Ramanova spektroskopie biomolekul a organel živých buněk
| Název práce v češtině: | Ramanova spektroskopie biomolekul a organel živých buněk |
|---|---|
| Název v anglickém jazyce: | Raman spectroscopy of biomolecules and organelles of living cells |
| Klíčová slova: | Ramanova spektroskopie; biomolekuly; interpretace spekter; buňka; organela; chemické složení |
| Klíčová slova anglicky: | Raman spectroscopy; biomolecules; interpretation of spectra; cell; organelle; chemical composition |
| Akademický rok vypsání: | 2014/2015 |
| Typ práce: | projekt |
| Jazyk práce: | |
| Ústav: | Fyzikální ústav UK (32-FUUK) |
| Vedoucí / školitel: | doc. RNDr. Peter Mojzeš, CSc. |
| Řešitel: | skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd. |
| Datum přihlášení: | 03.07.2014 |
| Datum zadání: | 03.07.2014 |
| Datum potvrzení stud. oddělením: | 17.07.2014 |
| Konzultanti: | Mgr. Šárka Moudříková, Ph.D. |
| Zásady pro vypracování |
| 1. Seznámit se s principy Ramanovy spektroskopie a měřením na Ramanově mikrospektroskopu
2. Připravit roztoky vybraných biomolekul a změřit jejich Ramanova spektra za definovaných podmínek 3. Sestavit interpretační knihovnu naměřených spekter biomolekul 4. Pomocí interpretační knihovny navrhnout objasnění chemického obsahu vybraných organel živých buněk |
| Seznam odborné literatury |
| 1. Kaliaperumal V., Hamaguchi, H. The Chemical Record. 2012, 12(6), s. 567-580.
2. Salzer R., Siesler H. W.: Infrared and Raman Spectroscopic Imaging, Wiley-VCH, Weinheim, 2009. |
| Předběžná náplň práce |
| Ramanova spektroskopie poskytuje informace o chemickém složení vzorku na základě interakce excitačního záření s vibracemi molekul vzorku a detekce nepružně rozptýleného záření. Kombinací s optickou mikroskopií pak dostaneme takzvanou Ramanovu mikroskopii, unikátní metodu studia chemického složení s prostorovým rozlišením v řádu μm3, časovým rozlišením v řádu sekund až desítek sekund a s možností měření na živých vzorcích – tkáních, buňkách i jednotlivých buněčných organelách, a to in vivo. Ramanova mikroskopie je bezkontaktní a nedestruktivní a studované buňky není třeba, na rozdíl od fluorescenční mikroskopie, nijak předem upravovat. V uplynulých deseti letech byly Ramanovou mikroskopií studovány takové procesy, jako je například buněčný cyklus, dýchání a buněčná smrt.
Obtížným a dosud uspokojivě nevyřešeným problémem zůstává interpretace Ramanových spekter biologických vzorků. Vhodnou pomůckou pro tuto interpretaci jsou in vitro spektra důležitých biomolekul naměřená za biologicky relevantních podmínek, jejichž měření bude součástí tohoto projektu. Student či studentka si dále vyzkouší též měření Ramanových spekter organel živých buněk a pokusí se na základě spekter biomolekul zjistit co nejvíce o jejich chemickém složení. |
| Předběžná náplň práce v anglickém jazyce |
| Raman spectroscopy provides information about chemical composition of the sample from interaction of excitation radiation with vibrations of molecules constituting the sample and by detecting the inelastically scattered radiation. A combination of Raman spectroscopy with optical microscopy constitutes so-called Raman microscopy, a unique method of study chemical composition with a spatial resolution of the order of μm3, a time resolution in the order of seconds to tens of seconds, and the possibility to study living specimens - tissues, cells and individual cell organelles in vivo. Raman microscopy is a contactless and nondestructive method. Unlike fluorescent microscopy, no pre-treatment is required to study living cells. In the past ten years, Raman microscopy was used to study the processes such as cell cycle, respiration, and cell death.
However, reliable interpretation of Raman spectra of biological samples remains difficult and not yet satisfactory resolved problem. Raman spectra of important biomolecules acquired in vitro under biologically relevant conditions are thus of great help for such an interpretation. Creation of an interpretative spectral base will constitute a part of this project. Candidate will also measure Raman spectra of living cells and organelles. Using the library of in vitro spectra of biomolecules produced in the framework of the project, an attempt to interpret chemical composition of the cell organelles will be done. |