F8510 Fyzika biopolymerů

Přírodovědecká fakulta
jaro 2020
Rozsah
2/0/0. 2 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.
Vyučující
prof. RNDr. Robert Vácha, PhD. (přednášející)
Mgr. Naděžda Špačková, Ph.D. (přednášející)
Garance
prof. RNDr. Robert Vácha, PhD.
Ústav fyziky kondenzovaných látek – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: doc. Mgr. Karel Kubíček, PhD.
Dodavatelské pracoviště: Ústav fyziky kondenzovaných látek – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Rozvrh
Čt 12:00–13:50 C04/118
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Předmět se zaměřuje především na studium fyzikálních interakcí mezi atomy a molekulami biopolymerů. Přednáška se soustřeďuje na popis nejdůležitějších interakcí v biomolekulách, na studium vlivu roztoku a užití molekulového modelování.

Po absolvování kurzu bude student schopen:
- popsat a vysvětlit základní interakce v biomolekulách
- použít své znalosti při řešení praktických příkladů
- orientovat se v současných trendech dané problematiky
Výstupy z učení
Student bude po absolvování předmětu schopen:
- identifikovat existující biopolymery;
- ohodnotit jednotlivé molekulární interakce;
- určit dominantní interakci;
- popsat základní teorii a aproximace biopolymerů;
Osnova
  • 1. elektrostatické interakce ve vakuu: Coulombův zákon, princip superpozice, interakce nábojů, dipólů, rotujících dipólů a indukovaných dipólů, van der Waalsova interakce
  • 2. elektrostatické interakce ve vodném prostředí: Poisson-Boltzmannova rovnice, Debye-Hückelova teorie, Debyova stínící délka, Gouy-Chapmanova teorie, fluktuující náboje
  • 3. interakce velkých nenabitých částic: Hamakerova konstanta, Derjaguinova aproximace, řešení pro různé geometrie
  • 4. entropické interakce: směrové entropické síly, ideální řetězec a jeho deformace, fluktuace membrány
  • 5. interakce úbytkem, hydrofobní interakce, DLVO, vodíková vazba, solný můstek, π-interakce
  • 6. polymery v solventu: Flory-Hugginsova teorie, směs polymerů
  • 7. folding proteinů: nativní kontakty, funnel, helix-coil transition, swelling, crowding
  • 8. modely biopolymerů: ab initio, atomový popis a molekulová mechanika, zhrubené simulace
  • 9. radiální distribuční funkce, uspořádání látky, strukturní faktor, vazebná konstanta
  • 10. solvatace molekul a iontů: vlastnosti a struktura vody, kavitační energie, Bornova solvatační energie
Literatura
    doporučená literatura
  • ISRAELACHVILI, Jacob N. Intermolecular and surface forces. 3rd ed. Amsterdam: Elsevier, 2011, xxx, 674. ISBN 9780123751829. info
  • DILL, Ken A. a Sarina BROMBERG. Molecular driving forces : statistical thermodynamics in biology, chemistry, physics, and nanoscience. 2nd ed. New York: Garland Science, 2011, xx, 756. ISBN 9780815344308. info
Výukové metody
Přednáška + diskuze v hodině
Metody hodnocení
Test na počítači, v testu je ke každé otázce řada odpovědí a může být několik správných odpovědí, za správnou odpověď je +1 bod, za špatnou odpověď je -0,5 bodu. K úspěšnému zakončení je třeba 40% správných odpovědí.
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.
Předmět je zařazen také v obdobích jaro 2008 - akreditace, jaro 2011 - akreditace, 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 2019, jaro 2021, jaro 2022, jaro 2023, jaro 2024, jaro 2025.