Bi9007 Metabolismus buňky

Přírodovědecká fakulta
podzim 2026
Rozsah
2/0/0. 2 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.
Vyučováno kontaktně
Vyučující
prof. RNDr. Jan Vondráček, Ph.D. (přednášející)
Mgr. Jiří Pacherník, Ph.D. (přednášející)
Garance
prof. RNDr. Jan Vondráček, Ph.D.
Ústav experimentální biologie – Biologická sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: prof. RNDr. Jan Vondráček, Ph.D.
Dodavatelské pracoviště: Ústav experimentální biologie – Biologická sekce – Přírodovědecká fakulta
Předpoklady
Bi1700 Buněčná biologie && Bi4020 Molekulární biologie
Pro správné pochopení obsahu předmětu jsou nutné základní znalosti z biochemie, buněčné a molekulární biologie.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Anotace
Cílem předmětu je především seznámit studenty se základními principy buněčného metabolismu a jeho regulací. Kurz se dále zaměřuje na spolupráci mezi jednotlivými buněčnými typy a tkáněmi v rámci celého organismu a adaptace metabolismu buněk, a to jak na změny prostředí, tak na specifické adaptace spojené s metabolismem, které určují chování buněk. Diskutovány budou i patologické dopady specifických poruch metabolismu.
Výstupy z učení
Na konci tohoto kurzu bude student schopen: popsat základní procesy energetického metabolismu a signální dráhy řídící buněčný metabolismus; popsat principy metabolismu lipidů a fosfolipidů i dusíkatých sloučenin v buňce; definovat specifickou úlohu endoplazmatického retikula v metabolismu, transportních procesech a fungování dalších buněčných organel podílejících se na energetickém metabolismu; definovat principy kooperace mezi specifickými buněčnými typy a tkáněmi v metabolismu, se specifickým zaměřením na tukovou tkáň, kosterní svaly, játra a pankreas; popsat adaptace buněk na hypoxické prostředí a specifické adaptace buněk kmenových a nádorových; popsat úlohu poruch metabolismu v buňce; definovat interakce metabolických procesů s epigenetickými regulacemi; popsat základní principy metabolismu xenobiotik.
Klíčová témata
1) Energetický metabolismus buňky, mitochondrie: základní dráhy energetického metabolismu a jejich lokalizace v buňce; struktura a dynamika mitochondrií; principy mitochondriálního transportu proteinů, lipidů a metabolitů; úloha mitochondrií v udržování redoxní rovnováhy i jako zdroje energie; mitochondrie jako zdroj metabolitů pro anabolické reakce; signální dráhy řídící energetický metabolismus (PI3K/Akt, AMPK, mTOR); 2) Úloha ER a transportních mechanismů v buněčném metabolismu: transport sacharidů, glykosylace a další post-translační modifikace v ER; membránově vázané enzymy v ER; úloha ER v syntéze lipidů a příbuzných sloučenin; ER a metabolismus endogenních sloučenin; ER a tvorba mitochondrií a peroxisomů; 3) Metabolismus dusíkatých sloučenin: syntéza a transport aminokyselin; glutamin jako zdroj dusíku a v kontrole antioxidačních obranných mechanismů; adaptace nádorových buněk vs. metabolismus glutaminu; meziprodukty glykolýzy a Krebsova cyklu jako zdroj tvorby aminokyselin; syntéza a transport nucleotidů; 4) Metabolismus lipidů a fosfolipidů: transport lipidů do buňky a úloha transferových proteinů; syntéza mastných kyselin; signální dráhy řídící syntézu mastných kyselin a cholesterolu; metabolismus mastných kyselin – beta-oxidace a další formy; úloha peroxisomů a mitochondrií v metabolismu lipidů a mastných kyselin; syntéza fosfolipidů a sfingolipidů, jejich inkorporace do buněčných membrán; signální úloha metabolismu lipidů a fosfolipidů 5) Principy kooperace tkání/orgánů při metabolismu: Coriho cyklus, alaninový cyklus, interakce tukové tkáně, jater a kosterní svaloviny v metabolismu; tkáňově specifické působení inzulinu a metabolismus lipidů; specifické populace buněk pankreatu a jejich úloha při regulaci metabolismu; 6) Metabolismus cizorodých látek (xenobiotik) na buněčné úrovni: principy 3. fází metabolismu xenobiotik; buněčná lokalizace a specifické reakce katalyzované základními enzymy 1. a 2. fáze biotransformace; základní typy transportérů podílejících se na transportu xenobiotik 7) Hypoxie a buněčné adaptace na hypoxii: opakování – signální dráhy zapojené do vnímání hypoxie (principy regulace HIF-1alfa); důsledky dlouhodobé hypoxie pro buněčný metabolismus; hypoxie a tvorba reaktivních metabolitů kyslíku; úloha hypoxie v metabolických niche specifických typů kmenových buněk; hypoxie a nádorové buňky; 8) Metabolismus a chování buňky: specifické metabolity a enzymy zapojené do regulací funkcí chromatinu a genové exprese; syntéza metabolitů nezbytných pro epigenetické regulace: methylace a demethylace DNA, methylace a acetylace histonů; metabolické enzymy v buněčném jádře; deregulace metabolických enzymů vs. epigenetické změny spojené se vznikem a rozvojem nádorů; 9) Patologické dopady poruch buněčného metabolismu: příklady dědičných onemocnění postihujících základní metabolické dráhy a jejich dopad na úrovni buněk a organismu; analýzy metabolomu - metabolomika – principy, "targeted" vs. "non-targeted" analýzy, bioinformatické nástroje pro analýzu metabolomu; 10) Adaptace metabolismu specifických buněčných typů: specifické rysy metabolismu kmenových a nádorových buněk; metabolismus jako faktor řídící buněčnou diferenciaci;
Studijní zdroje a literatura
    doporučená literatura
  • ALBERTS, Bruce; Rebecca HEALD; Alexander JOHNSON; David Owen MORGAN; Martin C. RAFF; Molecular Biology of the Cell, 7th Edition, New York, NY; W. W. Norton & Company, 2022; ISBN 0393884856
  • NELSON, David L. a Michael M. COX. Lehninger principles of biochemistry. Seventh edition. New York: W.H. Freeman and Company, 2017, xxxiv, 117. ISBN 9781319108243. info
    neurčeno
  • Mazurek S, Shoshan M (eds.): Tumor Cell Metabolism: Pathways, Regulation and Biology, Springer 2015, ISBN 978-3709118238
  • Chandel N.S., Navigating Metabolism, Cold Spring Harbor Laboratory Press 2015, ISBN 978-1-62182-129-8
Přístupy, postupy a metody používané ve výuce
Přednášky s využitím počítačových prezentací, diskuse se studenty.v hodinách. Studenti jsou průběžně dotazováni na témata probíraná v předchozích přednáškách.
Způsob ověření výstupů z učení a požadavky na ukončení
Kurz je zakončen písemnou zkouškou hodnocenou přednášejícími. Otázky pokrývají všechna vyučovaná témata. Studenti musí odpovědět cca na 12 otázek. Pro absolvování kurzu musí studenti odpovědět nejméně 60% otázek správně.
Další komentáře
Předmět je vyučován každoročně.
Výuka probíhá každý týden.
Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2024, podzim 2025.