Biochemie I Úvodní přednáška

Organizace výuky etc Organizace přednášek Organizace seminářů Radovan Hynek: S 90, radovan.hynek@vscht.cz Ústav biochemie: http://biomikro.vscht.cz/ (brzo nové stránky) Laboratoř hmotnostní spektrometrie: http://biomikro.vscht.cz/maldiman/ Organizace přednášek Program Testy Zkouška Organizace seminářů

Studijní materiály Nakladatel: Academia Autor: Vodrážka Zdeněk Rok vydání: 2002 Milan Kodíček Biochemické pojmy výkladový slovník http://vydavatelstvi.vscht.cz/knihy/uid_es-002/

Lehninger Principles of Biochemistry eBook, 5th Edition 2009

BIOCHEMIE I - přednášky 1. Živé systémy, jejich složení a organizace 2. Aminokyseliny (vlastnosti, stanovení a reakce) a peptidy 3. Bílkoviny (vztah struktury a funkce) 4. Enzymy: struktura, názvosloví, rozdělení do tříd 5. Reakční kinetika enzymových reakcí; regulace činnosti enzymů 6. Chemie nukleotidů a nukleových kyselin; replikace 7. Transkripce, translace a posttranslační modifikace

8. Chemie lipidů; biomembrány a membránový transport 9. Principy látkové a energetické přeměny; bioenergetika 10. Aerobní a anaerobní respirace; světlá fáze fotosynthesy 11. Citrátový a glyoxylátový cyklus 12. Chemie sacharidů. Metabolismus sacharidů I. 13. Metabolismus sacharidů II. Metabolismus lipidů 14. Metabolismus dusíkatých látek

Biochemie a související obory Biochemie věda zkoumající biologické děje chemickými prostředky -(pojem zavedl F.Hoppe-Seyler 1903) - zkoumá živé systémy na (buněčné) a molekulární úrovni – viz následující ilustrace

Biochemie: statická (látkové složení organismů, vlastnosti biomolekul, vztah struktury a funkce) dynamická (metabolismus, bioenergetika) funkční (fysiologické projevy na molekulové úrovni) nadmolekulových struktur (= organizační)

S biochemií úzce souvisí: Molekulová genetika (molekulová biologie, molekulová fysiologie) Proteomika Enzymologie Klinická biochemie Bioorganická chemie Biofysikální chemie Xenobiochemie (farmakobiochemie) Biotechnologie

BUNĚČNÁ TEORIE (Robert Hook (1667)  "buňka") 1. Buňky tvoří veškerou živou hmotu (x viry: jsou živé?). 2. Veškeré buňky pocházejí z jiných buněk. 3. Informace se předávají z generace na generaci. 4. V buňkách látky podléhají chemickým přeměnám. 5. Buňky reagují na vnější podněty.

mají pravé jádro(eu=pravý, karyon=jádro) Typy buněk eukaryota mají pravé jádro(eu=pravý, karyon=jádro) prokaryota nemají pravé jádro (karyon=jádro)

Velikosti buněk a jejich částí

Prokaryotní buňka velikost: 1 – 10 µm tvar: sferoidní (koky), tyčinkovitý (bacillus), helikální (spirilla) Ribosomy flagella Buněčná stěna Plasmatická membrána Nukleoid (DNA) Pili Escherichia coli – nejlépe prostudovný organismus

Živočišná buňka Eukaryota – velikost 10 -100 µm, kompartmentace buněčných procesů - organely Živočišná buňka

Rostlinná buňka Odlišnosti: Buněčná stěna Chloroplasty Vakuola

Hlavní funkce a procesy probíhající v buněčných organelách a ostatních kompartmentech Procesy a funkce Buněčná membrána Oddělení vnějšího a vnitřního prostoru,transport iontů a molekul, příjem a přenos signálu, pohyb Jádro Synthesa DNA, RNA Endoplasmatické retikulum drsné, hladké Synthesa proteinů intra- a extracelulárních, synthesa lipidů, detoxifikační reakce Golgiho aparát Modifikace a export proteinů Mitochondrie Buněčné dýchání, uskladnění energie Oxidace sacharidů a lipidů, synthesa močoviny a hemu Chloroplasty Fotosynthesa Lysosomy Buněčné trávení – lytické enzymy Peroxisomy Oxidativní reakce s O2, metabolismus H2O2 a ostatních peroxidů Mikrotubuly a mikrofilamenta Cytoskeleton, buněčná morfologie a pohyb (i vnitrobuněčný) Cytosol Metabolismus sacharidů, lipidů, aminokyselin a nukleotidů

Látkové složení živých organismů Prvky: C,H,N, O,P,S (92%), Ca,Mn,Fe,I,Mg Složka Rel. mol. ZASTOUPENÍ (g/100 g ORGANISMU) Počet druhů molekul   hmotnost člověk rostlina bakterie v buňce bakterie voda 18 60 75 70 1 bílkoviny 104-106 4 15 3 000 DNA >106 <1 RNA 4.104-106 1,5 6 1 000 sacharidy 102-106 0,5 16 2 250 lipidy 750-1 500 50 ostatní org. látky 100-500 500 anorg. látky asi 60 3 15-20 Funkce bude náplní přednášek

Role vody Všechny výše zmíněné komponenty budou diskutovány podrobněji s výjimkou vody 60 to 70 % hmotnosti živých organismů Všechny reakce vyskytující se v živých organismech probíhají ve vodě Voda je reaktantem o produktem řady biochemických reakcí Fotolýza vody je jedním ze zásadních procesů probíhajících na Zemi Nekovalentní interakce – vodíkové můstky, hydrofobní interakce

Nevazebné interakce

Typy nekovalentních interakcí vyskytujících se v živých organismech Typ interakce Příklad *Vazebná energie (kJ/mol) vodíkové vazby: voda (led) -O-H...O= 17 vazby v pept. řetězci =N-H...O=C 15 neutrální a nabitá skupina -COO-...HO-CH2- elektrostat. interakce* ion-ion -COO-...+H3N- 20-30 interakce dvou permanentních dipolů   C+=O-...C+=O- 2 Londonovy dispersní interakce mezi dvěma alifa-tickými atomy C 0,11 patrové interakce mezi dvěma aromatickými kruhy Phe 6 hydrofobní interakce ** např. Mezi dvěma methylovými skupinami 1,2 mezi dvěma postran- ními řetězci valinu