Nelson, D. L., Cox, M. M. (2017). Lehninger Principles of Biochemistry, 7th Edition, W. H. Freeman, Macmillan Learning (dostatočné je aj 6. vydanie)

Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A., Voet, D., Voet, J. G., Pratt, C. W. (2016). Fundamentals of Biochemistry: Life at the Molecular Level, 5th Edition, John Wiley & Sons, Inc.

Berg, J. M, Tymoczko, J. L, Gatto, Jr., G. J., Stryer, L. (2015). Biochemistry, 8th Edition, W. H. Freeman and Company (dostatočné je aj 7. vydanie)

Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A., Martin, K. C. (2016). Molecular Cell Biology. 8th Edition, W. H. Freeman and Company.

Nicholls, D. G., Ferguson, S. J. (2013). Bioenergetics 4, 4th Edition, Academic Press.

Madigan, M. T., Martinko, J. M., Bender, K. S., Buckley, D. H., Stahl, D. A. (2015). Brock Biology of Microorganisms, 14th Edition, Pearson Education, Inc.

1. Štruktúrne zložky enzýmov – aminokyseliny, proteíny - vlastnosti, tvorba nekovalentných a kovalentných väzieb, peptidová väzba, primárna, sekundárna, terciárna a kvartérna štruktúra proteínov, kofaktory.

2. Rovnovážna kinetika jednosubstrátovej reakcie - časový priebeh enzýmovo katalyzovanej reakcie, Michaelis-Mentenovej rovnica a jej transformácie, enzýmové inhibície. Experimentálne meranie enzýmovej aktivity - meranie počiatočnej rýchlosti. Detekčné a separačné metódy, faktory ovplyvňujúce rýchlosť enzýmovej reakcie, enzýmová stabilita.

3. Mechanizmy enzýmovej katalýzy - stabilizovanie prechodového stavu, väzbová energia komplexu ES; katalýza kovalentná, acidobázická, iónom kovu, elektrostatická, priblížením a orientáciou, preferenčným viazaním štruktúry prechodového stavu. Príklady mechanizmov enzýmovej katalýzy - serínové proteázy, proteázy kyseliny asparágovej, lyzozým, glutationreduktáza, hexokináza, aspartáttranskarbamoyláza, glutamínsyntetáza.

4. Enzýmová regulácia - zymogény, izoenzýmy, kovalentná modifikácia, alosterické enzýmy, hemoglobín ako model alosterického proteínu. Metabolizmus glykogénu a jeho regulácia, glykogénfosforyláza. Pyruvátdehydrogenáza a akonitáza.

5. Štruktúra a funkcie DNA a RNA. Realizácia genetickej informácie – replikácia, transkripcia, translácia. Ribozýmy a abzýmy – RNA a protilátky s enzýmovou aktivitou.

6. Biologické membrány. Všeobecné vlastnosti biologických membrán. Chemická štruktúra a vlastnosti membránových lipidov - fosfolipidov, sfingolipidov, glykolipidov a sterolov. Asymetrické zloženie lipidovej dvojvrstvy. Štruktúra, vlastnosti a funkcie membránových proteínov. Biogenéza a dynamika membrán. Proteín-lipidové interakcie, membránové domény. Transport látok cez membrány. Difúzia, pasívny a aktívny transport. Membránové kanály, póry, transportéry, skupinová translokácia, iónofóry, ATPázy, uniportéry, symportéry, antiportéry. Mechanizmus prenosu nervového vzruchu.

7. Spôsoby získavania energie a výstavby biomolekúl v živých organizmoch. Štruktúra sacharidov a lipidov, ich vlastnosti a funkcie v energetickom metabolizme. Metabolické dráhy sacharidov (glykolýza, glukoneogenéza, pentózová dráha), lipidov (syntéza a degradácia mastných kyselín) a dusíkatých zlúčenín (fixácia dusíka). Krebsov cyklus a jeho regulácia; acetyl-CoA – centrálna molekula energetického metabolizmu; vznik a úloha v metabolizme. Biologické „prenášače“ energie: ATP NADH, FADH2, NADPH - štruktúra a funkcia.

8. Oxidačná fosforylácia. Oxidačno-redukčné potenciály a zmeny voľnej energie. Biologické oxidačno-redukčné reakcie a energetika oxidačných reakcií. Dýchací reťazec - lokalizácia v bunke, zloženie a funkcia. Pôsobenie inhibítorov, transport elektrónov v dýchacom reťazci, pumpovanie protónov cez membránu. Princíp vzniku ATP. Mitchellova chemiosmotická hypotéza. Štruktúra a funkcia ATP-syntázy. Regulácia oxidačnej fosforylácie. Mitochondrie a organely mitochondriálneho pôvodu – ich úloha v energetickom metabolizme eukaryotov. Mitochondrie a patogénne stavy na úrovni bunky a organizmu, tvorba a eliminácia reaktívnych foriem kyslíka.

9. Fotosyntéza - Význam a lokalizácia v bunke. Zloženie a funkcia fotosystému I a II. Cyklická a necyklická fotofosforylácia. Fotochemické deje a transport elektrónov. Oxygénna a anoxygénna fotosyntéza. Mechanizmus tvorby kyslíka. Syntéza ATP a NADPH. Fixácia oxidu uhličitého, C3 a C4 rastliny. Fotorespirácia. Calvinov cyklus. Rôznorodosť a evolučné aspekty fototrofného, fotosyntetického, fotoheterotrofného a autotrofného metabolizmu. Fototrofia založená na rodopsíne.

VŠEOBECNÁ KLINICKÁ BIOCHÉMIA. Laboratórne vyšetrenie a jeho fázy. Predanalytická fáza. Odber materiálu. Analytická fáza. Analytické a diagnostické charakteristiky laboratórneho vyšetrenia. Senzitivita a špecificita vyšetrenia. Hodnotenie výsledkov. Referenčné hodnoty a ich získavanie. Faktory vplývajúce na výsledok laboratórneho vyšetrenia. Externá a interná kontrola kvality práce v biochemickom laboratóriu.

ZÁKLADY KLINICKEJ ENZYMOLÓGIE. Enzýmový profil orgánov a tkanív. Subcelulárna lokalizácia enzýmov a ich biologický polčas. Izoenzýmy. Klinicky a diagnosticky významné enzýmy – AST, ALT, ALP, ACP, CK, izoenzýmy CK, LD, izoenzýmy LD, GMT, CHE, AMS, LPS.

PLAZMATICKÉ BIELKOVINY. Funkcia plazmatických bielkovín. Rozdelenie plazmatických bielkovín a ich charakteristika. Vyšetrenie celkového množstva bielkovín a albumínu. Elektroforéza bielkovín a charakteristické typy elektroforeogramov. Monoklonálne gamapatie a ich diagnostika.

HEMOKOAGULÁCIA. Mechanizmus hemokoagulácie. Koagulačné faktory. Základné vyšetrenia hemokoagulácie.

METABOLIZMUS TETRAPYROLOV. Základné charakteristiky hemoglobínu. Hemoglobinopatie a ich diagnostika.

ACIDOBÁZICKÁ ROVNOVÁHA A JEJ PORUCHY. Acidobázická rovnováha. Tlmivé roztoky. Respiračné a metabolické poruchy ABR. Vyšetrovanie porúch ABR. pH, pCO2, BE, BB. Acidóza a alkalóza a ich príčiny. Kombinované poruchy ABR.

VYŠETROVANIE SODÍKA, DRASLÍKA A CHLORIDOV. Zdroje a regulácia sodíka a draslíka. Hypokaliémia, hyponatriémia, hyperkaliémia a hypernatriémia a ich diagnostika. Poruchy a diagnostika zmien hladín chloridov.

VÁPNIK, HORČÍK, FOSFÁTY. Ich úloha v organizme, zdroje v potrave a regulačné mechanizmy. Poruchy hladín vápnika, horčíka a fosfátov a ich klinická manifestácia. Diagnostika porúch hladín vápnika, horčíka a fosfátov.

LABORATÓRNA DIAGNOSTIKA V GASTROENTEROLÓGII. Funkcia tráviaceho systému, enzýmy tráviaceho systému, základy procesov trávenia v žalúdku a tenkom čreve. Úloha pankreasu a žlčového systému. Vyšetrovanie sekrécie kyseliny chlorovodíkovej, pentagastrínový test. Vyšetrenie gastrínu a gastrínový stimulačný test. Diagnostika infekcie Helicobacter pylori. Vyšetrovanie funkcie pankreasu. Stanovenie amylázy, lipázy, elastázy. Priame a nepriame funkčné testy pankreasu. Sekretín-ceruleínový test, NBT-PABA test, fluoresceín-dilaurátový test. Vyšetrenie stolice pri ochoreniach pankreasu. Dychové testy na zhodnotenie pankreatickej funkcie. Vyšetrovanie absorpcie v tenkom čreve. Xylózový test, laktózový test, test s vitamínom A, test s karotenom, test s vitamínom B12. Dychové testy na zhodnotenie absorpčnej schopnosti tenkého čreva. Vyšetrenie stolice na okultné krvácanie.

LABORATÓRNA DIAGNOSTIKA OCHORENÍ HEPATOBILIÁRNEHO SYSTÉMU. Základné metabolické funkcie pečene. Heterogenita hepatocytov a heterogenita lokalizácie metabolických procesov v rámci pečeňového lalôčika. Testy na zhodnotenie integrity hepatocytov (transaminázy, LD, GST). Testy na zhodnotenie metabolickej funkcie pečene (vyšetrenie plazmatických bielkovín, albumín, prealbumín, cholínesteráza. Galaktózový záťažový test). Biotransformačné testy (antipyrínový, teofylínový, lidokaínový test, dychové testy). Testy na zhodnotenie exkrečnej funkcie pečene (cholestatické enzýmy, žlčové kyseliny, test s indocyanínovou zeleňou). Parametre na zhodnotenie fibrogenézy v pečeni (vyšetrenie N-koncového peptidu prokolagénu III, stanovenie kyseliny hyaluronovej). Vyšetrovanie AFP a bezsacharidového transferínu v hepatologickej praxi.

LABORATÓRNA DIAGNOSTIKA V NEFROLÓGII. Vyšetrenie moču (fyzikálne, chemické, mikroskopické). Proteinúria, jej rozdelenie a diagnostika. Typizácia proteínúrií. Vyšetrenie močového sedimentu. Kvantitatívne vyšetrenie sedimentu – Addisov sediment, Hamburgerov sediment. Diferenciácie hematúrie. Vyšetrenie kreatinínu a močoviny v sére a v moči. Vyšetrenie cystatínu C. Funkčné vyšetrenia obličiek. Vyšetrovanie glomerulovej filtrácie, klírens inulínu a endogénneho kreatinínu. Klírens kreatinínu podľa Cockrofta. Vyšetrovanie tubulárnych funkcií, frakčná exkrecia. Koncentračný trest (test smädom a test s vazopresínom), zrieďovací test, alkalizačný a acidifikačný test.

ONKOMARKERY A DIAGNOSTIKA V ONKOLÓGII. Charakteristika onkomarkerov. Onkofetálne a onkoplacentárne antigény. Využitie onkomarkerov v praxi. AFP, CEA a hCG. CA-antigény (CA 15-3, 72-4, 19-9, 125). PSA antigén, NSE, CYFRA 21-1, SCC antigén. Diagnostika nádorov pľúc. Špecifickosť a citlivosť používaných onkomarkerov. Monitorovanie liečby pacientov s onkologickými ochoreniami.

KARDIOMARKERY. Enzýmové a neenzýmové kardiomarkery. Vyšetrovanie AST, CK, CK-MB, LD a LD-1. Diagnostika akútneho infaktu myokardu. Kinetika kardiomarkerov u pacienta s akútnym infarktom myokardu. Vyšetrovanie myoglobínu, troponínu T a I a CK-MBmass u pacientov s akútnym infarktom myokardu. Kardiomarkery pri monitorovaní reperfúznej liečby infarktu myokardu.

LABORATÓRNE VYŠETRENIA V DIABETOLÓGII. Regulácia glykémie. Úloha inzulínu, glukagonu, kortizolu a adrenalínu pri regulácii glykémie. Hypoglykémia a hyperglykémia. Diabetes mellitus a porušená glukózová tolerancia (PGT). Vyšetrovanie glykémie (náhodná glykémia, postprandiálne glykémia, glykémia za štandardných podmienok). Vyšetrovanie glykémie v plnej krvi a v sére, resp. plazme. Perorálny glukózový tolerančný test. Indikácie a kontraindikácie vyšetrenia. Vyhodnotenie oGTT. Intravenózny glukózový tolerančný test. Vyšetrenie glykemického profilu (úplný a neúplný glykemický profil). Význam vyšetrenia glykovaného HbA1c hemoglobínu. Monitorovanie diabetika. Využitie glukomerov. Vyšetrenie inzulínu a C-peptidu a ich význam. Autoprotilátky u pacientov s diabetes mellitus.

LABORATÓRNE VYŠETRENIA V ENDOKRINOLÓGII. Základné princípy regulácie v endokrinológii. Endokrinná žľaza-hormón-cieľový orgán. Regulačná os hypotalamus-hypofýza-endokrinná žľaza. Spätné väzby v hormonálnej regulácii. Endokrinné žľazy riadené adenohypofýzou a endokrinné žľazy riadené jednoduchou spätnou väzbou s regulovaným metabolitom (pankreas, prištítne telieska). Hormóny adenohypofýzy a neurohypofýzy. Hyperfunkcia a hypofunkcia endokrinnej žľazy. Primárne a sekundárne poruchy funkcie endokrinnej žľazy. Laboratórne parametre vyšetrované v endokrinológii, funkčné testy. Vyšetrovanie porúch funkcie štítnej žľazy. Celkový a voľný T4 a T3. Význam vyšetrovanie TSH. Tyreoglobulín a autoprotilátky pri ochoreniach štítnej žľazy. Diagnostika primárnej a sekundárnej hyper- a hypoparatyreózy. Diagnostika vrodenej hypotyreózy. Vyšetrenia pri ochoreniach kôry nadobličky. Diagnostika hyper- a hypofunkcie kôry nadobličiek. Kortizol v sére a v moči. Dexamethasonový a Synacthenový test.

HYPERURIKÉMIA A LABORATÓRNA DIAGNOSTIKA. Syntéza a degradácia purínových nukleotidov. Syntéza pomocnými cestami. Vylučovanie kyseliny močovej. Patobiochémia hyperurikémie. Metabolická a renálna hyperurikémia. Primárne a sekundárne poruchy. Diferenciálna diagnostika hyperurikémie.

Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2008). Molecular Biology of the Cell, 5th Edition, Garland Publishing.

Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A., Scott, M. P. (2013). Molecular Cell Biology. 7th Edition, W. H. Freeman and Company.

Alberts B., Bray D. Hopkin K., Johnson A. D., Lewis J., Raff M., Roberts K., Walter P. (2014) Essential Cell Biology, 4th edition, Garland Science.

Krebs J. E., Goldstein E. S., Kilpatrick S. T. (2014) Lewin's GENES XI, Jones & Bartlett Learning.

Kontrola génovej expresie v eukaryotoch. Génová kontrola v prokaryotoch a eukaryotoch – účely a všeobecné princípy. Prokaryoty verzus eukaryoty. Bakteriálny operón a eukaryotické mRNA. Transkripčné jednotky - jednoduché a komplexné.

Regulácia transkripcie - Iniciácia transkripcie - podobnosti a odlišnosti medzi baktériami a eukaryotami. Základný transkripčný aparát. Transkripčné faktory: bazálne, „upstream“ a indukovateľné. Regulačné elementy eukaryotickej DNA: promótory, promótor-proximálne elementy a zosilňovače („enhancery“). Identifikácia promótorových elementov. Eukaryotické RNA polymerázy. Transkripčné jednotky pre RNA polymerázu I. Štruktúra promótora pre RNA polymerázu I. „Downstream“ a „upstream“ promótory pre RNA polymerázu III. RNA polymeráza II a jej faktory.

Eukaryotické transkripčné aktivátory a represory – biochemické a genetické metódy používané k ich identifikácii. Modulový charakter trans-faktorov - DNA-väzbové a aktivačné domény. GAL4 a hybridné systémy. Interakcie medzi bazálnym transkripčným aparátom a „upstream“ faktormi. Rôznorodosť proteínových štruktúr v DNA-väzbových doménach. Mechanizmy pôsobenia represorov. Regulácia aktivity transkripčných faktorov.

Eukaryotická kontrola terminácie transkripcie – charakteristika a odlišnosti od bakteriálnej terminácie. Terminačné faktory. Predčasná terminácia. Antiterminácia.

Úloha chromatínu v kontrole génovej expresie. Euchromatín a heterochromatín. Históny a histónový kód, posttranslačné modifikácie histónov. Nukleozómy a ich rozmiestnenie. Heterochromatínový pozičný efekt. Remodelovanie chromatínu. Chromatínové slučky a vzdialené interakcie. Chromozómové teritóriá. Interakcie chromatínu s membránou jadra. Funkčné elementy eukaryotického chromozómu (centroméry, teloméry a počiatky replikácie). Metódy analýzy chromatínu. Projekt ENCODE.

Post-transkripčná regulácia expresie génov. RNA prepínače a regulačné RNA u prokaryotov. Úrovne kontroly expresie génov u eukaryotov a úloha regulačných RNA. Úprava primárnych transkriptov, modifikácia 5' a 3' koncov, hnRNA a hnRNP. RNA-DNA hybridy a zostrih transkriptov, zostrihové polohy, princíp trans-esterifikačnej reakcie, úloha snRNP a cyklus zostrihu, trans-zostrih, samozostrih (selfsplicing), evolúcia zostrihu, intrón skupiny I ako príklad katalytickej RNA. Regulácia zostrihu, alternatívny zostrih a tvorba proteínových izoforiem, determinácia (vymedzenie) pohlavia u drozofíl. Úprava rRNA a tRNA, editovanie RNA v jadrách cicavcov a organelách rastlín a trypanozomatíd. Regulácia transportu RNA z jadra do cytoplazmy, funkcia vírusového proteínu Rev. Lokalizácia a stabilita RNA, polčas rozpadu (?) RNA, funkcia 3'UTR, exozóm, nonsense-mediated RNA decay. RNA interferencia ako regulačný a obranný mechanizmus buniek, jej experimentálne použitie.

Prenos bunkového signálu. Všeobecné princípy bunkovej signalizácie, komponenty bunkových signálnych dráh, proteín kinázy, proteín fosfatázy, fosfolipázy, adaptorové proteíny, signálne lipidy, G-proteíny, koncepcia signálnych poslov, signálne kaskády, ligand-receptorové interakcie, receptory pre steroidné hormóny, povrchové receptory, receptory spriahnuté s iónovými kanálmi. Signálne dráhy využívajúce heterotrimerické G-proteíny, história štúdia adrenalín-závislej signálnej dráhy, efektory heterotrimerických G-proteínov, receptory s enzymatickou aktivitou, receptorové proteín tyrozín kinázy, ras-závislá signálna dráha ako prototyp signálnej kaskády, efektory malej GTPázy ras, MAP kinázová kaskáda, jej komponenty a evolučný pôvod. Extracelulárna matrix a jej význam v bunkovej signalizácii, integrín-závislé signálne dráhy, deregulácia bunkových signálnych dráh a jej následky pre nádorovú transformáciu živočíšnych buniek. Bunkové signálne dráhy v evolučnej perspektíve, bunka ako kognitívny systém, kvasinkové signálne dráhy, agregácia Dictyostelium discoideum, porovnanie signálnych dráh: prokaryotické versus eukaryotické, resp. jednobunkové versus mnohobunkové organizmy, signálne komplexy ako výpočtové jednotky, molekulárny „crowding“ a jeho následky pre bunkovú signalizáciu, modelovanie bunkových signálnych dráh, signálne siete a ich analógia s neurónovými sieťami, emergentné správanie bunkových signálnych sietí.

Regulácia bunkového cyklu. História štúdia bunkového cyklu, koncepcia kontrolných bodov bunkového cyklu, maturácia oocytov Xenopus laevis ako modelový systém pre izoláciu maturačného promočného faktora, kvasinkové cdc mutanty, Cdc28p ako rozhodujúci komponent kontroly bunkového cyklu, úloha proteín-proteínových interakcií a post-translačných modifikácií v regulácii bunkového cyklu, proteazóm a jeho funkcia v regulácii bunkového cyklu. Molekulárne princípy zastavenia bunkového cyklu indukovaného poškodením na úrovni DNA, p53 ako „strážca“ genómu, Rb a jeho úloha v regulácii bunkového cyklu, možné scenáre evolúcie bunkového cyklu eukarytotov.

Proteosyntéza. Jednotlivé štádia proteosyntézy, ich charakterizácia a regulácia. Bakteriálna versus eukaryotická proteosyntéza. Funkcia proteínových faktorov v rôznych štádiách bakteriálnej a eukaryotickej proteosyntézy.

Lipidy a bunkové membrány. Štruktúra a vlastnosti fosfolipidov. Štruktúra a ukotvenie membránových proteínov. Amfipatické vlastnosti proteínov. Techniky štúdia membránových proteínov.

Membránový transport. Difúzia látok, uľahčená difúzia, primárny a sekundárny aktívny transport. Transportné proteíny v plazmatickej membráne, v membránach bunkových organel, v parietálnych a črevných epiteliálnych bunkách. Experimentálne metódy merania transportu.

Post-syntetický osud proteínov a tvorba bunkových organel. Mitochondrie a plastidy. Ich štruktúra, enzymatické vybavenie, funkcia a evolúcia. Mitochondriálne a plastidové genómy. Posstranslačný import proteínov do mitochondrií a plastidov. Jadro, jadrová membrána a komplexy jadrových pórov. Štúdium importu proteínov do jadra. Lyzozómy a vakuoly, ich štruktúra, biogenéza, enzymatické vybavenie a funkcia. Peroxizómy, ich štruktúra, biogenéza, enzymatické vybavenie, funkcia a evolúcia. Genetické defekty v peroxizómoch.

Pohyb a triedenie (sorting) proteínov medzi endoplazmatickým retikulom (ER), Golgiho aparátom, lyzozómami a plazmatickou membránou. Inkorporácia proteínov do membrán ER. Post-translačná modifikácia proteínov a kontrola kvality v ER. Skladanie (folding) membránových proteínov v ER. Špecifické proteolytické štiepenia pre-proteínov. Osud neposkladaných (unfolded) a zle poskladaných (misfolded) proteínov. Vezikulárny transport proteínov.

Programovaná bunková smrť. Apoptóza, Morfologické a biochemické charakteristiky apoptotických buniek. Ľudské ochorenia asociované s poruchami apoptózy. PDC v Ceanorhabditis elegans. Apoptóza u cicavcov, kaspázy, substráty kaspáz. Vonkajšia (receptorová) dráha apoptózy. Vnútorná (mitochondriálna) dráha apoptózy. Proteíny rodiny Bcl-2, apoptozóm.

Cytoskeletárny systém eukaryotickej bunky. Aktínové mikrofilamenty. Mikrotubuly. Intermediárne filamenty. Organizáca cytoskeletu a jeho úloha pri bunkových pohyboch. Organizácia aktino-myozínového komplexu v svalových bunkách. Mikrotubuly a mitóza. Architektúra mitotického vretienka.

Ako písať vysokoškolské a kvalifikačné práce: Ako písať seminárne práce, ročníkové práce, práce študentskej vedeckej a odbornej činnosti, diplomové práce, záverečné a atestačné práce, dizertácie / Dušan Katuščák. Bratislava : Stimul, 1998. Literatúra relevantná k problematike riešenej v rámci projektu diplomovej práce, podľa pokynov školiteľa/školiteľky.

Štátna skúška. Predmet sa uskutočňuje prezenčnou formou. V prípade situácie, ktorá prezenčnú formu neumožní, predseda/predsedníčka komisie rozhodne o spôsobe dištančnej formy obhajoby.

Slovenský v kombinácii s anglickým (študijná literatúra v anglickom jazyku)

Obhajoba diplomovej práce formou prezentácie pred komisiou, zodpovedanie pripomienok oponenta a otázok vo všeobecnej diskusii.

Výsledkom úspešného absolvovania predmetu štátnej skúšky bude obhajoba diplomovej práce.