Біофізика 03 2024

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.

Лекції
1. 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.

2. 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.

3. 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. CD спектроскопія.

4. 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. Програми для візуалізації структури ДНК і протеїнів.

5. Мембрани.

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

6. Молекулярні машини

АТФ-синтаза. Джгутики бактерій. Цитоскелет. Тубулін та кінезин. Динеїн та джгутики еукаріотів. Актин та міозин. Ріст і рух.

Семінари
1. Рівноваги в розчині.

Задачі на обчислення констант зв'язування та дисоціації. 

2. Структура біологічних молекул.

Конструювання пептидів. Структура ДНК. РНК шпильки. Онлайн калькулятори властивостей пептидів та олігонуклеотидів.  Ліпіди і мембрани.

3. Презентації студентів
4. Розв'язування задач
Рекомендована література
Підручники

Термодинаміка
David G. Nicholls, Stuart J. Ferguson Bioenergetics https://Booksite.Elsevier.Com/9780123884251/   розділ 3

Кінетика
Dagmar Klostermeier,  Markus G. Rudolph Biophysical Chemistry ISBN 9781482252248 (e-book) / розділ 2

Структура протеїнів
Dagmar Klostermeier,  Markus G. Rudolph Biophysical Chemistry ISBN 9781482252248 (e-book) / розділ 16
Donald Voet, Judith G Voet, Charlotte W. Pratt Fundamentals of Biochemistry: life at the molecular level ISBN 978-1-118-91840-1 /розділи 4-6
Amit Kessel, Nir Ben-Tal Introduction to Proteins Structure, Function, and Motion ISBN 978-1-4987-4717-Молекулярна біологія : підручник / Андрій Сиволоб. – 2-ге вид., – К. : ВПЦ "Київський університет", 2023. – 511 с. (доступний на сайті КНУ) // розділи 1, 2

Структура ДНК та РНК
Dagmar Klostermeier,  Markus G. Rudolph Biophysical Chemistry ISBN 9781482252248 (e-book) / розділ 175.  Reginald H. Garrett, Charles M. Grisham Biochemistry (2016) ISBN: 978-1-305-57720-6, розділи І.10, І.11, І.12
Молекулярна біологія : підручник / Андрій Сиволоб. – 2-ге вид., – К. : ВПЦ "Київський університет", 2023. – 511 с. (доступний на сайті КНУ) // розділ 3

Мембрани та біоенергетика
David G. Nicholls, Stuart J. Ferguson Bioenergetics https://Booksite.Elsevier.Com/9780123884251/ розділ 2 (іонний транспорт крізь мембрани) 

Cell Biology, 3e, T. D. Pollard, W. C. Earnshaw, J. Lippincott-Schwartz, G. T. Johnson (2017), ISBN: 978-0-323-34126-4 // розділи 13-16, 19

 

Рівень
Бакалавранти, магістранти
Лекції
6 лекцій
Практичні заняття
4 заняття
Тривалість
3 місяці
Мова
Українська
Сертифікат
як частина курсу
Викладачі

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.