Uniwersytet Warszawski - Centralny System UwierzytelnianiaNie jesteś zalogowany | zaloguj się
katalog przedmiotów - pomoc

Metody kinetyki biomolekularnej "in vitro" i " in vivo"

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 1100-4`MKB Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Metody kinetyki biomolekularnej "in vitro" i " in vivo"
Jednostka: Wydział Fizyki
Grupy: Fizyka, II stopień; przedmioty do wyboru
Fizyka, II stopień; przedmioty z listy "Wybrane zagadnienia fizyki współczesnej"
Przedmioty do wyboru dla doktorantów;
Punkty ECTS i inne: 6.00
Język prowadzenia: polski
Kierunek podstawowy MISMaP:

biotechnologia
chemia
fizyka

Założenia (opisowo):

Celem wykładu i równolegle prowadzonych ćwiczeń rachunkowych, jest zainteresowanie studentów pierwszego roku studiów II stopnia, wykształconych na studiach I stopnia w zakresie obowiązującym na uniwersyteckich wydziałach fizyki, lub podobnych studiów, problemami z dziedziny biologii molekularnej i biologii komórki, związanych z poznawaniem mechanizmów procesów biomolekularnych, które można badać przy pomocy aparatury i metodologii rozwiniętych na gruncie fizyki. W zajęciach mogą również uczestniczyć studenci, którzy mieli już kontakt z biofizyką molekularną, gdyż tematyka tych zajęć dotyczy przede wszystkim reakcji (bio)-chemicznych i innych procesów molekularnych badanych metodami relaksacyjnymi w roztworach i metodami mikroskopowymi związanymi z obserwacjami procesów zachodzących między lub z udziałem pojedynczych molekuł.


Towarzyszące wykładowi ćwiczenia rachunkowe mające na celu praktyczne opanowanie metod analizy wyników prac doświadczalnych i teoretycznych omawianych na wykładzie.

Slajdy prezentowane na wykładzie będą w języku angielskim.

Tryb prowadzenia:

w sali

Skrócony opis: (tylko po angielsku)

The lectures present methods used for observing kinetics of processes involving proteins, nucleic acids and other biomolecules, occurring both in solution and in living cells, and methods for analysis of these experimental observations in terms of molecular mechanisms of these processes. Methods used for experiments include relaxation methods and different kinds of optical microscopy. Theoretical background of data analysis include quantum mechanics, electromagnetism, statistical mechanics and thermodynamics. Problems solved during classes will be analyzed using the following scheme: a) introduction of a biological phenomenon; b) performing evaluation of the order of magnitude of the physical quantities involved; c) application of a simple, yet meaningful, model; d) where possible, refinement of the simple model to obtain a better approximation of biological reality.

Pełny opis:

Zajęcia "Metody kinetyki biomolekularnej 'in vitro' i 'in vivo'" składają się z piętnastu dwugodzinnych wykładów i piętnastu dwugodzinnych ćwiczeń o charakterze rozwiązywania problemów rachunkowych. Poświęcone są one metodom ustalania mechanizmów procesów w jakich uczestniczą białka, kwasy nukleinowe i inne biomolekuły, zapisywanych zwykle w postaci równań reakcji chemicznych, oraz stałych szybkości i odpowiednich parametrów termodynamicznych, w oparciu o badania kinetyki tych procesów. Obserwacje przebiegu procesów molekularnych z odpowiednią rozdzielczością w skali czasu rozpoczęły się w latach dwudziestych XX wieku, pomiarami absorpcji światła, przeprowadzanymi na ogromnych populacjach badanych biomolekuł w roztworach mieszanych w naczyniach przepływowych. Obecnie liczba stosowanych metod pomiarowych jest dość pokaźna, a badania można przeprowadzać również na pojedynczych cząsteczkach zarówno w roztworach jak i w komórkach organizmów żywych.

Zaczniemy od przeglądu podstawowych faktów i koncepcji związanych z molekularną strukturą materii ożywionej i interesujących zjawisk biologicznych zachodzących na poziomie komórkowym lub subkomórkowym oraz listy zagadnień z fizyki jakie będą potrzebne do uzyskania obrazu molekularnych składników komórek, ich organizacji wewnątrzkomórkowej w struktury supramolekularne, ich funkcjnowania oraz analizy zjawisk biologicznych jako procesów fizycznych.

Lista omawianych procesów/zjawisk będzie obejmować:

1) Procesy dyfuzji w roztworze i w komórce;

2) Reakcje chemiczne i enzymatyczne w roztworze i w komórce;

3) Procesy zwijania białek i kondensacji kwasów nukleinowych;

4) Mechanizmy rozpoznawania molekularnego w roztworze i w komórce;

5) Ekspresja genów;

Przedstawione zostaną wybrane metody badania tych procesów i zagadnienia teoretyczne z nimi związanie:

1) Metody spektroskopowe (UV-Vis, LD, CD, Fluorescencja, FRET, Raman);

2) Metody hydrodynamiczne;

3) Metody mikroskopii świetlnej (zwykłej, fluorescencyjnej i ramanowskiej);

4) Metody modelowania molekularnego (dynamika molekularna i brownowska);

5) Metody manipulacji i obrazowania pojedynczych cząsteczek;

6) Metody obrazowania komórek, ich molekularnych składników oraz zachodzących w komórkach procesów;

Literatura:

1. C. R. Bagshaw, Biomolecular Kinetics, CRC Press, Boca Raton 2017;

2. R. Phillips, J. Kondev, J. Theriot, H. G. Garcia, Physical Biology of the Cell, second ed., Garland Science, London and New York 2013;

3. H. Gutfreund, Kinetics for the life sciences, Cambridge Univ. Press, 1995, Cambridge;

4. L. A. Blumenfeld, A. N. Tikhonov, Biophysical Thermodynamics of Intracellular Processes, Springer-Verlag, 1994, New York;

5. I. N. Serdyuk, N. R. Zaccai, J. Zaccai, Methods in Molecular Biophysics. Structure, Dynamics, Function, Cambridge Univ. Press, Cambridge 2007;

Efekty uczenia się:

Wzbudzenie zainteresowania biologią i zdobycie umiejętności dostrzegania w biologii komórki wyzwań dla fizyków. Zdobycie umiejętności rozumienia współczesnych prac z dziedziny fizyki biologicznej i biofizyki molekularnej i wyszukiwania w literaturze inspiracji dla rozwoju własnych zainteresowań i odkrywania nowych możliwości badawczych.

Metody i kryteria oceniania:

Obecność na wykładach i ćwiczeniach jest obowiązkowa. Każde ćwiczenia kończą się samodzielnym rozwiązaniem zadania podobnego do jednego z zadań, których rozwiązania są omawiane na ćwiczeniach. Złożone rozwiązania stanowią podstawę końcowej oceny z zajęć o wadze 0.5. Łącznie za tę część można otrzymać maksymalnie 15 punktów. Pozostałe 0.5 oceny za zajęcia uzyskuje się na egzaminie pisemnym, na który składa się test złożony z 5 pytań (test wielokrotnego wyboru) i dwa zadania do rozwiązania, też łącznie za 15 punktów. Do zaliczenia na ocenę dostateczną potrzebne jest uzyskanie 60% punktów z 30 możliwych. Warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest uczestnictwo przynajmniej w 10 wykładach i 10 ćwiczeniach.

Praktyki zawodowe:

brak

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2020/21" (zakończony)

Okres: 2020-10-01 - 2021-01-31
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Jan Antosiewicz
Prowadzący grup: Jan Antosiewicz
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Warszawski.