Význam a funkce kovových iontů v biologických systémech

Sylabus

1. Anorganické prvky v živých systémech, výskyt a funkce. Kovové kationy a jejich význam. Toxicita. Esenciální a toxické kovy. Biominerály. Historie a trendy studia funkce anorganických prvků v biologických systémech.

2. Základy koordinační chemie s ohledem na bioanorganické aplikace. Historie koordinační chemie a její základní pojmy. Centrální atom. Ligand. Koordinační vazba a vlastnosti koordinačních sloučenin. Teorie krystalového pole.

3. Molekulové orbitaly a teorie ligandového pole. Stabilita komplexních iontů. Symetrie koordinačních komplexů. Vliv ligandů na energii a spin elektronů centrálního atomu. Spektrochemická řada. Nevýznamější biologické ligandy kovových kationtů.

4. Tetrapyroly jako makrocyklické ligandy. Axiální ligandy a jejich vliv na elektronovou strukturu, konformaci a vibrační stavy metaloporfyrinů. Vliv centrálního atomu na interakci metaloporfyrinů s nukleovými kyselinami.

5. Interakce kovových kationů s nukleovými kyselinami. Nukleosidy a nukleotidy jako ligandy přechodových kovů. Význam kovových kationtů pro strukturní vlastnosti a konformační stabilitu nukleových kyselin. Úloha přechodových kovů v B-Z konformačním přechodu nukleových kyselin.

6. Interakce kovových kationů s proteiny. Aminokyseliny jako ligandy přechodových kovů. Přechodové kovy jako součást aktivních center enzymů. Kationy a stabilita proteinů.

7. Metabolizmus železa. Oxidační stavy železa, jejich rozpustnost a biologické účinky. Transport a ukládání: transferrin, ferritin a hemosiderin. Hemové enzymy: cytochromy, peroxidasy. Nehemové bílkoviny železa: FeS-bílkoviny, ribonukleotid-reduktasa, methan-monooxygenasa.

8. Bílkoviny s mědí jako alternativa biologického železa. "Modrá" měděná centra, oxido-reduktasy, cytochrom- c-oxidasa, superoxid-dismutasa.

9. Zinek a jeho strukturní a genově regulační funkce. Zinečnaté enzymy, katalyzující hydrolýzu a kondenzace. Karboanhydrasy, alkoholdehydrogenasa a příbuzné enzymy. "Zinc finger" a jiné zinečnaté regulátory. Metalothionein. DNA opravné systémy obsahující zinek.

10. Enzymy s niklem. Kancerogenita niklu. Ureasa, hydrogenasa a příbuzné enzymy.

11. Chemoterapie sloučeninami některých neesenciálních kovů Historie. Platinové komplexy při léčení rakoviny. Zlato v protirevmatických prostředcích. Bizmutité sloučeniny při léčbě žaludečních vředů. Lithium v psychofarmakách.

Anotace

Anorganické prvky v živých systémech, výskyt a funkce. Esencialita a toxicita kovů. Komplexní ionty přechodových kovů. Interakce kovů s porfyriny a nukleovými kyselinami. Metabolizmus nejvýznamnějších kovů

(Fe, Cu, Zn, Ni) a nejvýznamnější enzymy obsahující stopové prvky.

Chemoterapeutika s některými neesenciálními kovy. Předpoklady: F374,

F491.