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 E.

V úvode každého cvičenia sa píše krátka previerka, ktorých priemerná známka vylepšuje percentuálny zisk študenta počas semestra.

Študent absolvovaním študijného predmetu Biochémia ovláda základné princípy enzýmom katalyzovanej reakcie, bioenergetiky, regulácie metabolizmu na úrovni bunky ako aj živočíšneho organizmu. Orientuje sa na metabolickej mape v rámci metabolizmu sacharidov, lipidov a steroidov.

Enzymológia, kinetika enzýmových reakcií, koenzýmy, bioenergetický metabolizmus, princípy termodynamiky, dýchací reťazec, oxidačná fosforylácia, regulačné mechanizmy metabolizmu, metabolická a hormonálna regulácia, biologická oxidácia živín, Krebsov cyklus, metabolizmus sacharidov (glykolýza, pentózový cyklus, glukoneogenéza, glykogenolýza, glykogenéza), metabolizmus lipidov (oxidácia mastných kyselín a ich syntéza), biosyntéza triacylglycerolov a fosfolipidov, metabolizmus eikozanoidov, metabolizmus cholesterolu (syntéza a jeho premeny),

lipoproteínový metabolizmus, syntéza a utilizácia ketolátok.

OSNOVA PREDNÁŠOK

1.Enzymológia.

Úvod do štúdia biochémie, význam biochémie pre štúdium veterinárnej medicíny.

Opakovanie: aminokyseliny (proteinogénne a neproteinogénne), peptidy a bielkoviny (primárna, sekundárna, terciárna a kvartérna štruktúra), ich funkcie.

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

Katalyzované a nekatalyzovaé reakcie.

Katalytická funkcia enzýmov a ich aktívne miesta, aktivačná energia.

Mechanizmus účinku enzýmov (príklad: serínové proteázy).

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

2. Kinetika enzýmových reakcií.

Opakovanie: reakčná kinetika (rovnovážna konštanta, Guldberg-Waageov zákon, reakčná rýchlosť, poriadok reakcie), katalýza.

Rovnica Michaelisa-Mentenovej, izosterické a alosterické enzýmy.

Kinetické konštanty Vmax, Km, kcat a C.

Aktivácia a inhibíca enzýmov (typy inhibícií: reverzibilné a irreverzibilné; kompetitívna, akompetitívna, nekompetitívna, alosterická).

Izoenzýmy a ich využitie v diagnostickej praxi. Laktátdehydrogenáza ako príklad.

3. 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. Regulačné mechanizmy metabolizmu.

Intermediárny metabolizmus, metabolické (anabolické, katabolické) cesty.

Regulačné mechanizmy.

Alosterická regulácia.

Regulácia na úrovni transkripcie.

5. Regulačné mechanizmy metabolizmu.

Spôsoby komunikácie medzi bunkami.

Signálne molekuly.

Mechanizmus účinku hydrofilných hormónov.

Mechanizmus účinku lipofilných hormónov.

6. Bioenergetický metabolizmus.

Opakovanie: energetika, entalpia, entropia.

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.

7. Biologická oxidácia živín.

Cyklus trikarboxylových kyselín (reakcie, funkcie, regulácia).

Anaplerotické reakcie citrátového cyklu.

8. Metabolizmus sacharidov.

Opakovanie: sacharidy (monosacharidy, disacharidy, polysacharidy, glykozaminoglykány a proteoglykány).

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

Osud pyruvátu – pyruvátdehydrogenázová (PDH) a laktátdehydrogenázová (LDH) reakcia.

9. Metabolizmus sacharidov.

Glukoneogenéza.

Pentózová cesta degradácie glukózy.

10. Metabolizmus sacharidov.

Metabolizmus fruktózy a galaktózy.

Metabolizmus glykogénu (glykogenéza, glykogenolýza).

Regulácia metabolizmu sacharidov.

11. Metabolizmus lipidov.

Opakovanie: mastné kyseliny, tuky, fosfolipidy, glykolipidy, izoprenoidy, steroidy.

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.

12. Metabolizmus lipidov.

Syntéza mastných kyselín.

Biosyntéza triacylglycerolov a fosfolipidov.

Eikozanoidy a ich metabolizmus.

13. Metabolizmus lipidov.

Biosyntéza cholesterolu a jeho premeny.

Metabolizmus lipoproteínov.

Syntéza (ketogenéza) a utilizácia ketolátok.

OSNOVA PRAKTICKÝCH CVIČENÍ

1. Zásady bezpečnosti a ochrany zdravia pri práci v biochemickom laboratóriu.

Organizácia výučby študijného predmetu Biochémia.

Kinetika enzýmových reakcií. Vplyv pH na rýchlosť enzýmových reakcií.

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

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

a) Časový priebeh trypsínom katalyzovanej hydrolýzy BAPA.

b) Sledovanie vplyvu teploty na rýchlosť trypsínom katalyzovanej hydrolýzy BAPA.

c) Vplyv koncentrácie trypsínu na rýchlosť hydrolýzy BAPA.

3. Kinetika enzýmových reakcií. Vplyv koncentrácie substrátu na rýchlosť reakcie.

a) Vplyv koncentrácie substrátu na rýchlosť trypsínom katalyzovanej hydrolýzy BAPA.

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

4. Inhibícia enzýmových reakcií.

a) Vplyv sójového inhibítora na rýchlosť trypsínom katalyzovanej hydrolýzy BAPA.

b) Vplyv trypsínového inhibítora z krvného séra na rýchlosť trypsínom katalyzovanej hydrolýzy BAPA.

c) Vplyv α1-antitrypsínu na trypsínom katalyzovanú hydrolýzu α-tosyl-L-arginyl-p-nitroanilidu (seminár).

5.Aktivácia enzýmových reakcií.

a) Vplyv katiónov kovov na rýchlosť trypsínom katalyzovanej hydrolýzy BAPA.

b) Vplyv katiónov vápnika na katalytickú účinnosť trypsínu.

6. I. Zápočtová písomná práca: Enzymológia.

Vitamíny ako štruktúrno-funkčný základ koenzýmov.

a) Oxidácia tiamínu na tiochrom.

b) Reverzibilný oxidačno-redukčný systém riboflavínu.

c) Redoxný systém kyseliny askorbovej.

7. 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. Metabolizmus sacharidov.

a) Reakcie na dôkaz sacharidov.

b) Stanovenie koncentrácie glukózy v krvi zvierat.

9. Metabolizmus sacharidov.

Jednotky enzýmovej aktivity a výpočet.

Izoenzýmy a ich využitie v diagnostickej praxi (laktátdehydrogenáza).

c) Stanovenie enzýmovej aktivity laktátdehydrogenázy (LDH) (EC 1.1.1.27) v krvnom sére zvierat.

10. Metabolizmus polysacharidov.

a) Reakcie polysacharidov.

b) Stanovenie aktivity α-amylázy (AMS) (EC 3.2.1.1) v krvnom sére, moči alebo slinách zvierat.

11. II. Zápočtová písomná práca: Metabolizmus sacharidov, energetický metabolizmus.

a) Stanovenie koncentrácie celkových lipidov v krvnom sére zvierat.

b) Stanovenie koncentrácie triacylglycerolov v krvnom sére zvierat.

12. Metabolizmus lipidov.

c) Stanovenie koncentrácie cholesterolu v krvnom sére zvierat.

d) Dôkaz cholesterolu v masle, oleji, masti a vaječnom žĺtku.

13. Intermediárny metabolizmus – metabolická mapa.

Prezentácia seminárnych prác.

Udeľovanie zápočtov.

Škárka B., Ferenčík M.: Biochémia, SNTL, Praha, 1987.

Němečková A. a kol.: Lékařská chemie a biochemie, Avicenum Osveta, 1990.

Blahovec J., Šlesárová L.: Enzýmy a klinická enzymológia, Zenit Press, Košice, 1991.

Adam J., Ledvina M., Suržin J.: Biochémia pre medikov (1), Košice a Hradec Králové, 1998.

Adam J., Ledvina M., Suržin J.: Biochémia pre medikov (2), Košice a Hradec Králové, 2000.

Ferenčík M., Škárka B., Novák M., Turecký L.: Biochémia, Slovak Academic Press s.r.o., Bratislava 2000.

Suržin J. a Ledvina M.: Lekárska biochémia, Michal Vaško, Prešov 2002.

Heinová, D. a kol.: Návody na praktické cvičenia z biochémie I, UVLF v Košiciach 2010.

Dobrota D. a kol.: Lekárska biochémia, Osveta Martin, 2012.

Harvey, R.A., Ferrier, D.R.: Lippincott´s Illustrated Reviews: Biochemistry. 5th Edition. Baltimore, Lippincott Wiliams and Wilkins, 2011, 521pp.

Koolman, J., Roehm, K. H.: Color Atlas of Biochemistry. 2nd Edition. Stuttgart; New York : Georg Thieme Verlag, 2005. 476 pp.

Nelson, D. L., Cox, M. M.: Lehninger Principles of Biochemistry. 4th Edition. New York : W. H. Freeman and Company, 2005. 1119 pp.

Stryer, L.: Biochemistry. 3rd Edition. New York : W. H. Freeman and Company, 1988, 1089 pp.

Obsahová prerekvizita:

Chémia, Biofyzika, Biológia

Priebežné hodnotenie:

priebežný test (na praktickom cvičení z aktuálne odučenej látky), riešenie zadaných úloh (formou protokolov z vykonanej praktickej práce na laboratórnych cvičeniach),

dve zápočtové písomné práce z odprednášanej látky

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 E.

V úvode každého cvičenia sa píše krátka previerka, ktorých priemerná známka vylepšuje percentuálny zisk študenta počas semestra.

Záverečné hodnotenie:

zápočet