Біофізика (09 2023)

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. 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.

3. 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.

4. Мембрани.

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

5. 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.

6. Молекулярні машини й біоенергетика.

AТФ-синтаза. Джгутик бактерій.

Семінари
1. Рівноваги в розчині.

Задачі на обчислення констант зв'язування та дисоціації. Методи вивчення взаємодій протеїнів.

2. Структура біологічних молекул.

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

3. Кінетика

Моделювання кінетики реакцій в Excel. Вплив інгібітора на кінетику реакції.

4. Молекулярні машин

Програма VMD для візуалізації біологічних молекул. Канали. Молекулярні машини. Моторні протеїни.

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 (1.56 МБ)

Рекомендована література
Підручники

David G. Nicholls, Stuart J. Ferguson Bioenergetics Https://Booksite.Elsevier.Com/9780123884251/

Рекомендовано для вивчення розділ 3 (термодинаміка), розділи 6 та 7 (фотосинтез та синтез АТФ), розділ 2 (іонний транспорт крізь мембрани)

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.