Біофізика складних систем
Структура за темами
-
Дисципліна «Біофізика складних систем» є базовою нормативною дисципліною для спеціальності “Молекулярна фізіологія та біофізика”, що читається в 1 та 2 семестрах в обсязі 6 кредитів (за Європейською Кредитно-Трансферною Системою ЕСТS), обсягом 180 годин.
Мета дисципліни – сформувати загальні знання про закономірності організації та функціонування складних біологічних систем.
Курс присвячений вивченню біофізичних механізмів діяльності декількох систем в організмі людини. Серцево-судинна, шлунково-кишкова та нервова системи розглядаються на всіх рівнях їх функціонування від їх ролі в організмі, через функціонування різних спеціалізованих клітин, що складають їх тканини до молекулярних механізмів, що лежать в основі роботи клітин. Курс зосереджений на загальному розумінні схожості та відмінностей у молекулярних сигнальних шляхах, важливих для роботи цих різних систем. Паралельно курс надає детальні відомості про найсучасніші біофізичні, молекулярно-біологічні та генетичні методи та підходи, що використовуються в сучасних наукових дослідженнях для вивчення клітинних та молекулярних механізмів, що опосередковують функціонуванням складних біофізичних систем.
-
Лекція 1. Введення до флуоресцентних методів.
1. Базові принципи флуоресценції.
a. Molecular Probes Tutorial Series—Introduction to Fluorescence (8:12)
b.
2. Спектри збудження та випромінювання.
a. Molecular Probes Tutorial Series— Anatomy of Fluorescence Spectra (3:11)
b.
3. Оптичні фільтри та джерела світла.
a. Molecular Probes Tutorial Series—Overview of Filters and Light Sources (4:38)
b.
4. Протокова цитофлуорометрія.
a. Molecular Probes Tutorial Series—Introduction to Flow Cytometry (12:04)
b.
c. Molecular Probes Tutorial Series—Analyzing Flow Cytometry Data (17:41)
d.
5. Імуноцитохімія.
a. Immunohistochemistry / Immunolabeling (3:00)
b.
6. Введення до флуоресцентної мікроскопії.
a. Microscopy: Introduction to Fluorescence Microscopy (Nico Stuurman) (33:34)
b.
7. Робота на сайтах компаній Chroma Technology та Omega Optical.
Завдання
На сайтах компаній Chroma Technology та Omega Optical знайти набори фільтрів, що найкраще підходять для роботи з барвником Fluorescein. Знайти самий оптимальний, що до ціни набір фільтрів для роботи з барвником Fluorescein. Знайти зсув Стокса для цього барвника. Яка лінія у спектрі випромінення аргонового лазера найкраще підходить для роботи з барвником Fluorescein?
Лекція 2. Фотореєстраційні прилади.
1. Принципи епіфлуоресцентної мікроскопії..
2. Фотоелектронні помножувачі.
3. Мікроканальні пластини.
4. Дисекторні системи.
5. Наукові цифрові камери.
Додаткова інформація, що до історії розробки фотореєстраційних приладів. Фільм ЗВОРЫКИН-МУРОМЕЦ https://www.youtube.com/watch?v=J_0_NFCmQ_0
Лекція 3. Флуоресценція та властивості флуоресцентних молекул.
1. Де використовуються флуоресцентні методи у біофізичних дослідженнях.
2. Енергетичні рівні та спектри флуоресцентних молекул.
3. Емісія, гасіння та передача енергії під час флуоресцентного випромінення.
4. Кількісні параметри флуоресцентних молекул.
5. Типи флуоресцентних молекул.
6. Робота на сайті компанії Molecular Probes (Fluorescence SpectraViewer).
Завдання
На сайті компанії ThermoFisher (Fluorescence SpectraViewer) побудувати спектри збудження та емісії для барвників Fluorescein та RFP. Експортувати ці спектри до Excel та побудувати в Excel відповідні графіки. Знайти та відобразити у Fluorescence SpectraViewer самі оптимальні джерела збудження для одночасних дослідів з обома барвниками. Підібрати діапазоні довжин хвиль збудження та емісії, що найкраще підходять для одночасних дослідів з обома барвниками. Зберегти Screenshot вашої роботи. На основі вашої попередньої роботи знайти сайтах компаній Chroma Technology або Omega Optical набір фільтрів, що найкраще підходять для одночасної роботи з цими барвниками. Записати посилання на на сторінку з оптимальним набором у окремий файл. Зберегти всі 3 файли у вашій директорії у окремій папці «6.3».
Лекція 4. Флуоресцентні індикатори Ca2+.
1. Різноманітність флуоресцентних індикаторів Ca2+.
2. Спорідненість до Ca2+, властивості поглинання та емісії.
3. Структурні властивості (білки та малі молекули, проникність через мембрани, зв’язування та локалізація).
4. Підбір індикаторів для певних експериментів.
Завдання
Контрольне завдання по підбору експериментального обладнання та флуоресцентних індикаторів для певного експерименту.