Мікроскопія та інструментальні методи в біології
Курс орієнтовано на студентів та аспірантів біологічного профілю, які хочуть опанувати сучасні методи вимірювання та візуалізації, що використовуються в біофізиці, молекулярній та клітинній біології.
Основна мета курсу – розповісти студентам про можливості та обмеження різних методів, дати можливість попрацювати з реальними експериментальними даними і навчити обирати оптимальний метод для вирішення певної задачі.
Курс складається із 19 лекцій та 11 семінарських занять. Програма курсу розрахована на те, щоб дати студентам необхідне теоретичне підгрунтя для роботи на сучасних мікроскопах та іншому сучасному обладнанні. Під час практичних занять студенти матимуть змогу самостійно здійснити повний процес обробки реальних експериментальних наборів даних з флуоресцентних та CD експериментів, навчитися планувати хроматографічні експерименти, освоїти поглиблену роботу з
зображеннями флуоресцентної мікроскопії. Три заняття буде присвячено основам роботи з зображеннями в Python.
Заняття будуть проводитися дистанційно, українською мовою, чотирма лекторами, що спеціалізуються у відповідних галузях: Володимир Швадчак (ПНУ, Ів-Франківськ, Україна, спектральні методи), Юрій Ковальчук (Університет Тюбінгена, Німеччина, мікроскопія клітин та організмів), Петро Хороший (Інститут Органічної Хімії та Біохімії, Прага, Чехія, конструювання мікроскопів, обробка зображень в Python), Ніна Бондаренко (Медична Школа Ганновера,
Німеччина, електронна мікроскопія).
Період навчання: з 1 травня по 1 липня 2023 року.
Тривалість курсу: 60 годин - 2 кредити ECTS
Реєстрація відкрита до 23 квітня 2023 включно (завершено)
Кількість місць 60.
Поглинання світла. Колір. Спектрофотометри. Абсорбційні методи. Дипольний момент молекул і довжина хвилі поглинання.
Принципи флуоресценції. Діаграма Яблонського. Квантовий вихід флуоресценції. Флуорофори. Триптофан та інші природні флуорофори. GFP. Яскравість флуорофорів. Сольватохромізм.
Мічення білків. Мітки для цистеїнів та лізинів. Інтеркалюючі барвники. FRET та його застосування для вивчення взаємодій білків. Поляризоване світло. Анізотропія флуоресценції.
CD-спектроскопія для визначення структури протеїнів. ІЧ-спектроскопія.
Електрофорез білків та олігонуклеотидів. DLS. FCS. FCCS.
Принципи HPLC (ВЕРХ), препаративна та аналітична хроматографія. Типи колонок. Іонообмінна хроматографія. Хроматографія витіснення.
Мас-спектрометрія. LC-MS. ESI, MALDI та інші іонізаційні методи. Типи мас-детекторів. Фрагментація. LC-MS в протеоміці.
Трансмісійна мікроскопія, фазовий контраст. Флуоресцентна мікроскопія. Принципові схеми мікроскопів. Лазери. Фільтри. Дихроїчні дзеркала. Канали. Цифрові зображення. Роздільна здатність, мікрони та пікселі. Конфокальна мікроскопія. Z-зрізи.
Мембранні трекери, фарбування ядер. ImageJ/Fiji. Колокалізація. TIRF.
FRET і виявлення взаємодій в мікроскопії. Час життя флуоресценції та FLIM. Дифракційна межа. Подолання ліміту роздільної здатності, STORM. PALM. Застосування для зображення актинових фібрил.
Флуоресцентні білки. Низькомолекулярні барвники. Перехресні сигнали на каналах (channel crosstalk) та підбір флуорофорів. Мембранні трекери, фарбування ядер. Фотодеградація під час вимірювань. FRAP. Інтенсивність світла і пошкодження клітин. Контрольоване фотовивільнення (caged molecules). Фотоперемикачі.
Принципи. Роздільна здатність. Типи. Приготування зразків.
Принципи та схема мікроскопів. Роздільна здатність по осях XY і Z. Приготування зразків. Швидкість сканування та пошкодження зразків. Застосування для вивчення структури протеїнів.
Спін. 13C і 15N мічення білків. ЯМР для аналізу структури білків. Твердотільний ЯМР. ЕПР та вільні радикали.
Кристалізація протеїнів. Рентгеноструктурний аналіз. SAXS.
Програма Origin для нелінійної регресії (фітингу) даних. Обробка реальних даних експерименту: Протеїн-мембранна взаємодія що вивчалась по зміні флуоресценції триптофану.
