1. Zajęcia dydaktyczne
    1. Bioinformatyka
    2. Modelowanie Molekularne
    3. Struktura Polimerów i Biopolimerów
    4. Wstęp do Programowania w Naukach Przyrodniczych
    5. Wspomaganie Komputerowe Pracowni Chemicznej
    6. Laboratorium Chemii i Biologii Strukturalnej
  2. Courses in English
    1. Bioinformatics
    2. Molecular Modelling

Struktura polimerów i Biopolimerów

semestr studiów magisterskich, zajęcia obowiązkowe dla bloku Modelowanie Biomolekuł

Z punktu widzenia chemika, białka to dość krótkie łańcuchy poliamidowe. Miliony lat ewolucji spowodowały, że sekwencja tych łańcuchów (kolejno występujące w nich aminokwasy) nabrały wyjątkowego znaczenia: tworzą i wprawiają w ruch wszystkie organizmy żywe. Wykład ten odpowie na pytanie, czym polimery naturalne różnią się syntetycznych oraz jakie oddziaływania chemiczne odpowiedzialne są za mechanizmy molekularne, dzięki którym odbywają się procesy komórkowe.

I. Polimery
  • Polimery sztuczne otrzymywanie i budowa chemiczna:

    • polikondensacja, poliaddycja
    • polimery szczepione, rodzaje kopolimerów
    • dendrymery
  • Modele teoretyczne polimerów syntetycznych

    • modele bez i z wyłączoną objętością; współczynnik ekspansji alfa
    • łańchuch swobodnie związany
    • łańcuch ze sobodną rotacją wewnętrzną
    • łańcuch z zahamowaną rotacją wewnętrzną
  • Opis kłębka losowego polimeru:

    • promień bezwładności (żyracji), odległość końców
    • wpływ rozpuszcalnika, roztwory idealne a rzeczywiste; temperatura theta
    • segment statystyczny, długość Kuhna
  • Dynamika polimerów; funkcje autokorelacyjne; czas relaksacji

II. Biopolimery - białka
  • Struktura białek

    • pierwszo-rzędowa (sekwencja) i budowa chemiczna białek

    • struktura chemiczna i przestrzenna łańcucha polipeptydowego; płaska płytka peptydowa,
      mapa Ramachandrana, kąty Phi i Psi

    • struktura drugorzędowa

      • rodzaje helis oraz kartek
      • powiązanie powyższych z mapą Ramachandrana
      • układ wiązań wodorowych i inne oddziaływania stabilizujące strukturę drugorzędową
    • struktura trzeciorzędowa białek

      • pojęcie topologii białka
      • zwój (ang. fold) białka
      • rodzaje zwojów białek; bazy CATH i SCOP
      • pojęcie rotameru
    • struktura czwartorzędowa

    • oddziaływania inter- i itra-molekularne w białkach

      • wiązania wodorowe, oddziaływania elektrostatyczne i Van der Waalsa, stackingowe
      • wpływ rozpuszczalnika i ’efekt hydrofobowy
      • zmiana energii swobodnej w trakcie zwijania się białek; wkłady entalpowe i entropowe
      • stan natywny białka; stabilność białek naturalnych
      • hipoteza Anfinsena i paradoks Levinthala; lejek energetyczny
    • Metody eksperymentalne badania struktur biopolimerów:

      • wyznaczania struktur metodami krystalografia, NMR i mikroskopia elektronowa (EM)
      • informacje o strukturze i dynamice uzyskiwane z metody SAXS, spektroskopii mas oraz FRET
    • Metody analizy struktur białek

      • mapa kontaktów, mapa wiązań wodorowych; program DSSP
      • uliniowienie i nałożenie struktur; obliczenie crmsd i GDT
      • analiza skupień
    • Modelowanie i projektowanie białek

      • metody pełnoatomowe (program Rosetta) i gruboziarniste (program CABS)
      • modelowanie porównawcze: programy SwissModel i Modeller
III. Biopolimery - kwasy nukleinowe
  • Kwasy nukleinowe

    • budowa chemiczna DNA i RNA

    • struktura przestrzenna DNA:

      • oddziaływania które ją definiują
      • formy A, B i Z; interkalacja
      • wielka i mała bruzda
    • struktura przestrzenna RNA: pętle, spinki i węzły; przewidywanie struktury RNA

    • inżynieria struktur DNA