Biochemie a biomedicína sacharidů

Sylabus

Klasifikace, nomenklatura, základní struktury a stereochemie sacharidů. Vysvětlení a aplikace názvoslovných pravidel s praktickými příklady.

Práce studentů s molekulárními modely pro procvičení, upevnění a lepší pochopení probrané látky. Základní metody chemické syntézy oligosacharidů: elementární protekční a deprotekční techniky, glykosylační reakce, základní derivatizace monosacharidů, nástin principu organické syntézy oligosacharidů.

Chemoenzymatická a enzymatická syntéza oligosacharidů: glykosidasy, glykosyltransferasy. Klasifikace a charakteristika jednotlivých skupin enzymů zpracovávajících sacharidy, CAZy databáze, příklady enzymových syntéz, mutageneze enzymů a přehled současného stavu vědění v této oblasti.

Techniky analýzy a separace sacharidů: GLC, HPLC, MS, NMR, tenkovrstvá chromatografie, derivatizační metody, afinitní chromatografie, optická rotace a cirkulární dichroismus ad. Metabolismus sacharidů v organismu se zaměřením na anabolismus polysacharidů.

Přehled významných sacharidových derivátů vyskytujících se v přírodě a zajímavosti o nich (kardioglykosidy, saponiny, kyanogenní glykosidy ad.). Rozbor průmyslově nejvýznamnějších sacharidů, např. škrobu, celulosy - problematika biopaliv, sacharosa - potravinářství, farmakologie ad.

Struktura a funkce polysacharidů - chitin, dextrany, pektin, algináty, glykosaminoglykany a další homo- a heteropolysacharidy. Úvod do problematiky glykoproteinů, glykolipidů a proteoglykanů. Bakteriální a mikrobiální polysacharidy - struktura a funkce, představení zástupců jednotlivých typů bakterií a popis onemocnění, která vyvolávají.

Látky krevních skupin - princip systému ABO, struktura sacharidových epitopů, detekce, syntéza epitopů v organismu. Klasifikace antibiotik glykosidického typu, jejich účinmost a aplikace.

Využití sacharidů a jejich derivátů v biomedicíně - sacharidové biomateriály, in vivo metabolické značení glykoproteinů, farmakologie - syntéza glykoproteinů s "human-like" glykosylací, glykoarraye. Lektiny jako rozpoznávací molekuly sacharidů - klasifikace jednotlivých skupin lektinů a nejvýznamnější zástupci, funkce v organismu i v přírodě, význam v biomedicíně a terapeutické aplikace.

Anotace

Přednáška představuje problematiku sacharidů jako základních informačních a rozpoznávacích molekul v přírodě. Zabývá se metabolismem sacharidů v organismu hlavně z pohledu biosyntézy polysacharidů, popisuje biologické funkce sacharidů, jejich zapojení do komplexních biologických struktur a výskyt v přírodních látkách. Část kurzu je věnována syntéze derivatizovaných monosacharidů i oligosacharidů v laboratoři, a to jak metodami klasické organické syntézy, tak pomocí enzymů - glykosidas a glykosyltransferas.

V kurzu jsou shrnuty nejnovější poznatky ze strukturní analýzy a separace sacharidů včetně praktických tipů. Zvláštní kapitolou je uplatnění sacharidů v biomedicíně - součástí jsou i informace o významných mikrobiálních sacharidových strukturách, rozbor buněčných stěn bakterií apod.

V kurzu je věnována pozornost i molekulám rozpoznávajícím sacharidy - lektinům.