Biochemie

Garant oboru: prof. RNDr. Ivo Frébort, CSc., Ph.D.

Garantující pracoviště studia:  Katedra biochemie

Charakteristika oboru:

Doktorské studium biochemie je určeno absolventům magisterského studia biochemie a příbuzných chemických a biologických oborů. Doktorandi získají rozšířené a hluboké teoretické znalosti a praktické dovednosti ve všech oborech biochemie a molekulární biologie. Budou se zabývat zejména studiem struktury biomolekul, analýzou biologických materiálů, enzymologií rostlinných a živočišných enzymů, syntézou umělých substrátů a inhibitorů různých významných enzymů, konstrukcí a využitím enzymových biosenzorů, vztahem struktura molekul a jejich biologická aktivita, molekulární biologií rostlinných genů a jejich expresí v modelových organismech, klonováním, molekulární úrovní interakce rostlina patogen, studiem vlivu biotických a abiotických stresů na aktivity enzymů v rostlinných buňkách a úlohy reaktivních forem dusíku a kyslíku v rámci obranných mechanismů u rostlin. Ve všech těchto směrech má Katedra biochemie bohatou mezinárodní partnerskou spolupráci, která umožňuje doktorandům studovat část problematiky na specializovaném pracovišti v zahraničí. Biochemické a molekulárně biologické přístupy jsou kombinovány s přístupy mikrobiologickými a fytopatologickými. Významně se rozvíjí proteomika, která je studována ve spolupráci s partnery v Německu. Využívání bioinformatiky a všech biochemických a molekulárně biologických databází je nedílnou součástí studia.

Profil absolventa:

Absolvent bude schopen v praxi uplatnit nejnovější vědecké poznatky z oboru biochemie a příbuzných oborů molekulární genetiky a biologie. Bude schopen samostatně plánovat výzkumnou činnost v soutěživém prostředí grantových systémů, s kritickým hodnocením získaných výsledků včetně statistické analýzy. Absolvent bude ovládat širokou škálu moderních biochemických experimentů na molekulární a buněčné úrovni, včetně technik instrumentální analýzy biologických vzorků. Bude schopen uplatnit a orientovat se v moderních informačních technologiích. Bude schopen získávat a zpracovat nejnovější vědecké informace ze světových elektronických databází. Ovládá sběr a zpracování dat v on-line zapojení přístrojů k testování validity modelů a k přípravě vlastních graficky a věcně hodnotných prezentací. Znalosti anglického jazyka jsou na takové úrovni, že dokáže běžně komunikovat, sepisovat a prezentovat výsledky. Studium je vedeno tak, aby absolvent byl maximálně adaptabilní a dokázal se orientovat i v nových trendech oboru, které bude přinášet postupující doba. Absolventi se uplatní při další akademické kariéře na vysokých školách, jako pracovníci státních i soukromých výzkumných laboratoří v ČR a v zahraničí. Mohou úspěšně plnit úkoly v laboratořích se zaměřením na humánní a veterinární medicínu, farmacii, zemědělství, biotechnologii a oborech ochrany životního prostředí. Mají všechny předpoklady stát se vedoucími a organizačními pracovníky výzkumných týmů.

Požadavky k přijímacím zkouškám:

• Pohovor se zaměřením na vybrané téma doktorské disertační práce.
• Zjištění znalostí biochemie formou shrnujících a přehledných odpovědí na vybrané otázky (viz požadavky A až C).
• Ověření znalostí z angličtiny.

A. Struktura a funkce aminokyselin, peptidů a proteinů, složené proteiny. Struktura a funkce nukleových kyselin. Metabolismus proteinů (degradace a biosynthesa). Mechanismus deaminace, transaminace a dekarboxylace aminokyselin, detoxikace amoniaku) tvorba amidů a močoviny). Beta oxidace mastných kyselin. Syntéza mastných kyselin. Deriváty sacharidů důležité v metabolismu. Glykolýza a glukoneogeneze. Pentosafosfátový cyklus a jeho význam. Cyklus trikarboxylových kyselin a glyoxylátový cyklus. Fotosyntetická tvorba hexos (C3 a C4 rostliny). Odbourávání a biosyntéza lipidů. Složení a biosyntéza fosfolipidů a glykolipidů. Principy regulace metabolismu na enzymové a buněčné úrovni (kovalentní modifikace, allosterie, druhý posel, membránové receptory. G proteiny, proteinkinasy). Biochemie hemoglobinu. Membránový transport, přenašeče a kanály. Složky nukleových kyselin. Biosyntéza a odbourávání pyrimidinových a purinových nukleotidů. Struktura a funkce DNA a RNA. Semikonzervativní replikace DNA.  Genetický kód. Funkce tRNA, mRNA a ribosomů. Prokaryotní a eukaryotní syntéza proteinů. Inhibiory biosyntézy proteinů. Kontrola genové exprese. Represe katabolitem, atenuace – zeslabení a riboswitches – změna struktury mRNA. Nástin genové regulace u eukaryot Integrace a regulace savčího energetického metabolismu.

B. Metabolická diverzita: autotrofní, heterotrofní, chemotrofní, fototrofní aj. organismy. Role kyslíku v metabolismu. Aerobní, anaerobní, obligatorně aerobní a anaerobní organismy, fakultativně anaerobní organismy aj. Anabolismus a katabolismus. Termodynamika biologických systémů. Funkce enzymů při organizaci katabolických a anabolických cest. Metabolismus a jeho regulace. Amfibolické meziprodukty. Cyklus adenosintrifosfátu. Úloha nikotinamidových koenzymů při anabolických a katabolických pochodech. Experimentální metody studia metabolických drah. Typy signálních molekul a mezibuněčných signalizací u eukaryot. Metabolismus hormonů a základní experimentální metody při studiu jejich účinku. Mechanismy přenosu signálu zprostředkované povrchovými receptory. Heterotrimerní transdukční G-proteiny a jejich funkce. Celistvost (integrace) metabolismu a jednosměrnost metabolických cest.

C. Příprava vzorku pro biochemickou analýzu. Precipitační metody. Membránové separace. Chromatografické metody – přehled a použití. Elektromigrační metody – přehled a použití. Analýza proteinů, nukleových kyselin, sacharidů a lipidů (stanovení, modifikační reakce, techniky PCR, techniky sekvenční analýzy). In vitro syntéza peptidů a oligonukleotidů. Hmotnostní spektrometrie – přehled a použití. Expresní a funkční proteomika. Imunocemické metody – přehled a použití. Absorpční a fluorescenční spektroskopie. Resonanční spektroskopické metody (NMR, ESR). Rengenová krystalografie.