Studium struktury a dynamiky makromolekulárních systémů - NFPL041

• Anglický název: Study of Structure and Dynamics of Macromolecular Systems
• Zajišťuje: Katedra fyziky kondenzovaných látek (32-KFKL)
• Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
• Platnost: od 2004 do 2021
• Semestr: letní
• E-Kredity: 3
• Rozsah, examinace: letní s.:2/0, Zk [HT]
• Počet míst: neomezen
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: vyučován
• Jazyk výuky: čeština
• Způsob výuky: prezenční
• Způsob výuky: prezenční
• Garant: RNDr. Jindřich Hašek, DrSc.

Anotace

čeština

Poslední úprava: Mgr. Kateřina Mikšová (13.05.2019)

Kurz navazuje na přednášky o rentgenové difrakci a popisuje základní principy používané ke stanovení molekulární struktury. Objasnuje možnosti metodiky proteinové krystalografie, která v posledních dvaceti letech otevřela nové možnosti poznání struktury a funkce biologických makromolekul. Přednáška ukazuje způsoby využití zdrojů synchrotronového záření a zdrojů pomalých neutronů pro stanovení molekulární struktury v atomárním rozlišení. Součástí kurzu jsou též příklady měření a aplikace této metodiky při řešení problémů souvisejících s objasněním funkce biologických systémů a s návrhem léčiv. Kurz je určen pro studenty 4 a 5 ročníku a pro PhD studenty. Vhodné po absolvování přednášek FPL012 nebo BCM098

angličtina

Poslední úprava: Mgr. Kateřina Mikšová (10.06.2022)

The course is a free continuation of lectures about X-ray diffraction and describes basic principles used for determination of molecular structure. It elucidates challenges of protein crystallography and time-resolved crystallography, which opened new areas in investigation of structure and function of bio-macromolecules. The course shows different usages of the synchrotron radiation sources and slow neutron sources for determination of molecular structures in atomic resolution. It is accompanied by examples of measurement and by applications of the methods for elucidation of function of biological systems and for design of new drugs

Sylabus

čeština

Poslední úprava: Mgr. Kateřina Mikšová (10.06.2022)

1. Úvod do problematiky molekulární biologie
Důležitost znalosti detailní struktury makromolekulárních systémů. Příklady ukazující vztah struktury a funkce makromolekulárních soustav.

2. Příprava materiálů pro výzkum
Příprava a zdroje biomakromolekul, izolace a čištění biologických materiálů. Příprava systémů vhodných k měření a krystalizace makromolekul, kryokrystalografie

3. Difrakce na krystalických materiálech
Opakování základů difrakčních technik, Evaldova konstrukce, odvození základních vztahů mezi strukturou a difrakčním obrazem

4. Difraktometry
Různá uspořádání difrakčního experimentu Stanovení strukturních parametrů, symetrie, výpočet strukturních faktorů ~ 5. Synchrotron

Metody získávání a vlastnosti synchrotronového záření. Způsoby práce synchrotronu Experimentální technika používaná pro měření difrakce makromolekul Popis a objasnění funkce vybraných experimentálních zařízení instalovaných na zdrojích synchrotronového záření v Evrope a v USA

6. Řešení fázového problému
Experimentální měření fází strukturních faktorů, dynamická teorie difrakce Základy statistických metod řešení fázového problému Principy využití anomálního rozptylu při řešení fázového problému ~ 7. Způsoby zpřesňování strukturního modelu

Způsoby upřesnění, přesnost a spolehlivost strukturního modelu. Omezující podmínky pro zpřesňování struktury. Důvody a limity využití molekulárního modelování

8. Sledování procesů v reálném čase
Základy a podmínky experimentu umožňujícího sledování procesů v časovém rozlišení až 100 ps. Projekt "Free electron laser"

9. Difrakce neutronů
Rozdíly mezi difrakcí rtg záření a pomalých neutronů. Příklady praktických aplikací.

10. Příklady praktického využití difrakce synchrotronového záření
Strukturní databáze a příklady jejich použití pro objasnění vztahu mezi molekulární strukturou a funkcí - rtg difrakce pri návrhu léciv inhibujících mutantní kmeny HIV proteázy - experimentální a teoretické studium mezimolekulárních interakcí, solvatace makromolekul - studium struktury fázových prechodu u reversní transkriptázy HIV - studium rychlých biochemických reakcí - reakcní dráha uvolnování CO2 z myoglobinu ¨ Praktická cvicení a exkurse - Krystalizacní techniky - Proteinový difraktometr - Molekulární modelování, metody popisu a zobrazování makromolekulárních soustav

angličtina

Poslední úprava: Mgr. Kateřina Mikšová (10.06.2022)

Introduction to the problems of molecular biology

Preparation of materials for research

Diffraction on crystalline materials

Diffractometers

Phase problem solution

Real-time experiments

Neutron diffraction

Practical applications of synchrotron radiation