|
|
|
||
|
Přednáška je primárně určena pro studenty 1. ročníku navazujícího magisterského studia programu Biochemie, ale je samozřejmě otevřena i pro zájemce z příbuzných oborů. U přihlášených studentů je předpokládána znalost základní biochemie a základů reakční kinetiky. Cílem předmětu je seznámit studenty s obecnými vlastnostmi enzymů a jejich klasifikací, mechanismem jejich katalytického působení, rychlostí enzymových reakcí, způsoby stanovení enzymové aktivity a praktickým využitím enzymů. Důraz je kladen na kinetiku enzymových reakcí a souvisejících jevů (modulace reakční rychlosti, regulační enzymy, vliv prostředí). Na přednáškách jsou odvozovány rovnice počáteční rychlosti reakce pro různé typy enzymových reakcí.
Poslední úprava: Dračínská Helena, RNDr., Ph.D. (03.02.2023)
|
|
||
|
Macholán L., Barthová J., Kučera I.: Enzymologie (vydavatelství MU Brno, 1994) Voet D., Voet J. G.: Biochemistry (Wiley, 2011) / Biochemie (Victoria Publishing, 1996) - kapitola Mechanismy působení enzymů (Mechanisms of Enzyme Action) Kodíček M.: Studijní materiály z enzymologie (vydavatelství VŠCHT Praha, 2003) Vodrážka Z., Rauch P., Káš J.: Enzymologie (vydavatelství VŠCHT Praha, 1998) Kučera I.: Řešené úlohy z enzymologie (vydavatelství UJEP Brno, 1987)
Bisswanger H.: Enzyme Kinetics (Wiley-VCH, 2008) Copeland R. A.: Enzymes - A Practical Introduction to Structure, Mechanism, and Data Analysis (Wiley-VCH, 2000) Cornish-Bowden A.: Fundamentals of Enzyme Kinetics (Wiley-Blackwell, 2012) Price N. C., Stevens L.: Fundamentals of Enzymology (Oxford University Press, 1999)
Poslední úprava: Dračínská Helena, RNDr., Ph.D. (22.01.2024)
|
|
||
|
Písemná zkouška (v rozsahu přednášené látky) - nutno splnit na více než 50 % (86 - 100 % = výborně, 70 - 85 % = velmi dobře, 51 - 69 % = dobře, ≤ 50 % = neprospěl/-a) - účast na zkoušce podmíněna vypracováním a včasným odevzdáním několika domácích úkolů Poslední úprava: Dračínská Helena, RNDr., Ph.D. (15.02.2022)
|
|
||
|
1. Základní vlastnosti enzymů a jejich význam pro katalýzu. Historie. Klasifikace a názvosloví enzymů. 2. Kinetika jednosubstrátových enzymových reakcí v ustáleném stavu. 3. Kinetika dvousubstrátových enzymových reakcí. 4. Modulace rychlosti enzymových reakcí (inhibice, aktivace). 5. Vliv prostředí na rychlost enzymových reakcí. 6. Stanovení aktivity enzymů. Využití enzymů pro stanovení koncentrace látek. 7. Regulace enzymové aktivity. Alosterie. 8. Mechanismy enzymových reakcí. 9. Metody izolace enzymů. 10. Využití enzymů.
Poslední úprava: Dračínská Helena, RNDr., Ph.D. (15.02.2024)
|
|
||
|
Student definuje enzymy, používá základní pojmy související s enzymy a jejich formami, popisuje klíčové vlastnosti enzymů, včetně specifity, katalytické účinnosti a regulovatelnosti, a vysvětlí, jak fungují z hlediska vlivu na rychlost katalyzované reakce. Student klasifikuje enzymy do sedmi hlavních tříd podle typu katalyzované reakce. Student identifikuje struktury enzymových kofaktorů a jejich roli v enzymových reakcích. Student definuje počáteční rychlost enzymové reakce a vysvětlí podmínky a předpoklady, za kterých je měřena. Student odvodí rovnici Michaelise a Mentenové pro jednosubstrátovou enzymovou reakci a vysvětlí význam Michaelisovy konstanty a limitní rychlosti. Student vypočítá a interpretuje kinetické parametry, jako jsou katalytická konstanta a konstanta specifity, a hodnotí jejich význam pro enzymovou účinnost. Student aplikuje lineární transformace rovnice Michaelise-Mentenové (Lineweaver-Burk, Hanes-Woolf, Eadie-Hofstee) pro určení kinetických parametrů a porovnává jejich výhody a nevýhody. Student odvodí rychlostní rovnice pro další typy enzymově katalyzovaných reakcí (reverzibilní reakce, reakce inhibované reverzibilními inhibitory, reakce aktivované esenciálními aktivátory), identifikuje a diskutuje změny v kinetických parametrech v těchto případech. Student analyzuje reverzibilní enzymové reakce a aplikuje Haldaneův vztah pro popsání vztahu mezi kinetickými parametry a rovnovážnou konstantou. Student popíše mechanismus působení ireverzibilních inhibitorů a uvede příklady takových inhibitorů. Student klasifikuje dvousubstrátové reakce podle jejich mechanismů, rozlišuje mezi různými typy dvousubstrátových reakcí pomocí Clelandových diagramů a vysvětluje jejich význam. Student analyzuje experimentální data pomocí grafů dle Lineweavera a Burka pro určení kinetického mechanismu dvousubstrátových reakcí. Student vysvětluje zásady měření rychlosti enzymové reakce a aplikuje je při stanovení enzymové aktivity. Student porovnává různé metody stanovení enzymové aktivity a vybírá vhodnou metodu pro konkrétní enzymatickou reakci. Student navrhuje experimenty pro stanovení koncentrace látek pomocí enzymových metod, včetně využití spřažených reakcí. Student analyzuje a interpretuje data získaná z enzymových stanovení, včetně výpočtu enzymové aktivity a koncentrace analyzovaných látek. Student analyzuje vliv pH na aktivitu enzymů a interpretuje křivky závislosti enzymové aktivity na pH, včetně určení pH optima. Student odvozuje a aplikuje kinetické modely pro popis vlivu pH na enzymovou aktivitu. Student hodnotí vhodnost různých pufrů pro enzymové reakce a zdůvodňuje jejich výběr na základě pKa, experimentálního pH a potenciálních interakcí s enzymy. Student vysvětluje vliv teploty na enzymovou aktivitu, včetně konceptu teplotního optima, a interpretuje grafy pro určení aktivační energie. Student navrhuje experimentální postupy pro stanovení vlivu pH a teploty na enzymovou aktivitu a kriticky hodnotí získané výsledky. Student definuje alosterické enzymy, popisuje jejich strukturu a rozlišuje je od enzymů řídících se Michaelis-Mentenovou kinetikou. Student vysvětluje mechanismy alosterické regulace, včetně homotropních a heterotropních efektů, a demonstruje jejich vliv na sigmoidní kinetiku. Student analyzuje modely alosterické regulace (symetrický MWC model a sekvenční KNF model) a porovnává jejich předpoklady a limity. Student aplikuje Hillovu rovnici pro kvantifikaci kooperativity a vypočítává Hillův koeficient z experimentálních dat. Student identifikuje příklady alosterických enzymů v metabolických drahách a vysvětluje jejich roli v regulaci metabolismu. Student definuje, popisuje a porovnává různé mechanismy enzymové katalýzy a objasňuje, jak fungují i s využitím konkrétních příkladů. Student identifikuje a nakreslí klíčové aminokyselinové zbytky zapojené do acido-bazické a kovalentní katalýzy. Student porovnává různé zdroje enzymů pro izolaci (přírodní vs. rekombinantní) a hodnotí jejich výhody a nevýhody. Student navrhuje strategii purifikace enzymu zahrnující vhodné izolační techniky a zdůvodňuje jejich pořadí na základě vlastností enzymu a výchozího materiálu. Student popisuje principy a analyzuje různé izolační techniky (frakcionace proteinů na základě rozpustnosti, chromatografické metody, elektrochemické metody). Student navrhuje metody pro uchování enzymů a hodnotí jejich vliv a vliv stabilizátorů na aktivitu enzymu. Student definuje a aplikuje kritéria čistoty enzymového preparátu, jako jsou gelová chromatografie, elektroforéza, izoelektrická fokusace a imunochemické metody. Student popisuje princip imobilizace enzymů a rozlišuje různé metody kotvení enzymů na nosiče (fyzikální vs. chemické). Student hodnotí výhody a nevýhody imobilizovaných enzymů a vysvětluje, jak ovlivňují jejich vlastnosti (stabilita, aktivita, difuze). Student analyzuje princip a využití enzymových elektrod (biosenzorů) a vysvětluje funkci enzymové reakční vrstvy a elektrochemického indikačního čidla. Student nakreslí schéma biopalivového článku a vysvětlí princip jeho fungování. Student porovnává různé nepotravinářské a potravinářské aplikace enzymů a uvádí příklady konkrétních enzymů a jejich funkcí v těchto aplikacích (detergenty, kosmetika, organická syntéza, zpracování škrobu). Poslední úprava: Dračínská Helena, RNDr., Ph.D. (14.02.2025)
|