Státní závěrečná zkouška je ústní a
probíhá před komisí, jejíž složení je každoročně schvalováno. Povinnou součástí
zkoušky je biochemie v rozsahu základního kursu a její základní metody. Vedle
toho si kandidát vybere jednu další základní chemickou disciplinu - Anorganická
chemie, Fyzikální chemie, Organická chemie nebo Analytická chemie nebo
Molekulární biologii.
1. Chemické složení
organismů
Aminokyseliny, peptidy, bílkoviny
Sacharidy jednoduché a složené, homo- a heteropolysacharidy
Lipidy jednoduché a složené (fosfolipidy a glykolipidy)
Nukleové kyseliny (strukturní typy)
Minerální látky
2. Biokatalýza
Struktura a vlastnosti enzymů
Koenzymy a prostetické skupiny
Faktory ovlivňující činnost enzymů
Isoenzymy a allosterické
enzymy
Hlavní druhy inhibitorů
3. Metabolismus
Obecné znaky metabolismu, rozdělení.
Energetika biochemických reakcí, makroergní
sloučeniny
Metabolismus bílkovin
Proteolytické štěpení
Hlavní cesty odbourávání aminokyselin
Deaminace a transaminace
aminokyselin
Detoxikace amoniaku (tvorba amidů a močoviny)
Oxidační dekarboxylace alfa-oxokyselin
Biosynthesa bílkovin v ribosomu
Posttranslační modifikace
Metabolismus nukleových kyselin
Syntéza a degradace basí
Syntéza a degradace polynukleotidů
Metabolismus sacharidů
Centrální postavení glukosy
Glykolysa - reakce a energetický zisk
Alkoholické kvašení
Srovnání glykolysy a kvašení (bilanční rovnice)
Glukoneogenese a Coriho
cyklus
Vznik pentos z glukosy, pentosový cyklus
Biosynthesa oligo- a polysacharidů
Metabolismus lipidů
účinek lipas a fosfolipas
beta-oxidace mastných kyselin (Lynenova spirála)
Biosynthesa mastných kyselin, tuků a fosfolipidů
4. Základy bioenergetiky
Popis Krebsova cyklu, jeho význam
Oxidace redukovaných koenzymů v respiračním řetězci
Tvorba ATP a vliv rozpojovačů
Podstata fotosynthesy
Světelná fáze fotosynthesy (fotolysa vody a necyklická fosforylace)
Temná fáze fotosynthesy (Calvinův cyklus)
5. Sekundární metabolity
Biosynthesa aromatických sloučenin (šikimátová a polyketidová cesta)
Alkaloidy
Isoprenoidy (terpeny,steroidy, karotenoidy)
Biosynthesa a degradace hemu
6. Regulace metabolismu
Regulace enzymových aktivit
Funkce membrán a aktivní transport látek
Mechanismy účinku hormonů
Regulace exprese genové aktivity
7. Různé
Esenciální složky potravy
Vitaminy - význam a přehled hlavních zástupců
Energetické zdroje svalu a jeho kontrakce
Přenos nervového vzruchu
Fixace dusíku u mikrobů a rostlin
Základní pojmy imunochemie
Oxygenace, mikrosomální
elektronový transport
8. Praktické aplikace
biochemie
Biochemie v lékařství, základní biochemická vyšetření, zpracování výsledků a
vyhodnocení
Principy biotechnologických procesů, příklady, perspektivy
Biochemie v problematice životního prostředí
9. Biochemické laboratorní
techniky
Separační metody
- fázové separace (srážení, membránové separace)
- sedimetační (ultracentrifuga)
- chromatografické (kapalinová)
- elektromigrační (elektroforesa, isoelektrická
fokusace, isotachoforesa)
Analytické metody
- spektrální metody, fotometrie a fluorometrie, další
resonanční metody
- elektrochemické metody (potenciometrie, amperometrie a konduktometrie)
- radiochemické metody
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.
Chemická
termodynamika. Tepelná rovnováha, teplota, tlak, nultá věta. První věta,
vnitřní energie, teplo, práce. Entalpie, tepelné kapacity. Druhá věta.
Entropie, termodynamická reverzibilita. Chemický potenciál. Třetí věta.
Chemické
rovnováhy. Závislost Gibbsovy funkce na rozsahu
reakce. Rovnovážná konstanta a její závislost na tlaku a na teplotě. Le Chatelierův princip. Základní
pojmy statistické termodynamiky.
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.
Rovnovážná
elektrochemie. Termodynamika roztoků elektrolytů. Galvanické a elektrolytické
články. Standardní potenciál elektrody. Druhy elektrod. Oxidace a redukce.
Elektroda prvního a druhého druhu, Nernstova rovnice,
vodíková elektroda, galvanický článek. Oxidoredukční
elektroda, Petersova rovnice. Změna Gibbsovy volné energie a rovnovážná konstanta
elektrochemických reakcí. Disproporcionační reakce. Faradayův zákon.
Kinetická
teorie ideálního plynu, Maxwell-Boltzmannova funkce
rozdělení rychlostí, střední kinetická energie a rychlost molekul plynu, počet
mezimolekulárních srážek. Ideální plyn, stavová rovnice ideálního plynu.
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.
Klasifikace
prvků, prvky přechodné a nepřechodné, periodický systém a periodicita
chemických vlastností. Systematické názvosloví anorganických sloučenin.
Vodík a jeho
sloučeniny. Brönstedova a Lewisova
teorie kyselin a zásad, síla kyselin a zásad, disociační konstanta, vytěsňování
slabých kyselin a zásad. Autoionizace vody, stupnice pH. Amfiprotní látky.
Hydrolytické rovnováhy. Solvoteorie kyselin a zásad..
Vazba vodíkovým můstkem.
Alkalické kovy
a jejich sloučeniny., Hořčík a kovy alkalických zemin..
Uhlík. Dusík.
Oxidy dusíku a výroba kyseliny dusičné. Výroba amoniaku. Komplexy N2 a fixace
dusíku.
Fosfor. Allotropie. Fosforečnany.
Kyslík. Ozon.
Oxidy, jejich typy, struktura, vlastnosti a význam. Voda a peroxid vodíku.
Hydráty. Síra,. Oxidy a kyseliny. Výroba kyseliny sírové.
Fluor.
Fluoridy. Freony. Chlor, brom, jod. Halogenidy kovů a
nekovů. Oxidy a oxokyseliny.
Koordinační
chemie, základní pojmy, tvary koordinačních polyedrů, typy ligandů,
molekul.
Mangan,
Železo, kobalt, nikl. Oxidy železa a výroba železa. Ferrocen
a metalocenové sloučeniny. Hemoglobin. Měď, stříbro,
zlato Zinek, kadmium,.
Principy
tvorby systematického názvosloví organických sloučenin.
Alkany a cykloalkany. Isomerie řetězová, konformace alkanů a cykloalkanů. Radikálové reakce jako typická reakce alkanů a jejich mechanismus.
Alkeny, geometrická isomerie u alkenů. Cahn, Ingold, Prelogova
pravidla. Adiční reakce, mechanismus a stereochemie adičních reakcí.
Polymerace.
Optická
aktivita a symetrie molekul. Chiralita molekul,
podmínky chirality, zobrazování trojrozměrných
molekul v rovině. Optická isomerie, specifická rotace, optická čistota,
racemická směs. Určování absolutní konfigurace molekul. Mesoforma.
Alkiny a jejich struktura. Vlastnosti trojné vazby, adiční reakce (elektrofilní i nukleofilní
reakce), kyselost atomů vodíku vázaných na sp-hybridní
uhlík.
Aromatický
stav a jeho demonstrace (resonanční - delokalizační
energie). Benzoidní a nebenzoidní
aromáty. Vlastnosti aromatických sloučenin, mechanismus elektrofilní
aromatické substituce. Vliv substituce na jádře na vstup elektrofilu.
Adiční a oxidační reakce a jejich podmínky. Reakce na kondensovaných
aromatických sloučeninách.
Halogenderiváty a jejich strukturní typy, reaktivita.
Hydroxysloučeniny-alkoholy a fenoly. Reaktivita hydroxylové
skupiny, kyselost a vliv uhlíkatého zbytku na míru kyselosti. Oxidace alkoholů.
Polyhydroxyderiváty.
Thioly a sulfidy. Produkty oxidace. Sulfonové kyseliny a jejich funkční
deriváty (sulfochloridy, estery, sulfonamidy). Estery
minerálních látek (sulfáty, nitráty, nitrity, fosfáty).
Aminosloučeniny. Základní chemické vlastnosti.
Nitrosloučeniny, vliv nitroskupiny na uhlíkatý zbytek. Azosloučeniny, azoxysloučeniny a hydrazolátky.
Nitrily a isokyanidy.
Organokovové
sloučeniny.
Karbonylové
sloučeniny. Charakterizace karbonylu, nukleofilní
adice, reakce s kyslíkatými, dusíkatými a uhlíkatými nukleofily.
Oxidace a redukce aldehydů a ketonů.
Karboxylové
kyseliny, jejich struktura a chemické vlastnosti Funkční deriváty karboxylových
kyselin (estery, halogenidy, anhydridy,
amidy), jejich příprava, vlastnosti a využití v organické syntéze. Deriváty
kyseliny uhličité.
Heterocyklické
sloučeniny. Elektronová struktura a vliv na chemické vlastnosti, srovnání
jejich chemických vlastností.
Analytické
reakce. Popis rovnováh. Redoxní
rovnováhy, standardní a formální potenciál, redoxní disproporcionace. Principy kvalitativní chemické analýzy.
Gravimetrie.
Teorie vzniku sraženin, pochody na sraženinách; vážení; zpracování sraženin,
gravimetrické postupy.
Titrační
metody. Výklad titračních křivek, vztah mezi inflexním
a ekvivalenčním bodem, strmost a tlumivé oblasti křivek, titrační roztoky a
primární standardy, indikace ekvivalenčního bodu, titrační chyby. Acidobazické titrace, acidobazické
tlumivé roztoky,. Komplexometrické titrace. Chelatometrie. Srážecí titrace. Redoxní
titrace.
Hodnocení
výsledků analýz. Statistika a základy SLP (GLP), analytický signál, kalibrační
křivky, standardizace. Parametry analytické metody. Chyby a jejich vztah k
parametrům analytických metod. Statistické vyhodnocení analytických výsledků.
Referenční materiál, kruhový test. Lineární regrese.
Elektroanalytické metody. Potenciometrické metody. Indikační a referentní 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, Faradayův
proud. Elektrolýza při konstantním potenciálu a při konstantní intenzitě
proudu. Elektrolytické dělení kovů. Coulometrie při konstatním potenciálu a při konstantním proudu. Coulometrické titrace. Voltamperometrie,
polarografie. Polarografická analýza. Amperometrické,
biamperometrické a bipotenciometrické
titrace.
Optické
analytické metody. Elektromagnetické záření, Bouger-Lambert-Beerův zákon, příčiny
absorpce a emise záření. Molekulová absorpční spektroskopie (UV, VIS, IR),
atomová absorpční a emisní spektroskopie, luminiscenční metody,
Separační
metody. Kapalinová extrakce. Extrakční rovnováhy v dvoufázovém systému.
Analytické využití ionexů. Chromatografie na tenké
vrstvě sorbentu. Analýza plynů . Plynová
chromatografie, HLPC - vysokoúčinná kapalinová
chromatografie, základy instrumentace, kvalitativní a kvantitativní
charakteristiky, použití. Elektromigrační metody,
zonální elektroforéza, elektroforéza na nosičích a izotachoforéza.
Základy
analýzy organických sloučenin. Kvalitativní a kvantitativní charakteristika.
Elementární analýza, analýza funkčních skupin, určování čistoty sloučenin,
základy přístupu při určování struktury organických sloučenin. Stanovení látek
ve složitějších směsích.
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).
Literatura