Biospektroskopia w praktyce

Znajomość oddziaływania promieniowania elektromagnetycznego z materią: zjawisko absorpcji, fluorescencji oraz rozpraszania promieniowania przez cząsteczki (diagram Jabłońskiego). Posiadanie wiedzy na temat technik spektroskopii molekularnej oraz podstaw metodyki rejestracji widm. Umiejętność przygotowania próbek biologicznych.

Godziny kontaktowe z prowadzącym zajęcia realizowane w formie zajęć dydaktycznych:

Laboratorium: 30

Godziny niekontaktowe:

Przygotowanie się do laboratorium: 15

Studiowanie literatury: 15

Przygotowanie opracowania wykonania ćwiczenia: 15

Sumaryczna liczba godzin niekontaktowych: 45

Łączna liczba godzin: 75

Liczba punktów ECTS za ten przedmiot: 3

Sposób weryfikacji efektów kształcenia na studiach drugiego stopnia zatwierdzonych na podstawie Uchwały Senatu UMCS Nr XXII-39.6/12 z dnia 25 kwietnia 2012 r. tj. od cyklu kształcenia 2012/2013:

Laboratorium-opracowanie ćwiczeń (W1-W6, U1-U4, K1, K2))

-ocena pracy podczas zajęć, sposobu wykonywania eksperymentów (W5, W7, U1, K2)

Sposób weryfikacji efektów uczenia się na studiach drugiego stopnia zatwierdzonych na podstawie Uchwały Senatu UMCS Nr XXIV-27.18/19 z dnia 29 maja 2019 r. tj. od cyklu kształcenia 2019/2020:

Laboratorium-opracowanie ćwiczeń (W1-W3, U1-U4, K1)

-ocena pracy podczas zajęć, sposobu wykonywania eksperymentów (W1-W3, U1-U4)

Laboratorium obejmuje podstawowe zagadnienia ze spektroskopii molekularnej:

-absorpcja, emisja oraz rozpraszanie światła przez biocząsteczki

-widma absorpcyjne w podczerwieni różnych makrocząsteczek (białka, lipidy, polisacharydy)

- widma absorpcji oraz emisji fluorescencji UV-Vis różnych biocząsteczek (np. chlorofil a, luteina, amfoterycyna B, feofityna a, ksantohumol, fikocyjanina, albumina wołowa)

- organizacja molekularna biocząsteczek w oparciu o widma absorpcji UV-Vis oraz IR, a także emisji fluorescencji

Tytuły ćwiczeń:

1) Zajęcia organizacyjne: zapoznanie z regulaminem pracowni oraz przepisami BHP. Przypomnienie najważniejszych zagadnień spektroskopii molekularnej

2) Jakościowe oraz ilościowe oznaczanie układów biologicznych z wykorzystaniem spektroskopii absorpcyjnej UV-Vis

3) Identyfikacja makrocząsteczek w oparciu o spektroskopię absorpcyjną w podczerwieni

4) Absorpcja UV-Vis oraz fluorescencja białek

5) Organizacja molekularna naturalnych układów porfirynowych w świetle spektroskopii elektronowej

1) Z. Kęcki, Podstawy spektroskopii molekularnej, 2017 (4 wyd.), PWN

2) W. Bryszewska, Biofizyka dla biologów, 1997, PWN

3) P. Borowski, Wybrane zagadnienia spektroskopii molekularnej, 2005, Wydawnictwo UMCS

4) Skrypty do wykonania ćwiczeń

Na podstawie Uchwały Senatu UMCS Nr XXII-39.6/12 z dnia 25 kwietnia 2012 r. tj. od cyklu kształcenia 2012/2013:

Wiedza:

W1 Student opisuje i objaśnia proces absorpcji światła UV-Vis oraz IR, a także fluorescencji przez biocząsteczki. K_W01

W2 Student ma pogłębioną wiedzę z zakresu oddziaływań międzycząsteczkowych i tym samym ich organizacji molekularnej w roztworach oraz bardziej złożonych układach biologicznych (komórka, tkanka). K_W02

W3 Student identyfikuje biocząsteczki (określa ich stężenia) oraz opisuje ich organizację molekularną (monomer, dimer, agregat) na podstawie pomiaru widma absorpcji UV-Vis oraz IR, a także widma emisji fluorescencji. K_W05

W4 Student ma pogłębioną wiedzę z fizyki, chemii i matematyki w zakresie niezbędnym do zrozumienia teoretycznych podstaw spektroskopii absorpcyjnej UV-Vis oraz IR, a także fluorescencyjnej, właściwego doboru tych metod i poprawnej interpretacji wyników (analiza intensywności oraz kształtu widm absorpcyjnych oraz emisyjnych). K_W07

W5 Student rozumie zasady doboru metod spektroskopowych do analizy ilościowej oraz jakościowej układów biologicznych. K_W08

W6 Student ma wiedzę na temat korzystania z zasobów baz danych biologicznych i literaturowych w zakresie spektroskopii molekularnej. K_W10

W7 Student zna zasady bezpiecznej i ergonomicznej pracy w Pracowni spektroskopii molekularnej. K_W13

Umiejętności:

U1 Student umie stosować techniki spektroskopii molekularnej (absorpcyjna, fluorescencyjna) do analizy ilościowej oraz jakościowej biocząsteczek oraz określania organizacji molekularnej cząsteczek w roztworach lub bardziej złożonych układach biologicznych (komórka, tkanka). K_U01, K_U11

U2 Student potrafi analizować oraz właściwie interpretować uzyskane widma. K_U11

U3 Student korzysta z podręczników, publikacji naukowych, zasobów internetowych w stopniu pozwalającym na wyczerpujące opracowanie, interpretowanie uzyskanych wyników (widma absorpcji UV-Vis oraz emisji fluorescencji). K_U02, K_U03, K_U05

U4 Student wykorzystuje programy komputerowe (Microsoft Excell, Microsoft Word, Grams AI) do analizy widm absorpcji oraz fluorescencji cząsteczek. K_U10

Kompetencje społeczne:

K1 Student jest przekonany o konieczności systematycznej aktualizacji wiedzy na temat zastosowania spektroskopii molekularnej w badaniach biologicznych, szczególnie jej wykorzystania w analizie układów biologicznych na poziomie molekularnym. K_02, K_K03

K2 Student potrafi pracować w grupie w celu wspólnego przeprowadzania eksperymentów oraz opracowania uzyskanych wyników badań. K_K08

Na podstawie Uchwały Senatu UMCS Nr XXIV-27.18/19 z dnia 29 maja 2019 r. tj. od cyklu kształcenia 2019/2020:

Wiedza:

W1: Absolwent zna i rozumie procesy oddziaływania fali elektromagnetycznej z materią (absorpcja, fluorescencja). K_W01, K_W02

W2 Absolwent zna i rozumie procesy absorpcji światła UV-Vis i IR, a także fluorescencji przez biocząsteczki. Zna oddziaływania międzycząsteczkowe i tym samym organizację molekularną cząsteczek w roztworach oraz bardziej złożonych układach biologicznych (komórka, tkanka). K_W01, K_W02

W3: Absolwent zna i rozumie podstawy metodologii spektroskopii molekularnej. K_W04

Umiejętności:

U1: Absolwent potrafi dobierać i stosować właściwe metody spektroskopii molekularnej (absorpcyjna UV-Vis lub IR, fluorescencyjna) do analizy ilościowej lub jakościowej układów biologicznych. K_U02

U2: Absolwent potrafi właściwie analizować i interpretować intensywność oraz kształt uzyskanych widm korzystając z dostępnej literatury, zasobów internetowych, baz danych widm. K_U03

U3: Absolwent potrafi zaplanować oraz przeprowadzać eksperymenty stosując metody spektroskopii molekularnej w celu analizy ilościowej oraz jakościowej układów biologicznych. K_U05

U4: Absolwent potrafi współdziałać z innymi osobami w celu przeprowadzenia eksperymentów oraz sporządzenia opracowania wykonanych ćwiczeń. K_U08

Kompetencje społeczne:

K1: Absolwent jest gotów do krytycznej oceny posiadanej wiedzy z zakresu spektroskopii molekularnej i jej wykorzystania w dziedzinie analityki układów biologicznych. K_K03