The students will get overview of modern analytical techniques common nowadays in life sciences. They will learn the fundaments of each method and their practical applications.

Computational methods: visualization and manipulation with biomolecules, fundaments of computational methods, database handling... Within the framework of this block the students will work on their own project, which will be evaluated.

NMR: physical fundaments of NMR spectroscopy, utilization of this method for determination of three-dimensional structure of biomolecules, study of their interactions and other physico-chemical properties

Electrom microscopy: basic characteristics and principals of electron microscopy and scanning microscopy including sample preparation and analysis of experimental data

X-ray diffraction: crystal preparation, physical fundaments of the method, technology for determination of the structure of biomolecules

Mass spectrometry: bases of the method, overview of experimental techniques and their practical applications

Physical fundaments of Surface plasmon resonance and it's utilization for study of biomolecular complexes

Optical microscopy: bases of confocal microscopy, high-resolution microscopy, practical applications

Cílem výuky tohoto předmětu není vychovat specialisty v instrumentální analýze, ale podat celkový přehled o dostupných technikách. Absolvováním kurzu získájí studenti následující znalosti a dovednosti:

Výpočetní metody: visualizace biomolekul a jejich manipulace, základy výpočetních metod a práce s databázemi. V rámci tohoto bloku budou studenti samostatně pracovat na projektu visualizace molekul, který bude následně hodnocen.

NMR: základy NMR spektroskopie a využití této metody pro řešení prostorových struktur proteinů, oligonukleotidů.., mapování jejich vzájemných interakcí a další využití metody pro studium fyzikálně-chemických vlastností biologicky aktivních látek

EM: základní charakteristiky a principy elektronové mikroskopie a mikroskopie skenující sondou, včetně teoretické přípravy vzorků a analýzy získaných dat

RTG: příprava krystalů, fyzikální základy metody, technologie řešení struktur biomolekul

HS: základy hmotnostní spektrometrie, přehled metod a jejich využítí pro studium biomolekul

SPR: základy metody a její využítí pro studium komplexů

Optická microskopie: základy konfokální mikroskopie, mikroskopie s vysokým rozlišením

Working out a project

Written test and optional oral exam

Samostatné vypracování projektu

Úspěšné absolvování závěrečného písemného testu, ev. ústní zkouška.

R: http://www.vscht.cz/nmr/mol_model_bioinfo/

A:Egerton R. F.: Physical principles of electron microscopy, 2nd edition, Springer 2006.

R:https://www.amazon.com/Physical-Principles-Electron-Microscopy-Introduction/dp/3319398768

A: H. Günther: NMR Spectrosocopy John Wileay and Sons, 2.vydání, 2001

A: Orsburn B.C., Handbook of basic mass spectrometry for biologists and medical technologists: What you really need to know to get started, Bench to Bedside Press, New York, 2010, 0615434983.

A: de Hoffmann E., Stroobant V., Mass spectrometry: Principles and Applications, Chichester, 2007, 978-0-470-03310-4.

A: A. Fiser, A. Sali. Modeller: generation and refinement of homology-based protein structure models. Methods Enzymol 374, 461-491, 2003.

Z: http://www.vscht.cz/nmr/mol_model_bioinfo/

D: Karlík M., Úvod do transmisní elektronové mikroskopie, ČVUT Praha, 2011, 978-80-01-04729-3

D: H. Günther: NMR Spectrosocopy John Wileay and Sons, 2.vydání, 2001

D: Orsburn B.C., Handbook of basic mass spectrometry for biologists and medical technologists: What you really need to know to get started, Bench to Bedside Press, New York, 2010, 0615434983.

D: de Hoffmann E., Stroobant V., Mass spectrometry: Principles and Applications, Chichester, 2007, 978-0-470-03310-4.

D: A. Fiser, A. Sali. Modeller: generation and refinement of homology-based protein structure models. Methods Enzymol 374, 461-491, 2003.

Nejsou.

Structural databases and their utilization, mutual comparing of biomolecular structures, molecular electrostatics, structure prediction, docking, virtual screening, molecular mechanics. QM/MM, molecular dynamics and protein folding

Fundaments of NMR spectroscopy, chemical shift, interaction constant, basic parts of modern spectrometer, technology of determination of three-dimensional structure of biomolecules, study of biomolecular complexes, practical examples

Introduction to X-ray crystalography, preparation of crystals, diffraction theory, acquiring of diffractional data, solution of biomolecular structures, phase problem, model building, their validation and visualization

Principals and techniques of transmission electron microscopy (TEM) and scanning electron microscopy (SEM), practical applications of both techniques, atomic force microscopy (AFM) and scanning tunneling microscopy (STM)

Introduction to mass spectrometry of peptides and proteins, ionization techniques and analyzers, fragmentation techniques, practical application of MS in life sciences (determination of molecular mass, protein identification, sequential analysis, conformational analysis, study of interactions.

Fundaments of optical microscopy, basic techniques a applications, high-resolution microscopy

Surface plasmon resonance and it's role in the study of interactions of biomolecules

Strukturní databáze a jejich využití, porovnávání jednotlivých struktur mezi sebou, molekulární elektrostatika,predikce struktur proteinů, docking, virtuální screening, molekulová mechanika, QM/MM, simulace molekulové dynamiky, problém vzorkování, sbalování proteinů.

Základy spektroskopie nukleární magnetické resonance (NMR), chemický posun, interakční konstanta, součásti moderního NMR spektrometru, postup při řešení struktur biomolekul pomocí NMR, využití NMR pro studium komplexů, konkrétní příklady řešení struktur, dynamiky a studia interakcí molekul

Základy struktur proteinů, úvod do rentgenové krystalografie, krystaly makromolekul a jejich příprava, teorie difrakce, sběr difrakčních dat, řešení prostorové struktury biomolekul, fázový problém, výstavba modelu, upřesňování, validace, práce s modely

Principy a techniky elektronové mikroskopie (transmisní (TEM) a skenovací elektronová mikroskopie (SEM), praktické ukázky využití v biologických vědách, mikroskopie skenující sondou (mikroskopie atomárních sil (AFM), skenovací tunelovací mikroskopie (STM), praktické ukázky

Úvod do hmotnostní spektrometrie peptidů a proteinů, ionizační techniky, hmotnostní analyzátory, fragmentační techniky, aplikace MS v biologických vědách (určení molekulové hmotnosti, identifikace proteinu, sekvenční analýza peptidů, konformační analýza peptidů a proteinů, studium interakcí). Konkrétní příklady využítí technik hmotnostní spektrometrie

Optická mikroskopie-základy a využití, superrezoluční mikroskopie

Povrchová plasmonová rezonance

Výpočetní metody: http://web.vscht.cz/spiwokv/modelovani/

EM: http://www.paru.cas.cz/lem/book/index.html

NMR: http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_magnetic_resonance

Základní znalosti z předmětů biochemie, fyzikální, anorganická a organická chemie, fyzika.

Nejsou.