Students will be able to:

understand the structure and function of biomolecules

know molecular principles and reaction mechanisms of biological and biochemical processes

chemical syntřheses of biomolecules and bioconjugates

applications of biocatalysis in chemistry

Studenti budou umět:

rozumět struktuře a funkci biomolekul

molekulární principy a reakční mechanismy biologických a biochemických procesů

chemické syntézy biomolekul a biokonjugátů

využití biokatalýzy v chemii

A: Van Vranken D., Weiss G. A.: Introduction to Bioorganic Chemistry and Chemical Biology, Taylor & Francis Group, 2012. 9780815342144

D: Van Vranken D., Weiss G. A.: Introduction to Bioorganic Chemistry and Chemical Biology, Taylor & Francis Group, 2012. 9780815342144

1.Introduction: basic principles of molecular interactions in chemistry and biology, short introduction to cellular biology.

2.Structure and functions of nucleic acids: structures of DNA and RNA, genetic information, other functions of RNA, triplexes and quadruplexes, complexes of nucleic acids with proteins, binding of small molecules, DNA damage.

3.Biosynthesis and metabolism of nucleic acids and their components: biosynthesis of DNA (replication) and RNA (transcription) and their further modifications, catabolism of nucleic acids, biosynthesis and catabolism of nucleobases, nucleosides and nucleotides.

4.Chemical and enzymatic syntheses of nucleic acids and their components: chemical synthesis and modifications of nucleobases, nucleosides and nucleotides, chemical synthesis of oligonucleotides on solid-support, biocatalytical synthesis and construction of oligonucleotides and nucleic acids (primer extension, PCR).

5.Structure and functions of proteins: structures of proteins (primary to quaternary), conformations, conjugates (glyco-, phospho-, metalloproteins etc.), isolation and analysis of proteins, structure and function of peptides

6.Biosynthesis and metabolism of proteins: biosyntheses and metabolism of amino acids, biosynthesis of proteins (translation), posttranslation modifications, cleavage and catabolism of proteins, protein engineering, regulation of gene expression

7.Chemical and biotechnological syntheses of peptides and proteins: chemical syntheses of peptides in solution and on solid support, protecting and activating groups, combination of chemical and enzymatic approaches, recombinant method, peptidomimetics, combinatorial approaches

8.Enzymes and mechanisms of enzymatic reactions: enzymes, cofactors, mechanisms and regulation of enzymatic reactions, thermodynamics and kinetics of enzymatic reactions, inhibition

9.Biocatalytical and biotechnological methods in organic synthesis: use of enzymes, antibodies and whole microorganisms and cell cultures in organic synthesis, enzyme engineering and biotechnology

10.Carbohydrates: structure and functions of carbohydrates and oligosaccharides, metabolism and basic principles in chemical syntheses of oligosaccharides and glycosides, saccharide code, synthetic vaccines

11.Membranes and regulation processes: structures and functions of biomembranes, transports of ions and molecules through membranes, regulation processes - hormones, receptors and signal transduction cascades

12.Biosynthesis and metabolism of other classes of natural compounds: metabolism of lipids, terpenoids, alkaloids, polyketides etc., biomimetic total syntheses of natural compounds

13.Chemical biology: use of chemical means in studying and modulation of biological processes, structural analogues of biomolecules (antimetabolites), chemical genetics, construction of artificial bioanalogous systems, principles of in vitro selection

14.Basic principles of modern methods of biochemistry and molecular biology: chemical principles and insight into production, isolation and analysis of nucleic acids and proteins, sequencing, blotting, PCR etc.

1.Úvod: základní typy a principy molekulových interakcí v chemii a biologii, stručný úvod do buněčné biologie.

2.Struktura a funkce nukleových kyselin: struktura DNA, RNA, genetická informace, další funkce RNA, triplexy a kvadruplexy, komplexy s nukleových kyselin s proteiny, vazby a interakce malých molekul, poškození DNA.

3.Biosyntéza a metabolismus nukleových kyselin a jejich složek: biosyntéza DNA (replikace) a RNA (transkripce) a jejich následné modifikace a katabolismus; biosyntéza a katabolismus nukleosidů a nukleotidů.

4.Chemické a enzymatické syntézy nukleových kyselin a jejich složek: syntézy a modifikace nukleobází, nukleosidů a nukleotidů, chemické syntézy oligonukleotidů na pevné fázi, biokatalytické syntézy a konstrukce oligonukleotidů a nukleových kyselin (primer extension, PCR).

5.Struktura a funkce proteinů: struktury proteinů (primární-kvartérní), konformace, konjugáty (glyko-, fosfo-, metaloproteiny atd.), izolace a analýza proteinů, struktura a funkce peptidů.

6.Biosyntéza a metabolismus proteinů: biosyntézy a metabolismus aminokyselin, biosyntéza proteinů (translace), posttranslační modifikace, štěpení a katabolismus proteinů, proteinové inženýrství, regulace genové exprese.

7.Chemické a biotechnologické syntézy peptidů a proteinů: chemické syntézy peptidů v roztoku a na pevné fázi, chránící a aktivační skupiny, kombinace chemických a enzymatických metod, rekombinantní metoda, peptidomimetika, kombinatorické přístupy.

8.Enzymy a mechanismy enzymatických reakcí: enzymy, kofactory, mechanismy a regulace enzymatických reakcí, termodynamika a kinetika enzymatických reakcí, inhibice.

9.Biokatalytické a biotechnologické metodiky v organické syntéze: využití enzymů, katalytických protilátek a celých mikroorganismů a buněčných kultur v organické syntéze, enzymové inženýrství a biotechnologie.

10.Sacharidy: struktura a funkce cukrů a oligosacharidů, metabolismus a základní principy chemických syntéz oligosacharidů a glykosidů, sacharidový kód, syntetické vakcíny.

11.Membrány a regulační procesy: struktura a funkce biomembrán, transport iontů a molekul přes membrány, regulační procesy - hormony, receptory a signální dráhy.

12.Biosyntéza a metabolismus dalších tříd přírodních látek: metabolismus lipidů, terpenoidů, alkaloidů, polyketidů atd., biomimetické totální syntézy přírodních látek.

13.Chemická biologie: využití chemických prostředků pro studium a ovlivňování biologických procesů, strukturní analogy biomolekul (antimetabolity), chemická genetika, konstrukce umělých bioanalogických systémů, principy in vitro evoluce.

14.Základní principy moderních metodik biochemie a molekulární biologie: chemické principy a přehled metodik produkce, izolace a analýzy nukleových kyselin a proteinů, sekvenace, blotování, PCR atd.

Available from the lecturer (copies of all presentations on CD)

Studijní materiály k přednáškám u vyučujícího (kopie všech presentací na CD)

Organic Chemistry I, Biochemistry

Organická chemie I, Biochemie