You are hereSZZM8

SZZM8


Předmět: Strukturní biologie

Katedra/Zkratka: KBF/SZZM8

Rok: 2018

Garant: 'doc. RNDr. Martin Kubala, Ph.D.'

Anotace: Struktura biomolekul (nukleové kyseliny, proteiny, lipidy, sacharidy). Nekovalentní interakce. Organizace buněčných membrán. Transport přes membránu. Experimentální metody určování struktury biomolekul. Sledování dynamiky biomolekul. Detekce molekulárních interakcí. Kvantově chemické výpočty. Porovnávání biopolymerů.

Přehled látky:
1. Aminokyseliny a peptidy. Fyzikální vlastnosti aminokyselin (velikost, hydrofobicita, pKA). Přírodní peptidy: hormony, antibiotika, jedy a toxiny. Proteiny. Periodické sekundární struktury proteinů: alfa-helix a skládaný list. Terciární a kvartérní struktury proteinů. Allosterie. 2. Metody stanovení celkových proteinů. Metody stanovení Mr proteinů. Struktura a funkce bílkovin. Sekvencování peptidů a problematika peptidových syntéz. Metody pro stanovení sekundární struktury proteinů. Metody pro stanovení terciární struktury proteinů. Interakce bílkovin s léčivy, inhibitory a cizorodými látkami; navrhování a modelování nových léčiv. 3. Enzymy. Specificita a vztah k reakční rovnováze a aktivační energii reakcí. Podmínky enzymové aktivity (pH, teplota, koncentrace solí). Enzymová kinetika. Rovnice Michaelise a Mentenové, význam Km, jednotky a metody stanovení enzymové aktivity. Aktivace enzymů. Reversibilní a ireversibilní inhibice. Typy reversibilních inhibicí. Allosterické enzymy. Mechanismus působení enzymů. Aktivní místo enzymu. Koenzymy, kofaktory, kosubstráty a prosthetické skupiny. 4. Nukleové kyseliny. Struktura a funkce basí, párů basí a oligomerů nukleových kyselin; struktura a funkce DNA a komplexů DNA s léčivy a cizorodými látkami, vznik a typy mutací. Vyšší organizace DNA. Chromosomy, nukleosomy a chromatin. 5. Určení sekvence nukleových kyselin (endonukleázy, exonukleázy, restriktázy, chemická /Maxam-Gilbertova/ metoda, terminační /Sangerova/ metoda). Metody studia reakcí mutagenů, kancerogenů a cytostatik s DNA; vazba na DNA, detekce a charakterizace aduktů DNA-karcinogen, sekvenční preference vazby, tvorba meziřetězcových můstků, změny konformace a stability DNA, reakce s buněčnými proteiny a opravy poškozené DNA, metody a postupy pro určení mutagenity chemických látek. 6. Spektroskopické a biochemické metody ve strukturní biologii. Metody určování velikosti a tvaru biomakromolekul. Interakce biomakromolekul s ligandy. Studium rychlých reakcí, technika stopped-flow. 7. Biologické membrány. Struktura a modely buněčných membrán. Fyzikální vlastnosti membrán (fázové přechody, pohyblivost). Transport látek přes biologickou membránu (aktivní a pasivní). 8. Původ a popis nekovalentních interakcí, srovnání kovalentních a nekovalentních interakcí. Experimentální detekce nekovalentních interakcí. Kvantově-chemické a statisticko-termodynamické určení nekovalentních interakcí; statický a dynamický pohled. Počítačové experimenty: metody molekulové dynamiky a Monte Carlo. 9. Energie, enthlapie, entropie, volná energie; hydrofobní interakce. Vodíkové vazby; nepravé vodíkové vazby; dvouvodíkové vazby. Mezimolekulové komplexy v plynné fázi. Úloha kapalné fáze a struktura nekovalentních komplexů v kapalném prostředí. Nekovalentní interakce v biomolekulách. 10. HF metody. Adiabatická a Bornova-Oppenheimerova aproximace, SCF teorie, Slaterův determinant, Koopmansův teorém, bázové funkce (basis set). RHF a UHF metody, techniky SCF, semiempirické metody. 11. Metody zahrnující elektronovou korelaci, pojem elektronové korelace, excitované Slaterovy determinanty, konfigurační interakce - CI, poruchové metody - MP, metoda vázaných klastrů - CC. 12. DFT metody. Metody lokální hustoty, gradientově korigované metody, hybridní metody. Analýza vlnové funkce populační analýzy, přirozené orbitaly NO a NBO analýza. Hyperplocha potenciální energie a výpočet vlastností molekul, pojem PES, identifikace minim, interakce s externími poli, výpočet IR spekter. Srovnání kvality metod srovnání ab-initio metod a DFT metod z hlediska konvergence geometrie, výpočtu IR spekter a dipólových momentů. 13. Výpočty termodynamických funkcí na základě kvantově mechanických výpočtů. Solvatace a solvatační modely, kontinuální solvatační modely a model supermolekuly. Aplikace (slabé mezimolekulové interakce, nepravá vodíková vazba, vliv solvatace na konformační chování).