The course combines the theory of physics, chemistry, and biology and provides a comprehensive view on the biophysics of different lipid classes. The emphasis is placed on the lipids relevant for medicine and pharmacy, namely nonpolar lipids, amphiphilic compounds (polar lipids), and their supramolecular assemblies. The scope of the course comprises i) the chemical structure of the main lipid classes; ii) physical principles for the description of the lipid behavior; iii) mesophases and the self-assembly; iv) lipids at the phase interface; v) basic theory for the most important technics in lipid biophysics; vi) interactions of lipids with biomacromolecules.
Synopsis:
• chemical structure of the main lipid classes;
• non-covalent interactions (electrostatic, hydrogen bonding, hydrophobic);
• physical principles of phase transitions, phase separation and microphase separation, aggregation, crystallization, and surface tension;
• mesophases and self-assembly;
• long-range and short-range directional and translational order;
• lyotropic and thermotropic mesophases;
• principles of the methods based on radiation scattering;
• principles of spectroscopic methods (absorption, fluorescence, infrared, Raman spectra);
• principles of calorimetry (isothermal titration calorimetry, differential scanning calorimetry);
• evaluation of the lipid barrier permeability;
• Langmuir-Blodgett technics;
• amphiphilic compounds, surfactants;
• biologically-relevant lipids (biological membranes, lung surfactant, triacylglycerols);
• barrier lipids (skin lipid barrier, tear film);
• interactions of lipids and biomacromolecules (nucleic acids, proteins).
Last update: Dršatová Dita, Mgr. (22.10.2024)
Předmět kombinuje teoretické vědomosti z fyziky, chemie a biologie a poskytuje sjednocující pohled na biofyziku různých tříd lipidů. Důraz je kladen na medicínsky a farmaceuticky významné nepolární lipidy, amfifilní látky (polární lipidy), a jejich supramolekulární
struktury. Hlavní okruhy předmětu jsou: i) chemická struktura hlavních tříd lipidů; ii) fyzikální principy pro popis chování lipidů; iii) mezofáze a samouspořádání do agregátů; iv) lipidy na fázovém rozhraní; v) základní teorie k nejdůležitějším technikám pro výzkum
lipidů; vi) interakce lipidů s biomakromolekulami.
Osnova předmětu:
• chemická struktura hlavních skupin lipidů;
• nevazebné interakce (elektrostatické, vodíkové vazby, hydrofobní interakce);
• fyzikální principy fázových přechodů, fázové a mikrofázové separace, agregace, krystalizace a povrchového napětí;
• mezofáze a samouspořádání;
• směrové a translační uspořádání na krátkou a dlouhou vzdálenost;
• lyotropní a termotropní mezofáze;
• základy metod založených na difrakci záření;
• základy spektroskopických metod (absorpční, fluorescenční, infračervená, Ramanova);
• základy kalorimetrie (izotermální titrační, diferenciální skenovací);
• hodnocení permeability lipidových bariér;
• Langmuirova-Blodgettové technika;
• amfifilní látky, tenzidy;
• biologicky významné lipidy (biologické membrány, plicní surfaktant, triacylglyceroly);
• lipidové bariéry (kožní lipidová bariéra, slzný film);
• interakce lipidů a biomakromolekul (nukleové kyseliny, proteiny).
Israelachvili, J. N.. Intermolecular and Surface Forces, 3rd edition. USA: Academic Press, 2011, 675 s. ISBN 978-0-12-391933-5.
Jones, R. A. L. . Soft Condensed Matter. USA: Oxford University Press, 2002, 220 s. ISBN 978-0-19-850589-1.
Girard-Egrot, A. P.; Blum, L. J. . Langmuir-Blodgett Technique for Synthesis of Biomimetic Lipid Membranes.. In Martin, D. K.. Nanobiotechnology of Biomimetic Membranes . USA: Springer US, 2007, s. 23-74. ISBN 978-0-387-37740-7..
Gunstone, F. D.; Harwood, J. L.; Padley, F. B.. The Lipid Handbook, Second Edition. Great Britain: CRC Press, 1994, 1311 s. ISBN 978-0-412-43320-7.
Lipowsky, R.; Sackmann, E. . Structure and Dynamics of Membranes: I. From Cells to Vesicles. : Elsevier, 1995, 537 s. ISBN 978-0-08-054191-4.
Mouritsen, O. G.; Bagatolli, L. A. . Life – as a Matter of Fat: Lipids in a Membrane Biophysics Perspective. : Springer, 2015, 299 s. ISBN 978-3-319-22614-9.
Israelachvili, J. N.. Intermolecular and Surface Forces, 3rd edition. USA: Academic Press, 2011, 675 s. ISBN 978-0-12-391933-5.
Jones, R. A. L. . Soft Condensed Matter. USA: Oxford University Press, 2002, 220 s. ISBN 978-0-19-850589-1.
Girard-Egrot, A. P.; Blum, L. J. . Langmuir-Blodgett Technique for Synthesis of Biomimetic Lipid Membranes.. In Martin, D. K.. Nanobiotechnology of Biomimetic Membranes . USA: Springer US, 2007, s. 23-74. ISBN 978-0-387-37740-7..
Gunstone, F. D.; Harwood, J. L.; Padley, F. B.. The Lipid Handbook, Second Edition. Velká Británie: CRC Press, 1994, 1311 s. ISBN 978-0-412-43320-7.
Lipowsky, R.; Sackmann, E. . Structure and Dynamics of Membranes: I. From Cells to Vesicles. : Elsevier, 1995, 537 s. ISBN 978-0-08-054191-4.
Mouritsen, O. G.; Bagatolli, L. A. . Life – as a Matter of Fat: Lipids in a Membrane Biophysics Perspective. : Springer, 2015, 299 s. ISBN 978-3-319-22614-9.
