Požadavky ke studiu

Požadavky ke Státní Závěrečné Zkoušce (SZZ) – program Biochemie do roku 2019:

Obor Analytická Biochemie

Státní závěrečná zkouška se skládá z následujících jednotlivě klasifikovaných částí:

  • Obhajoba bakalářské práce

    Vlastní obhajoba diplomové práce se sestává z15 minutové prezentace, vrámci které uchazeč seznámí státnicovou komisi a vědeckou veřejnost s tématem práce, řešenými problémy, použitými metodami řešení a získanými experimentálními výsledky. Následně student reaguje na připomínky obsažené v posudcích vedoucího a oponenta práce a odpovídá na dotazy vznesené v průběhu obhajoby. Hodnocení uchazeče je stanoveno na základě hodnocení vposudcích, na vlastním průběhu obhajoby a schopnosti studenta odpovídat na položené dotazy.

  • Ústní zkouška sestávající se z hlavního předmětu  Analytická biochemie a dvou volitelných předmětů ze skupiny:

    • Klinická biochemie a patobiochemie
    • Imunologie a imunochemie

    • Molekulární biologie a genetika

    • Instrumentální analytická chemie



Požadavky ke státní závěrečné zkoušce z Analytické biochemie

1. Pokročilá biochemie

Genetický kód, replikace DNA, transkripce

Metabolismus proteinů (degradace a biosynthesa). Mechanismus deaminace, transaminace a dekarboxylace aminokyselin,detoxikace amoniaku (tvorba amidů a močoviny).

Oxidační dekarboxylace α-oxokyselin jako multienzymový systém.

Syntéza mastných kyselin.

Deriváty cukrů důležité v metabolismu.

Glykolýza a glukoneogeneze. 

Pentosový cyklus a jeho význam.

Krebsův cyklus a glyoxylátový cyklus. 

Fotosyntetická tvorba hexos (C3 a C4 rostliny).

Štěpení tuků a jeho kompartmentace. 

Složení a biosynthesa fosfolipidů, glykolipidy.

Principy regulace metabolismu na enzymové a buněčné úrovni (kovalentní modifikace, allosterie, regulace genové exprese, druhý posel, membránové receptory, G proteiny, proteinkinasy).

Biochemie hemoglobinu. 

Přehled hormonů a mechanismus účinku.

Přehled a význam vitamínů. 

Membránový transport, přenašeče a kanály.

Xenobiochemie, cytochrom P450.

2. Obecná a aplikovaná enzymologie

Stavba enzymů, pojmy holoenzym, apoenzym, kofaktor, koenzym, kosubstrát, prostetická skupina. 

Charakteristické rysy enzymové katalýzy, výklad specifity působení enzymů. Mnohočetné formy enzymů, multienzymy. 

Názvosloví enzymů. 

Aktivita, molekulová aktivita, aktivita katalytického místa, katalytická koncentrace, specifické aktivita. Konvenční jednotky enzymové aktivity. 

Izolace enzymů, kvantitativní hodnocení purifikačního postupu.

Chemické mechanismy enzymové katalýzy, příklady účasti konkrétních aminokyselinových zbytků a kofaktorů. 

Kinetika reakčního mechanismu Michaelise a Mentenové, význam kinetických parametrů vmax (vlim) a Km. Vliv faktorů prostředí (teplota, pH) na rychlost enzymové reakce.

Typy reverzibilní inhibice a jejich diagnostika. Inhibice substrátem a produktem. Ireverzibilní inhibice - afinitní značení, inaktivace závislá na reakčním mechanismu. 

Klasifikace kinetických mechanismů vícesubstrátových reakcí a experimentální rozlišení mezi jednotlivými mechanismy. Kooperativní jevy při enzymové katalýze. Metody imobilizace enzymů. 

Vliv imobilizace na kinetické parametry, pH optimum, teplotní závislost aktivity a stabilitu enzymu. Stanovení analytů s použitím rozpustných enzymů.

Enzymové biosenzory. Rozdělení podle měřené elektrické veličiny, analytické charakteristiky, příklady použití. 

Enzymová imunoanalýza. Nejdůležitější prakticky používané enzymy.

3. Metody biochemického výzkumu

Principy a uplatnění separačních metod (chromatografické, elektromigrační, centrifugační aj.)

Určování molekulové hmotnosti biopolymerů (centrifugační, sephadexy, elektroforéza v polyakrylamidu s SDS). 

Metody ke studiu konformace biopolymerů (UV-spektrometrie, fluorimetrie, ORD a CD, rentgenostrukturní analýza). 

Sledování interakcí makromolekul s ligandy a jejich vyhodnocení (rovn. dialýza, molekulová síta, centrifugace, optické metody). 

Studium rychlých reakcí optickými metodami (metoda zastaveného toku).

Radiometrické studium metabolismu.

Biosenzory, jejich základní typy, principy jejich konstrukce.

Studium afinitních interakcí pomocí biosenzorů.

Metody kovalentní imobilizace biomolekul.

Studijní literatura

Voet, D.;Biochemistry;2011;John Wiley & Sons;4th ed.

Voet, D. Principles of biochemistry 2008 John Wiley & Sons 3rd ed.

Murray, R.;Harperova biochemie;2002;H & H;4. vyd.

Murray, R.;Harperova ilustrovaná biochemie;2012;Galén;Páté české vydání

Kodíček, M.;Biochemie;2015;Vysoká škola chemicko-technologická v Praze; Vydání první

Vodrážka, Z.;Biochemie;2002;Academia;2., opr. vyd.

Gerhard Krauss, Biochemistry of Signal Transduction and Regulation 2014

Bob B. Buchanan, Biochemistry and Molecular Biology of Plants, 2nd Edition 2015

Vodrážka, Z. Enzymologie 1998 Vysoká škola chemicko-technologická 2. vyd.

Cornish-Bowden, A. Fundamentals of enzyme kinetics 2012 Wiley-Blackwell 4th

David Nicholls, Bioenergetics 4th Edition 2013 978-01-238-8425-1


Požadavky ke státní závěrečné zkoušce z Klinické biochemie a patobiochemie

Předmět a organizace klinické biochemie. Specifické rysy klinicko-biochemické analytiky, charakteristiky preanalytické, analytické a postanalytické fáze laboratorního vyšetření. Analytické a klinické požadavky na klinicko-biochemickou analýzu.

Biologický materiál. Materiál pro klinicko-biochemická vyšetření, zásady správného odběru materiálu, jeho transportu a uchovávání. Mimoanalytické vlivy ovlivňující výsledek vyšetření.

Analýza moče. Kvalitativní analýza, semikvantitativní metody, diagnostické proužky. Morfologická analýza močového sedimentu.

Analýza anorganických látek. Analýza iontů, plamenová fotometrie, AAS, ISE, absorpční fotometrie, enzymové metody. Celková koncentrace a aktivita iontů. Principy stanovení: sodíku, draslíku, vápníku, hořčíku, železa, chloridů, hydrogen- a dihydrogenfosfátů.

Osmolalita. Stanovení, výpočet, osmolalita séra a moče, poruchy osmolality, stanovení pH, pCO2, pO2.

Analýza nízkomolekulárních organických látek. Analytické principy a zvláštnosti. Využití enzymů jako analytických činidel. Chinoniminová reakce. Principy stanovení glukosy, močoviny, kyseliny močové, bilirubinu, kreatininu, lipidů.

Analýza plazmatických bílkovin. Celkové bílkoviny, albumin, elektroforéza bílkovin, hemoglobin a glykované proteiny.

Imunoanalýza. Antigen, protilátky, interakce Ag-Ab, precipitační křivka, křížová reaktivita, značené imunochemické metody. EIA – homogenní a heterogenní, ELISA – jednoduchá a sendvičová, přímá, nepřímá, kompetitivní. Imunoprecipitační metody. Imunoaglutinační metody.  Imunochromatografie.

Stanoveni katalytické koncentrace enzymů. Metoda konstantního času, kinetická metoda, optický test, spřažené reakce. Princip stanovení katalytické koncentrace vybraných enzymů a jejich diagnostický význam: AST, ALT, ALP, GMT, AMS, CK, LPS, ACP, CHE. Isoenzymy.

Mechanizace a automatizace v klinické biochemii. Analyzátory, jejich rozdělení. Diagnostické soupravy. Organizace práce v klinicko-biochemické laboratoři, laboratorní a nemocniční informační systémy.

Statistika a chemometrie v klinické biochemii. Základní pojmy. Kontrola kvality. Validace, verifikace, nejistota. Přesnost, bias. Kontrolní a kalibrační materiál. Referenční materiály, referenční metody. Srovnávání metod, zavádění metod. Referenční hodnoty a referenční interval, diskriminační hodnota. Kritická diference.

Standardizace v klinické biochemii. Význam a cíle standardizace. Standardizace v národním a mezinárodním měřítku.

Laboratorní diagnostika vybraných onemocnění. Nekrózy myokardu, chronického srdečního selhání, poruch metabolismu sacharidů, metabolického syndromu.

Fyziologie a patofyziologie tělních tekutin a elektrolytů. Rozdělení tělních tekutin, osmotický tlak. Hospodaření s vodou a elektrolyty (Na+, K+, Cl−). Regulace vnitřního prostředí.

Funkce ledvin. Anatomie a fyziologie ledvin, vylučování odpadních látek. Ledvinový funkční test, clearance. Akutní a chronické onemocnění ledvin.

Acidobazická rovnováha a její regulace, transport plynů. Pufrační systémy krve. Hemoglobin, jeho role při regulaci pH, transport O2; a CO2. Respirační a metabolické poruchy, jejich kompenzace. Úloha jater a ledvin v udržování ABR.

Metabolismus cukrů. Diabetes mellitus (DM). Transportéry, využití glukosy tkáněmi, metabolismu glukosy v resorpční a postresorpční fázi. Hormonální regulace metabolismu glukosy. Funkce insulinu a glukagonu. Klasifikace diabetu - diabetes I. a II. typu. Diagnostika DM. Komplikace při DM, diabetická ketoacidosa.

Metabolismus lipidů a lipoproteinů.  Rozdělení lipoproteinů, základní chemická, fyzikální a fyziologická charakteristika. Syntéza a metabolismus. Cholesterol. Dyslipoproteinemie.

Biochemie jater. Anatomie a normální funkce jater. Metabolismus žlučových barviv. Zvýšená koncentrace bilirubinu - ikterus. Jaterní funkční test, klinicky důležité jaterní enzymy. Alkohol.

Biochemie trávení. Slinivka břišní. Anatomie gastrointestinálního traktu. Endokrinní a exokrinní funkce pankreatu, funkční test. Pankreatitidy. Trávení a resorpce sacharidů, proteinů a lipidů. Enterohepatální oběh žlučových kyselin.

Biochemie kostní tkáně. Metabolismus fosforu, hořčíku, vápníku. Kalcitonin, parathyroidní hormon, kalcitriol. Poškození kostí, osteoporosa.

Biochemie svalu.  Sarkomera, kontrakční a regulační proteiny, enzymy.   Mechanismus kontrakce a relaxace kosterního svalu, odlišnosti v kontrakci a relaxaci myokardu a buněk hladkého svalu. Vznik a účinek oxidu dusnatého. Energetika svalové kontrakce a relaxace.

Onemocnění srdce a hypertenze. Enzymy a důležité bílkoviny srdečního svalu. Akutní infarkt myokardu. Regulace krevního tlaku.

Vrozené metabolické poruchy. Základní rozdělení, typy dědičnosti, prenatální diagnostika, novorozenecký screening. Vybrané dědičné choroby – fenylketonurie, alkaptonurie, hyperhomocysteinemie, choroba javorového sirupu, galaktosemie, intolerance fruktosy, poruchy metabolismu purinů, hemoglobinpatie, cystická fibróza.

Endokrinologie - regulace na úrovni organismu. Regulace na úrovni organismu Řízení hormonální hladiny. Mechanismus účinku hormonů. Thyreoidální diagnostika, reprodukční endokrinologie.

Tumor, tumorové markery, základní charakteristika nádorové buňky. Strategie laboratorních vyšetření. Požadavky na ideální nádorový marker. Používané tumorové markery.

Studijní literatura

Jaroslav Racek et al., Klinická biochemie, 2. přeprac. vyd.  Praha : Galén, 2006 , 329 s., ISBN  80-7262-324-9

Marta Kalousová et al: Patobiochemie ve schématech, 1. vyd.  Praha : Grada, 2006  264 s., ISBN 80-247-1522-8

Tietz Fundamentals of Clinical Chemistry, 6. vyd., ed. Burtis CA, Ashwood ER, Bruns DE, Saunders, 2008, 976 s., ISBN 978-0-7216-3865-2


Požadavky ke státní závěrečné zkoušce z imunologie a imunochemie

Základní pojmy. Charakteristika imunitního systému. Základní vlastnosti imunitního systému. Nespecifická imunita. Specifická imunita. Buněčná imunita. Humorální imunita.

Buňky a tkáně imunitního systému. Lymfatický systém, primární a sekundární lymfatické orgány. Vývoj a funkce T a B lymfocytů, klonálně selekční teorie. Vývoj a funkce fagocytů. Imunologická tolerance.

Antigeny a protilátky. Antigeny, hapteny, imunogeny. Vlastnosti a tvorba protilátek. Reakce antigenů a protilátek. Hlavní histokompatibilitní komplex.

Charakteristika zánětu, komplement. Vznik zánětu. Aktivace fagocytů v zánětu. Cesty aktivace komplementu, opsonizace. Následky zánětlivých reakcí.

Mechanismy tvorby reaktivních metabolitů kyslíku a dusíku v zánětu. Aktivace NADPH oxidasy. Aktivace NO syntasy.

Poškození biologicky důležitých molekul reaktivními metabolity kyslíku a dusíku. Peroxidace lipidů, vznik imunologicky aktivních látek. Poškození a reparace DNA. Glykace a glykooxidace. 

Oxidativní stres a antioxidační adaptační mechanismy. Imunologické aspekty chorob vyvolaných působením reaktivních metabolitů kyslíku a dusíku (ateroskleróza, ischemie/reperfuze, diabetes, stárnutí).

Buněčné interakce. Receptory na buňkách imunitního systému. Adhezívní molekuly. Cytokiny. Prezentace antigenu.

Úloha krevních destiček v imunitních reakcích

Receptory buněk imunitního systému a signálová transdukce. TCR, BCR, komplementové a Fc receptory. Intracelulární signálování asociované s aktivací protein kináz. Intracelulární signálování asociované s aktivací G-proteinů.

Imunita k infekčním nemocem. Imunita k bakteriálním infekcím. Spolupráce T a B lymfocytů.

Mukózní imunitní systém. Imunita k virům, prvokům a houbám. Antigenní variabilita, latentní stadium virových infekcí, imunosuprese navozená patogenem.

Poruchy imunitního systému. Primární imunodeficity, sekundární imunodeficity. Reakce imunologické přecitlivělosti typu I-IV. Autoimunitní reakce.

Imunomodulace, vakcinace. Imunomodulace. Vakcinace. Pasivní a aktivní imunizace.

Protinádorová a transplantační imunita. Transplantační imunita. Antigeny krevních skupin. Protinádorová imunita.

Speciální metody v imunologii. Sérologické reakce - precipitační imunodifuzní, imunoelektroforetické metody, zákalové reakce (nefelometrie, turbidimetrie), aglutinační, hemaglutinační metody, aktivita komplementu, fagocytóza, vyšetření HLA-antigenů, základy interpretace výsledků imunologických laboratorních testů, práce s buňkami imunitního systému, alergologické vyšetření, monoklonální protilátky a jejich využití v praxi (návaznost na proběhlé exkurze), imunochemicke metody - RIA, FIA, EIA, využití všech vyjmenovaných metod v praxi, imunoassays, Western blotting, luminometrie, fluorimetrie a průtoková cytometrie

Studijní literatura

Hořejší V., Bartůňková J.: Základy imunologie. 2. vydání.TRITON, 2002

Toman M. a kolektiv: Veterinární imunologie. GRADA Publishing, 2000

Krejsek J., Kopecký O.: Klinická imunologie. NUCLEUS HK, 2004

Janeway Ch. A., Travers P., Walpont M., Shlomchik M. J.: Immunobiology - the immune system in health and disease. GARLAND SCIENCE, 2005

Materiály k přednáškám: Imunologie, Speciální fyziologie krve, Imunopatologie, Speciální imunologické metody


Požadavky ke státní závěrečné zkoušce z molekulární biologie a genetiky

Historie molekulární biologie, její současný vývoj a perspektivy.

Informační makromolekuly, genetická informace, genetický kód.

Gen, genom, proteom.

Molekulární struktura a organizace buněčného a virového genomu.

Replikace DNA prokaryotického, eukaryotického a virového genomu.

Transkripce a posttranskripční úpravy. Redakční úpravy hnRNA, sestřih a samosestřih.

Translace a posttranslační úpravy. Struktura a funkce tRNA a ribozomů.

Regulace genové exprese u prokaryot a eukaryot. Pozitivní a negativní kontrola genové exprese. Transkripční faktory.

Molekulární podstata mutace a rekombinace.

Reparace mutačně poškozené DNA.

Mobilní elementy prokaryot a eukaryot. Transpozony a retrotranspozony, mechanismus transpozice.

Modifikace a restrikce DNA.

Základní metody molekulární biologie (restrikční a sekvenční analýza DNA, DNA hybridizace, klonování DNA, základní typy vektorů, polymerázová řetězová reakce)

Základy genového inženýrství (příprava transgenních organismů a jejich využití ve výzkumu a v praxi, mutageneze in vitro, genová terapie).

Studijní literatura

Rosypal, S. Úvod do molekulární biologie I, II, III (1998-2000).


Požadavky ke státní závěrečné zkoušce z instrumentální analytické chemie

Analytický proces a vyhodnocování výsledků

Odběr a uchovávání vzorku; příprava vzorku k analýze; měření a stanovení; výpočet a vyjadřování výsledku; nejistota výsledku. přesnost a správnost výsledků; náhodná a systematická chyba; statistické rozdělení výsledků; Gaussův zákon šíření chyb.

Separační techniky, chromatografie, elektromigrační techniky

a. základy chromatografických separací: chromatogram; teorie chromatografie – klasická a kinetická; rozlišení; kvalitativní informace; kvantitativní analýza;

b. plynová chromatografie; retenční data; rozdělovací chromatografie; separace v plynné fázi; plynový chromatograf; stacionární fáze; kapilární kolony; adsorpční chromatografie.

c.  kapalinová chromatografie: HPLC; rozdělovací chromatografie; stacionární fáze; obrácené fáze; eluotropní řada; aplikace; adsorpční chromatografie; iontová chromatografie klasická a HPLC; gelová chromatografie; tenkovrstvá chromatografie; chromatografie v v superkritické kapalině

d. elektromigrační techniky: elektroforéza; kapilární zónová elektroforéza; izotachoforéza; izoelektrická fokusace.

e.  frakcionace tokem v poli

Kinetické a katalytické metody. Rychlost chemické reakce; analytické využití rekční rychlosti; stanovení založená na kinetice nekatalyzovaných a katalyzovaných reakcí; enzymatické a neenzymatické katalytické reakce; micelární katalýza; analytické využití.

Metody chemické analýzy a jejich použití

a. volumetrie: acidobazické, komplexometrické, oxidačně redukční a srážecí titrace.

b. gravimetrie

c. elektroanalytické metody: potenciometrie; voltammetrie; polarografie; coulometrie.

d. analýza v toku kapaliny (flow injection analysis)

e. termická analýza

f.  organická elementární analýza

g. chemické sensory: elektrochemické sensory; optické sensory; tepelné sensory.

Analýza sloučenin a molekulově specifická analýza

a. UV-Vis spektrometrie; emise a luminiscence; instrumentace; analytická informace v UV-Vis absorpční spektroskopii; molekulová fluorescence, fosforescence a chemiluminiscence.

b. Infračervená a Ramanova spektroskopie: principy; experimentální uspořádání; analytická informace v IČ oblasti spetra; aplikace ve strukturní analýze.

c. Nukleární magnetická resonance: fyzikální základy; chování jádra atomu v magnetickém poli; instrumentace; spektrální parametry (chemický posun, spin-spinové interakce); informace z chemického posunu; informace ze spin-spinových interakcí; dvourozměrná NMR spektroskopie.

d. Organická hmotnostní spektrometrie: princip; instrumentace; měkké ionizační techniky; zavádění vzorků do hmotnostního spektrometru; kombinované techniky s chromatografií; tandemová hmotnostní spektrometrie; analytické vlastnosti; kvalitativní a kvantitativní analýza; informace o struktuře; aplikace.

e.  Analytická elektronová mikroskopie (AEM); hmotnostní spektrometrie sekundárních iontů (SIMS); instrumentace, mikroskopie atomových sil (AFM), principy; instrumentace; aplikace.

Studijní literatura

Zýka J. a kol. : Analytická příručka. Díl I a II. SNTL Praha, 1988.

Volka K.: Analytická chemie II. VSCHT Praha 1995.

Churáček, Jaroslav. Analytická separace látek. 1. vyd. Praha : SNTL Praha, 1990.

Kellner R., Mermet J. M., Otto M., Widmer H. M.: Analytical Chemistry, Wiley 1998.

Skoog D. A.: Analytical chemistry : an introduction. 7th ed. Fort Worth : Saunders College Publishing, 1999.

Skoog D. A., Holler, J. F., Nieman T. A. : Principles of instrumental analysis. 5th ed. Philadelphia; Saunders College Publishing, 1998.

Harris D. C.: Quantitative chemical analysis. 4th ed. New York : W.H. Freeman, 1995.