SubjectsSubjects(version: 953)
Course, academic year 2023/2024
   Login via CAS
Physical Chemistry - Biophysical Chemistry - MSZCN051
Title: Fyzikální chemie - Biofyzikální chemie
Czech title: Fyzikální chemie - Biofyzikální chemie
Guaranteed by: Student Affairs Division (31-640)
Faculty: Faculty of Science
Actual: from 2021
Semester: summer
E-Credits: 0
Examination process: summer s.:
Hours per week, examination: summer s.:0/0, STEX [HT]
Capacity: unlimited
Min. number of students: unlimited
4EU+: no
Virtual mobility / capacity: no
State of the course: taught
Language: Czech
Pre-requisite : MDIPL003
Order Course title
Topic 1 (TO1)
1 Molecular Structure, Molecular Spectroscopy and Statistical Thermodynamics
Topic 2 (TO2)
1 Biophysical Chemistry
Syllabus - Czech

Okruhy otázek ke státní zkoušce z fyzikální chemie jsou vytvořeny na základě syllabů povinných předmětů, a to ze společného základu, kde tvoří kurikulum předměty MC260P10 Fyzikální chemie III (Molekulová struktura a spektroskopie) a MC260P129 Fyzikální chemie IV (Statistická termodynamika a molekulové simulace), a dále z povinného kurikula pro jednotlivé specializace, konkrétně:

 ve specializaci Biofyzikální chemie

MC260P44 Biofyzikální chemie I a MC260P45 Biofyzikální chemie II - experimentální metody

 Při zkoušce si student vylosuje 2 okruhy otázek ze společného základu a 1 ze své specializace.

 

Společný základ

 1. Teoretické základy spektroskopie. Časově závislá poruchová teorie, emise a absorpce záření, spontánní a stimulovaná emise, výběrová pravidla, Bornova-Oppenheimerova aproximace, tvar spektrálnich čar

 2. Rotačně-vibrační spektra. Vibrace a rotace dvouatomových a víceatomových molekul. Ramanův rozptyl

 3. Elektronová struktura a elektronová spektra. UV/Vis spektra, fluorescence, fosforescence, ultrafialová a rentgenová fotoelektronová spektroskopie, elektrické a magnetické vlastnosti látek.

 4. Magnetická rezonance. Interakce molekul s magnetickym polem, magnetický hamiltonián, spin-spinové štěpení, spinová relaxace. Spektroskopie NMR a EPR

 5. Základní pojmy statistické termodynamiky.  Definice souboru, partiční funkce v různých souborech, statistická váha, charakteristická funkce souboru, postuláty statistické termodynamiky, pravděpodobnost pozorování daného stavu při různé teplotě, Boltzmannův faktor a degenerace, Boseho-Einsteinova, Fermiho-Diracova a Boltzmannova statistika

 6. Termodynamické funkce ideálního plynu. Definice ideálního plynu, translační, rotační, vibrační, elektronové a jaderné příspěvky, mono- di- a víceatomový ideální plyn, příspěvky k vnitřní energii a tepelné kapacitě. Chemická rovnováha v plynné fázi, chemický potenciál a příspěvky k chemickému potenciálu z partiční funkce ideálního plynu

 7. Neideální systémy interagujících částic.  Konfigurační integrál, viriální rozvoj, párová korelační funkce, teorém korespondujících stavů, Isingův model, fázové přechody - kritická teplota, aproximace středního pole, roztoky elektrolytů, stíněný elektrostatický potenciál, Debeyova délka, aktivitní koeficient z Debye-Hückelovy teorie

 8. Molekulové simulace – metody MD a MC. Statistické vzorkování konfiguračního a fázového prostoru, preferenční vzorkování, Metropolisovo kritérium, integrace pohybových rovnic v MD, ergoridicita - časový vs. soborový průměr,  modely intra- a inter-molekulárních interakcí, periodické okrajové podmínky, inicializace, ekvilibrace, zpracování korelovaných dat

 Specializace: Biofyzikální chemie

 1. Termodynamika a kinetika biochemických reakcí. Definice standardního stavu biochemických reakcí, energetické spřáhnutí reakcí, makroergní vazba. Mechanismy enzymové katalýzy, inhibice  enzymových reakcí, druhy inhibice a jejich mechanismus. Regulace funkce enzymů.

 2. Struktura peptidů a proteinů.  Struktura a fyzikálně-chemické vlastnosti aminokyselin (acidobazické vlastnosti, optická aktivita, hydrofobicita), vlastnosti peptidové vazby, popis konformace polypeptidového řetězce. Sekundární, terciární a kvartérní struktura proteinů, strukturní motivy a domény

 3. Struktura nukleových kyselin. Struktura nukleotidů, kanonické struktury DNA (A, B, Z forma), struktura reálné DNA, nomenklatura helikálních parametrů. Faktory ovlivňující teplotu denaturace duplexu DNA. Motivy a principy struktury RNA, sekundární struktura RNA

 4. Struktura a funkce biologických membrán. Hydrofobní efekt, termodynamika spontánní asociace, kritická micelární koncentrace, síly řídící tvorbu micel a vrstev, vliv tvaru lipidu na druh agregátu. Struktura biomembrán, typy lipidů, klasifikace membránových proteinů.

 5. NMR spektroskopie a její použití při studiu struktury proteinů. Původ NMR signálu, princip 2D NMR, spektra COSY a NOESY, obecný princip určení 3D struktury proteinu pomocí NMR

 6. Proteinová krystalografie. Krystalová mřížka a její popis, teorie difrakce (atomový rozptylový faktor, strukturní faktor, Laueho podmínky, Braggův zákon, fázový problém a metody řešení fázového problému). Metody krystalizace proteinů.

7. Rozptylové a mikroskopické metody. Maloúhlový rozptyl rentgenového záření (SAXS), statický a dynamický rozptyl světla, kryoelektronová mikroskopie (cryoEM) a jejich použití při studiu biopolymerů

 8. Analytická ultracentrifugace a kalorimetrie. Metoda sedimentační rychlosti, Svedbergova a Lammova rovnice, metoda sedimentační rovnováhy, využití ultracentrifugace při studiu biopolymerů.  Mikrokalorimetrie, princip metod ITC a DSC a jejich využití při při studiu biopolymerů.

 

Last update: Rubešová Jana, RNDr., Ph.D. (07.06.2022)
 
Charles University | Information system of Charles University | http://www.cuni.cz/UKEN-329.html