F 1190 vod do biofyziky Masarykova Univerzita Podzimn

F 1190 Úvod do biofyziky Masarykova Univerzita Podzimní semestr 2019 Vyučující: Prof. Jiří Kozelka, Ústav fyziky kondenzovaných látek, PřF MU, Kotlářská 2, kozelka. jiri@gmail. com, 720 379 Mgr. Karel Kubíček, Ph. D, Ústav fyziky kondenzovaných látek, PřF MU, karelk 77@gmail. com, 5449 49 3253

biophysics Absolvováním programu biofyziky nezískáte “výuční list” zabezpečující doživotní zaměstnání, uplatnění si musí nalézt každý sám.

Co je biofyzika? Biophysics (also biological physics) is: … an interdisciplinary science that employs and develops theories and methods of the physical sciences for the investigation of biological systems. . en. wikipedia. org/wiki/Biophysics …. the application of physical principles and methods to the study of the structures of living organisms and the mechanics of life processes. www. hss. energy. gov/Health. Safety/ohre/roadmap/achre/glossary. html … that branch of knowledge that applies the principles of physics and chemistry and the methods of mathematical analysis and computer modeling to understand how biological systems work. www. biophysics. org/tabid/517/Default. aspx … an interdisciplinary field which applies techniques from the physical sciences to understanding biological structure and function at the molecular level. www. britishbiophysics. org. uk/what-is/whatis. html

Biofyzika je mezioborová věda Současné otázky v živých přírodních oborech a lékařských vědách se čím dál častěji řeší na molekulární úrovni. NMR / MRI / EPR X-ray / CT Ultrazvuk Elektronová mikroskopie AFM / STM Vibrační spektroskopie (Raman, IČ) Výpočetní metody (molekulová dynamika, coarse-grain modeling, kvantová chemie, molekulová mechanika, atp. ) Elektroforéza Kalorimetrie Imunofluorescenční mikroskopie ”If you want to find the secrets of the universe, think in terms of energy, frequency and vibration. ” Nikola Tesla

1. Svinování proteinů: Proteiny jsou řetězce složené z pouze 20 druhů aminokyselin. Jak je možné vytvořit z jen 20 monomerů polymery s tak rozmanitou strukturou a s tak různými funkcemi? Studium prostorové struktury proteinů pomocí spektroskopických metod (absorpční spektrofotometrie, cirkulární dichroismus, vibrační spektroskopie, NMR, EPR [pro paramagnetické proteiny], molekulové modelování) Struktura fragmentu lidské DNA-polymerazy b vázající DNA. (pdb kód 7 IGG)

2. Replikace DNA: Jakým mechanismem se při dělení buňky vytvoří z nesmírně dlouhé dvojité šroubovice DNA (u člověka: ~3 m) dvě nové identické dvojité šroubovice? Metody studia: Organická syntéza (k manipulaci DNA, modifikaci bazí, značkování nukleotidů radioaktivními prvky atd. ), gelová elektroforéza, spektroskopické metody, měření kinetiky reakcí, metody k oddělení frakce DNA z buněčných extraktů (např. ultracentrifugace)

3. Svinování RNA: Jak je možné, že molekula RNA, disponující pouze čtyřmi stavebními prvky (nukleotidy s bázemi guanin, adenin, cytosin, uracil) dokáže vytvořit rozmanité 3 D-struktury a plnit celou řadu funkcí v buňce (přenos informace z DNA do ribosomu, katalýza štěpných reakcí za účasti kovových kationtů v tzv. ribozymech. . . )? Metody studia: Organická syntéza (k manipulaci RNA, modifikaci bazí, značkování nukleotidů radioaktivními prvky atd. ), gelová elektroforéza, spektroskopické metody, měření kinetiky reakcí, metody k oddělení frakce DNA z buněčných extraktů (ultracentrifugace), metody anorganické chemie ke studiu role kovových kationtů coby kofaktorů a při prostorovém sbalování RNA)

6. Fotosyntéza: jaký je molekulární mechanismus syntézy cukrů z CO 2 a H 2 O ?

7. Jak detekují naše smysly světelné, zvukové, hmatové vjemy, a jak jsou tyto vjemy přeměňovány na elektrické impulzy? Komplexní anatomické experimenty, spektroskopická, akustická, elektrická a mechanická měření, studie fotochemických reakcí a j.

Krystalogram B-DNA získaný v r. 1952 Rosalindou E. Franklinovou, na jehož základě Watson a Crick navrhli dvoušroubovicový model struktury DNA. C. & W. dostali v r. 1962 společně s Mauricem Hugh Frederick Wilkinsem NC za fyziologii a medicínu „za jejich objevy týkající se molekulární struktury nukleových kyselin a jejich významu při přenosu informací v živých organizmech“ F C W 30/11/2018 Karel Kubíček 11

CEITEC MU Life Sciences Research Programmes 7. Molecular veterinary medicine 6. Molecular medicine 1. Advanced nanotechnologies and microtechnologies 2. Advanced materials 5. Brain and mind research 3. Structural biology 4. Genomics and proteomics of plant systems

Structural Biology 7. Molecular veterinary medicine 6. Molecular medicine 1. Advanced nanotechnologies and microtechnologies 2. Advanced materials 5. Brain and mind research 3. Structural biology 4. Genomics and proteomics of plant systems

Výzkumné projekty Biofyzikální laboratoře MU 1. 2. 3. 4. 5. Strukturní studie interakcí mezi protinádorovými komplexy platiny a DNA Role opravného systému MMR při protinádorovém efektu komplexů platiny Studium interakce proteinu (tubulinu) s protinádorovým léčivem Studium interakce proteinu s nukleovými kyselinami pomocí NMR a AFM Studium vlastností membrán pomocí AFM a Langmuirovy-Blodgettové vaničky

http: //physics. muni. cz/biophys/