Biokrystalografia - BIOL

Biokrystalografia
nazwa przedmiotu
SYLABUS
A. Informacje ogólne
Elementy składowe
sylabusu
Opis
Nazwa jednostki
prowadzącej kierunek
Nazwa kierunku studiów
Poziom kształcenia
Profil studiów
Forma studiów
Kod przedmiotu
Język przedmiotu
Wydział Biologiczno-Chemiczny, Instytut Chemii
Rodzaj przedmiotu
Rok studiów /semestr
Wymagania wstępne (tzw.
sekwencyjny system zajęć i
egzaminów)
Przedmiot obowiązkowy, moduł przedmiotów do wyboru
III rok/VI semestr
Liczba godzin zajęć
dydaktycznych z podziałem
na formy prowadzenia zajęć
Założenia i cele przedmiotu
Metody dydaktyczne oraz
ogólna forma zaliczenia
przedmiotu
Chemia
Studia pierwszego stopnia
Ogólnoakademicki
Stacjonarne
0200-CS1-6PDWVIII-1
polski
Chemia organiczna 0200-CS1-4CHO, podstawy krystalografii 0200-CS1-6PKR
Liczba godzin: 30
Forma prowadzenia zajęć: wykłady 15 godzin, laboratorium 15 godzin
Celem przedmiotu jest poznanie nowoczesnych technik dyfrakcyjnych stosowanych w
wyznaczaniu struktury białek i kwasów nukleinowych na poziomie atomowym, zapoznanie
się z chemią strukturalną tych makrocząsteczek. W szczególności celem jest zdobycie
umiejętności postępowania z próbkami białkowymi w początkowych etapach badań
strukturalnych, takich jak oczyszczanie, krystalizacja oraz pomiar danych dyfrakcyjnych na
podstawie uzyskanych monokryształów. W dalszej części, zajęcia skupią się na poznaniu
oprogramowania stosowanego w rozwiązywaniu, udokładnianiu i deponowaniu struktur
krystalicznych białek.
Warunkiem przystąpienia do egzaminu jest zaliczenie laboratorium;
Liczba godzin nieobecności kwalifikujących do niezaliczenia przedmiotu: 2h
Formy pomiaru/oceny pracy studenta
• egzamin pisemne (wykład)
• obecność i zaliczenie laboratorium
Efekty kształcenia
Wyjaśnia budowę związków organicznych oraz zna zasady izolowania, oczyszczania
i identyfikacji związków organicznych
Zna zasady nowoczesnych technik dyfrakcyjnych
Wyjaśnia podstawowe aspekty budowy i działania dyfraktometrów
Posługuje się aparaturą naukową i sprzętem laboratoryjnym podczas oczyszczania i
krystalizacji białek
Stosuje podstawowe techniki informatyczne do analizy danych eksperymentalnych
Interesuje się podstawowymi procesami biochemicznymi zachodzącymi w
środowisku
Punkty ECTS
Bilans nakładu pracy
studenta
Wskaźniki ilościowe
Odniesienie do kierunkowych
efektów kształcenia
K_W07
K_W09
K_W12
K_U03
K_U05
K_K02
3
Ogólny nakład pracy studenta: 75 godz. w tym: udział w zajęciach: 30 godz.;
przygotowanie się do zajęć i zaliczeń: 41 godz.; udział w konsultacjach, zaliczeniach: 4
godz.
Nakład pracy studenta związany z zajęciami
Liczba godzin
Punkty ECTS
34
1,4
wymagającymi bezpośredniego udziału nauczyciela
60
2,4
o charakterze praktycznym
1
Data opracowania:
Koordynator
przedmiotu:
03.01.2013
dr Krzysztof Brzeziński
SYLABUS
B. Informacje szczegółowe
Elementy składowe sylabusu
Opis
Nazwa przedmiotu
Kod przedmiotu
Nazwa kierunku
Nazwa jednostki prowadzącej
kierunek
Język przedmiotu
Rok studiów/ semestr
Biokrystalografia
0200-CS1-6PDWVIII-1
Chemia
Wydział Biologiczno-Chemiczny, Instytut Chemii
Liczba godzin zajęć dydaktycznych
oraz forma prowadzenia zajęć
Prowadzący
Liczba godzin: 15
Forma prowadzenia zajęć: wykład
Treści merytoryczne przedmiotu
1. Biokrystalografia jako narzędzie w biochemii i biologii
molekularnej
2. Definicja kryształu, symetria w krystalografii
3. Dyfrakcja promieniowania rentgenowskiego na kryształach
a) wskaźniki Millera płaszczyzn sieciowych i sieć odwrotna,
b) warunki Lauego i równanie Bragga,
c) konstrukcja Ewalda,
d) symetria obrazu dyfrakcyjnego i klasy Lauego,
e) wygaszenia systematyczne,
f) wyznaczenie parametrów sieci i grupy przestrzennej z obrazu
dyfrakcyjnego,
g) opis metody oscylacyjnej.
4. Wytwarzanie promieniowania rentgenowskiego oraz jego
detekcja
a) tradycyjne lampy rentgenowskie,
b) lampy z wirującą anodą,
c) mikroźródła
d) synchrotrony,
e) laser oparty na wolnych elektronach.
5. Rentgenowska analiza strukturalna
a) czynnik struktury i transformata Fouriera,
b) atomowe czynniki rozpraszania,
c) problem fazowy,
d) zniszczenia radiacyjne.
6. Metody rozwiązywania problemu fazowego w biokrystalografii
a) metody bezpośrednie,
b) funkcja Pattersona i podstawienie cząsteczkowe (MR),
c) podstawienie izomorficzne (SIR/MIR),
d) dostrojona dyfrakcja anomalna (SAD/MAD).
7. Mapy gęstości elektronowej oraz udokładnianie modelu
a) rodzaje map gęstości elektronowej
b) metodyka udokładniania struktury krystalicznej, wskaźniki
rozbieżności, rozdzielczość
8. Walidacja i deponowanie struktury
a) walidacja modelu,
b) baza struktur białkowych PDB
9-10. Ekspresja i oczyszczanie białek na potrzeby krystalografii
polski
III rok/VI semestr
dr Krzysztof Brzeziński
2
a) techniki rekombinacyjne,
b) systemy ekspresyjne,
c) metody chromatograficzne.
9. Krystalizacja białek
a) kryterium czystości chemicznej i konformacyjnej białka,
b) roztwory białek i pomiar stężenia,
c) mechanizm krystalizacji,
d) czynniki strącające i metody krystalizacji,
e) właściwości kryształów biocząsteczek i krioprotekcja,
f) wprowadzenia atomów ciężkich/anomalnych do kryształu.
10. Wprowadzenie do krystalochemii
a) typy wiązań i oddziaływań chemicznych,
b) typy kryształów.
11. Anatomia i taksonomia białek
a) struktura I-IV rzędowa,
b) motywy i domeny
12. Struktura kwasów nukleinowych
a) typy struktury kwasu deoksyrybonukleinowego, chromatyna,
b) kwasy rybonukleinowe: rRNA, tRNA, mRNA, siRNA.
egzamin pisemny K_W07, K_W09, K_W12
Efekty kształcenia wraz ze
sposobem ich weryfikacji
Forma i warunki zaliczenia
przedmiotu
Warunkiem przystąpienia do egzaminu jest zaliczenie
laboratorium;
Formy oceny pracy studenta egzamin pisemny
Literatura podstawowa:
1. Z.Bojarski, E. Łagiewka, „Rentgenowska analiza strukturalna”,
Wyd. UŚ, Katowice, 1995
2. M.Jaskólski, „Krystalografia dla biologów”, Wydawnictwo
Naukowe UAM, Poznań 2010.
Literatura uzupełniająca:
1. B.Rupp, „Biomolecular Crystallography”, New York: Garland
Science, Taylor and Francis Group, 2010.
2. Publikacje w czasopismach naukowych
Wykaz literatury podstawowej
i uzupełniającej
SYLABUS
C. Informacje szczegółowe
Elementy składowe sylabusu
Opis
Nazwa przedmiotu
Kod przedmiotu
Nazwa kierunku
Nazwa jednostki prowadzącej
kierunek
Język przedmiotu
Rok studiów/ semestr
Biokrystalografia
0200-CS1-6PDWVIII-1
Chemia
Wydział Biologiczno-Chemiczny, Instytut Chemii
Liczba godzin zajęć dydaktycznych
oraz forma prowadzenia zajęć
Prowadzący
Liczba godzin: 15
Forma prowadzenia zajęć: laboratorium
Treści merytoryczne przedmiotu
1. Zapoznanie się z regulaminem pracowni i przepisami BHP;
rozwiązanie struktury krystalicznej białka metodą podstawienia
cząsteczkowego (wykorzystanie pakietu CCP4); wstępne
polski
III rok/VI semestr
dr Krzysztof Brzeziński
3
udokładnianie modelu białka (program Coot i Refmac) i analiza
strukturalna lizozymu (Program Coot, serwer PDBsum).
2. Strukturalna baza struktur biocząsteczek - PDB
3. Grafika molekularna- program PyMol
Efekty kształcenia wraz ze
sposobem ich weryfikacji
Pisemny sprawdzian wejściowy: K_W07, K_W09, K_U05, K_K02
Kolokwium końcowe: K_W07, K_W09, K_U05
Forma i warunki zaliczenia
przedmiotu
Liczba godzin nieobecności kwalifikujących do niezaliczenia
przedmiotu: 3h
Formy oceny pracy studenta
• obecność, aktywność w trakcie laboratorium i zaliczenie
laboratorium
Literatura podstawowa:
1. Z.Bojarski, E. Łagiewka, „Rentgenowska analiza strukturalna”,
Wyd. UŚ, Katowice, 1995
2. M.Jaskólski, „Krystalografia dla biologów”, Wydawnictwo
Naukowe UAM, Poznań 2010.
Literatura uzupełniająca:
1. B.Rupp, „Biomolecular Crystallography”, New York: Garland
Science, Taylor and Francis Group, 2010.
2. Publikacje w czasopismach naukowych
Wykaz literatury podstawowej
i uzupełniającej
4