Phytochemical Methods - GF226

• Title: Fytochemické metody
• Guaranteed by: Department of Pharmacognosy and Pharmaceutical Botany (16-16230)
• Faculty: Faculty of Pharmacy in Hradec Králové
• Actual: from 2024
• Semester: winter
• Points: 0
• E-Credits: 2
• Examination process: winter s.:written
• Hours per week, examination: winter s.:14/28, C+Ex [HS]
• Capacity: 30 / 30 (30)
• Min. number of students: unlimited
• 4EU+: no
• Virtual mobility / capacity: no
• State of the course: taught
• Language: Czech
• Teaching methods: full-time
• Explanation: (F 3.r.)
• Note: course can be enrolled in outside the study plan; enabled for web enrollment
• Guarantor: RNDr. Jaroslav Jenčo, Ph.D.
• Comes under: 3.ročník 2024/25 Farmacie

Annotation

English

In the course, students will learn about the relationships between primary and secondary metabolism in plants, focusing on the study of secondary metabolites and special isolation and analytical procedures required when working with plant material. In practical exercises, they will learn about the process of processing the starting material from extraction to the identification of its components and the determination of the content of selected secondary metabolites using modern analytical methods. The teaching is directed towards an inventive approach to the isolation of components and methods of phytochemical analysis. The course is intended primarily for those interested in diploma theses on phytochemical topics.

Last update: Jenčo Jaroslav, RNDr., Ph.D. (05.03.2025)

Czech

V předmětu se posluchači seznámí se vztahy primárního a sekundárního metabolismu rostlin se zaměřením na studium sekundárních metabolitů a speciálními izolačními a analytickými postupy, které vyžaduje práce s rostlinným materiálem. V praktických cvičeních se seznamují s procesem zpracování výchozí suroviny od extrakce až po identifikaci jejích obsahových složek a stanovení obsahu vybraných sekundárních metabolitů moderními analytickými metodami. Výuka je směrována k invenčnímu přístupu při izolaci obsahových látek a metodami fytochemické analýzy. Předmět je určen především pro zájemce o diplomové práce s fytochemickou tématikou.

Last update: Jenčo Jaroslav, RNDr., Ph.D. (05.03.2025)

Course completion requirements

English

The condition for the successful passing of the subject is 100% participation in practical exercises and passing the exam with a minimum success rate of >60%.

Last update: Jenčo Jaroslav, RNDr., Ph.D. (05.03.2025)

Czech

Podmínkou je 100% účast na praktických cvičeních a složení zkouškového testu s minimální úspěšností >60%.

Last update: Jenčo Jaroslav, RNDr., Ph.D. (05.03.2025)

Literature

English

Obligatory:

• Walton NJ, Brown DJ. . Chemicals from Plants: Perspectives on Plant Secondary Products. London: Imperial College press, 1999, s. ISBN 981-02-2773-6.
• Harborne J.B.. Phytochemical Methods: a guide to modern techniques of plant analysis, 3rd Edition, . London: Chapman and Hall, 1998, s. ISBN .
• Cannell, R. J. P. (ed.). Natural Products Isolation. Totowa: Humana Press, 1998, s. ISBN .
• Ikan, R.. Natural Products. A Laboratory Guide. 2nd Edition. London: Academic Press, 1991, s. ISBN .

Last update: Jenčo Jaroslav, RNDr., Ph.D. (05.03.2025)

Czech

Doporučená:

• Opletal L., Drašar P. . Fytochemické metody: 1. izolace obsahových látek (laboratorní technika). UK Praha: Karolinum, 1994, s. ISBN .
• Hrabálek, A., Kuneš, J., Klimešová, V., Macháček, M., Opletal, L., Palát, K., Roman, M., Vinšová, J.. Chemická laboratorní technika pro farmaceuty. Praha: UK skriptum, Karolinum, 1977, s. ISBN .
• Ikan, R.. Natural Products. A Laboratory Guide. 2nd Edition, Academic |Press, London 1991.. London: Academic Press, 1991, s. ISBN .
• Cannell, R. J. P. (ed.). Natural Products Isolation. Totowa: Humana Press, 1998, s. ISBN .
• Harborne J.B.. Phytochemical Methods: a guide to modern techniques of plant analysis, 3rd Edition, . London: Chapman and Hall, 1998, s. ISBN .
• Šmejkal K, Muselík J, Mokrý P.. Laboratorní metody experimentální fytochemie. Brno: MUNI, 2013, s. ISBN 978-80-7305-649-0.
• Walton NJ, Brown DJ. . Chemicals from Plants: Perspectives on Plant Secondary Products. London: Imperial College press, 1999, s. ISBN 981-02-2773-6.

Last update: Jenčo Jaroslav, RNDr., Ph.D. (05.03.2025)

Teaching methods

English

practical laboratory exercises, lectures.

Last update: Jenčo Jaroslav, RNDr., Ph.D. (05.03.2025)

Czech

praktická laboratorní cvičení, přednášky.

Last update: Jenčo Jaroslav, RNDr., Ph.D. (05.03.2025)

Requirements to the exam

English

The condition for obtaining credit is 100% participation in practical exercises and at least 60% participation in lectures. The exam written at the end of the practical classes and lectures consists of 15 questions. Knowledge from lectures and practical exercises is required to pass the exam.

Last update: Jenčo Jaroslav, RNDr., Ph.D. (05.03.2025)

Czech

Podmínkou získání zápočtu je 100 % účast na praktických cvičeních a minimálně

60% účast na přednáškách. Zkouška je písemná, je tvořena 15 otázkami.

Pro složení zkoušky jsou vyžadovány znalosti z přednášek a praktických cvičení.

Last update: Jenčo Jaroslav, RNDr., Ph.D. (05.03.2025)

Syllabus

English

Lectures:

1. Introduction to phytochemical research; definition of terms

2. Overview of secondary plant metabolites

3. Extraction and isolation of natural substances

4. Separation methods in the analysis of natural substances I – classification

5. Separation methods in the analysis of natural substances II – classification

6. Separation methods in the analysis of natural substances III – applications

7. Identification of natural substances – overview of methods, basics of interpretation of spectra (IR, NMR, MS, CD).

Practical exercises:

1. Introduction, work safety, glass preparation (Pasteur pipettes, chromatography pen, capillaries), theoretical foundations of obtaining plant constituents, Pouring plates onto preparative TLC, Finding a suitable system for TLC and FLASH chromatography, Preparation of a summary extract

2. Preparative TLC, Isolation of natural substances - Preparation of alkaloid extract and preparation of a sample for GC-MS and GC-FID analysis

3. HPTLC + FLASH chromatography

4. GC/MS + GC-FID analysis of prepared alkaloid extracts

5. Preparative HPLC + HPLC/MS 6. NMR, polarimetry, circular dichroism

Last update: Jenčo Jaroslav, RNDr., Ph.D. (05.03.2025)

Czech

Přednášky

1.       Úvod do fytochemického výzkumu; vymezení pojmů

2.       Přehled sekundárních metabolitů rostlin

3.       Extrakce a izolace přírodních látek

4.       Separační metody v analýze přírodních látek I – klasifikace

5.       Separační metody v analýze přírodních látek II – klasifikace

6.       Separační metody v analýze přírodních látek III – aplikace

7.       Identifikace přírodních látek – přehled metod, základy interpretace spekter (IR, NMR, MS,CD).

Praktická cvičení

1. Úvod, bezpečnost práce, příprava skla (Pasteurovy pipety, chromatografické pero, kapiláry), teoretické základy získávání obsahových látek z rostlin, Nalévání desek na preparativní TLC, Hledání vhodné soustavy pro TLC a FLASH chromatografii, Příprava sumárního extraktu

2. Preparativní TLC, Izolace přírodních látek - Příprava alkaloidního extraktu a příprava vzorku na GC-MS a GC-FID analýzu

3. HPTLC + FLASH chromatografie

4. GC-MS + GC-FID analýza připravených alkaloidních extraktů

5. Preparativní HPLC + HPLC/MS

6. NMR, polarimetrie, cirkulární dichroismus

Last update: Jenčo Jaroslav, RNDr., Ph.D. (05.03.2025)

Learning outcomes

  

Předmět Fytochemické metody navazuje na znalosti a dovednosti získané v předmětech z farmaceutické botaniky, organické chemie, bioorganické chemie, analytické chemie a základů organické analýzy. Cílem těchto výsledků učení je vybavit studenty teoretickými znalostmi, technickou zdatností a kritickým myšlením potřebným pro fytochemický výzkum s interdisciplinární aplikací ve fytochemii. Studující po absolvování předmětu umí využít základní vlastnosti sekundárních metabolitů ve fytochemické studii. Vědí popsat a využít různé moderní metody extrakce pro jejich izolaci. Jsou schopni aplikovat nejnovější techniky pro analýzu fytokonstituentů a popsat metody extrakce, analýzy a komerční aplikace různých sekundárních metabolitů.

Na konci tohoto předmětu budou studenti schopni:

Ø  definovat význam fytochemie jako oboru;

Ø  Vysvětlit základní principy: Prokázat komplexní porozumění teoretickým základům fytochemických metod, včetně role sekundárních metabolitů v rostlinách, výběru rozpouštědel a principů extrakce, izolace a charakterizace látek;

Ø  Aplikovat extrakční techniky: Provádět a porovnávat tradiční a moderní metody extrakce (např. macerace, Soxhletova extrakce, extrakce superkritickými tekutinami, mikrovlnná extrakce) při dodržování bezpečnostních protokolů pro práci s rostlinným materiálem a nebezpečnými rozpouštědly;

Ø  Využívat separační metody: Ovládat chromatografické techniky (TLC, HPTLC, flash chromatografie, HPLC, GC) k separaci a purifikaci látek a interpretovat chromatogramy pro posouzení složení rostlinných extraktů;

Ø  Charakterizovat izolované látky: Využívat spektroskopické a spektrometrické metody (polarimetrie, CD, NMR, MS) k identifikaci a určení struktury izolovaných látek s integrací dat z více technik pro přesnou analýzu;

Ø  Kriticky posuzovat metody: Řešit experimentální výzvy, kriticky porovnávat efektivitu, udržitelnost a etické aspekty různých fytochemických postupů;

Ø  Provádět kvantitativní analýzu: Aplikovat kvantitativní metody (např. HPLC/MS a GC-FID) ke stanovení koncentrace bioaktivních sloučenin (např. alkaloidů) v rostlinných;

Ø  Zapojovat se do aktuálního výzkumu: Analyzovat nejnovější pokroky ve fytochemickém výzkumu a diskutovat jejich dopad na objev léčiv a kontrolu kvality rostlinných produktů;

Ø  Komunikovat vědecké výsledky: Prezentovat experimentální postupy, data a závěry formou strukturovaných laboratorních zpráv a ústních prezentací s důrazem na jasnost, přesnost a vědecké standardy.

Last update: Jenčo Jaroslav, RNDr., Ph.D. (05.03.2025)

Entry requirements

English

Acquired basic knowledge of pharmaceutical botany, organic chemistry, bioorganic chemistry, analytical chemistry and fundamentals of organic analysis.

Last update: Jenčo Jaroslav, RNDr., Ph.D. (05.03.2025)

Czech

Osvojené základní znalosti z farmaceutické botaniky, organické chemie, bioorganické chemie, analytické chemie a základů organické analýzy.

Last update: Jenčo Jaroslav, RNDr., Ph.D. (05.03.2025)