Pre absolvovanie predmetu je potrebná aktívna účasť na praktických cvičeniach s výstupom vo forme písomného protokolu. Študentovi môžu chýbať najviac 3 praktické cvičenia za semester, z toho jedno môže vynechať bez náhrady. V prípade neprítomnosti na ďalších dvoch cvičeniach je študent povinný vypracovať a odprezentovať seminárnu prácu z neabsolvovanej kapitoly. Počas semestra sa píšu 2 písomné práce, ktoré je nutné absolvovať s minimálnym hodnotením 51 %. V úvode každého cvičenia sa píše krátka previerka, ktorých priemerná známka vylepšuje percentuálny zisk študenta počas semestra.

Študent po absolvovaní predmetu ovláda základné princípy enzýmom katalyzovanej reakcie, bioenergetiky, orientuje sa na metabolickej mape v rámci metabolizmu sacharidov, lipidov, steroidov, aminokyselín, bielkovín a nukleových kyselín.

Enzymológia, kinetika enzýmových reakcií, koenzýmy.

Metabolizmus sacharidov (glykolýza, pentózový cyklus, glukoneogenéza, glykogenolýza, glykogenéza).

Krebsov cyklus, dýchací reťazec, oxidačná fosforylácia.

Metabolizmus lipidov (oxidácia mastných kyselín a ich syntéza), metabolizmus cholesterolu (syntéza a jeho premeny).

Metabolizmus purínových a pyrimidínových nukleotidov a nukleových kyselín (replikácia a transkripcia DNA).

Metabolizmus bielkovín (proteolýza a proteosyntéza), metabolizmus aminokyselín (transaminácia, deaminácia, dekarboxylácia), močovinový cyklus.

Metabolizmus porfyrínov (syntéza hemu a jeho degradácia).

OSNOVA PREDNÁŠOK

1. týždeň

Enzymológia

Úvod do štúdia biochémie, význam biochémie pre štúdium ŠP Bezpečnosť krmív a potravín

Enzýmy, enzýmová aktivita, reakčná a substrátová špecificita, triedy enzýmov

Katalyzované a nekatalyzované reakcie

Katalytická funkcia enzýmov a ich aktívne miesta, aktivačná energia

Mechanizmus účinku enzýmov (príklad: serínové proteázy)

2. týždeň

Kinetika enzýmových reakcií

Rovnica Michaelisa-Mentenovej, izosterické a alosterické enzýmy

Závislosť enzýmovej aktivity od pH a teploty

Kinetické konštanty Vmax, Km, kcat a C, ich stanovenie podľa Lineweaver-Burka

Kinetika dvojsubstrátových reakcií

Lokalizácia enzýmov v bunke (cytoplazmatické, membránovo-viazané, mitochondriálne)

Typy inhibícií (reverzibilné a irreverzibilné; kompetitívna, akompetitívna, nekompetitívna, alosterická)

3. týždeň

Koenzýmy

Koenzýmy oxidačno-redukčných reakcií: NAD+, NADP+, FMN, FAD, ubichinón, kyselina askorbová, lipoamid, FeS centrá, hem

Koenzýmy prenášajúce skupiny: nukleozidfosfáty, koenzým A, TPP, PLP, biotín, THF, kobalamín

Aktivované metabolity (UDPglukóza, CDPcholín, PAPS, SAM)

4. týždeň

Bioenergetický metabolizmus

Endergonické a exergonické reakcie, spriahnutosť reakcií

ATP ako univerzálny prenášač energie (štruktúra, typy fosforylácií)

Dýchací reťazec, jeho lokalizácia, enzýmové systémy. Elektrochemický gradient, protónmotívna sila

Syntéza ATP (oxidačná fosforylácia)

Fosforylácia na substrátovej úrovni

5. týždeň

Metabolizmus sacharidov

Glykolýza (reakcie, energetická bilancia, aeróbna a anaeróbna oxidácia glukózy)

Dehydrogenázy ketokyselín – pyruvátdehydrogenázová (PDH) reakcia

Cyklus trikarboxylových kyselín (reakcie, funkcie, regulácia)

6. týždeň

Metabolizmus sacharidov

Glukoneogenéza

Pentózová cesta degradácie glukózy

Metabolizmus glykogénu (glykogenéza, glykogenolýza)

7. týždeň

Metabolizmus lipidov

Degradácia mastných kyselín (transport mastnej kyseliny, β-oxidácia)

Degradácia nenasýtených mastných kyselín a mastných kyselín s nepárnym počtom uhlíkov

α-oxidácia, ω-oxidácia, degradácia nezvyčajne dlhých mastných kyselín

Syntéza mastných kyselín

8. týždeň

Metabolizmus lipidov

Biosyntéza triacylglycerolov a fosfolipidov

Biosyntéza cholesterolu a jeho premeny

Metabolizmus lipoproteínov

Syntéza (ketogenéza) a utilizácia ketolátok

9. týždeň

Degradácia bielkovín a aminokyselín

Proteolýza, proteolytické enzýmy, proteazómy

Degradácia aminokyselín (transaminácia, oxidačná deaminácia)

Glukogénne a ketogénne aminokyseliny

10. týždeň

Močovinový cyklus

Dekarboxylácia aminokyselín, vznik biogénnych amínov

Biosyntéza neesenciálnych aminokyselín

Esenciálne, neesenciálne aminokyseliny, limitujúca aminokyselina

Biosyntéza aminokyselín rodiny glutamátu (glutamátu, glutamínu, prolínu)

Biosyntéza serínu a glycínu (glutatión)

Biosyntéza aminokyselín rodiny aspartátu (aspartátu, asparagínu)

Biosyntéza aminokyselín rodiny cysteínu (cysteínu a metionínu)

Metabolizmus hému

11. týždeň

Metabolizmus nukleotidov

Biosyntéza purínových nukleotidov

Biosyntéza pyrimidínových nukleotidov

ATP – substrát pre syntézu NAD+, FAD a koenzýmu A

Degradácia purínov

Degradácia pyrimidínov

12. týždeň

Biosyntéza nukleových kyselín

Replikácia DNA

Transkripcia DNA

Maturácia RNA

13. týždeň

Proteosyntéza

Proteosyntéza v prokaryotických a eukaryotických bunkách

Aktivácia aminokyselín, tRNA, mRNA, kodón, antikodón

Translácia: iniciácia, elongácia, terminácia

Kotranslačné a posttranslačné modifikácie bielkovín

Sekrečné a cytoplazmatické bielkoviny

Translokačné signály, glykozylácia, exocytóza

Skladanie proteínov, šaperóny a šaperoníny

OSNOVA PRAKTICKÝCH CVIČENÍ

1. týždeň

Zásady bezpečnosti a ochrany zdravia pri práci v biochemickom laboratóriu

Organizácia výučby študijného predmetu Biochémia

Kinetika enzýmových reakcií. Vplyv pH na rýchlosť enzýmových reakcií

a) Sledovanie vplyvu teploty na rýchlosť trypsínom katalyzovanej hydrolýzy N-α-benzoyl-DL-arginyl-p-nitroanilidu (BAPA)

2. týždeň

Kinetika enzýmových reakcií. Časový priebeh enzýmových reakcií. Vplyv teploty a koncentrácie enzýmu na rýchlosť reakcie

a) Stanovenie pH optima pre trypsínom (EC 3.4.21.4) katalyzovanú hydrolýzu N-α-benzoyl-DL-arginyl-p-nitroanilidu (BAPA)

3. týždeň

Kinetika enzýmových reakcií. Vplyv koncentrácie substrátu na rýchlosť reakcie

a) Vplyv koncentrácie substrátu na rýchlosť trypsínom katalyzovanej hydrolýzy N-α-benzoyl- DL-arginyl-p-nitroanilidu (BAPA)

b) Stanovenie kinetických konštánt: Michaelisova konštanta Km (Lineweaver-Burk), katalytická konštanta kcat a konštanta substrátovej špecificity C

4. týždeň

Inhibícia enzýmových reakcií

a) Vplyv sójového inhibítora na rýchlosť trypsínom katalyzovanej hydrolýzy N-α-benzoyl-DL-arginyl-p-nitroanilidu (BAPA)

5. týždeň

Aktivácia enzýmových reakcií

a) Vplyv katiónov kovov na rýchlosť trypsínom katalyzovanej hydrolýzy N-α-benzoyl-DL-arginyl-p-nitroanilidu (BAPA)

b) Vplyv katiónov vápnika na katalytickú účinnosť trypsínu

6. týždeň

Vitamíny ako štruktúrno-funkčný základ koenzýmov

a) Oxidácia tiamínu na tiochrom

b) Reverzibilný oxidačno-redukčný systém riboflavínu

c) Redoxný systém kyseliny askorbovej

7. týždeň

Biologické oxidácie

a) Dôkaz xantínoxidázy (EC 1.1.3.22)

b) Dôkaz katalázy (EC 1.11.1.6)

c) Dôkaz peroxidázy (EC 1.11.1.7)

d) Pseudoperoxidázová reakcia hemoglobínu

8. týždeň

I. Zápočtová písomná práca: Enzymológia

Energetický metabolizmus

Metabolizmus sacharidov

Metabolizmus sacharidov

a) Reakcie na dôkaz sacharidov

b) Skúška s jódom na detekciu škrobu

9. týždeň

Metabolizmus lipidov a izoprenoidov

a) Dôkaz prítomnosti nenasýtených mastných kyselín v oleji

b) Dôkaz cholesterolu v masle, oleji, masti a vaječnom žĺtku

10. týždeň

Farebné reakcie na dôkaz aminokyselín a bielkovín

a) Ninhydrínová reakcia na dôkaz voľnej aminoskupiny

b) Xantoproteínová reakcia na dôkaz aromatických aminokyselín

c) Pettenkofferova reakcia na dôkaz tryptofánu

d) Identifikácia tiolových skupín sírnych aminokyselín

11. týždeň

Reakcie bielkovín

a) Zrážanie bielkovín varom

b) Stanovenie izoelektrického bodu albumínu

12. týždeň

II. zápočtová písomná práca: Metabolizmus lipidov a steroidov

Katabolizmus bielkovín a aminokyselín

a) Zrážanie bielkovín organickými kyselinami a soľami ťažkých kovov

b) Vysoľovanie bielkovín

c) Dôkaz bielkovín biuretovou reakciou

13. týždeň

Intermediárny metabolizmus – metabolická mapa

Prezentácia seminárnych prác

Udeľovanie zápočtov

1. Adam, J., Ledvina, M., Suržin, J.: Biochémia pre medikov (1), 1. vyd. Prešov: Vydavateľstvo Michala Vaška, 1998, 352 s. ISBN 80-7165-126-5.

2. Adam, J., Ledvina, M., Suržin, J.: Biochémia pre medikov (2), 1. vyd. Košice: LF UPJŠ, 2000, 208 s. ISBN 80-7097-388-9.

3. Blahovec, J., Šlesárová, L.: Enzýmy a klinická enzymológia. Košice: Zenit Press, 1991, 124 s. ISBN 80-7143-004-8.

4. Dobrota, D. a kol.: Lekárska biochémia. Martin: Osveta, 2012, 723 s. ISBN 978-80-8063-293-9.

5. Ferenčík, M., Škárka, B., Novák, M., Turecký, L.: Biochémia. Bratislava: Slovak Academic Press, 2000, 924 s. ISBN 80-88908-57-4.

6. Ledvina, M., Stoklasová, A., Cerman, J.: Biochemie pro studující medicíny, I. a II. díl. 2. vyd. Praha: Karolinum, 2009, 546 s. ISBN 978-80-246-1414-4.

7. Mareková, M., Birková, A., Guzy, J., Kron, I.: Základy biochémie a klinickej biochémie. Prešov: Vydavateľstvo Michala Vaška, 2007, 182 s. ISBN 978-80-7165-652-4.

8. Němečková, A. a kol.: Lékařská chemie a biochemie. Praha: Avicenum, 1990, 661 s. ISBN 80-201-0114-4.

9. Sobeková, A., Kostecká, Z., Heinová, D., Hrušková, T., Mártonová, M., Šimková, J., Bujdošová, Z.: Pracovný zošit na praktické cvičenia z chémie a biochémie pre ŠP bezpečnosť krmív a potravín. Košice: UVLF, 2014, 244 s. ISBN 978-80-8077-412-7.

10. Suržin, J., Ledvina, M.: Lekárska biochémia. Prešov: Vydavateľstvo Michala Vaška, 2002, 368 s. ISBN 80-7165-326-8.

11. Škárka, B., Ferenčík, M.: Biochémia. Bratislava: ALFA, 1987, 741 s.

Obsahová prerekvizita:

všeobecná a anorganická chémia, organická chémia

Priebežné hodnotenie:

Získanie zápočtu:

1) príprava protokolov

2) písanie malých písomiek z tém cvičení na začiatku praktických cvičení (okrem prvého a posledného týždňa semestra a týždňov, keď sa píšu zápočtové testy)

3) 1. písomná zápočtová práca (z tém prednášok)

4) 2. písomná zápočtová práca (z tém prednášok)

Za každú z týchto štyroch požiadaviek môže študent získať minimálne 51 % a maximálne 100 % (teda príslušnú známku Fx – A) pričom zápočtové písomky musia byť splnené minimálne na 51 %, protokoly musia byť odovzdané z každého absolvovaného praktického cvičenia. Z malých písomiek sa vypočítava priemer na konci semestra, ktorý nemusí spĺňať limit 51 % a študent môže získať zápočet ak má dostatočný počet percent z ďalších troch požiadaviek.

Na konci semestra sa týmto dosiahnutým výsledkom priradzujú percentá od 0 do 5. Pre získanie zápočtu musí študent dosiahnuť minimálne 10 % a maximálne môže dosiahnuť 20 %. Získané percentá sa započítavajú k výsledku skúšky, ktorá tvorí 80 %.

Podmienky na absolvovanie predmetu:

Pre absolvovanie predmetu je potrebná aktívna účasť na praktických cvičeniach s výstupom vo forme písomného protokolu. Študentovi môžu chýbať najviac 3 praktické cvičenia za semester, z toho jedno môže vynechať bez náhrady. V prípade neprítomnosti na ďalších dvoch cvičeniach je študent povinný vypracovať a odprezentovať seminárnu prácu z neabsolvovanej kapitoly. Počas semestra sa píšu 2 písomné práce, ktoré je nutné absolvovať s minimálnym hodnotením 51 %. V úvode každého cvičenia sa píše krátka previerka, ktorých priemerná známka vylepšuje percentuálny zisk študenta počas semestra.

Záverečné hodnotenie:

Skúška - písomná a ústna časť

Tvorí 80 % práce študenta na predmete biochémia. K celkovému hodnoteniu za skúšku sa pripočítava hodnotenie za zápočet.