Seznam oborů

Informace pro stávající studenty

Požadavky ke státní závěrečné zkoušce pro obor Biofyzikální chemie

Povinné předměty SZZ

1. Fyzikální chemie

Termodynamika. Ideální a reálné plyny. Stavové funkce. Entropie. Clausiova nerovnost. Gibbsova a Helmholtzova energie. Chemický potenciál. Fugacita. Standardní stavy. Fázové rovnováhy. Podmínky fázové rovnováhy. Fázový diagram. Aktivita. Roztoky. Chemické rovnováhy. Závislost Gibbsovy energie na rozsahu reakce. Rovnovážná konstanta a její závislost na tlaku a na teplotě. Rovnovážná elektrochemie. Aktivity iontů. Debyeova-Hückelova teorie silných elektrolytů, iontová síla. Druhy elektrod. Nernstova rovnice. Kapalinové spojení a membránový potenciál. Základní pojmy statistické termodynamiky. Kinetická teorie ideálního plynu. Základy nerovnovážné termodynamiky. Chemická dynamika. Rychlost chemických reakcí, rychlostní konstanta a řády reakcí. Molekularita. Izolované a simultánní reakce. Řetězová reakce, fotochemické reakce, katalýza a autokatalýza. Teorie chemické kinetiky. Molekulová dynamika. Fázové rozhraní a koloidy. Povrchová energie, kapilární jevy. Adsorpce na fázových rozhraních. Freundlichova, Langmuirova a BET izoterma. Povrchově aktivní látky. Typy disperzních soustav. Příprava, stabilita a vlastnosti koloidů. Viskozita. Interakce hmoty a záření. Základní metody studia struktury molekul.

2. Biochemie

Struktura a funkce aminokyselin, peptidů a bílkovin, metody jejich studia. Imunoanalýza bílkovin, složení bílkoviny. Struktura a funkce nukleových kyselin. Metabolismus bílkovin (degradace a biosynthesa). Mechanismus deaminace, transaminace a dekarboxylace aminokyselin,detoxikace amoniaku (tvorba amidů a močoviny). Oxidační dekarboxylace 2-oxokyselin jako multienzymový systém. Syntéza mastných kyselin. Deriváty sacharidů důležité v metabolismu. Glykolýza a glukoneogeneze. Pentosový cyklus a jeho význam. Cyklus trikarboxylových kyselin glyoxylátový cyklus. Fotosyntetická tvorba hexos (C3 a C4 rostliny). Odbourávání a biosyntéza lipidů. Složení a biosyntéza fosfolipidů, glykolipidy. Principy regulace metabolismu na enzymové a buněčné úrovni (kovalentní modifikace, allosterie, druhý posel, membránové receptory, G proteiny, proteinkinasy). Biochemie hemoglobinu. Přehled hormonů a mechanismus účinku. Přehled a význam vitamínů. Membránový transport, přenašeče a kanály.

Specializovaný volitelný předmět (volí se 2 z nabídky)

a) Kvantová chemie a chemická struktura

Částice a vlny, princip neurčitosti. Atomová spektra a elektronová struktura atomů. Struktura molekul a metody studia struktury molekul. Elektrické, magnetické a optické vlastnosti molekul. Dielektrika v elektrickém poli. Dia- a paramagnetismus. Optická aktivita molekul. Refrakce. Molekulová spektra. Energetické změny v molekule a typy spekter. Elektronová spektra. Rotační a vibrační spektra. Ramanova spektra. Luminiscenční spektra, spektra cirkulárního dichroizmu. Využití spekter ve strukturní analýze. Částice v magnetickém poli a štěpení energetických hladin. NMR. Elektronová spinová resonance. Formalismus kvantové mechaniky. Operátory, Schrödingerova rovnice.Vazby jako překryv atomových orbitalů, prostorové vlastnosti AO, homogenní a heterogenní biatomické molekuly, hybridizace AO. Teorie VB, teorie MO, Hückelova a EHT metoda. Adiabatická a Bornova-Oppenheimerova aproximace, SCF teorie, bázové funkce. RHF a UHF metody, techniky SCF. Semiempirické metody, ab-initio metody. Metody zahrnující elektronovou korelaci. DFT metody. Hyperplocha potenciální energie a výpočet vlastností molekul - výpočet IR spekter. Energie, enthalpie, entropie a volna energie. Nekovalentní interakce. Vodiková vazba, nepravá vodíková vazba, dvouvodíková vazba. Popis kapalné fáze ? spojitý a nespojitý model. Výpočty solvatační energie a solvatační volné energie. Hydrofobní interakce.

b) Genetika

Předmět zahrnuje strukturu nukleových kyselin, organizaci buněčného genomu a buněčné procesy týkající se nukleových kyselin jako replikaci DNA, mutace a transpozice genů, transkripci genů a její regulaci, proteosyntézu. Důraz je kladen na moderní techniky molekulární biologie, sekvenování DNA, fragmentační analýzu DNA, techniky hybridizace a značení nukleových kyselin, PCR, klonování a přípravu rekombinantních proteinů, přípravu transgenních organismů, genovou terapii.

c) Molekulární biologie

Stavba buňky, přenos genetické informace - centrální dogma molekulární biologie. Studium struktury, dynamiky a funkcí klíčových molekul DNA a RNA. Pochopení vztahu mezi trojrozměrnou strukturou nukleových kyselin a jejich biologickými funkcemi. Faktory a síly formující 3D architekturu nukleových kyselin. Planární páry bází, nekanonické RNA páry bází, vertikální interakce, interakce s ionty a hydratace. Komplexní rovnováha jednotlivých příspěvků v různých formách nukleových kyselin a jejich strukturní charakterizace. Standardní dvoušroubovice DNA a RNA. Nekanonické DNA jako interkalovaná DNA. Triplex a gauninový kvadruplex. Funkční RNA moleluly. Malá a velká ribosomální podjednotka, katalytické ribozymy, transferová RNA. Principy katalytické funkce RNA. Struktura a funkce ribosomu na atomární úrovni s ohledem na katalytickou úlohu velké podjednotky. Dekodování malou podjednotkou, interakce s antibiotiky. Proteiny - definice, původ,úloha v organismu. Syntéza proteinů in vivo. Rekombinantní techniky k získávání proteinů. Experimentální metody stanovení 3D struktury proteinů. Primární , sekundární, terciární a kvarterní struktura proteinů. Aminokyseliny a jejich fyzikálně chemické vlastnosti. Peptidy a jejich vlastnosti. Sbalování proteinů. Afinsenova hypotéza. Modely sbalování proteinů a jejich fyzikálně-chemický popis.Stabilizující interakce v proteinech, choroby spojené se sbalováním proteinů. Proteiny s nedefinovatelnou struktury. Predikce 3D struktur na bázi bioinformatických metod. Homologní modelování. Threading. Databáze sbalovacích motivů. Vzájemná interakce proteinů a její vliv na strukturu. Interakce proteinů s malými molekulami. Návrh léčiv.