Předmět Metody optické spektroskopie v biofyzice (NBCM113)

Na serveru studentino.cz naleznete nejrůznější studijní materiály: zápisky z přednášek nebo cvičení, vzorové testy, seminární práce, domácí úkoly a další z předmětu NBCM113 - Metody optické spektroskopie v biofyzice, Matematicko-fyzikální fakulta, Univerzita Karlova v Praze (UK).

Materiál	Typ	Datum	Počet stažení

Cíl

Naučit základům teorie a techniky optické spektroskopie mnohoatomových molekul a použitelnosti při studiu biologických objektů.

Sylabus

Úvod k optickým metodám - Fyzikální popis optického záření, technické prostředky optické spektroskopie. Interakce optického záření s izolovanou molekulou: interakce dvouhladinového systému s elmag. zářením, dipólová aproximace, vztah absorpce a emise. - Šíření záření v kondenzovaném prostředí, vztah mezi molekulárními parametry a optickými konstantami, Kramersovy-Kronigovy vztahy. Mnohoatomová molekula jako objekt optického studia - Separace vnitřního a vnějšíh pohybu, translační a rotační difuze. - Vibrační pohyb molekul: vnitřní vibrační souřadnice, řešení v harmonickém přiblížení, normální vibrační mody, charakteristické vibrace, odchylky od harmonické aproximace. - Elektronové stavy molekuly: charakteristika molekulových orbitalů, multiplicita. Absorpční spektroskopie mnohoatomových molekul - Průchod optického záření absorbujícím prostředím, Lambertův-Beerův zákon. - Vibrační spektra: absorpční spektra v IR oblasti, výběrová pravidla, interpretace spekter. - Elektronová absorpční spektra: elektronový dipólový moment přechodu, struktura elektronově-vibračních přechodů, pásový charakter spekter, interpretace elektronových spekter. - Vliv mezimolekulových interakcí na absorpční spektra. - Techniky měření absorpčních spekter: měření propustnosti, příprava vzorků, faktory ovlivňující přesnost měření, reflexní metody, fotoakustická spektroskopie. - Aplikace při studiu biologických objektů. Polarizační metody v absorpční spektroskopii - Lineární dichroismus: princip metody a oblasti použití - Cirkulární dichroismus: princip vzniku cirkulárního dichroismu, principy měření, informační obsah spekter, aplikace při studiu biologických objektů. Metody optického rozptylu - Elastický a kvazielastický rozptyl: definice, vznik, vlastnosti, způsoby měření, informační obsah, aplikace. - Ramanův rozptyl: základy teorie, charakteristiky klasického Ramanova rozptylu, způsob měření, faktory ovlivňující přesnost, informační obsah, aplikace v biologii, rezonanční Ramanův rozptyl, povrchem zesílený Ramanův rozptyl. Nelineární optické metody Koherentní interakce více elmag. vln, fázová shoda, dvoufotonová absorpce, stimulovaný Ramanův a hyperramanův rozptyl, koherentní antistokesův Ramanův rozptyl. Obecné zákony přeměny budící energie v luminiscenci: Jabloňského diagram, zářivé a nezářivé přechody, fluorescence a fosforescence, vnitřní a interkombinační konverzeZákladní charakteristiky fluorescence: intenzita, excitační a emisní spektra, kvantový výtěžek, doba života a jeho vztah s absorpcí, polarizovaná fluorescence v roztocích, anisotropie fluorescence, stupeň polarizace, fotoselekce, Perrinova rovniceMěření stacionárních fluorescenčních spekter: základní sestava spektrofluorimetru, excitační zdroje světla, filtry a polarizátory, monochromátory, analogová detekce a čítání fotonů, korekce emisních spekter, měření kvantového výtěžkuMěření dob života fluorescence:časová oblast: dohasínání intenzity fluorescence, přístrojová funkce, konvoluční integrál, magický úhel, střední doba života, časově korelované čítání jednotlivých fotonů, streak kamera;frekvenční oblast: basic principles, závislost modulace a fáze na frekvenci pro jednu dobu života, fázový fluorimetrVliv rozpouštědla na fluorescenční spektra: obecné interakce s rozpouštědlem, Lippertova rovnice, specifické interakce, vliv teplotyZhášení fluorescence: dynamické zhášení, srážkový mechanismus, Stern-Volmerova rovnice, statické zhášení, aplikace při studiu proteinůRezonanční přenos fluorescenční energie: rychlostní konstanta přenosu excitace z donoru na akceptor, Forsterova vzdálenost, překryvový integrál, orientační faktor, aplikace při měření molekulárních vzdálenostíExcimerová fluorescence: excimer, exciplex, dvouhladinové schéma, základní spektrální a časové charakteristiky excimerové fluorescenceKlasifikace fluoroforů: vlastní a nevlastní fluorofory, fluorescence bílkovin, fluorescenční sondy

Literatura

O.Jelínek,P.Pančoška,J.Štěpánek: Metody optické spektroskopie (v uč. "Experimentální metody biofyziky",V.Prosser a kol.), Academia, Praha 1989 Parker C.A.: Photoluminescence of Solutions, Elsevier, Amsterdam (1986) - ruský překlad Fotoljuminescencija rastvorov, Izd. nauka, Moskva (1972) Vacek K., Pantoflíček J., Jelínek O.: Luminiscence I a II, SPN Praha (1972) Jelínek O.: Experimentální metody biofyziky III - Luminiscence, SPN Praha (1983) Lakowicz J.R.: Principles of Fluorescence Spectroscopy, Plenum Press, New York, second edition (1999) Alfano E.R. (ed.): Biological Events Probed by Ultrafast Laser, Spectroscopy, Acad. Press, New York-London (1982) Žaloudek F., Plášek J., Sladký P.: Vybrané metody optické spektroskopie, SPN Praha (1982) Nepraš M., Titz M.: Základy teorie elektronových spekter , SNTL Praha (1983).

Garant

prof. RNDr. Josef Štěpánek, CSc.doc. RNDr. Jaroslav Večeř, CSc.