|
Vyučující
|
-
Šebela Marek, prof. Mgr. Dr.
|
|
Obsah předmětu
|
Úvod. Pojem primární a sekundární metabolismus. Metody studia sekundárního metabolismu. Metody analýzy aminokyselin a betainů. Izolace a použití sekundárních metabolitů. Počítačová simulace metabolismu. Využití dusíku rostlinami. Přijem a asimilace nitrátu, jeho redukce na amoniové ionty. Nitrátreduktasa, nitritreduktasa. Tvorba amoniaku (amonných iontů). Hlavní metabolické dráhy pro asimilaci amoniaku a redistribuci dusíku v aminokyselinách. Využití síry rostlinami. Příjem a asimilace sulfátu. Biosyntéza cysteinu a methioninu. Úloha S-adenosylmethioninu: biosyntéza a funkce ethylenu. Neproteinogenní aminokyseliny. Přirozené deriváty a homology běžných aminokyselin. Opiny. Lathyrogeny. Anomální aromatické, heterocyklické a sirné aminokyseliny. Betainy. Fyziologické funkce a metabolismus kvarterních aminů a terciárních sulfoniových solí. Betainaldehyddehydrogenasa a její vlastnosti. Biogenní aminy. Dělení (mono-, di- a polyaminy). Biosyntéza putrescinu, kadaverinu, agmatinu, spermidinu a sperminu. Aminotransferasové reakce. Reakce Cu-aminoxidas a FAD-polyaminoxidas. Konjugáty polyaminů s hydroxyskořicovými kyselinami. Aminoaldehydy a reakce aminoaldehyd-dehydrogenasy. Studium metabolismu polyaminů. Fyziologické funkce aminů a polyaminů. Biologicky aktivní peptidy. Peptidové toxiny. Peptidová antibiotika. Biosyntéza multienzymovými systémy a nové způsoby chemické syntézy. Alkaloidy. Výskyt a charakteristika. Metody izolace a studia alkaloidů. Biosyntéza a klasifikace alkaloidů. Přehled jednotlivých skupin alkaloidů. Využití alkaloidů v lékařství a fyziologii. Přirozené halucinogeny. Psychotropní látky hub, námele, kaktusů, máku, kokového listí a indického konopí. Biosyntéza aromatických látek. Metabolické dráhy syntézy histidinu, fenylalaninu, tyrosinu a tryptofanu. Šikimátová dráha a její metabolity. Metabolické sítě skořicových kyselin. Metabolity polyketidové (acetogeninové) dráhy. Kombinace šikimátové a polyketidové dráhy. Polyketidová antibiotika. Polyacetyleny. Biosyntéza aminokyselin s rozvětveným uhlíkovým řetězcem. Glykosidy. Charakteristika a izolace. Cukerné složky a aglykony. Kyanogenní glykosidy, glukosinoláty, fenolické a kumarinové glykosidy. Přírodní barviva. Flavonoidy. Anthokyany a katechiny. Naftochinonová a anthrachinonová barviva. Indigoidní a karotenoidní barviva. Terpenoidy. Terpeny a terpenické alkaloidy. Biosyntéza acyklických a cyklických představitelů různých skupin terpenů. Pyrethriny, azuleny, gibereliny. Steroidy. Fytosteroly a zoosteroly. Steroidní kardiaka. Steroidní saponiny. Steroidní alkaloidy. Sapogeniny oleanového a ursanového typu. Chuťové a vonné látky. Přírodní a umělá sladidla. Hořké látky. Vztah mezi chemickou strukturou a vůní látek, detekční limity, Maillardova reakce. Chemická komunikace u živočichů. Sexuální, značkovací, poplašné a agregační feromony. Luciferiny, kairomony a antifídanty. Chemie aktivní a pasivní obrany v přírodě. Allomony, hmyzí pigmenty (pteridiny, ommochromy, melaniny). Fytoalexiny (isoflavonoidy, terpenoidy). Lignin, suberin a kalosa. Lektiny. Přírodní látky v lékařství. Léčiva, stimulanty a narkotika. Stimulační látky léčivých rostlin. Káva a čaj. Kancerogeny a antineoplastické látky. Mechanismus účinku antibiotik.Biochemie cizorodých látek. Cizorodé látky (xenobiotika). Xenobiochemie a farmakologie. Toxikologie. Přírodní toxické látky. Pesticidy. Cizorodé látky v potravinách. Přirozené toxické složky potravin. Kontaminace při skladování a zpracování. Produkty rozkladu potravin mikroorganismy. Potravinová aditiva. Konzervační prostředky. Látky upravující vzhled, vlastnosti, vůni a chuť. Osud cizorodých látek v organismu. Hlavní směry distribuce a biotransformace.
|
|
Studijní aktivity a metody výuky
|
Přednášení
- Účast na výuce
- 26 hodin za semestr
- Příprava na zkoušku
- 50 hodin za semestr
- Semestrální práce
- 10 hodin za semestr
|
|
Výstupy z učení
|
Studenti se seznamují s principy sekundárního metabolismu, základními metodami studia přírodních látek, získávají přehled přírodních peptidů, alkaloidů, barviv, terpenoidů atd.
Studenti získají znalosti biochemie přírodních látek jako jsou alkaloidy a terpenoidy a seznámí se se základními principy sekundárního metabolismu a jeho regulace.
|
|
Předpoklady
|
Pro pochopení látky je nutná pokročilá orientace v tématech vyučovaných v rámci předmětu KBC/BCH Základy biochemie.
|
|
Hodnoticí metody a kritéria
|
Písemná zkouška, Seminární práce
Studenti musí odevzdat seminární práci na zvolené téma a u zkoušky zvládnout vyučovaný obsah předmetu. Zkouška je písemná, 8 otázek, 1 hodina na vypracování, maximálně 24 bodů. Hodnocení: 11-12 bodů, E 13-15 bodů, D 16-18 bodů, C 19-21 bodů, B 22-24 bodů, A
|
|
Doporučená literatura
|
-
Crozier, A., Clifford, M. N., Ashihara, H. (Eds.). (2006). Plant secondary metabolites, Occurrence, Structure and Role in the Human Diet. Oxford.
-
Fattorusso, E. and Taglialatela-Scafati, O. (Eds.). (2008). Modern Alkaloids. Structure, Isolation, Synthesis and Biology. Weinheim.
-
Fett-Neto, A.G. (Ed.). (2022). Plant secondary metabolism engineering : methods and protocols. New York, USA.
-
Heldt, H.W. (2005). Plant Biochemistry. Burlington, MA.
-
Hesse, M. (2002). Alkaloids. Nature's Curse or Blessing. Weinheim.
-
Ioannides, C. (Ed.). (2002). Enzyme Systems that Metabolise Drugs and Other Xenobiotics. Chichester, UK.
-
Lagana, P. et al. (2017). Chemistry and Hygiene of Food Additives. Cham, Switzerland.
-
Macholán, L. (1998). Sekundární metabolity. Brno.
-
Mann, J. (2001). Secondary Metabolism. New York.
-
Seigler, D.S. (2002). Plant Secondary Metabolism. Norwell, MA, USA.
-
Verpoorte, R., Alfermann, A.W. (Eds.). (2000). Metabolic Engineering of Plant Secondary Metabolism. Doordrecht.
-
Vodrážka, Z. (1993). Biochemie 3. Academie Praha.
|