Spektroskopie pro biologii a medicínu

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra přírodovědných oborů

Anotace:

Kurz seznamuje posluchače s molekulární spektroskopií od základních fyzikálních principů přes hlavní experimentální techniky včetně principů fungování základní instrumentace po konkrétní biomedicínské aplikace ilustrované na vybraných studiích převzatých z literatury. Molekulární spektroskopií se rozumí celá šíře experimentálních technik studujících strukturu a dynamiku molekul na základě jejich interakce s elektromagnetickým zářením od radio-frekvenční oblasti po měkké rentgenové záření.

Požadavky:

Zápočtový test formou výběru správné odpovědi z několika možností. Při výsledku na hranici klasifikačních stupňů doplněný o otázku k diskuzi.

Osnova přednášek:

1.Interakce elektromagnetického záření s molekulami z pohledu klasické fyziky, elastický rozptyl světla

2.Kvantový popis molekuly, elektronové, vibrační a rotační hladiny

3.Přechody molekul mezi energetickými hladinami, výběrová pravidla

4.Absorpce elektromagnetického záření molekulami, Lambertův-Beerův zákon

5.Nelestický (Ramanův) rozptyl světla

6.Instrumentální vybavení pro optickou spektroskopii, monochromátory, zdroje a detektory světla

7.Symetrie molekul a výběrová pravidla vibračních přechodů, Ramanův rozptyl a IR absorpce

8.Elektronové přechody a absorpce ve viditelné a UV oblasti, luminiscence

9.Interpretace optických spekter (bio)molekul

10.Nelineární a chiroptické metody v optické spektroskopii

11.Základní principy nukleární magnetické rezonance (NMR)

12.NMR spektroskopie, metody měření jedno- a dvoj-dimenzionálních NMR spekter

13.Interpretace NMR spekter (bio)molekul

14.Zápočtový test

Osnova cvičení:

1.Elementární dipól, Rayleighův rozptyl

2.Born-Oppenheimerova aproximace

3.řešení základních kvantově-mechanických problémů

4.Lambertův-Beerův zákon

5.Neelestický rozptyl světla

6.difrakční optika a spektrum světla

7.symetrie molekul

8.elektronová struktura molekul

9.Interpretace optických spekter - vibrační přechody

10.Interpretace optických spekter - elektronové přechody

11.spin v externím magnetickém poli

12.úvod do interpretace NMR spekter

13.Interpretace NMR spekter

Cíle studia:

1) Pochopení základních fyzikálních principů molekulární spektroskopie a vztahů mezi strukturou molekul a jejími spektry.

2) Pochopení principů hlavních spektroskopických technik využívaných ke studiu molekul včetně principů fungování typické instrumentace.

3) Seznámení se typickými příklady využití molekulární spektroskopie v biomedicínském výzkumu a interpretací spektroskopických dat.

Studijní materiály:

[1]Gauglitz G., Vo-Dinh T.: Handbook of Spectroscopy. Wiley VCH Verlag, Weinheim, 2003

[2]Bernath P.F., Molecular Spectroscopy and Structure, University of Waterloo (http://bernath.uwaterloo.ca/media/molspec_combined.pdf)

[3]Prosser V. et al. Experimentální metody biofyziky, Academia 1989

[4]Výukové materiály zveřejněné na webových stránkách předmětu obsahující odkazy na další materiály volně dostupné na Internetu

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Navazující magisterský studijní obor Přístroje a metody pro biomedicínu (povinně volitelný předmět)