C5850 Základy biofyzikální chemie

Přírodovědecká fakulta
jaro 2024
Rozsah
2/0/0. 2 kr. (příf plus uk plus > 4). Doporučované ukončení: zk. Jiná možná ukončení: k.
Vyučující
doc. RNDr. Mgr. Jozef Hritz, Ph.D. (přednášející)
RNDr. Mgr. Iveta Třísková, Ph.D. (přednášející)
Garance
doc. RNDr. Mgr. Jozef Hritz, Ph.D.
Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Dodavatelské pracoviště: Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Rozvrh
Po 19. 2. až Ne 26. 5. St 12:00–13:50 C14/207
Předpoklady
Úspěšné zvládnutí fyzikální chemie a biochemie
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
1. Strategie a taktika biofyzikální chemie (přístupy, význam a aplikace BFCH), strukturální úrovně biomakromolekul, úloha CO2 a vody, přeměny energie v organismech a osud ATP

2. Struktura biopolymerů (1) (terciární a kvartérní struktura biopolymerů, stabilita helikálních struktur, vodíková a disulfidická vazba, nekovalentní interakce, jejich rozdělení a charakterizace, denaturace, ionizace řetězců)

3. Struktura biopolymeru (2) (Ramachandranův obrazec a důvod jeho tvaru, cis-trans preference aminokyselin a specifická role prolinu, role vody a hydrofobní interakce, proč jsou nabité aminokyseliny na povrchu biomakromolekuly)

4. Rozměr a tvar makromolekul v roztoku (statistické zpracování roztoků polymerů, dialyzační rovnováha a osmotický tlak polymerní složky, hydrodynamické metody, difúze)

5. Kanonicky strukturální soubor (Boltzmannova pravděpodobnost, Gibbsova a Helmholtzova volná energie, entalpie, statistická interpretace entropie)

6. Termodynamika biologických systémů (1) (stabilita proteinových elementu, sbalování a denaturace biopolymerů, kooperativní přechody prvního a druhého druhu)

7. Termodynamika biologických systémů (2) (problémy termodynamiky biologických procesů, Molten-Globule stav proteinu, ireverzibilní procesy, formalismus nerovnovážné fenomenologické termodynamiky)

8. Polyelektrolyty (teorie PEL při limitních koncentracích, rozdělení protiiontů a jejich interakce s polyiontem, aktivity protiontů, expanze polyiontů, termodynamické, transportní a elektrické vlastnosti PEL, modely PEL)

9. Kinetika v biologických systémech (kinetické procesy s více substráty a s více meziprodukty, katalýza, inhibice, regulace, biologické hodiny, denaturace a renaturace, farmakokinetika)

10. Elektrochemie biologických systémů (ionika a elektrodika, využití rovnovážné a dynamické elektrochemie, polarografické a voltametrické techniky pro výzkum a stanovení proteinů, NK a jejich složek, analýza molekul farmaceutického významu)

11. Polopropustné membrány v živých soustavách. Struktura a funkce membrány. Přenos hmoty a informace. Procesy přenosu elektronů, iontů a protonů. Proton-motivní síla

12. Biotechnologie a nanotechnologie jako nové přístupy v průmyslových, zemědělských, farmaceutických a biomedicínských aplikacích.
Výstupy z učení
Prohlubující aplikační potenciál fyzikální chemie orientovaný na biologické systémy.
Osnova
  • Strategie a taktika biofyzikální chemie.

    Problémy prostorových struktur biopolymerů.

    Interakce biologických molekul s elektromagnetickým zářením.

    Rozměr a tvar makromolekul.

    Termodynamika biologických systémů.

    Statistické zpracování roztoků polymerů.

    Chování makromolekul v roztoku.

    Polyelektrolyty.

    Kinetika v biologických systémech.

    Polarografie a voltametrie biopolymerů a jejich složek.

    Procesy přenosu elektronů a iontů v biologických systémech.

Literatura
    povinná literatura
  • KODÍČEK, Milan a Vladimír KARPENKO. Biofysikální chemie. 2., přeprac. a rozš. vyd. Praha: Academia, 2000, 337 s. ISBN 8020007911. info
  • CANTOR, Charles R. a Paul R. SCHIMMEL. Biophysical chemistry. Part II, Techniques for the study of biological structure and function. 12th print. New York: W.H. Freeman and Company, 2001, xxix, s. 3. ISBN 0-7167-1189-3. info
  • CANTOR, Charles R. a Paul R. SCHIMMEL. Biophysical chemistry. Part I, The conformation of biological macromolecules. 11th print. New York: W.H. Freeman and Company, 1999, xxii, 341. ISBN 0-7167-1042-0. info
  • CANTOR, Charles R. a Paul R. SCHIMMEL. Biophysical chemistry. Part III, The behavior of biological macromolecules. New York: W.H. Freeman and Company, 1980, xxix, s. 8. ISBN 0-7167-1191-5. info
    doporučená literatura
  • KALOUS, Vítěz a Zdeněk PAVLÍČEK. Biofyzikální chemie. 1. vyd. Praha: Nakladatelství technické literatury, 1980, 349 s. info
  • Biochemie. Edited by Daniel Voet - Judith G. Voet, Translated by A. Maelicke - W. Müller-E. Weinheim: VCH Verlagsgesellschaft, 1992, 1237 s. ISBN 3-527-28242-4. info
  • H. Eisenberg: Biological Macromolecules and Polyelectrolytes in Solutions, Clarendon Press, Oxford 1976
  • MORAWETZ, Herbert. Chování makromolekul v roztoku. Vyd. 1. Praha: Academia, nakladatelství Československé akademie věd, 1971, 512 s. info
    neurčeno
  • FINKEL‘ŠTEJN, Aleksej Vital‘jevič a Oleg Borisovič PTICYN. Protein physics : a course of lectures. Amsterdam: Academic Press, 2002, xix, 354. ISBN 0122567811. info
Výukové metody
přednášky, diskuse, teoretická příprava, ppt prezentace, řešení typových příkladů
Metody hodnocení
typové příklady probírány v průběhu přednášek závěrečná zkouška nebo koloqium - ústní forma
Navazující předměty
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je dovoleno ukončit i mimo zkouškové období.
Předmět je vyučován každoročně.
Předmět je zařazen také v obdobích podzim 1999, jaro 2011 - akreditace, podzim 2000, podzim 2001, podzim 2002, jaro 2009, jaro 2010, jaro 2011, jaro 2012 - akreditace, jaro 2013, jaro 2014, jaro 2015, jaro 2016, jaro 2017, jaro 2018, jaro 2019, jaro 2020, jaro 2021, jaro 2022, jaro 2023, jaro 2025.