxidativní stres a antioxidační adaptační mechanismy. Imunologické aspekty chorob vyvolaných působením reaktivních metabolitů kyslíku a dusíku (ateroskleróza, ischemie/reperfuze, diabetes, stárnutí).
  • Buněčné interakce. Receptory na buňkách imunitního systému. Adhezívní molekuly. Cytokiny. Prezentace antigenu.
  • Úloha krevních destiček v imunitních reakcích
  • Receptory buněk imunitního systému a signálová transdukce. TCR, BCR, komplementové a Fc receptory. Intracelulární signálování asociované s aktivací protein kináz. Intracelulární signálování asociované s aktivací G-proteinů.
  • Imunita k infekčním nemocem. Imunita k bakteriálním infekcím. Spolupráce T a B lymfocytů. Mukózní imunitní systém. Imunita k virům, prvokům a houbám. Antigenní variabilita, latentní stadium virových infekcí, imunosuprese navozená patogenem. Poruchy imunitního systému. Primární imunodeficity, sekundární imunodeficity. Reakce imunologické přecitlivělosti typu I-IV. Autoimunitní reakce.
  • Imunomodulace. Vakcinace. Pasivní a aktivní imunizace.
  • Protinádorová a transplantační imunita. Transplantační imunita. Antigeny krevních skupin. Protinádorová imunita.
  • Speciální metody v imunologii. Sérologické reakce - precipitační imunodifuzní, imunoelektroforetické metody, zákalové reakce (nefelometrie, turbidimetrie), aglutinační, hemaglutinační metody, aktivita komplementu, fagocytóza, vyšetření HLA-antigenů, základy interpretace výsledků imunologických laboratorních testů, práce s buňkami imunitního systému, alergologické vyšetření, monoklonální protilátky a jejich využití v praxi (návaznost na proběhlé exkurze), imunochemicke metody - RIA, FIA, EIA, využití všech vyjmenovaných metod v praxi, imunoassays, Western blotting, luminometrie, fluorimetrie a průtoková cytometrie

Instrumentální analytická chemie

  • Analytický proces a vyhodnocování výsledků.
  • Odběr a uchovávání vzorku; příprava vzorku k analýze; měření a stanovení; výpočet a vyjadřování výsledku; nejistota výsledku. přesnost a správnost výsledků; náhodná a systematická chyba; statistické rozdělení výsledků; Gaussův zákon šíření chyb.
  • Kinetické a katalytické metody. Rychlost chemické reakce; analytické využití rekční rychlosti; stanovení založená na kinetice nekatalyzovaných a katalyzovaných reakcí; enzymatické a neenzymatické katalytické reakce; micelární katalýza; analytické využití.
Separační techniky, chromatografie, elektromigrační techniky
  • Základy chromatografických separací – chromatogram; teorie chromatografie – klasická a kinetická; rozlišení; kvalitativní informace; kvantitativní analýza;
  • Plynová chromatografie – retenční data; rozdělovací chromatografie; separace v plynné fázi; plynový chromatograf; stacionární fáze; kapilární kolony; adsorpční chromatografie.
  • Kapalinová chromatografie: HPLC; rozdělovací chromatografie; stacionární fáze; obrácené fáze; eluotropní řada; aplikace; adsorpční chromatografie; iontová chromatografie klasická a HPLC; gelová chromatografie; tenkovrstvá chromatografie; chromatografie v v superkritické kapalině
  • Elektromigrační techniky: elektroforéza; kapilární zónová elektroforéza; izotachoforéza; izoelektrická fokusace.
  • Frakcionace tokem v poli.
Metody chemické analýzy a jejich použití
  • Volumetrie: acidobazické, komplexometrické, oxidačně redukční a srážecí titrace.
  • Gravimetrie.
  • Elektroanalytické metody: potenciometrie; voltammetrie; polarografie; coulometrie.
  • Analýza v toku kapaliny (flow injection analysis)
  • Termická analýza.
  • Organická elementární analýza.
  • Chemické sensory: elektrochemické sensory; optické sensory; tepelné sensory.
Analýza sloučenin a molekulově specifická analýza
  • UV-Vis spektrometrie; emise a luminiscence: principy; instrumentace; analytická informace v UV-Vis absorpční spektroskopii; molekulová fluorescence, fosforescence a chemiluminiscence.
  • Infračervená a Ramanova spektroskopie: principy; experimentální uspořádání; analytická informace v IČ oblasti spetra; aplikace ve strukturní analýze.
  • Nukleární magnetická resonance: fyzikální základy; chování jádra atomu v magnetickém poli; instrumentace; spektrální parametry (chemický posun, spin-spinové interakce); informace z chemického posunu; informace ze spin-spinových interakcí; dvourozměrná NMR spektroskopie.
  • Organická hmotnostní spektrometrie: princip; instrumentace; měkké ionizační techniky; zavádění vzorků do hmotnostního spektrometru; kombinované techniky s chromatografií; tandemová hmotnostní spektrometrie; analytické vlastnosti; kvalitativní a kvantitativní analýza; informace o struktuře; aplikace.
  • Analytická elektronová mikroskopie (AEM); hmotnostní spektrometrie sekundárních iontů (SIMS); instrumentace, mikroskopie atomových sil (AFM), principy; instrumentace; aplikace.

Pokročilá molekulární biologie

  • Historie molekulární biologie, její současný vývoj a perspektivy.
  • Informační makromolekuly, genetická informace, genetický kód.
  • Gen, genom, proteom. Molekulární struktura a organizace buněčného a virového genomu.
  • Replikace DNA prokaryotického, eukaryotického a virového genomu.
  • Transkripce a posttranskripční úpravy. Redakční úpravy hnRNA, sestřih a samosestřih. Translace a posttranslační úpravy. Struktura a funkce tRNA a ribozomů.
  • Regulace genové exprese u prokaryot a eukaryot. Pozitivní a negativní kontrola genové exprese. Transkripční faktory.
  • Molekulární podstata mutace a rekombinace.
  • Reparace mutačně poškozené DNA.
  • Mobilní elementy prokaryot a eukaryot. Transpozony a retrotranspozony, mechanismus transpozice.
  • Modifikace a restrikce DNA.
  • Základní metody molekulární biologie (restrikční a sekvenční analýza DNA, DNA hybridizace, klonování DNA, základní typy vektorů, polymerázová řetězová reakce)
  • Základy genového inženýrství (příprava transgenních organismů a jejich využití ve výzkumu a v praxi, mutageneze in vitro, genová terapie).

Specializace Bioinformatika

Ústní zkouška sestává ze tří částí:

  • Pokročilá biochemie a její metody
  • Bioinformatika a strukturní bioinformatika
  • Chemoinformatika a molekulové modelování

Pokročilá biochemie a její metody

  • Úvod do genomiky. Definice a struktura genů, určení sekvence nukleových kyselin (Sanger, NGS).
  • Nukleové kyseliny – složení DNA a RNA, struktura a funkce. Monomerní jednotky, konformace a její popis, cukrfosfátová páteř, primární, sekundární struktura (dvojšroubo- vicové struktury, párování bazí), terciární struktura a principy její stavby (interakce bazí, intramolekulární interakce), vyšší struktury, interakce s proteiny.
  • Úvod do proteomiky. Vyhledání a určení základních vlastností proteinů in silico a pomocí experimentálních přístupů. Analýza proteinů pomocí hmotností spektrometrie (MS) – principy a možnosti v biochemii. Imunochemické přístupy a jejich komplementarita.
  • Struktura a funkce proteinů. Primární, sekundární, terciární a kvartérní struktura. Nekovalentní interakce stabilizující biomakromolekuly. Disperzní síly, van der Waalsovy interakce, sterické repulse, iontové interakce, vodíková vazba. Aminokyseliny – chemické a fyzikální vlastnosti aminokyselin. Kódované a nekódované aminokyseliny, aminokyseliny esenciální. peptidová vazba. Funkce proteinů.
  • Enzymy – nomenklatura a názvosloví, stavba enzymů, pojmy holoenzym, apoenzym, kofaktor, koenzym, kosubstrát, prostetická skupina. Vyjadřování enzymové aktivity, aktivní centrum, specifita a mechanismus účinku. Enzymová kinetika - vliv vnitřních a vnějších faktorů na enzymovou reakci.
  • Příprava rekombinantních proteinů. Definice, historie. Expresní systémy, vektory, značky, postranslační modifikace, glykosylace. Amplifikace genu, klonování, selekce buněk s úspěšně klonovanym genem, indukce exprese. Místně cílená a náhodná mutageneze.
  • Extrakce, purifikace a kvantifikace proteinů. Lýze buněk, inhibice proteolýzy a oxidace, solubilizace inkluzních tělísek. Nechromatografické metody - frakcionace, ultrafiltrace, diferenciální centrifugace, preparativní elektroforéza a izoelektrická fokusace. Chromatografické metody - gelová permeační, iontově výměnná, chromatofokusace, hydrofobní, afinitní, kovalentní. Metody stanovení celkového proteinu. Kritéria čistoty proteinu.
  • Integrace a regulace metabolismu u člověka. Základní metabolické dráhy (glykolýza, citrátový cyklus, ornithinový cyklus, dýchací řetězec), schopnost je komentovat v předloženém schematu), makroergické sloučeniny, ATP, působení hormonů, kontrolní místa regulace metabolismu sacharidů a lipidů.

Bioinformatika a strukturní bioinformatika

  • Úvod do genomiky. Definice a struktura genů, určení sekvence nukleových kyselin (Sanger, NGS).
  • Úvod do proteomiky. Definice pojmů protein, proteoforma, proteom, proteotyp. Identifikace proteinu a určení sekvence aminokyselin pomocí hmotnostní spektrometrie.
  • Databáze biologických dat. Molekulárně-biologická data. Rozdělení biologických databází (primární, sekundární, strukturní, genomové). Složené databáze. Instituce pro správu bioinformatických dat. Formát a anotace záznamů v databázích. Vyhledávání v databázích (textové vyhledávání, sekvenční přiložení).
  • Sekvenční přiložení. Párové a mnohočetné přiložení. Základní algoritmy, matice. Přiložení nukleotidové a aminokyselinové sekvence. Význam a použití přiložení pro analýzu dat.
  • Predikce ORF a genů. Čtecí rámce, překlad nukleotidové sekvence do proteinové, genetický kód. Nástroje pro překlad nukleotidových sekvencí. Predikce genů u prokaryot. Predikce genů u eukaryot. Sestřih. Chyby při predikci. Programy a nástroje pro identifikaci genů.
  • Fylogenetická analýza.
  • Design primerů. Základní charakteristiky primerů a jejich význam. Softwarové nástroje pro design primerů. Použití primerů.
  • Predikce vlastností a funkce proteinů. Základní fyzikálně-chemická charakteristika proteinu (izoelektrický bod, extinkční koeficient, molekulová hmotnost). Predikce lokalizace proteinu u prokaryot (Gram pozitivní, Gram negativní bakterie) a eukaryot. Posttranslační modifikace.
  • Predikce sekundární a terciární struktury proteinů (algoritmy a nástroje). Vyhledávání funkčních a strukturních motivů v sekvencích, predikce funkce proteinů. Homologní modelování. Threading. Predikce ab initio. Srovnání jednotlivých metod, validace modelů. Databáze struktur, vizualizace struktur.
  • Struktura sacharidů a lipidů, oligo- a polysacharidy, zápis sekvence sacharidů, 3D struktura.
  • Experimentální metody pro určení struktury, difrakční metody, NMR, elektronová mikroskopie. Strukturní přístupy na bázi MS.
  • Validace biomakromolekulárních struktur – validační kritéria a validační reporty Validace ligandů - validační kritéria a validační reporty.
  • Interakce proteinů s malými molekulami, molekulární dokování. epitelové tkáně a vazivové tkáně.

Chemoinformatika a molekulové modelování

  • Modely pro predikci fyzikálně chemických vlastností molekul na základě jejich struktury (QSPR modely) – teoretický popis modelu, jejich návrhy a výběr deskriptorů Lineární a multilineární regrese v QSPR modelu. Metriky kvality QSPR modelu, nelineární QSPR modely. Aplikace QSPR modelů pro predikci konkrétních veličin (pKa, log P)
  • Virtuální screening v chemoinformatice: “drug-likeness”, virtuální screening založený na struktuře ligandu, virtuální screening založený na struktuře receptoru.
  • Deskriptory ADMET (adsorbce, distribuce, metabolismus, exkrece a toxicita), využití dokingu ve virtuálním screeningu, skórovací funkce
  • Chemoinformatické databáze: Databáze struktur molekul (DTP NCI, Pubchem, Drugbank, Zinc), databáze vlastností molekul a databáze deskriptorů. Vyhledávání v těchto databázích.
  • Moderní metodiky zpracování chemoinformatických dat: genetické algoritmy, neuronové sítě, analýza klastrů, support vector machines.
  • Experiment versus molekulové modelování (úvod do molekulového modelování, validace a predikce, přehled experimentálních metod s jednomolekulárním rozlišením). Rozlišení a přesnost výpočetních metod. Kartézské a interní souřadnice.
  • Kvantově-chemické metody. Semiempirické, ab initio a metody funkcionálu hustoty, Bornova-Oppenheimerova aproximace, koncept hyperploch potenciální energie, stručný přehled metod a programů.
  • Hyperplochy potenciální energie (význam, optimalizační metody, hledání lokálních a globálních minim a tranzitních stavů, výpočet termodynamických veličin)
  • Molekulová mechanika (silová pole, dalekodosahové interakce, modelování rozpouštědel, periodické okrajové podmínky, přehled silových polí).
  • Molekulová dynamika (vývoj systému v čase, pohybové rovnice, kontrola teploty a tlaku, vlastnosti systému, stručný přehled programů pro molekulovou dynamiku)
  • Speciální metody (Monte Carlo simulace, hrubozrné modely).
  • Molekulární docking. Skórovací metody.
Specializace Biomolekulární chemie

Vysvětlivka: Čísla za otázkou odkazují na kód příslušného předmětu, případně doplněný bodem osnovy. Kódy povinných předmětů jsou vytištěny tučně.

  • Pokročilá biochemie a její metody
  • Molekulové modelování a bioinformatika
  • Experimentální metody strukturní biologie

Pokročilá biochemie a její metody

  • Nekovalentní interakce stabilizující biomakromolekuly. Pauliho repulse, disperzní síly, Lennard-Jonesův potenciál, van der Waalsovy interakce, sterické repulse, interakce nábojů, permanentních a indukovaných elektrických dipólů v rámci biomakromolekul a mezi biomakromolekulami a jejich ovlivnění solvatací vodou, orientace solventu (vody) a entropie, vodíková vazba, hydrofobní efekt (role entropie), změny entalpie a entropie při vzniku iontového můstku, vodíkové vazby, disulfidové vazby. C6215.4, F8510
  • Struktura nukleových kyselin. Monomerní jednotky, konformace a její popis, cukrfosfátová páteř, pentosový kruh, poloha bazí, primární struktura, sekundární struktura (dvojšroubo-vicové struktury, párování bazí), terciární struktura a principy její stavby (interakce bazí, intramolekulární interakce obecně), vyšší struktury, interakce s proteiny. C7925
  • Struktura proteinů. Monomerní jednotky, konformace a její popis pomocí torzních úhlů, primární struktura, sekundární struktura (konformace páteře, Ramachandranův diagram, šroubovicové struktury, skládaný list), terciární struktura a principy její stavby (role postranních řetězců, supersekundární motivy, fold, doména, intramolekulární interakce), kvartérní struktura a intermolekulární interakce. C7920
  • Příprava rekombinantních proteinů. Definice, historie. Expresní systémy, vektory, značky, posttranslační modifikace, glykosylace. Amplifikace genu, klonování, selekce buněk s klonovaným genem, indukce exprese. Místně cílená mutageneze. C6215.6, C7920, C8980
  • Extrakce, purifikace a kvantifikace proteinů. Lýze buněk, inhibice proteolýzy a oxidace, solubilizace inkluzních tělísek. Nechromatografické metody - frakcionace, ultrafiltrace, diferenciální centrifugace, preparativní elektroforéza a izoelektrická fokusace. Chromatografické metody – gelová permeační, iontově výměnná, chromatofokusace, hydrofobní, afinitní, kovalentní. Metody stanovení celkového proteinu. Kritéria čistoty proteinu. C6215.7
  • Intermolekulární interakce biologicky důležitých molekul a jejich charakterizace. Vazebné rovnováhy, stechiometrie, disociační konstanty a jejich měření (isotermální titrační kalorimetrie, anisotropie fluorescence, případně další metody). C6215.8, S2004
  • Kinetika a energetika enzymové reakce. Kinetika Michaelise a Mentenové. Experimentální stanovení kinetických parametrů ve stacionárním a prestacionárním stavu. Interpretace v rámci teorie aktivovaného komplexu. Kvantitativní vyjádření dokonalosti enzymové katalýzy a selektivity enzymového působení. Inhibitory a jejich klasifikace. C6215.8, C8160
  • Integrace a regulace metabolismu u člověka. Základní metabolické dráhy (schopnost je komentovat v předloženém schematu), působení hormonů, kontrolní místa regulace metabolismu sacharidů a lipidů. C6215.10–12
  • Bioenergetika. Zdroje ATP (ADP/adenylátkinasa, fosfokreatin/kreatinkinasa, anaerobní a aerobní metabolismus), chemiosmotický mechanismus konzervace energie. Principy organizace elektrontransportních řetězců u mitochondrií, chloroplastů a bakterií. Zapojení mitochondrií a chloroplastů do buněčného metabolismu. C6215.10–12
  • Mezibuněčná a vnitrobuněčná signalizace. Receptory spojené s iontovými kanály, G-proteiny a tyrosinkinasou. Role sacharidů v rozpoznávání. Druzí poslové a jejich funkce – cAMP, inositoltrisfosfát, vápenatý kation, NO, diacylglycerol. Příklady signálních drah. C6215.6,11

Molekulové modelování a bioinformatika

Bioinformatika
  • Úvod do genomiky. Definice a struktura genů, určení sekvence nukleových kyselin (Sanger, NGS). C6215.1
  • Úvod do proteomiky. Definice pojmů protein, proteoforma, proteom, proteotyp. Identifikace proteinu a určení sekvence aminokyselin pomocí hmotnostní spektrometrie. C6215.2
  • Databáze biologických dat. Molekulárně-biologická data. Rozdělení biologických databází (primární, sekundární, strukturní, genomové). Složené databáze. Instituce pro správu bioinformatických dat. Formát a anotace záznamů v databázích. Vyhledávání v databázích (textové vyhledávání, sekvenční přiložení). C2135.1
  • Sekvenční přiložení. Párové a mnohočetné přiložení. Základní algoritmy, matice. Přiložení nukleotidové a aminokyselinové sekvence. Význam a použití přiložení pro analýzu dat. C2135.2
  • Predikce ORF. Čtecí rámce, překlad nukleotidové sekvence do proteinové, genetický kód. Nástroje pro překlad nukleotidových sekvencí. Predikce genů. Predikce genů u prokaryot. Predikce genů u eukaryot. Chyby při predikci. Programy a nástroje pro identifikaci genů. C2135.3
  • Design primerů. Základní charakteristiky primerů a jejich význam. Softwarové nástroje pro design primerů. Použití primerů. C2135.4
  • Analýza specifických nukleotidových sekvencí, palindromy. Palindromy a restrikční štěpení. Restrikční analýza in silico. Molekulárně biologické vektory. Tvorba rekombinantních molekul a klonování. C2135.5
  • Predikce vlastností a funkce proteinů. Základní fyzikálně-chemická charakteristika proteinu (izoelektrický bod, extinkční koeficient, molekulová hmotnost). Predikce lokalizace proteinu u prokaryot (Gram pozitivní, Gram negativní bakterie) a eukaryot. C2135.6
  • Predikce sekundární struktury proteinů (algoritmy a nástroje). Vyhledávání funkčních a strukturních motivů v sekvencích, predikce funkce proteinů. Databáze strukturních a funkčních motivů. C2135.6 10. Predikce terciární struktury proteinů. Homologní modelování. Threading. Predikce ab initio. Srovnání jednotlivých metod, validace modelů. Databáze struktur, vizualizace struktur. C2135.6
Molekulové modelování
  • Srovnání experimentálního přístupu a molekulového modelování při studiu struktury, termodynamiky a kinetiky molekulárních systémů. Rozlišení a přesnost výpočetních metod. In silico modely a modely založené na experimentálních metodách s atomovým (X-ray, NMR) a molekulárním (FRET, STM, AFM, CryoEM) rozlišením a jejich validace. C7790
  • Kvantově chemické metody: semiempirické, ab initio a metody funkcionálu hustoty. Kvantová podstata mikrosvěta, vlnová funkce, Schrödingerova rovnice. Výpočet interakční energie, Bornova-Oppenheimerova aproximace. C7790, C9920, C9930
  • Klasické modely. Modely vazebných a nevazebných interakcí (Pauliho repulze, elektrostatická interakce, indukce, disperze). Atomové náboje a jejich výpočet. Přehled silových polí. Víceúrovňové modelování (QM/MM, hrubozrnné modely). C7790, FB810, C8855
  • Vliv rozpouštědla na molekulární interakce. Implicitní a explicitní modely rozpouštědel. Poisson-Boltzmanova teorie. Explicitní modely vody (např. SPC/E, TIP3P). Periodické okrajové podmínky. Metody ořezu interakcí a Ewaldova sumace. C7790
  • Kartézské a interní souřadnice. Hyperplochy potenciální energie. Stacionární body, jejich charakterizace a význam. Hledání lokálních minim a tranzitních stavů. Přehled optimalizačních algoritmů (simplexová metoda, metoda největšího spádu, Newtonova - Raphsonova metoda). C7790
  • Molekulová dynamika a její srovnání s Monte Carlo simulacemi. Ergodická hypotéza. Pohybové rovnice. Přehled numerických integračních metod. Faktory ovlivňující velikost integračního kroku. Simulace za konstantní teploty a tlaku. C7790, FB810
  • Analýza simulací. Výpočet vlastností systému z molekulárně dynamických simulací (např. RDF, RMSD). Korelační a autokorelační funkce. Konvergence, fluktuace, a odhad chyb. C7790
  • Molekulární docking. Skórovací metody (zjednodušený popis interakce, vliv rozpouštědla, entropie). Hledání globálních minim pomocí stochastických algoritmů. Virtuální screening a ranking. C7790, C8855
  • Přehled metod pro výpočet volných energií. Vzorkovací problém a jeho řešení. Vztah potenciální a volné energie k termodynamickým veličinám. Alchemické přeměny, metody koncových stavů (např. MM/PBSA). Metody pro výpočet profilů volných energií (např. Umbrella sampling, Metadynamika). C7790
  • Tranzitní stavy na plochách potenciální a volné energie. Pravá reakční koordináta. Zjednodušený popis pomocí kolektivní proměnných. Hystereze reakčních cest. Charakterizace reakčních mechanismů enzymatických reakcí a konformačních přeměn. C7790

Experimentální metody strukturní biologie

Spektroskopické metody
  • Informace o trojrozměrné struktuře nepocházející z interakce se zářením. Chemické síťování (cross-linking) s detekcí hmotnostní spektrometrií, mikroskopie atomárních sil (AFM). C6215.2,5
  • Využití optické spektroskopie (v ultrafialové, viditelné, infračervené oblasti) ve strukturní biologii, absorpce, fluorescence. Určování sekundární struktury biomakromolekul, použití cirkulárního dichroismu. C6215.5
  • Základní principy NMR. Magnetický dipólový moment jader, jeho precese v homogenním externím magnetickém poli, distribuce orientací magnetických momentů a magnetizace v termodynamické rovnováze, koncept koherence, základní NMR experiment, NMR spektrometr, využití radiových vln, detekce signálu. C6770.1, C5320
  • Lokální magnetická pole v molekule (vliv elektronů a ostatních jader), jejich vliv na precesi magnetických momentů jader a vývoj koherence, chemický posun, modulace nosné frekvence, Fourierova transformace, frekvenční spektrum. C6770.2, C5320
  • Heteronukleární NMR spektroskopie. Spinová echa, INEPT, HSQC, princip vícerozměrné spektroskopie. C6770.3, C5320
  • 3D NMR experimenty pro sekvenční přiřazení frekvencí proteinů. HNCA, HN(CO)CA, HNCACB, CBCA(CO)NH, princip sekvenčního přiřazení. C6770.5
  • Principy homonukleární 2D NMR spektroskopie, NOESY experiment jako příklad. Isotropní směšování, TOCSY. Isotopově editované homonukleární experimenty, řiřazení postranních řetězců pomocí TOCSY-HSQC. C6770.6, C5320
  • Získávání strukturních parametrů: měření vzdáleností vodíkových atomů, určování dihedrálních úhlů, zbytkové dipólové interakce v částečně orientovaných mediích, rekonstrukce prostorové struktury makromolekul, vázaná molekulová dynamika pro výpočet struktury. C6770.7
  • NMR spektroskopie nukleových kyselin. Korelace v bazích a v cukrfosfátové páteři, sekvenční přiřazení, metody založené na NOE a heteronukleární korelaci. C6770.8–9
  • Molekulové pohyby a NMR relaxace, časové škály, interakce způsobující relaxaci, korelační funkce, funkce spektrální hustoty, vztah funkce spektrální hustoty a relaxační rychlosti, vliv pomalé výměny na relaxační rychlosti a na tvar čáry. C6770.10–12, C5320
Difrakční metody
  • Rozptyl elektromagnetického záření na makromolekulách, anizotropie, hydrodynamický poloměr. Dynamický rozptyl světla (DLS, dynamic light scattering), monodisperzita, polydisperzita. Rozptyl rentgenového záření (SAXS). C6215.5
  • Krystalizace proteinů, termodynamický (entalpie, entropie) a kinetický pohled (nukleace a růst krystalu) na krystalizaci, popis fázoveho diagramu krystalizace. Symetrie molekul a krystalů, operace symetrie, bodové grupy. Popis základních krystalografických buněk (translace, centrosymetrie). C7270.1
  • Teorie difrakce, rozptyl rentgenového záření (elektrony, atomy, elementární buňkou, krystalem), difrakční podmínka. C7270.2
  • Fourierova transformace, rozptylový faktor, strukturní faktor, symetrie difrakčních dat, zpracování difrakčních snímků, indexace difrakčních skvrn, integrace signálu. C7270.2
  • Fázový problém v rentgenové krystalografii. Isomorfní nahrazení (Isomorphous Replacement), využití anomálního rozptylu (SAD, MAD) a molekulové přemístění (Molecular Replacement), rotační a translační funkce. C7270.3–5
  • Struktura elektronového mikroskopu a teorie elektronové mikroskopie. Interakce elektronu s hmotou, slabý fázový object – zdroje kontrastu v elektronové mikroskopii, filtrování obrazu. Contrast Transfer Function. C7270.6–8
  • Fourierova transformace a jeji základní vlastnosti, konvoluce, korelace, rozptylová funkce (point spread function) při zobrazování v transmisním elektronovém mikroskopu.
  • Analýza snímků makromolekul z transmisního elektronového mikroskopu – klasifikace 2D obrazů. Principal component analysis. 3D klasifikace. C7270.9–10
  • Výpočet struktur makromolekul z dat získaných pomocí transmisní elektronové mikroskopie. Metody 3D rekonstrukce: single particle reconstruction a tomografie. C7270.11
  • Tvorba a zpřesňování modelů makromolekul postavených na základě krystalových map elektronové hustoty, nebo cryo-EM rekonstrukcí, (refinement), R-faktory, Ramachandranův diagram, validace a odhalení chyb, určení chyby souřadnic finálního modelu. C7270.5
Program Biotechnologie

Zkouška sestává ze tří následujících okruhů:

  • Bioiženýrství (ústně)
  • Biotechnologické procesy (písemně)
  • Genové technologie (ústně)

Bioinženýrství

  • Základní funkce bioreaktorů, jejich specifity pro mikrobiální, rostlinné a živočišné kultury.
  • Míchání médií v bioreaktoru, optimální podmínky (bezrozměrná kritéria), zvětšování měřítka kultivace a produkce z laboratorních do provozních podmínek.
  • Principy a zákonitosti sterilace živných médií a vzduchu.
  • Biokatalyzátory v biotechnologii, souvislosti enzymové a buněčné kinetiky (dopady michaelisovské kinetiky na průběh bioprocesů).
  • Aerace v bioreaktorech, metody určení objemového koeficientu přestupu kyslíku v biotechnologických procesech, stanovení optimálních parametrů aerace z hlediska biochemie a ekonomiky bioprocesu.
Příprava biomasy
  • Zákonitosti vsádkové (batch) kultivace, konstanty bioprocesu. Kinetické modely růstu biomasy a spotřeby substrátu. Limitace substrátem, určení konstant, energie udržování. Odumírání a autolýza buněk. Výběr vhodného modelu. Kinetika tvorby produktu (jiného než biomasa), průběh v jednorázové kultuře.
  • Fed-batch kultivace za stálého a proměnlivého objemu kultury.
  • Kontinuální proces určení koncentrace biomasy a substrátu za ustáleného stavu. Učení kinetických konstant (výtěžek biomasy na substrát, udržovací koeficient, saturační konstanta, maximální specifická růstová rychlost). Schematický průběh typického kontinuálního procesu. Využití znalosti batch procesu pro zjištění optimálních parametrů kontinuální kultivace, volba počátečních podmínek.
Bioreaktory s imobilizovanými biokatalyzátory
  • Aplikace enzymů a buněk, kinetika tvorby produktu. Vliv imobilizace na pH optimum a vliv difúze na imobilizované biokatalyzátory.
  • Interpretace kinetických rovnic pro základní typy bioreaktorů. Řešení dávkování substrátu v případě nemichaelisovské kinetiky.

Biotechnologické procesy

  • Předpo​klady pro rostlinné biotechnologie.
  • Kultivace rostlin/tkáňových a buněčných kultur in-vitro.
  • Explantátové ozdravování, množení šlechtění transgenní rostliny.
  • Způsoby přípravy GMO plodin jejich využití a rizika.
  • Rostlinná produkce biotechnologicky zajímavých látek.
  • Biochemie a biologie řas.
  • Využití řas a sinic v biotechnologii. Produkce biotechnologicky významných látek pomocí řas a sinic.
  • Biopaliva, potravní doplňky atd.
  • Fotobioreaktory.
  • Biologie a fyziologie kmenových buněk, progenitorů a specializovaných živočišných buněk.
  • Způsoby získávání kmenových buněk a jejich využití v klinické medicíně a farmaceutickém průmyslu.
  • Řízená kultivace primárních živočišných tkáňových kultur, imortalizovaných linií a živočišných kmenových buněk.
  • Produkce kmenových buněk a jejich derivátů v GMP kvalitě pro klinické použití.
  • Diferenciace kmenových buněk do specializovaných buněk, tvorba buněčných struktur, tkání a biotechnologie vedoucí k produkci celých orgánů.
  • Farmaceutická biotechnologie v produkci významných léčiv.
  • Základní schéma biotechnologické produkce léčiv, typické etapy a jejich zvláštnosti.
  • Příklady biotechnologické produkce léčiv, klasické způsoby a rekombinantní technologie-antibiotika, hormony, vakcíny, potravinové doplňky.

Genové technologie

  • Regulace transkripce a translace u prokaryot a eukaryot (zesilovače transkripce, epigenetika
  • Modelové organismy využívané v biotechnologii – bakterie (E. coli), kvasinky (Pichia, Saccharomyces) a houby (Penicillium), Caenorhabditis elegans (háďátko), Drosophila melanogaster, Danio rerio (Dánio pruhované), myš domácí, živočišné buněčné kultury, Arabidopsis thaliana (Huseníček rolní), viry (bakteriofágy, retroviry).
  • Replikace DNA u eukaryot a prokaryot, opravné procesy, in-vitro syntéza DNA (PCR a její modifikace).
  • Základní technologie rekombinantní DNA – enzymy, vektory, metody transformace, konstrukce genových knihoven. Techniky pro editaci genomu (ZFNs, TALENs, CRISPR).
  • Rekombinantní proteiny – exprese proteinů v bakteriích (klonovací strategie, použití kodónů, omezení toxických efektů v důsledku nadprodukce, zvýšení stability a sekrece, glykosylace), exprese proteinů v eukaryontníc buňkách (kvasinky, hmyzí buňky, savčí buňky).
  • Genomika a genová exprese – techniky mapování genů, nekódující části genomu, bioinformatické nástroje, farmakogenetika, DNA mikroarrays, RNA-seq techniky, metagenomika, epigenetika.
  • Genové technologie založené na RNA – rozdělení RNA, význam ne-kódujících RNA, antisense RNA a umlčování genů, ribozymy
  • Genové technologie v imunologii – cílený návrh protilátek, monoklonální protilátky, ELISA, vakcíny (tvorba a výroba, identifikace potenciálních nových antigen, DNA/RNA vakcíny)
  • Transgenní rostliny – genetické úpravy rostlin (Ti plasmid), funkční genomika, biotechnologické aplikace.
  • Transgenní zvířata – techniky tvorby, metody kontroly exprese transgenu, aplikace RNA-technologií, příklady transgenních zířat.
  • Genová terapie – vrozené defekty u vyšších organismů, identifikace vadných genů, obecný princip genové terapie, genová terapie pomocí retrovirů a adenovirů, využití RNA v rámci terapie, cílená editace genů.

 

Program Bioanalytická laboratorní diagnostika ve zdravotnictví – Bioanalytik

Ústní zkouška sestává ze tří samostatně hodnocených okruhů, a to:

  • Klinická biochemie
  • Klinická hematologie
  • Jeden z následujících volitelných okruhů
    Klinická mikrobiologie
    Klinická imunologie
    Transfuzní lékařství
    Patologie

Klinická biochemie

Bioanalytické metody
  • Dusíkaté látky nebílkovinného charakteru; močovina, kreatinin, kys, močová, NH3. Principy stanovení, chemické a enzymové metody, referenční meze, POCT metody.
  • Na, K, Cl, Ca, Mg, P, Fe. Principy metod, plamenová fotometrie, ISE.
  • Žlučová barviva; hemoglobin, interference. Principy metod, celkový a přímý bilirubin, novorozenecký bilirubin, žlučová barviva v moči, celkový hemoglobin, volný hemoglobin v plazmě, formy hemoglobinu.
  • Celková bílkovina – sérum, moč, mozkomíšní mok, Specifické plazmatické bílkoviny. Metody stanovení v séru,moči,mozkomíšním moku, referenční meze, neanalytická fáze, plazma/sérum, albumin v moči, specifické proteiny, monoklonální gamapatie, Reibrova rovnice, intrathekální systéza imunoglobulinů, oligoklonální pásy.
  • Glukóza, glykovaný hemoglobin. Principy stanovení, referenční meze, preanalytická fáze, POCT-glukometry principy.
  • Cholesterol, triacylglyceroly, lipoproteiny. Principy stanovení, referenční meze, preanalytická fáze, celkový cholesterol, HDL, LDL stanovení/výpočet, lipoproteiny, Lpa, ELFO, ultracentrifugace, lipnické sérum.
  • Enzymy; transaminázy, cholestatické enzymy, pankreatické enzymy. Obecná enzymologie, působení enzymů,ovlivnění enzymové reakce, reakce nultého a prvního řádu, Km,, popis enzymových reakcí, end-point metoda, kinetické stanovení, linearita, projev vyčerpání substrátu.
  • Kardiomarkery. Markery srdeční ischemie, markery srdečního selhání.
  • Chemické vyšetření moče, Morfologické vyšetření moče. Diagnostické proužky, principy měřených parametrů, močový sediment-manuální provedení, barvení; automatizované mikroskopické metody, nativní moč, digitální fotografie, flow-cytometrie, mikroskopie po sedimentaci/centrifugaci.
  • Homogenní a heterogenní imunoanalýza, ELISA. Principy imunoanalýzy, antigen,protilátka polyklonální, monoklonální,kompetitivní a nekompetitivní imunoanalýza, homogenní, nehomogenní, značky, mikročástice, příklady řešení v automatických imunochemických analyzátorech.
  • Interní kontrola kvality, externí kontrola kvality. Chyby náhodné a systematické, kontrolní materiály, opakovatelnost, reprodukovatelnost, přesnost, správnost, bias., mez detekce, mez stanovitelnosti, validace, verifikace metod, lékařská kontrola, delta check, Westgardova pravidla.
Laboratorní diagnostika – klinika
  • Ledviny a močové cesty. Funkce, nefron, glomerulární funkce (MDRD, CKD EPI, Cystatin C), tubulární funkce (adiuretinový test), význam stanovení močoviny a kreatininu v séru a v moči, dusíková bilance, renální a prerenální selhání, uroinfekce, chemické a morfologické vyš. moče, proteinurie
  • Játra, žlučový trakt, žaludek a střevo. Anatomie jater a žlučových cest, funkce, diferenciální diagnostiky ikteru (prehepatální, hepatální, posthepatální), akutní a chronická hepatitida, jaterní cirhóza, jaterní enzymy indikátorové a cholestatické, intrahepatální a extrahepatální cholestáza, funkce žaludku, žaludeční sekrece, Helicobacter pylori, střevní propustnost, tlusté střevo-kolorektální karcinom, okultní krvácení.
  • Pankreas -zevní sekrece, -vnitřní sekrece. zevní sekrece-funkce, složení pankreatické šťávy, akutní a chronická pankreatitida, insuficience zevní sekrece pankreatu, klin. a laboratorní projevy.
  • Vnitřní sekrece-regulace metabolismu glukózy. inzulin, glukagon, diabetes melitus, o-GTT, glykemický profil, glykovaný hemoglobin, hypoglykémie, diabetická ketoacidóza.
  • Srdce, Plíce. srdce a krevní oběh, ischemická choroba srdeční, akutní koronární syndrom (IM), srdeční selhání, kardiomarkery.. Anatomie a funkce plic a dýchacích cest, metabolismus kyslíku, pO2 , příčiny hypoxie, ventilace, mrtvý prostor, perfuze, alveolokapilární difuze pO2 , pCO2 , plicní zkraty, hemoglobin, saturační/disociační křivka, p50 , efektivní hemoglobin, minutový srdeční výdej, centralizace oběhu, šokový stav.
  • Vnitřní prostředí-voda, ionty, osmolalita, acidobazický metabolismus. Definice vnitřního prostředí, otevřený systém, tělesná voda a její regulace, klin. a laboratorní příznaky dehydratace a hyperhydratace, úloha osmolality a její regulace, změny koncentrace Na, K, Cl. Regulace acidobazické rovnováhy, Henderson-Hasselbachova rovnice, nárazníkové systémy, metabolické a respirační poruchy ABR a jejich kompenzace.
  • Hypotalamus, hypofýza, nadledviny a regulace endokrinního sytému. Endokrinní regulace, zpětné vazby na ose hypotalamus-hypofýza-žláza s vnitřní sekrecí, releasing hormony,hormony neurohypofýzy a adenohypofýzy, nadledviny kůra-dřeň, fysiologické funkce hormonů, laboratorní a klinické projevy hypo- a hyperfunkce.
  • Štítná žláza a příštitná tělíska. Tyroxin, trijodtyronin –syntéza, regulace, funkce. Klinické a laboratorní projevy hypotyreózy, hypertyreózy, diagnostika. Parathormon, hypoparathreóza, hypoparathyreóza.
  • CNS. anatomické poměry, mozkomíšní mok, hematoencefalická bariéra, meningitida, encefalitida, mozkové krvácení, degenerativní onemocnění CNS (roztroušená skleróza), intrathekální syntéza. Biochemické vyšetření (glukóza, bílkovina, laktát…albumin, imunoglobuliny, oligoklonální pásy, spektrofotometrická křivka); kvantitativní cytologie, oligocytóza, pleocytóza.
  • Kosti. Funkce, stavba, osteoklasty, osteoblasty, osteocyty, biochemické ukazatele novotvorby a resorpce, osteoporóza, křivice, parathormon, vit. D.
  • Plazmatické bílkoviny. Funkce, diagnostický význam plazmatických proteinů, albumin, prealbumin,transferin, ceruloplasmin, haptoglobulin, bílkoviny akutní fáze pozitivní/negativní, CRP, prokalcitonin, imunoglobuliny, monoklonální gamapatie, CDT.
  • Ateroskleróza, rizikové faktory. Klinické projevy AS, cholesterol celk., HDL-, LDL-, lipoproteiny-třídy, apolipoproteiny.
  • Biochemický screening; novorozenecký screening, vrozené vývojové vady (vvv). 1. a 2. trimestr obecné zásady pro aplikaci screeningu, kongenitální hypotyreóza, fenylketonurie, kongenitální adrenální hyperplazie, cystická fibróza pankreatu.
Laboratorní instrumentální a analytická technika
  • Spektrofotometrie; turbidimetrie, nefelometrie. Lambertův-Beerův zákon, platnost zákona, zdroje světelného záření, monochromátory, absorbční prostředí, inkubační lázně, detektory, dvoupaprskové spektrofotometry, kalibrační graf, mez detekce, mez stanovitelnosti. Princip turbidimetrie a nefelometrie, konstrukce přístrojů.
  • ELISA. Protilátky, antigeny, enzymové konjugáty, používané enzymy, kompetitivní/nekompetitivní, homogenní/heterogenní imunoanalýza, ELISA-reader.
  • Fluorimetrie; chemiluminiscence. Druhy luminiscence, fotoluminiscence (fluorescence, fosforesecence), chemiluminiscence, luminofory, imunochemické analyzátory, elektrochemiluminiscence, MEIA, FPIA, DELFIA, Stokesův posun.
  • Atomová emisní spektrofotometrie (AES), Atomová absorpční spektrofotometrie(AAS)-plamenová atomizace; elektrotermická atomizace. Princip AES, konstrukce plamenového fotometru, použité plyny, vnitřní standard, pseudohyponatrémie. Princip AAS, Kirchhofův zákon, způsob atomizace, zdroje záření, výbojka s dutou katodou, plamenová technika, nebulizér, hořák, stechiometrie plamene. Elektrotermická atomizace, dávkovač, grafitová kyveta, teplotní režim, kontrola teploty, izotermická atomizace, korekce pozadí (deuteriová výbojka, Zeemanova korekce, Smith-Hievtje).
  • Reflexní fotometrie; denzitometrie. Princip, popis měřícího zařízení, aplikace v rámci suché chemie. Konstrukce denzitometru, výstupy denzitometrie elektroforeogramu.
  • Hmotnostní spektrometrie. Hmotnostní spektrometr, iontový zdroj, elektronová/chemická ionizace, ESI, MALDI, TOF, kvadrupól, iontové pasti, detektor
  • Osmometrie. Princip osmotického tlaku, koligativní vlastnosti roztoku, osmolarita, osmolalita, kryoskopie, ebulioskopie, konstrukce osmometru, kalibrace, ideální roztok, osmolální okno
  • Elektroforéza. Princip dělení sérových bílkovin, elektrický zdroj, elektroforetická vana, dělící média, elektroendoosmóza, pH a iontová síla pufru, agaroforéza, PAGE, nativní/denaturační elektroforéza, frakce sérových bílkovin, isoelektrická fokusace, M-gradient, monoklonální gamapatie, imunofixace, kapilární elektroforéza, 2-DE, elektroforeogra-vyhodnocení, elektroforéza bílkovin moče, mozkomíšního moku.
  • TLC, LC, HPLC, GC. Principy chromatografického dělení, zařízení pro tenkovrstevnou chromatografii, provedení a vyhodnocení TLC, konstrukce chromatografu pro HPLC, technické řešení a funkce jednotlivých částí, isokratický a gradientový systém, reverzní fáze.
  • Plynový chromatograf konstrukce a funkce jednotlivých částí.
  • Automatické biochemické analyzátory. Historie, analyzátory kontinuální a diskrétní, random Access analyzátory, hlavní součásti a jejich technická řešení, modulární systém.
  • Analyzátory ABR a krevních plynů, Iontově selektivní elektrody. Anaerobní odběr, bilogický materiál,měřené parametry: pH-potenciometrie, pO2 –ampérometrie-Clarkova el., pCO2 –modif.potenciometrie-Severinghausova el. , dopočítávané parametry, další měřené analyty.
  • Iontově selektivní elektrody Na, K, Cl, Ca.
  • Elektrochemické metody - Coulometrie, Polarografie, Konduktometrie. Elektrická vodivost, jednotky, konstrukce, využití. Princip polarografie, konstrukce polarografu, polarografická křivka, aplikace. II.Faradayův zákon, aplikace coulometrie v KB.
  • Preanalytická laboratorní fáze-manuální; robotizovaná. Automatizované a robotizované procesy, perianalytická automatizace a robotizace.

Klinická hematologie

Bioanalytické metody
  • Krvetvorba a její vývojová stádia jednotlivých leukocytárních, erytrocytárních a trombocytárních buněčných elementů.
  • Vyšetření krevního obrazu včetně diferenciálního počtu leukocytů na hematologických analyzátorech. Jednotlivé klinické i laboratorní parametry krevního obrazu, používané jednotky, souvislost měřených a počítaných parametrů erytrocytů a trombocytů s morfologií buněk
  • Morfologické hodnocení panopticky obarvených nátěrů periferní krve a kostní dřeně. Principy barvení a způsob hodnocení jednotlivých preparátů.
  • Morfologické abnormality červené krevní řady.
  • Morfologické abnormity leukocytů včetně prekurzorů.
  • Morfologické abnormity trombocytů a jejich prekurzorů.
  • Principy cytochemických vyšetření a vyhodnocování nálezů u jednotlivých hematopoetických buněčných elementů v souvislosti s diagnostikou hematologických malignit.
  • Vyšetření anémií. Retikulocyty stanovené mikroskopicky a na analyzátoru, morfologické změny v nátěrech periferní krve, cytochemické vyšetření zásobního železa.
  • Vyšetření hemolytických anémií. Obecné testy, testy na průkaz abnormálních hemoglobinů, testy na průkaz nedostatku enzymů.
  • Základní hemokoagulační vyšetření, principy, vyhodnocení výsledků a klinický význam.
  • Diferenciální diagnostika prodlouženého aPTT, principy vyšetření koagulačních faktorů a patologických inhibitorů.
  • Diferenciální diagnostika prodlouženého PT, principy vyšetření koagulačních faktorů a specifických inhibitorů.
  • Diagnostika poruch primární hemostázy, testy screeningové a speciální.
  • Vyšetření u von Willebrandovy choroby, testy screeningové, speciální a diskriminační.
  • Diagnostika vrozených a získaných rizikových faktorů trombózy.
  • Fibrinolýza a metody jejího vyšetřování.
  • Antitrombotická léčba a metody jejího sledování, komplikace a jejich diagnostika.
Laboratorní diagnostika – klinika
  • Erytrocyty, patologie. Anémie, polyglobulie - definice, klasifikace, diferenciální diagnostika.
  • Hemoglobin, anémie z poruchy tvorby hemoglobinu
  • Metabolizmus železa, anémie spojené s poruchami železa. Sideropenie, sideropenická anémie, anémie chronických chorob.
  • Membrána erytrocytů, hemolýza, vrozené hemolytické anémie
  • Přežívání a rozpad erytrocytu intravaskulárně a extravaskulárně, získané hemolytické stavy, trombotické mikroangiopatie
  • Poruchy metabolizmu nukleových kyselin, megaloblastová přestavba, metabolizmus vitamínu B12, kyseliny listové
  • Syndromy dřeňového selhání. Vývoj krvetvorby z kmenové buňky a její řízení; vrozené a získané poruchy krvetvorby.
  • Leukocyty, kvantitativní a kvalitativní abnormality bílých krvinek, příčiny a chorobné stavy
  • Primární hemostáza, poruchy cévní stěny, trombocytopathie, Morbus von Willebrand
  • Plazmatická koagulace, vrozené krvácivé stavy plazmatických faktorů
  • Stavy spojené s náchylností k trombóze, definice trombofilie
  • Diseminovaná intravaskulární koagulopatie
  • Imunopatie spojené s poruchou krevního srážení
  • Neimunitně podmíněné získané poruchy krevního srážení choroby jater, hypovitaminóza K, nádorová onemocnění, urémie, sepse
  • Akutní leukémie
  • Myeloproliferativní neoplázie, WHO klasifikace
  • Myelodysplastický syndrom, neklonání příčiny myelodysplázie
  • Lymfoproliferativní onemocnění, WHO klasifikace
  • Vyzrálé neoplazie z B-řady
Laboratorní instrumentální a analytická technika
  • Principy impedanční a optické analýzy na hematologických analyzátorech
  • Systém kontrol kvality a preventivní činnost při vyšetřování krevních obrazů na hematologických analyzátorech.
  • Principy mikroskopie. Světelná, elektronová, digitální zobrazovací technika.
  • Principy detekce abnormálních hemoglobinů. Izoelektrická fokusace, HPLC, elfo hemu, elfo globinových řetězců.
  • Základní principy testů hemostázy. Metody detekce koagula, metody fotometrické (end point a kinetické), metody imunochemické (aglutinace, LIA, ELISA, EID) a jejich vyhodnocení.
  • Principy vyšetřování primární hemostázy. Agregometrie, PFA ev. jiné.
  • Nové globální metody popisující krevní srážení. TEG, Rotem, TGA.
  • Preanalytická fáze pro hemokoagulační vyšetření. Příprava pacienta, odběr, transport, zpracování biologického materiálu, skladování, zásady zamrazování a rozmrazování.
  • Kalibrace v koagulační laboratoři. Kalibrační materiály, provedení kalibrace u rutinních a speciálních vyšetření.
  • Interní kontroly kvality v koagulační laboratoři. Kontrolní materiály, typy kontrol (preciznost v čase a v sérii, pravdivost, porovnatelnost a jejich vyhodnocení.
  • Molekulárně genetická diagnostika v hematologii, PCR
  • Kultivace hematopoetických kmenových buněk.

Klinická mikrobiologie

Bioanalytické metody
  • Diagnostika stafylokoků a streptokoků. Kultivace na půdách, identifikace rychlými metodami (latexová aglutinace, hmotnostní spektrometrie), případně biochemickými metodami.
  • Diagnostika enterokoků a grampozitivních tyčinek. Kultivace na půdách, identifikace hmotnostní spektrometrií, případně biochemickými metodami
  • Diagnostika enterobakterií. Kultivace na selektivně diagnostických půdách, identifikace, případná antigenní analýza.
  • Diagnostika gramnegativních tyčinek kromě enterobakterií. Využití selektivních kultivačních půd, identifikace
  • Diagnostika gramnegativních koků. Specifické podmínky kultivace, biochemická identifikace, hmotnostní spektrometrie, případně antigenní analýza
  • Diagnostika anaerobních bakterií. Specifické podmínky kultivace, nejčastější klinicky významné anaerobní baktérie a jimi vyvolané infekce
  • Diagnostika acidorezistentních bakterií. Specifické barvení preparátů, selektivní kultivační média, specifické podmínky kultivace, využití automatických systému, využítí PCR metod.
  • Diagnostika spirochet Borrelie, treponema, leptospira. Metody přímého a nepřímého průkazu, screeningové a konfirmační testy, treponemové a netreponemové reakce.
  • Diagnostika mykoplasmat, chlamydií a rickettsií. Metody přímého a nepřímého průkazu, kultivace, biochemická aktivita, serologické a molekulárně biologické metody.
  • Diagnostika virů. Mikroskopie, izolace virů, průkaz virových antigenů, průkaz virových nukleových kyselin, serologický průkaz virových infekcí.
  • Diagnostika parazitů. Rozdělení parazitů podle buněčné stavby, nejčastější zástupci, nejčastější parazitární onemocnění v našich podmínkách, tropická parazitární onemocnění.
  • Diagnostika kvasinek a plísní. Metody identifikace, nejčastější klinicky významné kvasinky a vláknité houby, oportunní infekce
Laboratorní diagnostika – klinika
  • Bakteriální a virové infekce HCD. Infekce nosu a nosohltanu, infekce orofaryngu včetně tonzil, záněty zevního a středního ucha, záněty vedlejších nosních dutin. Nejčastější etiologická agens.
  • Bakteriální, virové infekce DCD. Infekce bronchů a bronchiolů, komunitní a nozokomiální záněty plic, aspirační pneumonie, plicní abscesy, plicní tuberkulóza a mykobakteriózy.
  • Infekce trávicího traktu. Infekce jícnu a žaludku. Bakteriální, viroví a parazitární původci průjmů. Otravy z potravin. Infekce Clostridium difficile.
  • Infekce močových cest a sexuálně přenosné infekce. Patogeneze močových infekcí, cystitidy, pyelonefritidy, bakteriologická diagnostika a interpretace nálezu. Klasické sexuálně přenosné choroby (gonorrhoea, syphilis, ulcus molle, lymphogranuloma venereum, granuloma inguinale). Gardnerella vaginalis, mykotické a parazitární STD. Chlamydia trachomatis a viroví původci STD (lidské papillomavory, HSV, HIV).
  • Infekce CNS. Akutní a chronické meningitidy, purulentní a aseptické meningitidy, nejčastější etiologická agens, encefalitidy, mozkové abscesy.
  • Infekce plodu a novorozence. Bakteriální, parazitární a virové kongenitální infekce. Perinatální a postnatální infekce novorozence. Nejčastější etiologická agens.
  • Infekce ran, měkkých tkání, kostí a kloubů. Ranné infekce, infekce svalů – myositidy, infekce kloubů – artritidy, infekce kostí – osteomyelitidy, nejčastější etiologická agens.
  • Oční infekce. Bakteriální, virové, mykotické a parazitární záněty spojivek a rohovky. Infekce očního víčka, infekce slzního ústrojí, infekce očnice, nitrooční infekce – endophtalmitida.
  • Infekce krevního řečiště. Definice sepse, druhy bakteriémie a jejich příčiny. Katetrové sepse, endokarditidy. Odběr krve na hemokulturu a interpretace hemokultivačních nálezů.
  • Infekce spojené se zdravotní péčí (ISZP), dříve nozokomiální infekce, jejich definice. Hlavní druhy infekcí: močové, ranné, respirační, gastrointestinální, katetrové sepse.
Laboratorní instrumentální a analytická technika
  • Mikroskopické techniky v mikrobiologii. Optický mikroskop. Imunofluorescenční mikroskop. Nativní preparát. Barvený preparát, jeho fixace. Nejčastější diagnostická barvení v mikrobiologii.
  • Příprava mikrobiologických kultivačních půd. Půdy základní, obohacené, selektivní, diagnostické, selektivně diagnostické. Půdy ke stanovení citlivosti na antibiotika, transportní půdy. Kontrola sterility a kvality půdy.
  • Zpracování mikrobiologických vzorků z dýchacích cest. Nejčastější druhy materiálů: výtěry, sputa, odsátý materiál, bronchoalveolární laváž a jejich zpracování. Zhodnocení mikroskopických a kultivačních nálezů.
  • Zpracování mikrobiologických vzorků z trávicích cest. Metody mikroskopické, kultivační, imunochromatické, serologické a jejich využití při detekci etiologických agens.
  • Semikvantitativní kultivační zpracování močí a interpretace nálezů. Zpracování vzorků z genitálií na mikrobiologické vyšetření. Druhy materiálu, mikroskopické, kultivační vyšetření, vyšetření PCR.
  • Zpracování vzorků z ran, aerobní a anaerobní kultivační vyšetření, význam mikroskopie. Zpracování hemokultur na bakteriologické vyšetření, využití automatických systémů. Zpracování likvoru na bakteriologické vyšetření. Serologické metody ve zpracování likvoru.
  • Metody identifikace kmene v mikrobiologii. Mikroskopie, selektivně diagnostické kultivační půdy, biochemické identifikační testy, antigenní analýza kmene, identifikace pomocí MALDI TOF.
  • Testování citlivosti k antimikrobiálním látkám. Disková difuzní metoda, metody stanovení minimální inhibiční koncentrace (MIC), nejčastější mechanismy rezistence a jejich průkaz.
  • Metody průkazu antigenu a protilátky v mikrobiologii. Vyšetřovací metody v serologii – precipitace, aglutinace, KFR, neutralizační reakce, reakce se značenými složkami. Průkaz bakteriálních antigenů.
  • Preanalytická fáze u mikrobiologických vzorků. Specifika odběru jednotlivých druhů materiálu. Podmínky a doba transportu klinického materiálu.

Klinická imunologie

Bioanalytické metody
  • Alergie a atopie, alergeny. Fáze alergické reakce, druhy alergických chorob, možnosti vyšetření pacienta s alergií.
  • Systémová autoimunitní onemocnění. Příklady onemocnění, metody vyšetření, vyšetřované autoprotilátky.
  • Orgánově specifické autoimunitní onemocnění. Příklady onemocnění, metody vyšetření, vyšetřované autoprotilátky.
  • Protinádorová imunita. Možnosti laboratorní imunologie při léčbě a diagnostice nádorů, imunologická léčba nádorů.
  • Imunodeficience buněčné. Laboratorní vyšetření při podezření na buněčný imunodeficit.
  • Imunodeficience. Protilátkové, laboratorní vyšetření při podezření na protilátkový imunodeficit.
  • Poruchy fagocytózy. Laboratorní vyšetření při podezření na poruchy fagocytózy.
  • Imunodeficience komplementu. Laboratorní vyšetření při podezření na deficit komplementu.
  • Sekundární imunodeficience. Laboratorní vyšetření při podezření na sekundární imunodeficit.
Laboratorní diagnostika – klinika
  • Antigeny, antigenní specifičnost a imunogennost. Antigen prezentující buňky, HLA- systém, zpracování a předkládání antigenu, imunologická paměť, vakcinace, druhy vakcín, laboratorní vyšetření odpovědi na vakcinaci.
  • Regionalizace imunitní odpovědi. Lymfatický systém, primární a sekundární lymfatické orgány, slizniční a kožní imunitní systém, funkce mikrobioty, možnosti vyšetření
  • Buněčná nespecifická imunita. Příklady buněk a jejich funkcí, PRP receptory buněčné nespecifické imunity a odpovídající PAMP motivy, fagocyty, fagocytóza, vyšetřovací algoritmus, funkční testy, onemocnění spojená s fagocytózou
  • Humorální nespecifická imunita spojená s komplementovým systém. PRP receptory humorální nespecifické imunity a odpovídající PAMP motivy, cesty aktivace komplementu, regulace komplementu, vyšetřovací algoritmus, funkční testy, onemocnění spojená s poruchami komplementu
  • Zánět, jako součást vrozené i specifické imunitní reakce. Cytokiny a zánět, sepse, laboratorní monitorování zánětu, proteiny akutní fáze
  • T-lymfocyty. Druhy, vývoj, TCR receptor - molekulárně-genetická podstata specifičnosti, funkce – Th1,Th2, Th17, T-reg, cytotoxické T-lymfocyty, homing lymfocytů v tkáních, druhy vyšetření, funkční testy
  • B-lymfocyty. Vývoj, BCR receptor - molekulárně-genetická podstata specifičnosti, imunoglobuliny struktura, funkce imunitní reakce založená na protilátkách, druhy vyšetření, funkční testy
  • Regulace imunitních reakcí. Funkce receptorů, cytokinů, regulačních buněk, regulace protilátkami, poruchy regulace a jejich vyšetření
  • Antiinfekční imunita. Obrana proti bakteriím, virům, parazitům, mechanismy úniku mikroorganismů před imunitním systémem, buňky NK a NKT, interferon, sepse
  • Protinádorová imunita. Imunitní systém a nádory, Nádorové antigeny, možnosti laboratorní imunologie při léčbě a diagnostice nádorů, imunologická léčba nádorů
  • Transplantace. Základní pojmy, alogenní reakce, orgánové transplantace, rejekce, transplantace hematopoetických kmenových buněk, reakce štěpu proti hostiteli, reakce proti leukemickým buňkám, využití transplantací, laboratorní vyšetření v souvislosti s transplantacemi
  • Imunopatologická reakce I. – IV. typu. příklady onemocnění
  • Autoimunitní onemocnění. Princip autoimunitní reakce, centrální a periferní tolerance, příčiny onemocnění a fáze vzniku autoimunitních onemocnění, možnosti laboratorního vyšetření autoimunitních onemocnění.
Laboratorní instrumentální a analytická technika
  • Monoklonální protilátky. Příprava a využití v léčbě a laboratorní diagnostice, polyklonální protilátky - příprava a využití v laboratorní diagnostice; Imunofixace
  • Využití průtokové cytometrie v imunologických vyšetřeních. Princip, grafické znázornění – histogram, dotplot, stanovení základních lymfocytárních subpopulací, funkční testy.
  • Separační metody v buněčné imunologie a jejich využití. Hustotní centrifugace, magnetická separace, sortry, počítání buněk.
  • Imunofluorescence. Princip, reagencie, metodika přímé a nepřímé imunofluorescence, fluorescenční mikroskop. Využití imunofluorescence v imunologických vyšetřeních, používané substráty pro stanovení ANA, ANCA, RET, ASMA, GPC, AMA EMA, výstupy vyšetření; Westernblot a jeho využití v diagnostice autoprotilátek.

Transfuzní lékařství

Bioanalytické metody
  • Předtransfuzní vyšetření
  • Laboratorní vyšetření antierytrocytárních protilátek
  • Laboratorní vyšetření krevní skupiny - AB0, Rh(D)
  • Laboratorní vyšetření u dárců krve
  • Imunohematologické vyšetření AIHA
  • Imunohematologické vyšetření v těhotenství
Laboratorní diagnostika – klinika
  • Dárcovství krve. Základní principy, posouzení způsobilosti dárce.
  • Typy odběrů, nežádoucí reakce na odběr
  • Zásady hemoterapie
  • Rizika hemoterapie
  • Typy transfuzních přípravků
  • Krevní skupiny - AB0 a Rh systém
  • Ostatní krevní skupiny
  • Hemolytické onemocnění novorozence
  • HLA systém
  • Autotransfuze
Laboratorní instrumentální a analytická technika
  • Zpracování plné krve v zařízení transfuzní služby
  • Odběry plazmy k frakcionaci, výroba krevních derivátů
  • Kontroly kvality v zařízení transfuzní služby
  • Přístroje v zařízení transfuzní služby
  • Deleukotizace, ozařování, promývání a dělení transfuzních přípravků

Patologie

Bioanalytické metody
  • Význam histologického vyšetření tkání, Cytologie plic
  • Gynekolologická cytologie (zpracování, barvení, Bethesda klasifikace)
  • Význam imunohistochemie u diagnostiky tkání a buněk, prediktivní markery
  • Význam a typy „in situ“ hybridizace u diagnostiky tkání a buněk
  • Peroperační biopsie (princip, využití, možnosti)
  • Metody průkazu svalových dystrofii v patologii
  • Interní a externí kontrola kvality v patologii
  • Průkaz enzymů
  • Anorganické látky + pigmenty
Laboratorní diagnostika – klinika
  • Epitelová tkáň. Stavba a dělení epitelů, intermediální filamenta), epitelové nádory.
  • Mesenchymální tkáně
  • Svalová a nervová tkáň
  • Progresivní změny ve tkáních. Regenerace, reparace, hypertrofie, metaplazie, dysplazie.
  • Regresivní a metabolické změny ve tkáních. Nekróza, apoptóza, atrofie, dystrofie, pigmentace.
  • Nespecifické záněty. Definice, projevy, formy, záněty alterativní, exudativní, proliferativní.
  • Prekancerózy děložního hrdla
  • Hormonální poruchy. Štítné žlázy, příštítných tělísek, nadledvin, Langerhansových ostrůvků.
  • Gastritidy, nefritidy
  • Cytodiagnostika
Laboratorní instrumentální a analytická technika
  • Barvení pojivové tkáně
  • Histologická barviva a principy barvení
  • Imunohistochemie – metody průkazu
  • Metody molekulární patologie
  • Průkaz mikroorganismů
  • Průkaz mikroorganismů
  • Využití a typy mikroskopů
  • Znázornění amyloidu
  • Zpracování tkání – preanalytická + analytická část
  • Zpracování tvrdých tkání

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

Další info