Transformace a přenos energie v biosystémech - NBCM004

• Anglický název: Transfer and Conversion of Energy in Biosystems
• Zajišťuje: Fyzikální ústav UK (32-FUUK)
• Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
• Platnost: od 2020
• Semestr: zimní
• E-Kredity: 3
• Rozsah, examinace: zimní s.:2/0, Zk [HT]
• Počet míst: neomezen
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: nevyučován
• Jazyk výuky: čeština
• Způsob výuky: prezenční
• Způsob výuky: prezenční
• Garant: prof. RNDr. Petr Heřman, CSc.
• Kategorizace předmětu: Fyzika > Biofyzika a chemická fyzika

Anotace

čeština

Poslední úprava: T_FUUK (10.03.2004)

Základy bioenergetických procesů v buňce: termodynamika biochemických reakcí, enzymová katalýza a regulace, membránový transport, dýchací řetězec, fotosýntéza, nervové buňky a přenos elektrických signálů, proces vidění, principy svalové kontrakce.

angličtina

Poslední úprava: T_FUUK (10.03.2004)

Basic principles of bioenergetics in cells: thermodynamics of biochemical reactions, enzyme catalysis and regulation, membrane transport, respiratory chain, photosynthesis, neurons and transmition of electrical signals, photoreception, principles of muscle contraction, biomechanics.

Cíl předmětu

čeština

Poslední úprava: HERMAN/MFF.CUNI.CZ (07.05.2008)

Seznámit studenty se základy bioenergetických procesů v buňce, termodynamikou biochemických reakcí, enzymovou katalýzou a regulací, membránovým transportem apod. - viz anotace.

angličtina

Poslední úprava: HERMAN/MFF.CUNI.CZ (07.05.2008)

See annotation.

Podmínky zakončení předmětu

čeština

Poslední úprava: prof. RNDr. Petr Heřman, CSc. (30.10.2019)

Ústní zkouška v rozsahu přednášené látky.

angličtina

Poslední úprava: prof. RNDr. Petr Heřman, CSc. (30.10.2019)

Oral exam.

Literatura

čeština

Poslední úprava: T_FUUK (10.03.2004)

W.J.Moore, Fyzikální chemie, Praha, SNTL 1981

R.Ch. Cantor, P. R. Shimmel, Biophysical chemistry, W.H. Freeman & Co., San Francisko, 1980

B.Alberts,O.Bray, J.Lewis, M.Raff, K.Roberts, J.O. Watson, Molecular Biology of the Cell, Garland Publishing, Inc., New York, London, 1989

G.G.Hammes, Enzyme catalysis and regulation, Academic Press, New York, London, 1982

W.Hoppe, W.Lohman, H.Markl, H.Ziegler, Biophysics, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, Tokyo, 1983

P.R. Bergethon, E.R. Simons, Biophysical chemistry, Springer-Verlag, NY, 1990

J. Horák, A. Kotyk, K.Sigler, Biochemie transportních pochodů, Academia, Praha 1984

V. Kalous, Z. Pavlíček, Biofyzikální chemie, SNTL, Praha 1984

angličtina

Poslední úprava: T_FUUK (28.04.2008)

W.J.Moore, Fyzikální chemie, Praha, SNTL 1981

R.Ch. Cantor, P. R. Shimmel, Biophysical chemistry, W.H. Freeman & Co., San Francisko, 1980

B.Alberts,O.Bray, J.Lewis, M.Raff, K.Roberts, J.O. Watson, Molecular Biology of the Cell, Garland Publishing, Inc., New York, London, 1989

G.G.Hammes, Enzyme catalysis and regulation, Academic Press, New York, London, 1982

W.Hoppe, W.Lohman, H.Markl, H.Ziegler, Biophysics, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, Tokyo, 1983

P.R. Bergethon, E.R. Simons, Biophysical chemistry, Springer-Verlag, NY, 1990

J. Horák, A. Kotyk, K.Sigler, Biochemie transportních pochodů, Academia, Praha 1984

V. Kalous, Z. Pavlíček, Biofyzikální chemie, SNTL, Praha 1984

Metody výuky

čeština

Poslední úprava: T_FUUK (12.05.2008)

přednáška

angličtina

Poslední úprava: T_FUUK (12.05.2008)

lecture

Požadavky ke zkoušce

čeština

Poslední úprava: prof. RNDr. Petr Heřman, CSc. (06.10.2017)

Zkouška sestává z ústní části. Požadavky u ústní části zkoušky odpovídají sylabu předmětu v rozsahu, který byl prezentován na přednášce.

angličtina

Poslední úprava: prof. RNDr. Petr Heřman, CSc. (30.10.2019)

Oral exam, see syllabus.

Sylabus

čeština

Poslední úprava: T_FUUK (16.05.2008)

1. Termodynamika biochemických reakcí
Biologický cyklus, energie a uspořádanost, chemické potenciály a jejich vlastnosti, aktivita, chemické afinity, reakce, reakční rychlosti a rovnováhy, vliv teploty na chemické rovnováhy a reakční rychlosti, teorie aktivovaného komplexu, vratné a následné reakce, kompártmentová analýza

2. Enzymová katalýza a regulace
Chemické aspekty enzymové katalýzy, elementární kroky při katalýze, stacionární kinetiky, King-Altmanova metoda, jeden substrát-jeden produkt, vícečetné substráty a produkty, regulace enzymové aktivity, inhibice, aktivace, allosterické chování, modely allosterie

3. Membránový transport
Pasivní a aktivní transport, uniport, symport, antiport, přenašeče, termodynamické aspekty aktivního transportu, transport iontů, póry a kanály, membránový potenciál, udržování buněčného pH a osmotické stability, translokace chemických skupin, transport makromolekul a částic, regulace transportu

4. Dýchací řetězec
Struktura a funkce mitochondrií, konverze oxidační energie na ATP, protonový gradient na mitochondriální membráně

5. Fotosyntéza
Struktura a funkce chloroplastů, anténní systémy, reakční centrum, popis přenosu elektronu, světlostní a temnostní fáze, elektrický a protonový gradient, fosforylace

6. Nervové buňky a přenos elektrických signálů
Struktura nervové buňky, napěťově řízené iontové kanály, iontové kanály řízené ligandy, akční potenciál, jeho generace a šíření, synaptický přenos, neurotransmitery, postsynaptické potenciály, synaptické modifikace a eliminace, grant postsynaptický potenciál a jeho vyhodnocení, neuronové sítě, adaptace na vzruch

7. Proces vidění
Molekulární základy fotorecepce, vizuální pigmenty, struktura, funkce a fyzikální vlastnosti fotoreceptorů, iontové kanály, vizuální excitace, adaptace fotoreceptorů, role vápníku, rozdíly ve fotorecepci obratlovců a bezobratlích, regenerace fotoreceptorů, lidské oko, vyhodnocení signálu na sítnici

8. Aktivní pohyb
Struktura svalové buňky, aktinové a myosionové filamenty a jejich vlastnosti, role vápníku a ATP při kontrakci, mechanismus kontrakce hladkého a příčně pruhované svalstva, cytoplasmatický pohyb, bičíky a mechanismus jejich funkce

angličtina

Poslední úprava: T_FUUK (28.04.2004)

1. Thermodynamics of biochemical reactions
Biological cycle, energy and order, chemical potentials, activity, chemical affinity, chemical reactions, kinetics and equilibria, temperature dependence, theory of the transient complex, reversible and chain reactions, compartmental analysi

2. Enzyme catalysis and regulation
Chemical aspects of the enzyme catalysis, elementary steps, stady state kinetics, King-Altman method, one substrate one product, multiple substrates and products, regulation, allostery, models, effectors, inhibition, activation.

3. Membrane transport
Passive and active transport, uniport, symport, antiport, transporters, termodynamic aspects of the active transport, pores and channels, membrane potential, osmotic stability, intracellular pH, transport of macromolecules and particles, regulation

4. Respiratory chain
Structure and function of mitochondria, production of ATP, proton gradient

5. Photosynthesis
Structure and function of chloroplasts, antenae systemes, reaction center, electron transport, proton gradients, phosphorylation, sugar synthesis

6. The nervous system
Neurons, gated ion channels, action potential, neurotransmiters, postsynaptical potentials, synaptic modifications amd elliminations, grant postsynaptic potencial, adaptation, neuron networks

7. Vision
Molecular basis of the photoreception, vizual pigments, photoreceptors, ion channels, vizual excitation and adaptation, differences for vertebrata and invertebrata, role of calcium

8. Active movement
Muscle cells, actine and myosine, contraction role of calcium nad ATP, cellular and intracellular movement, microtubules, cilia

.