F8310 Molekulové interakce a jejich úloha v biologii a chemii

Přírodovědecká fakulta
jaro 2019
Rozsah
2/0. 3 kr. (plus ukončení). Ukončení: k.
Vyučující
prof. RNDr. Jiří Šponer, DrSc. (přednášející)
Garance
prof. RNDr. Viktor Brabec, DrSc.
Ústav fyziky kondenzovaných látek – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: prof. RNDr. Jiří Šponer, DrSc.
Dodavatelské pracoviště: Ústav fyziky kondenzovaných látek – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Rozvrh
Po 18. 2. až Pá 17. 5. Čt 14:00–15:50 BFU
Předpoklady
specifické předpoklady nejsou
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Předmětu objasňuje moderní pohled na úlohu molekolových interakcí v chemii a biologii. Bodou vysvětleny zákládní molekulové interakce (kovalentní struktura, van der Waalsova interakce, elektrostatické interakce, vodíkové vazby, a další možné doplňkové interakce.). Podrobně bude diskutován vliv solvatace a entropie. Bodou vysvětleny základní možnosti jejich popisu, tj. klasická aproximace pomocí empirických potenciálů, a plný kvantově-chemický popis. Budou uvedeny zakladní experimentální techniky (fyzikálně-chemické metody a rentgenostrukturní analýza) Vše bude rozsáhle ilustrováno na příkladech, zejméne se bude jednat o moderní poznatky o struktuře, dynamice a funkci molekul RNA, s rozsáhlou analýzou funkce ribosomu během syntézy bílkovin.

Hlavním cílem předmětu je umožnit studentům
- popsat a vysvětlit úlohu molekulových interakcí v chemii a biologii (jak v rámci klasické aproximace tak v kvantově-chemického popisu)
- popsat a vysvětlit základní vztahující se experimenty a experimentální techniky.
Výstupy z učení
Studenti získají základní přehled o úloze molekulových interakcí v biologii a chemii, zejména s důrazem na strukturu, dynamiku, biologickou funkci a evoluci nukleových kyselin, v rozsahu specifikovaném v sekci cíle předmětu.
Osnova
  • Úloha molekulových interakci a proč jsou duležité
  • Kovalentní struktura
  • Van der Waalsovy síly
  • Elektrostatické síly
  • Vodíkové vazby
  • Neaditivita interakcí, indukce a charge transfer
  • Empirický potenciál, molekulová mechanika, molekulová dynamika
  • Kvantově-chemický popis
  • báze atomových orbitalů
  • Elektronová korelace
  • fyzikálně chemické metody
  • rentgenostrukturní analýza
  • vliv solventu a entropie
  • Supramolekulární systémy v chemii
  • Struktura bílkovin
  • Struktura DNA
  • protein-DNA komplexy
  • revoluce v biologii, struktura, dynamika a funkce RNA
  • principy molekulových interakcí v RNA
  • Struktura a funkce velké ribosomální podjednotky
  • Struktura a funkce malé ribosomální podjednotky
  • elongační cyklus ribosomu
  • úloha molekulových interací v voluci ribosomální RNA
  • základní principy funkce biomolekulárních strojů a jak se liší od makroskopických strojů
Literatura
  • Computational studies of RNA and DNA. Edited by Jiří Šponer - Filip Lankaš. Dordrecht: Springer, 2006, xi, 636. ISBN 1402047940. info
Výukové metody
Přednášky s mnoha ilustračními příklady, diskuze, praktické ukázky.
Metody hodnocení
diskuze, ústní zkouška na kolokvium.
Informace učitele
http://www.ibp.cz/labs/LSDNA/
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.
Předmět je zařazen také v obdobích jaro 2008 - akreditace, jaro 2011 - akreditace, jaro 2002, jaro 2003, jaro 2004, jaro 2005, jaro 2006, jaro 2007, jaro 2008, jaro 2009, jaro 2010, jaro 2011, jaro 2012, jaro 2012 - akreditace, jaro 2013, jaro 2014, jaro 2015, jaro 2016, jaro 2017, jaro 2018, jaro 2021.