C5850 Základy biofyzikální chemie

Přírodovědecká fakulta
jaro 2021
Rozsah
2/0/0. 2 kr. (příf plus uk plus > 4). Doporučované ukončení: zk. Jiná možná ukončení: k.
Vyučující
RNDr. Mgr. Iveta Třísková, Ph.D. (přednášející)
RNDr. Mgr. Jozef Hritz, Ph.D. (přednášející)
prof. RNDr. Libuše Trnková, CSc. (přednášející)
Mgr. Zdeněk Farka, Ph.D. (přednášející)
Garance
prof. RNDr. Libuše Trnková, CSc.
Ústav chemie - Chemická sekce - Přírodovědecká fakulta
Dodavatelské pracoviště: Ústav chemie - Chemická sekce - Přírodovědecká fakulta
Předpoklady
Úspěšné zvládnutí fyzikální chemie a biochemie
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
1. Strategie a taktika biofyzikální chemie (přístupy, význam a aplikace BFCH), strukturální úrovně biomakromolekul, úloha CO2 a vody, přeměny energie v organismech a osud ATP

2. Struktura biopolymerů (1) (terciární a kvartérní struktura biopolymerů, stabilita helikálních struktur, vodíková a disulfidická vazba, nekovalentní interakce, jejich rozdělení a charakterizace, denaturace, ionizace řetězců)

3. Struktura biopolymeru (2) (Ramachandranův obrazec a důvod jeho tvaru, cis-trans preference aminokyselin a specifická role prolinu, role vody a hydrofobní interakce, proč jsou nabité aminokyseliny na povrchu biomakromolekuly)

4. Rozměr a tvar makromolekul v roztoku (statistické zpracování roztoků polymerů, dialyzační rovnováha a osmotický tlak polymerní složky, hydrodynamické metody, difúze)

5. Kanonicky strukturální soubor (Boltzmannova pravděpodobnost, Gibbsova a Helmholtzova volná energie, entalpie, statistická interpretace entropie)

6. Termodynamika biologických systémů (1) (stabilita proteinových elementu, sbalování a denaturace biopolymerů, kooperativní přechody prvního a druhého druhu)

7. Termodynamika biologických systémů (2) (problémy termodynamiky biologických procesů, Molten-Globule stav proteinu, ireverzibilní procesy, formalismus nerovnovážné fenomenologické termodynamiky)

8. Polyelektrolyty (teorie PEL při limitních koncentracích, rozdělení protiiontů a jejich interakce s polyiontem, aktivity protiontů, expanze polyiontů, termodynamické, transportní a elektrické vlastnosti PEL, modely PEL)

9. Kinetika v biologických systémech (kinetické procesy s více substráty a s více meziprodukty, katalýza, inhibice, regulace, biologické hodiny, denaturace a renaturace, farmakokinetika)

10. Elektrochemie biologických systémů (ionika a elektrodika, využití rovnovážné a dynamické elektrochemie, polarografické a voltametrické techniky pro výzkum a stanovení proteinů, NK a jejich složek, analýza molekul farmaceutického významu)

11. Polopropustné membrány v živých soustavách. Struktura a funkce membrány. Přenos hmoty a informace. Procesy přenosu elektronů, iontů a protonů. Proton-motivní síla

12. Biotechnologie a nanotechnologie jako nové přístupy v průmyslových, zemědělských, farmaceutických a biomedicínských aplikacích.
Výstupy z učení
Prohlubující aplikační potenciál fyzikální chemie orientovaný na biologické systémy.
Osnova
  • Strategie a taktika biofyzikální chemie.

    Problémy prostorových struktur biopolymerů.

    Interakce biologických molekul s elektromagnetickým zářením.

    Rozměr a tvar makromolekul.

    Termodynamika biologických systémů.

    Statistické zpracování roztoků polymerů.

    Chování makromolekul v roztoku.

    Polyelektrolyty.

    Kinetika v biologických systémech.

    Polarografie a voltametrie biopolymerů a jejich složek.

    Procesy přenosu elektronů a iontů v biologických systémech.

Literatura
    povinná literatura
  • KODÍČEK, Milan a Vladimír KARPENKO. Biofysikální chemie. 2., přeprac. a rozš. vyd. Praha: Academia, 2000. 337 s. ISBN 8020007911. info
  • CANTOR, Charles R. a Paul R. SCHIMMEL. Biophysical chemistry. Part II, Techniques for the study of biological structure and function. 12th print. New York: W.H. Freeman and Company, 2001. xxix, s. 3. ISBN 0-7167-1189-3. info
  • CANTOR, Charles R. a Paul R. SCHIMMEL. Biophysical chemistry. Part I, The conformation of biological macromolecules. 11th print. New York: W.H. Freeman and Company, 1999. xxii, 341. ISBN 0-7167-1042-0. info
  • CANTOR, Charles R. a Paul R. SCHIMMEL. Biophysical chemistry. Part III, The behavior of biological macromolecules. New York: W.H. Freeman and Company, 1980. xxix, s. 8. ISBN 0-7167-1191-5. info
    doporučená literatura
  • KALOUS, Vítěz a Zdeněk PAVLÍČEK. Biofyzikální chemie. 1. vyd. Praha: Nakladatelství technické literatury, 1980. 349 s. info
  • Biochemie. Edited by Daniel Voet - Judith G. Voet, Translated by A. Maelicke - W. Müller-E. Weinheim: VCH Verlagsgesellschaft, 1992. 1237 s. ISBN 3-527-28242-4. info
  • H. Eisenberg: Biological Macromolecules and Polyelectrolytes in Solutions, Clarendon Press, Oxford 1976
  • MORAWETZ, Herbert. Chování makromolekul v roztoku : Macromolecules in solution (Orig.). Vyd. 1. Praha: Academia, nakladatelství Československé akademie věd, 1971. 512 s. info
    neurčeno
  • FINKEL‘ŠTEJN, Aleksej Vital‘jevič a Oleg Borisovič PTICYN. Protein physics : a course of lectures. Amsterdam: Academic Press, 2002. xix, 354. ISBN 0122567811. info
Výukové metody
přednášky, diskuse, teoretická příprava, ppt prezentace, řešení typových příkladů
Metody hodnocení
typové příklady probírány v průběhu přednášek závěrečná zkouška nebo koloqium - ústní forma
Navazující předměty
Další komentáře
Předmět je dovoleno ukončit i mimo zkouškové období.
Předmět je vyučován každoročně.
Výuka probíhá každý týden.
Předmět je zařazen také v obdobích podzim 1999, jaro 2011 - akreditace, podzim 2000, podzim 2001, podzim 2002, jaro 2009, jaro 2010, jaro 2011, jaro 2012 - akreditace, jaro 2013, jaro 2014, jaro 2015, jaro 2016, jaro 2017, jaro 2018, jaro 2019, jaro 2020.
  • Statistika zápisu (nejnovější)
  • Permalink: https://is.muni.cz/predmet/sci/jaro2021/C5850