EXMB4

Předmět: Experimentální metody biofyziky 4

Katedra/Zkratka: KBF/EXMB4

Rok: 2011

Garant: 'Prof. RNDr. Jan Nauš, CSc.'

Anotace: Spektroskopické metody vysokého spektrálního a časového rozlišení. Použití kabelové rovnice ke studiu biologických membrán. Nelineární proud-napěťové charakteristiky membrán a spektroskopie lokalizovaných stavů. Měření elektrických potenciálů.

Přehled látky:
1. Spektroskopické metody vysokého spektrálního a časového rozlišení. Lasery, princip činnosti, kontinuální a pulsní, laditelné. Kvazičarová spektra a site- selection spektroskopie, hole-burning spektroskopie. Pulzní zdroje světla, detekce pulzních dějů (rozmítací kamera, časová korelace fotonů, vzorkovací metody). Metoda fázového posuvu, fosforoskopické metody. Analýza časových průběhů. Fluorescence up-conversion. Diferenční absorpce a metoda pump-probe. Fotonové echo. Starkova spektroskopie. Opticky detekovaná magnetická rezonance a použití v biofyzice (ODMR, RYDMR, MARY). 2. Spektroskopie polarizovaného světla.Popis, získání a analýza polarizovaného světla. Lineární dichroismus, dvojlom za toku. Fotoelastické metody a magnetooptické jevy. CD a ORD, teorie, experiment a použití, vibrační CD. Polarizovaná luminiscence. Model oscilátorů, depolarizační mechanismy. Časově rozlišená anizotropie fluorescence, FAST. Fotoselekce. Metody rozptylu kruhově polarizovaného světla (CDS, CIDS). 3. Metody využívající přenosu energie.Teoretické základy (Försterova teorie). Určení mezimolekulové vzdálenosti ve statickém a dynamickém režimu. EED distribuce. Experimentální uspořádání, stop-flow metoda. Použití při studiu proteinů. 4. Fluorescenční korelační spektroskopie.Teoretický základ, fluorescenční fluktuační autokorelační funkce. Experimentální uspořádání. Použití : agregace a polydisperzita molekul, translační a rotační difúze, rychlostní konstanty. Autokorelace vyšších řádů. Fluorescence Photobleaching Recovery.5. Fotoakustická spektroskopie. Přímý a nepřímý fotoakustický jev, tepelná difusní délka a její závislost na frekvenci. Phase resolved metoda. Klasická aparatura, rezonanční a pulzní metody. Použití v biologii, měření ukládání energie (ES). Další optoakustické metody (LIOAS). Fototermální deflekční spektroskopie, TRTL. Použití FAS ke studiu fotosyntézy.6. Dielektrická spektroskopie.Teoretické základy, komplexní permitivita, mechanismy polarizace dielektrika. Praktické uspořádání a měřené parametry. Teorie statické permitivity. Frekvenční a teplotní závislost permitivity. Spektrometry pro dielektrická měření. Příklady použití v biologii, základní frekvenční oblasti a TSDC. 7. Elektrické metody. Elektrická vodivost a fotovodivost. Modely transportu náboje v látkách. Lyonsovo schéma ionizovaných stavů. Mechanismy generace a rekombinace nosičů při fotovodivosti. Závislost fotovodivosti na intenzitě a spektrálním složení světla a na geometrickém uspořádání. Aparatury pro měření stacionární vodivosti s fotovodivosti. Vodivost biologicky důležitých látek. Konduktometrie a konduktometrické měřící metody, příklady použití v biofyzice. Voltametrické metody v biofyzice. Elektrochemická impedance a její frekvenční, časová a teplotní závislost. Spektroelektrochemie (OTTLE). Elektroanalýza biomakromolekul. 8. Měření elektrických potenciálů.Elektrické vlastnosti membrán, membránový potenciál. Použití kabelové rovnice ke studiu biologických membrán. Nelineární proud-napěťové charakteristiky membrán a spektroskopie lokalizovaných stavů. Měření elektrických potenciálů. Metoda napěťového zámku a metoda terčíkového zámku (patch-clamp). Měření elektrických potenciálů rostlin. Kovové mikroelektrody a voltametrie in vivo. Napěťově závislé kanály v thylakoidech.9. Termické metody.Kalorimetrie, základní rozdělení. Titrační kalorimetrie. Diferenční termická analýza (DTA). Diferenciální skanující kalorimetrie (DSC). Kalorespirometrie. Termogravimetrie. Termografie a další metody. 10. Biosenzory. Potenciometrické senzory. Konstrukce ISE. Použití FET a MISFET. Amperometrické a konduktometrické senzory. Polovodičové polymerní filmy. Použití biologických elementů, membránové biosenzory. Metody SFA a FIA. Použití biosenzorů. 11. Tlakové metody a vodní provoz rostlin.Vodní potenciál rostlin a jeho složky. Buněčné tlakové sondy. Teorie a experimentální uspořádání. Kořenové tlakové sondy. Tlaková relaxační metoda.