C8801 Krystalografie biomakromolekul

Přírodovědecká fakulta
jaro 2015
Rozsah
2/0/0. 2 kr. (příf plus uk plus > 4). Doporučované ukončení: zk. Jiná možná ukončení: k.
Vyučující
prof. RNDr. Michaela Wimmerová, Ph.D. (přednášející)
Garance
prof. RNDr. Michaela Wimmerová, Ph.D.
Národní centrum pro výzkum biomolekul – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: prof. RNDr. Michaela Wimmerová, Ph.D.
Dodavatelské pracoviště: Národní centrum pro výzkum biomolekul – Přírodovědecká fakulta
Předpoklady
C9530 Strukturní biochemie
Pro praktické využití získaných znalostí je vhodná základní zkušenost s operačním systémem UNIX (obsažena v předmětu C2110).
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je otevřen studentům libovolného oboru.
Cíle předmětu
Předmět je zaměřen na 3D strukturu biomakromolekul (proteinů a nukleových kyselin) a její studium pomocí rentgenové krystalografie. Část přednášky je věnována popisu symetrie a přípravy krystalů. Další část principům difrakce rtg. záření a sběru a zpracování difrakčních dat. Poslední část zahrnuje metody řešení a upřesňování 3D struktury biomakromolekul. V závěru budou zahrnuty praktické ukázky krystalizace proteinu a práce s krystalografickým software.
Osnova
  • 1. Krystaly Symetrie krystalů, bodové a prostorové grupy, základní buňka. 2. Příprava a purifikace proteinů, krystalizační experiment, posuzování kvality krystalů. 3. Geometrické principy difrakce I. Braggův zákon, reciproká mřížka, Ewaldova konstrukce. 4. Geometrické principy difrakce II. Teplotní faktor, symetrie základní buňky, intenzita difrakce. 5. Sběr difrakčních dat I. Zdroje rtg záření, detektory. 6. Sběr difrakčních dat II. Difrakční experiment, zpracování difrakčních snímků. 7. Získávání map elektronových hustot z difrakčních dat Atomový rozptylový faktor, strukturní faktory a jejich 2D reprezentace, amplituda a fáze strukturního faktoru, Fourierova transformace strukturních dat do elektronové hustoty. 8. Řešení fázového problému I. Metoda molekulárního nahrazení (rotační a translační funkce), metoda izomorfního nahrazení, příprava derivátů s atomy těžkých kovů, Pattersonovy mapy. 9. Řešení fázového problému II. Metoda anomálního rozptylu, upřesňování map elektronových hustot (vyhlazování solventu, průměrování molekul, použití histogramů). 10. Získávání a upřesňování strukturního modelu I. Upřesňování rigidní struktury (rigid body refinement), metoda nejmenších čtverců (energetické a stereochemické vazné podmínky). 11. Získávání a upřesňování strukturního modelu II. Teplotní faktory, molekulová dynamika a simulované žíhání. 12. Stavba modelu, diferenční hustotní mapy, OMIT mapy. 13. Kontrola správnosti strukturního modelu R-faktory, Ramachandranův graf, B-faktory, Luzzatiho diagram. 14. Praktická část
Literatura
  • RHODES, Gale. Crystallography made crystal clear : a guide for users of macromolecular models. San Diego: Academic Press, 1993, xiii, 202. ISBN 0125870752. info
  • MCPHERSON, Alexander. Preparation and analysis of protein crystals. Malabar: Krieger Publishing Company, 1989, 371 s. ISBN 0-89464-355-X. info
  • DRENTH, Jan. Principles of protein X-ray crystallography. New York: Springer-Verlag, 1994, xiii, 311. ISBN 0-387-94091-X. info
Metody hodnocení
2h přednáška. Podle možností praktické ukázky krystalizace biomolekul, krystalografického software, Internetových zdrojů. Podmínkou pro vykonání zkoušky je teoretická znalost metod krystalizace, získání a zpracování difrakčních snímků a metod určení 3D struktury biomolekul.
Informace učitele
Předpoklady pro úspěšné zakončení předmětu: - ústní zkouška
Další komentáře
Předmět je vyučován každoročně.
Výuka probíhá každý týden.
Předmět je zařazen také v obdobích jaro 2000, jaro 2003, jaro 2004, jaro 2005, jaro 2012 - akreditace, jaro 2016, jaro 2017.