Fakulteta za podiplomski študij

Izbrana poglavja iz biofizike

Predmet se izvaja v programu:
Podiplomski študijski program Fizika (tretja stopnja)

Cilji in kompetence

Predmet bo omogočil pregled določenih tem v sklopu biofizike (to je vede, ki se ukvarja s poučevanjem fizikalnih procesov znotraj bioloških sistemov) ter se osredotočil na področje konformacijskih prehodov v biopolimerih.

Cilj predmeta je poznavanje temeljnega znanja fizike in bioloških modelov, ki zahtevajo kvantitativne in matematične pristope.

Pogoji za vključitev v delo oz.
za opravljanje študijskih obveznosti

/

Vsebina

  • Uvod: monomeri, oligomeri, polimeri. Topologije polimerov. Konformacija v primerjavi s konfiguracijo. Metode opisa polimernih konformacij. Grobozrnatost. Konformacijski prehodi.
  • Prehod vijačnica-klobčič v polipeptidih: opredelitev problema. Fenomenološka definicija modela Zimm-Bragg. Hamiltonova formulacija. Pristop na osnovi matrice prehoda. Korelacijska dolžina in kooperativnost.
  • Problem foldinga beljakovin: opredelitev problema. Analitični in računski pristopi. Go-like modeliranje in model naključnih energij. Prehod klobčič-globula in steklovanje.
  • Taljenje DNK: opredelitev problema. Poland-Sheraga model. Faktor zanke in vrstni red faznega prehoda. Zipper model kot enosekvenčni približek modela Zimm-Bragg.
  • Modeliranje vode: biopolimeri v vodi; fazni diagrami. Izvori reentrantnega vedenja, hladna denaturacija.

Predvideni študijski rezultati

Znanje in razumevanje:

Ob zaključku tečaja bodo študenti prodobili specifična znanja glede modelov za opisovanje sprememb konformacij v biopolimerih ter bodo seznanjeni z fizičnimi temelji v ozadju.

Temeljna literatura in viri

1. M. Rubinstein, Ralph H. Colby. Polymer Physics. Oxford: Oxford University Press, 2003.

2. GROSBERG A . Yu . and KHOKHLOV A . R . , Statistical Physics of Macromolecules. New York: American Insitute of Physics, 1994.

3. Alberts B. Molecular biology of the cell. Sixth edition. New York, NY: Garland Science, Taylor and Francis Group, 2015.

4. C. Cantor, T. Shimmel. Biophysical Chemistry. San-Francisco: Freeman and Co., 1980.

Načini ocenjevanja

Ustni izpit, seminarsko delo, (60/40)

Reference nosilca

Docent s področja fizike na Univerzi v Novi Gorici.

1. BADASYAN, Artem, MAVRIČ, Andraž, KRALJ CIGIĆ, Irena, BENCIK, Tim, VALANT, Matjaž. Polymer nanoparticle sizes from dynamic light scattering and size exclusion chromatography : the case study of polysilanes. Soft matter. 2018, vol. 14, issue 23, str. 4735-4740, ilustr. ISSN 1744-6848.

2. BADASYAN, Artem, TONOYAN, Sh. A., GIACOMETTI, Achille, PODGORNIK, Rudolf, PARSEGIAN, Vozken Adrian, MAMASAKHLISOV, Yevgeni S., MOROZOV, Vladimir. Unified description of solvent effects in the helix-coil transition. Physical review. E, Statistical, nonlinear, and soft matter physics, ISSN 1539-3755, 2014, vol. 89, iss. 2, str. 022723-1-022723-10

3. BADASYAN, Artem, MAMASAKHLISOV, Yevgeni S., PODGORNIK, Rudolf, PARSEGIAN, Vozken Adrian. Solvent effects in the helix-coil transition model can explain the unusual biophysics of intrinsically disordered proteins. The Journal of chemical physics. 2015, vol. 143, iss. 1, str. 014102-1-014102-7

4. BADASYAN, Artem, GIACOMETTI, Achille, PODGORNIK, Rudolf, MAMASAKHLISOV, Yevgeni S., MOROZOV, Vladimir. Helix-coil transition in terms of Potts-like spins. The European physical journal. E, Soft matter, ISSN 1292-8941, 2013, issue 5, art.no. 46, 9 str.

5. BADASYAN, Artem, TONOYAN, Sh. A., GIACOMETTI, Achille, PODGORNIK, Rudolf, PARSEGIAN, Vozken Adrian, MAMASAKHLISOV, Yevgeni S., MOROZOV, Vladimir. Osmotic pressure induced coupling between cooperativity and stability of a helix-coil transition. Physical review letters, ISSN 0031-9007. [Print ed.], 2012, vol. 109, iss. 6, str. 068101-1-068101-5.

6. BADASYAN, Artem, TONOYAN, Sh. A., MAMASAKHLISOV, Yevgeni S., GIACOMETTI, Achille, BENIGHT, A. S., MOROZOV, Vladimir. Competition for hydrogen-bond formation in the helix-coil transition and protein folding. Physical review. E, Statistical, nonlinear, and soft matter physics, ISSN 1539-3755, 2011, vol. 83, no. 5, str. 051903-1-051903-9.

Univerzitetna koda predmeta: 3FIi23

Letnik: 1

ECTS: 6

Obseg:

  • Predavanja: 30 ur
  • Vaje: 20 ur
  • Samostojno delo: 130 ur

Vrsta predmeta: izbirni predmet

Jeziki: angleščina

Metode poučevanja in učenja:
predavanja, ki jih bo izvajal/a predavatelj/ka ter seminarje, ki jih bodo predstavljali študenti pod mentorstvom predavatelja/ke. praktične vaje, kjer bodo študenti seznanjeni z osnovnimi metodami za karakterizacijo celičnih funkcij.