Біофізика

Загальний опис

Цей курс покликаний розповісти про фізичні аспекти взаємодій біологічних молекул та деяких клітинних процесів, а також про будову протеїнів та нуклеїнових кислот. Практичні заняття будуть сфокусовані на навичках плануванні експериментів по встановленню механізмів біологічних процесів з особливою увагою до питань які виникають при розробці лікарських препаратів.

Деталі навчального плану

Об'єм курсу: 7 лекційних занять, 4 семінарських заняття

Лекції: Володимир Швадчак

Семінари: Володимир Швадчак, Іван Музальов

Лекції

1. Структура протеїнів.

Ковалентні, водневі, іонні зв'язки. Біополімери та індивідуальні молекули. Дифузія та розмір молекул. Первинна, вторинна, третинна структура протеїнів. Дисульфідні зв'язки. Взаємозв'язок між амінокислотною послідовністю та вторинною структурою. Передбачення структури, MD симуляції.

Biophys_L1_new.pdf (скачати) (в окремій вкладці) (Розмір: 2.18M)

2. ДНК та РНК.

Комплементарінсть. Спіраль. Шпильки. т-РНК. Моніторинг переходу між одно- двонитковим станом за допомогою УФ поглинання. Нетипові конформації. Вірусні та некодуючі РНК. РНК-ензими.

3. Ліпідні Мембрани.

Ліпідний бішар. Модельні мембрани. Фаза. Структура й склад клітинних мембран. Протеїни й мембрани. Мембранна проникність. Асиметрія мембран. Трансмембранний потенціал. Канали.

4. Молекулярні машини й біоенергетика.

AТФ-синтаза. Джгутик бактерій.

5. Клітинний транспорт.

Тубулін. Кінезин і динеїн. Актинові мікрофіламенти й міозин.

6. Термодинаміка.

Оборотні й необоротні процеси. Закони термодинаміки. Теплота й ентальпія реакції. Ентропія. ΔG. Рівняння Нернста. Закон Гесса. Константи рівноваги. Визначення Kd і стехіометрії при взаємодіях протеїнів.

Biophys_L6.pptx (скачати) (в окремій вкладці) (Розмір: 0.49M)

7. Кінетика.

Реакції першого порядку. Двостадійні реакції. Оборотні реакції й константи рівноваги. Реакції другого порядку. Кінетика в складних системах. Основи моделювання кінетики. Моделювання розвитку епідемій. Каталіз. Кінетика ферментативних процесів. Інгібування. Кінетика у вивченні механізмів реакцій.

Modeling_epidemy_dynamics.xlsx (скачати) (в окремій вкладці) (Розмір: 0.74M)

Biophys_L7.pdf (скачати) (в окремій вкладці) (Розмір: 1.99M)

Biophys_L7-new.pptx (скачати) (в окремій вкладці) (Розмір: 1.59M)

Семінари

Семінар 1 (Швадчак)

Структура протеїнів. Конструювання пептидів. Структура ДНК. Ліпіди і мембрани.

Корисні посилання:

Oligonucleotide properties calculator

Peptide property calculator

Семінар 2 (Музальов)

ПЛР.

Семінар 3 (Музальов)

Клітинний транспорт. Біоенергетика.

Семінар 4 (Швадчак)

Чисельне моделювання кінетики хімічних реакцій. Задачі на кінетику.

Modelling_of_kinetics.pptx (скачати) (в окремій вкладці) (Розмір: 0.7M)

kinetics_A-B-C.xlsx (скачати) (в окремій вкладці) (Розмір: 0.11M)

Додаткові матеріали

Візуалізація структури біологічних молекул

Сторінка завантаження програми VMD https://www.ks.uiuc.edu/Development/Download/download.cgi?PackageName=VMD

Cайт де можна скачати файли структур молекул з координатами атомів https://www.rcsb.org/ (в форматі PDB).

VMD short tutorial.pptx (скачати) (в окремій вкладці) (Розмір: 1.56M)

Викладачі

Володимир Швадчак

Співробітник Прикарпатського національного університету ім. В. Стефаника (ПНУ) (Івано-Франківськ). Вчений ступінь (PhD) отримав у 2009 році по спеціальності "Науки про життя – молекулярні та клітинні аспекти біології" на фармацевтичному факультеті університету Страсбурга, де займався розробкою сольватохромних флуоресцентних міток для вивчення взаємодій протеїнів.

Предмети курсу