Molekulární sondy biologických procesů - NBCM186

• Anglický název: Molecular probes of biological processes
• Zajišťuje: Fyzikální ústav UK (32-FUUK)
• Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
• Platnost: od 2020
• Semestr: zimní
• E-Kredity: 3
• Rozsah, examinace: zimní s.:2/0, Zk [HT]
• Počet míst: neomezen
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: vyučován
• Jazyk výuky: čeština
• Způsob výuky: prezenční
• Způsob výuky: prezenční
• Garant: Mgr. Josef Lazar, Ph.D.

Anotace

čeština

Poslední úprava: prof. RNDr. Marek Procházka, Ph.D. (25.05.2021)

Využití molekulárních sond biologických procesů v zobrazovacích (mikroskopických) biofyzikálních technikách.

angličtina

Poslední úprava: prof. RNDr. Marek Procházka, Ph.D. (26.05.2021)

Molecular probes of biological processes.

Literatura

Poslední úprava: Mgr. Josef Lazar, Ph.D. (26.05.2021)

J. Lakowicz, Principles of fluorescence spectroscopy, Springer 2007

G. Jung, Fluorescent Proteins I and II, Springer 2011

Kianianmomeni, Optogenetics: Methods and Protocols, Springer 2016

Sylabus

čeština

Poslední úprava: prof. RNDr. Marek Procházka, Ph.D. (25.05.2021)

Základní principy detekce molekulárních sond - optické (fluorescence, luminiscence, vibrační spektroskopie), spinové, radioaktivní, elektronmikroskopické, hmotnostně-spektrometrické



Specifika aplikací molekulárních sond - in vitro, ve fixovaných buňkách a tkáních, v živých buňkách a tkáních, v živých organismech; značení lipidů, bílkovin, nukleových kyselin; srovnání přístupů detekujících jednotlivé molekuly a soubory molekul



Principy značení - exogenní (afinitní, vč. imunodetekce, FlAsH/ReAsH, kovalentní (click-chemistry, fotoafinitní značení), hybridizace nukleových kyselin (DNA barcoding, DIANA), endogenní (geneticky kódované - přirozené a nepřirozené aminokyseliny)



Značení pro superrezoluční optickou mikroskopii - exogenní a genetické značení, vztah k principům optické superrezoluce



Fluorescentní proteiny - spektrální a další biofyzikální vlastnosti (struktura, reaktivita, maturace, fotokonverze, imunogenicita, FRET, tolerance modifikací), netradiční fluorescentní proteiny



Sebeznačící enzymy - dehalogenázy (HALO-tag), metyltransferázy a jiné alkyltransferázy (SNAP-tag, CLIP-tag)



Bioluminiscence - luciferiny a luciferázy, BRET, instrumentace



Ramanovské značky - příklady a limity využití v lineárních a nelineárních ramanovských technikách



Optogenetické přístupy - modulace membránového napětí, koncentrace iontů, buněčné lokalizace, molekulárních interakcí



Detekce aktivity neuronů - změny membránového napětí, změny koncentrace vápníku, sondy detekující neuropřenašeče, sondy aktivity G proteinové signalizace a dalších procesů



Značení v elektronové, kryoelektronové a kombinované mikroskopii

angličtina

Poslední úprava: prof. RNDr. Marek Procházka, Ph.D. (26.05.2021)

Basic principles of detection of molecular probes - optical (fluorescence, luminiscence, vibrational spectroscopy), spin-based, radioactive, electronmicroscopic, mass-spectrometric

Specific demands of molecular probe applications - in vitro, in fixed cells and tissues, in living cells and tissues, in living organisms; labeling of lipids, nucleic acids, and proteins; instruments for detecting individual molecules and molecular assemblies

Principles of labeling - exogenous (affinity, incl. immunodetection, FlAsH/ReAsH, covalent (click-chemistry, photoaffinity labeling), nucleic acid hybridization (DNA barcoding, DIANA), endogenous (genetically encoded - natural and unnatural amino acids)

Labeling for superresolution optical microscopy - exogenous and genetic labeling, relations to mechanisms of optical superresolution

Fluorescent proteins - spectral and other biophysical properties (structure, reactivity, maturation, photoconversion, immunogenicity, FRET, modification tolerance), non-traditional fluorescent proteins

Self-labeling enzymes - dehalogenases (HALO-tag), methyltrasferases and other alkyltransferases (SNAP-tag, CLIP-tag)

Bioluminiscence - lucipherins and lucipherases, BRET, instrumentation

Raman labels - applications and limitations of linear and non-linear Raman spectroscopy based techniques

Optogenetic approaches - modulation of cell membrane voltage, ion concentration, cellular localization, molecular interactions

Detection of neuronal activity - changes in cell membrane voltage, calcium concentration; detection of activity of neurotransmitters, G-protein signaling and other processes

Labeling in electron, cryoelectron and combined electron/optical microscopy