Buňka

Kdy a kde došlo k prvnímu nevědomému využití mikroorganismů?

6000 př.n.l. u Sumerů při výrobě piva.

Jaké fermentační procesy se využívaly ve starověkém Egyptě a Číně?

V Egyptě se používaly kvasinky pro fermentaci chlebového těsta, v Číně k fermentaci mléka, výrobě sýrů, vína a octa.

Kdy a kde byla první palírna whisky?

V roce 1276 v Irsku.

Jaký vliv měl islám na kvasné technologie v 15. století?

Vlivem islámu došlo k ústupu od kvasných technologií pro přípravu alkoholických nápojů v Asii.

Jaké nové technologie kvašení se objevily v 15. století?

Technologie kvašení zelí a jogurtu.

Kdy proběhly první kontrolované experimenty týkající se metabolismu?

Na přelomu 16. a 17. století.

Co znamená pojem metabolismus?

Pochází z řeckého „metabolé“ = změna.

Kdo a kdy poprvé zveřejnil výsledky experimentů týkajících se lidského metabolismu?

Santorio Santorii v roce 1614 ve svém díle „Ars de statica medecina“.

Co je to vitalismus?

Teorie, že ke vzniku organických látek je potřeba „vitální síla“ a nelze je připravit v laboratoři.

Jaké syntézy organických látek popřely vitalistickou teorii?

1783 – Carl Wilhelm Scheele: syntéza kyanovodíku, 1824 – Friedrich Wöhler: syntéza kyseliny šťavelové, 1828 – Wöhlerova syntéza močoviny.

Kdy a kým byla poprvé syntetizována močovina?

V roce 1828 Friedrichem Wöhlerem.

Jaké další organické látky byly syntetizovány po odmítnutí vitalismu?

Kyselina octová, methan, kyselina mravenčí, benzen a další.

Co bylo známo o trávení v 18. a 19. století?

Trávení potravy žaludečními šťávami a rozklad škrobu slinami.

Kdy byla izolována amylasa a proč je to významné?

V roce 1833, což znamenalo začátek studia enzymů.

Co objevil Louis Pasteur v letech 1854-1856?

Alkoholové kvašení cukrů u kvasinek.

Kdo zavedl termín „enzym“ a objevil trypsin?

Wilhelm Kühne v roce 1878.

Co objevil Eduard Buchner v roce 1897?

Proces alkoholického kvašení bez kvasinek, za což získal Nobelovu cenu v roce 1907.

Jaké byly klíčové objevy ve studiu enzymů ve 20. století?

Prokázání proteinové struktury enzymů, krystalizace pomocí rentgenové krystalografie.

Jaké nové experimentální techniky byly rozvíjeny ve 20. století?

Chromatografie, elektroforéza, rentgenová difrakce, NMR spektroskopie, optická a elektronová mikroskopie, techniky molekulární biologie.

Kdo objevil, že chromosomy jsou nositelé genů?

Thomas H. Morgan v roce 1910.

Kdo prokázal, že DNA je nositelkou dědičné informace?

Oswald Avery, Colin MacLeod a Maclyn McCarthy v roce 1944.

Kdo objevil genetickou transdukci a kdy?

Joshua Lederberg a Norton Zinder v roce 1952.

Kdo objevil strukturu DNA a kdy získali Nobelovu cenu?

James Watson a Francis Crick v roce 1953, Nobelovu cenu získali v roce 1962.

Kdo rozluštil genetický kód a kdy?

Marshall W. Nirenberg a Har G. Khorana v roce 1966.

Kdo osekvenoval první kompletní genom bakterie a kdy?

Venter a jeho tým v roce 1995, genom bakterie Haemophilus influenzae.

Kdy byl dokončen projekt lidského genomu?

V roce 2001.

Co studuje statická biochemie?

Látkové složení živých systémů.

Co je dynamická biochemie?

Studuje vznik a další osud látek v živých systémech, látkovou přeměnu = metabolismus.

Co studuje funkční biochemie?

Souvislost metabolických pochodů s fyziologickými projevy organismu, zahrnuje biochemii trávení, nervové činnosti atd.

Co je molekulární biochemie?

Studuje způsob uspořádání molekulárních složek, vztah mezi průběhem biochemických přeměn a uspořádáním základních buněčných struktur.

Jaké jsou hlavní analytické metody používané v biochemii?

Chromatografické, elektromigrační, ultracentrifugační, optické, značení radionuklidy, imunochemické, rentgenová krystalografie, elektronová mikroskopie.

Co je kreacionismus?

Teorie, že život byl stvořen Bohem.

Co je teorie samoplození (abiogeneze)?

Teorie, že živé organismy vznikly z neživé hmoty.

Co je teorie panspermie?

Teorie, že život vznikl jinde ve vesmíru a byl přenesen na Zemi.

Co je evoluční teorie?

Teorie, že život vznikal postupným vývojem z neživé hmoty přímo na Zemi.

Jak zní definice života?

Život je zvláštní forma existence hmoty tvořená autoregulujícím se systémem makromolekulárních látek (bílkovin a nukleových kyselin) s přesnou a funkční organizací a schopností metabolizovat a rozmnožovat se.

Kolik druhů biosystémů existuje na Zemi?

Asi 2 miliony druhů.

Jaké jsou tři základní druhy klasifikace biosystémů?

Klasifikace složitostní, systémová (taxonomie) a hierarchická.

Jaké jsou složitostní typy biosystémů?

Nebuněčné, jednobuněčné, mnohobuněčné.

Jaké jsou úrovně systémové klasifikace biosystémů?

Říše – kmen – oddělení – třída – řád – čeleď – skupina – rod – druh – odrůda – forma.

Jaké jsou úrovně hierarchické klasifikace biosystémů?

Prekurzory – biomolekuly a biopolymery – nadmolekulární struktury a organely – buňky – tkáně – orgány – organismy – populace – společenstvo – zemská biosféra.

Jaké jsou hlavní charakteristiky živých systémů?

Látkové složení, aktivní vztah k okolí (metabolismus), stálost vnitřního prostředí, časově omezená existence, autoreprodukce, dědičnost a proměnlivost, nestatistická a účelná organizace, polyfázovost.

Co jsou biogenní prvky a jak se dělí?

Prvky vyskytující se v živých organismech, dělí se na makrobiogenní (>1 %), mikrobiogenní (0,01–1 %) a stopové (

Jaká je role vody v živých organismech?

Voda slouží jako rozpouštědlo, transportér, zajišťuje stálost vnitřního prostředí, reguluje teplotu a funguje jako chemický aktivátor.

Co jsou biopolymery?

Makromolekulární látky, tvořené ze stavebních jednotek jako aminokyseliny, monosacharidy, mastné kyseliny, purinové a pyrimidinové báze.

Jak vznikají biopolymery?

Vznikají kondenzací monomerů, rozkládají se hydrolýzou.

Jaké jsou základní typy biopolymerů a jejich funkce?

Proteiny (výkonná funkce), nukleové kyseliny (informační biopolymery), polysacharidy (stavební a zásobní funkce), lipidy.

Jaké jsou typy vazeb v biopolymerech?

Kovalentní vazby: peptidická, fosfoesterová, O(N,S)-glykosidická, disulfidická; nevazebné interakce: disperzní síly, vodíkové, elektrostatické, hydrofóbní vazby, p-p interakce.

Jaké jsou úrovně struktury biopolymerů?

Primární (pořadí stavebních jednotek), sekundární (uspořádání v prostoru), terciární (prostorové uspořádání sekundárních struktur), kvartérní (uspořádání funkčních podjednotek).

Co je metabolismus?

Souhrn všech dějů uvnitř organismu sloužících k tvorbě využitelné energie a látek potřebných pro činnost organismu.

Jaké jsou vlastnosti metabolismu?

Je maximálně hospodárný a přizpůsobivý změnám životních podmínek.

Jak jsou metabolické reakce řazeny?

Jsou řazeny do drah; metabolické dráhy jsou nevratné, regulované a obdobné pro všechny živé systémy.

Kde probíhají metabolické reakce v eukaryotních buňkách?

Na specifických místech v buňkách, doprovázeny velkou změnou Gibbsovy energie.

Co je katabolismus?

Rozklad látek vedoucí k zisku energie (ATP), redukčních ekvivalentů (NAD(P)H) a substrátů pro biosyntézu látek organismu vlastních.

Jaké jsou hlavní vlastnosti katabolismu?

Vysoký počet výchozích látek → malý počet produktů.

Jaké jsou hlavní katabolické procesy u aerobních chemoorganotrofů?

Hydrolytické trávící reakce, glykolýza, oxidace mastných kyselin, rozklad aminokyselin a bází nukleových kyselin, dýchací řetězec.

Co je anabolismus?

Reakce vedoucí k syntéze bílkovin a zásobních látek (glykogen, triacylglyceroly); vyžaduje dodávání energie a je často redukční povahy.

Jaké jsou hlavní vlastnosti anabolismu?

Relativně malý počet výchozích látek → tisíce různých produktů.

Jaké jsou významné anabolické procesy?

Glukoneogeneze, glykoneogeneze, biosyntéza mastných kyselin, nukleotidů a aminokyselin.

Co studuje bioenergetika?

Studuje změny energie doprovázející chemické reakce.

Jaký typ energie využívají biosystémy?

Biosystémy jsou izotermické a užívají chemickou energii pro zajišťování životních pochodů.

Jaká energie se uvolňuje při rozpadu molekul?

Chemická energie se uvolňuje při rozpadu molekul; při biosyntéze je potřeba ji dodat.

Co je Gibbsova energie?

Gibbsova energie je volná energie, která představuje užitečnou část energie systému, vhodnou pro vykonání práce.

Co je DG0?

DG0 je standardní změna Gibbsovy energie, kdy jsou reaktanty v koncentraci 1 mol/l.

Co je DG0´?

DG0´ je standardní změna Gibbsovy energie při pH = 7.

Co jsou exergonické reakce?

Exergonické reakce jsou procesy, u nichž DG < 0; jde o katabolické procesy.

Co jsou endergonické reakce?

Endergonické reakce jsou procesy, u nichž DG > 0; jde o anabolické procesy.

Co se děje, když DG = 0?

Když DG = 0, systém je v rovnováze.

Co jsou makroergické sloučeniny?

Sloučeniny obsahující velké množství energie, které je uvolněno při štěpení makroergických vazeb.

Příklady makroergických sloučenin?

ATP, GTP, fosfoenolpyruvát, karbamoylfosfát, kreatinfosfát, thioestery (acyl-CoA), thioethery (S-adenosylmethionin).

Co je ATP?

ATP (adenosintrifosfát) je univerzální přenašeč energie a nejdůležitější energetický metabolit buněk.

Jak vzniká ATP?

ATP vzniká z ADP mechanismem substrátové nebo membránové fosforylace.

Jaké enzymy katalyzují využití a zisk energie z ATP?

Ligasami (spotřeba), hydrolasami (zisk) a transferasami (přenos).

Jaká je energetika hydrolýzy ATP?

Při hydrolýze ATP dochází k přerušení 1 nebo 2 makroergických vazeb a uvolnění energie.

Jaké je energetické uvolnění při reakci ATP + H2O → ADP + Pi?

DG0´ = - 31 kJ/mol.

Jaké je energetické uvolnění při reakci ATP + 2H2O → AMP + 2Pi?

DG0´ = - 60 kJ/mol.

Jaké je energetické uvolnění při reakci ATP + H2O → AMP + PPi?

DG0´ = - 28 kJ/mol.

Kdo zavedl pojem "buňka" a kdy?

Robert Hooke v roce 1663.

Co je buňka?

Základní stavební a funkční jednotka živých organismů.

Jaké organismy mají buňky?

Jednobuněčné (bakterie) a mnohobuněčné (člověk).

Jaké jsou základní funkce buňky?

Buňky jsou ohraničené buněčnou membránou, obsahují cytosol, genetickou informaci v DNA a mají schopnost dělení.

Kdo formuloval buněčnou teorii a kdy?

Matthias Jakob Schleiden a Theodor Schwann v roce 1838.

Co říká buněčná teorie?

Každý organismus je složen z buněk nebo je na buňkách existenčně závislý; buňky vznikají dělením a nesou genetický materiál, který předávají dceřiným buňkám; buňky mají stejné chemické složení a probíhá v nich metabolismus.

Jaký je rozdíl mezi prokaryotní a eukaryotní buňkou?

Prokaryotní buňka má velikost 1–10 µm, eukaryotní buňka 10–100 µm.

Co tvoří cytoplazmatická membrána?

Cytoplazmatická membrána tvoří tekuté prostředí buňky, obsahuje koloidní roztok makromolekul a nízkomolekulárních látek.

Co je cytoskelet?

Dynamický systém bílkovinných vláken a tubulů: mikrotubuly, mikrofilamenta a intermediální filamenta.

Jaké jsou funkce cytoskeletu?

Transport látek, opora buňky a účast na dělení buňky.

Co je jádro (nucleus)?

Největší organela buňky, obsahující většinu genetického materiálu, obklopená dvojitou membránou.

Jaké procesy probíhají v jádře?

Replikace, transkripce a posttranskripční modifikace RNA.

Co je jadérko?

Část jádra obsahující velké množství rRNA, kde se tvoří ribozomy, které jsou transportovány do cytoplazmy.

Co je endoplazmatické retikulum (ER)?

Systém membrán v buňce, rozdělený na drsné ER (proteosyntéza) a hladké ER (syntéza lipidů a hormonů, transport).

Co je Golgiho komplex?

„Třídící centrum“ buňky pro bílkoviny a lipidy.

Co jsou lysozomy?

Organely obsahující hydrolytické enzymy, které štěpí biologické makromolekuly.

Jaké typy lysozomů existují?

Primární (obsahují enzymy), sekundární (probíhá trávení), terciární (obsahují nestravitelný materiál).

Co jsou vakuoly?

Organely převážně u rostlin, které regulují osmotický tlak a skladují látky.

Jaká je funkce mitochondrií?

Lokalizují některé katabolické procesy a syntetizují většinu ATP.

Co jsou plastidy?

Semiautonomní organely rostlinných buněk a řas, které se podílí na fotosyntéze a zásobování.

Jaké jsou druhy plastidů?

Chloroplast, rodoplast, chromoplast, leukoplast, amyloplast.

Jaké jsou základní typy transportu přes biologickou membránu z hlediska energie?

Pasivní a aktivní transport.

Jaké jsou mechanismy přenosu částic přes membránu?

Volná difuze, dočasné nebo trvalé póry, usnadněná difuze pomocí přenašečů.