Biopolimery. Tom 2

1. RÓŻNE ZAGADNIENIA ZWIĄZANE Z BADANIAMI POLIMERÓW     1
	1.1. Biopolimery a polimery syntetyczne     1
		1.1.1. Czym są biopolimery     1
		1.1.2. Podstawowe różnice między polimerami a biopolimerami     2
		1.1.3. Metodyka badań biopolimerów     9
	1.2. Wiązania chemiczne w biopolimerach     10
		1.2.1. Siły van der Waalsa     13
		1.2.2. Wiązania wodorowe     15
		1.2.3. Rola wiązania wodorowego w biopolimerach     18
		1.2.4. Oddziaływania donorowo-akceptorowe (koordynacyjne)     21
		1.2.5. Oddziaływania stackingowe     21
		1.2.6. Oddziaływania jonowe     22
		1.2.7. Oddziaływania jon–dipol     22
		1.2.8. Transport elektronów w układach biologicznych     23
	1.3. Konformacje strukturalne     25
		1.3.1. Konformacja chiralna     25
		1.3.2. Konformacja helikalna (spiralna)     28
	1.4. Woda w strukturach biopolimerów     28
		1.4.1. Struktura fizyczna wody     28
		1.4.2. Oddziaływanie wody z biopolimerami     31
		1.4.3. Otoczka hydratacyjna     34
		1.4.4. Wiązanie wody przez peptydy     35
		1.4.5. Oddziaływania hydrofilowe     36
		1.4.6. Oddziaływania hydrofobowe     36
	1.5. Oddziaływanie międzycząsteczkowe w roztworach     38
		1.5.1. Rozpuszczanie biopolimerów     38
		1.5.2. Roztwory i jednostki stężeń     41
		1.5.3. Termodynamiczne podstawy przebiegu reakcji biochemicznych     44
		1.5.4. Makrocząsteczka w roztworze     45
		1.5.5. Proces pęcznienia     46
		1.5.6. Kompleksy międzycząsteczkowe     49
		1.5.7. Asocjacja, aglomeracja i agregacja białek     50
		1.5.8. Agregacje makrocząsteczek     52
		1.5.9. Surfaktanty (detergenty) – środki pomocnicze     53
		1.5.10. Błony komórkowe     55
		1.5.11. Biokoloidy     62
		1.5.12. Micele     62
		1.5.13. Pęcherzyki – micele wielowarstwowe      65
	1.6. Wilgoć     66
		1.6.1. Wilgotność względna i bezwzględna     66
		1.6.2. Właściwości higroskopijne biopolimerów     68
	1.7. Ekstrakcja     69
	1.8. Suszenie biopolimerów     73
		1.8.1. Metody suszenia     73
		1.8.2. Sita molekularne     76
	1.9. Przygotowywanie próbek do badań     77
		1.9.1. Oczyszczanie białek     79
		1.9.2. Wysalanie białek     80
		1.9.3. Denaturacja białek     81
	1.10. Procesy oksydacyjne biopolimerów     84
		1.10.1. Reakcje wolnych rodników z biopolimerami     84
		1.10.2. Nadtlenek wodoru     90
		1.10.3. Wychwyt rodnika tlenku azotu (.NO)     93
		1.10.4. Stres oksydacyjny     94
		1.10.5. Degradacja oksydacyjna biopolimerów tlenem molekularnym     95
		1.10.6. Mechanizmy działania antyutleniaczy     98
		1.10.7. Degradacja oksydacyjna biopolimerów tlenem singletowym     104
		1.10.8. Degradacja oksydacyjna biopolimerów tlenem atomowym     106
		1.10.9. Degradacja oksydacyjna biopolimerów ozonem     107
	1.11. Homeostaza     109
	1.12. Modyfikacja fizyczna i chemiczna biopolimerów – zagadnienia ogólne     110
	1.13. Niebezpieczne preparaty w badaniach z biopolimerami     111
	LITERATURA     115
2. CHROMATOGRAFICZNE METODY SEPARACJI I WYDZIELANIA BIOPOLIMERÓW     125
	2.1. Techniki separacyjne – chromatografia     125
	2.2. Podstawy chromatografii     126
	2.3. Chromatografia cienkowarstwowa     129
	2.4. Chromatografia powinowactwa     134
	2.5. Kolumnowa chromatografia cieczowa     138
	2.6. Klasyczna chromatografia HPLC     142
	2.7. Polimerowe adsorbenty porowate     148
	2.8. Metody rozwijania chromatogramu     150
	2.9. Chromatografia jonowymienna     152
		2.9.1. Jonity organiczne     152
		2.9.2. Wymiana jonowa na kolumnie     157
				2.9.3. Oznaczanie pojemności wymiennej      161
		2.9.4. Oznaczanie pęcznienia jonitów     162
	2.10. Chromatografia sitowa (wykluczenia)     162
	2.11. Chromatografia gazowa     167
	2.12. Wybór techniki chromatograficznej     172
	LITERATURA     173
3. ELEKTROFORETYCZNE METODY SEPARACJI I WYDZIELANIA BIOPOLIMERÓW     177
	3.1. Podstawy praktyczne elektroforezy     177
	3.2. Elektroforeza bibułowa     178
	3.3. Elektroforeza żelowa     181
		3.3.1. Nośniki żelowe     183
	3.4. Rozdział elektroforetyczny białek     185
	3.5. Oznaczanie elektroforetyczne rodzaju białek w materiale biologicznym metodą Western blot     187
	3.6. Pozostałe metody elektroforetyczne     190
	3.7. Elektroforeza kapilarna     192
	3.8. Elektroforeza swobodna z przepływem elektrodynamicznym     194
	3.9. Przygotowywanie próbek do elektroforezy     195
	3.10. Wyznaczanie względnej masy cząsteczkowej białka za pomocą elektroferezy     197
	3.11. Elektroforetyczny rozdział białek i kwasów nukleinowych     198
	3.12. Test immunoenzymatyczny ELISA     200
	3.13. Znakowanie immunologiczne rozdzielonych białek     205
	LITERATURA     207
4. FIZYKOCHEMICZNE METODY IDENTYFIKACJI STRUKTURY BIOPOLIMERÓW     209
	4.1. Wyznaczanie mas molowych metodami sedymentacyjnymi     209
		4.1.1. Wyznaczanie mas molowych za pomocą pomiarów sedymentacyjnych     209
		4.1.2. Wyznaczanie mas molowych metodą pomiaru szybkości sedymentacji     211
		4.1.3. Aparatura do ultrawirowania     212
		4.1.4. Współczynnik sedymentacji     215
		4.1.5. Współczynnik dyfuzji     216
		4.1.6. Pomiar współczynnika dyfuzji     218
		4.1.7. Wyznaczanie mas cząsteczkowych metodą pomiaru równowagi sedymentacyjnej     220
		4.1.8. Wyznaczanie mas cząsteczkowych metodą pomiaru sedymentacji w gradiencie gęstości     221
	4.2. Wyznaczanie mas molowych metodą spektrometrii mas     222
		4.2.1. Mechanizm jonizacji     222
		4.2.2. Pomiar widm masowych     224
	4.3. Metody spektroskopowe badania biopolimerów     232
		4.3.1. Spektrometria absorpcyjna w zakresie widzialnym     232
		4.3.2. Widma elektronowe     236
		4.3.3. Podstawowe prawa spektroskopii UV/VIS     237
		4.3.4. Aparatura do pomiarów widm absorpcyjnych     245
		4.3.5. Spektroskopia absorpcyjna aminokwasów i białek     247
		4.3.6. Spektroskopia absorpcyjna kwasów nukleinowych     248
	4.4. Spektrofotometria emisyjna fluorescencji     249
		4.4.1. Podstawy spektroskopii emisyjnej     249
		4.4.2. Wygaszanie fluorescencji     250
		4.4.3. Bezpromieniste przeniesienie energii wzbudzenia     252
		4.4.4. Aparatura do pomiarów widm fluorescencji     254
		4.4.5. Spektroskopia emisyjna aminokwasów, białek i kwasów nukleinowych     257
		4.4.6. Znakowanie biopolimerów do badań spektroskopowych     259
		4.4.7. Zielona fluorescencja      268
		4.4.8. Widma emisyjne fluorescencji chlorofilu     269
		4.4.9. Efekt Kautsky’ego     270
		4.4.10. Fluorescencyjne badanie rozwijania i zwijania białek     270
		4.4.11. Metody badania szybkich reakcji w analizie przepływowej     272
	4.5. Zastosowanie dichroizmu w badaniach biopolimerów     273
		4.5.1. Dichroizm kołowy w badaniu struktury konformacyjnej białek     274
	4.6. Metody optyczne badania biopolimerów     277
		4.6.1. Dwójłomność     277
		4.6.2. Skręcalność optyczna     279
			4.6.2.1. Dyspersja skręcalności optycznej     280
		4.6.3. Metoda dynamicznego rozpraszania światła     282
		4.6.4. Małokątowe rozpraszanie światła (SALS)     286
	4.7. Spektrometria w podczerwieni (IR)     287
		4.7.1. Widma oscylacyjno-rotacyjne biopolimerów     287
		4.7.2. Pomiar widm absorpcyjnych w podczerwieni (IR)     288
		4.7.3. Przygotowywanie próbek biopolimerów do badań widm IR     291
		4.7.4. Widma spektrofotometrii wewnętrznego odbicia promieniowania IR     294
		4.7.5. Widma spektrofotometrii odbicia dyfuzyjnego     297
		4.7.6. Spektroskopia IR wiązania wodorowego     303
		4.7.7. Zastosowanie spektroskopii IR do badania deuterowanych biopolimerów     304
		4.7.8. Spektrofotometria absorpcyjna IR w świetle spolaryzowanym     304
		4.7.9. Spektroskopia IR w bliskiej podczerwieni     306
		4.7.10. Analiza i zastosowania widm IR w badaniach biopolimerów     307
	4.8. Badanie struktur polimerowych metodami spektroskopii Ramana     308
		4.8.1. Podstawy spektroskopii Ramana     308
		4.8.2. Pomiar widm Ramana     309
		4.8.3. Badanie biopolimerów za pomocą spektroskopii Ramana     311
	4.9. Badanie struktur polimerowych metodami magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR)     312
		4.9.1. Podstawy spektroskopii NMR     312
		4.9.2. Pomiar widm NMR biopolimerów     317
		4.9.3. Przesunięcie chemiczne     321
		4.9.4. Interpretacja widm NMR białek     324
		4.9.5. Spektroskopia 13C NMR białek     325
		4.9.6. Spektroskopia NMR w fazie stałej     327
		4.9.7. Dwuwymiarowa spektroskopia 2D-NMR     327
		4.9.8. Metoda chemicznie indukowanej dynamicznej polaryzacji jąder     330
	4.10. Spektroskopia elektronowego rezonansu jądrowego (EPR) w badaniach rodników     330
		4.10.1. Podstawy rezonansu jądrowego     330
		4.10.2. Pomiar rezonansu jądrowego     333
		4.10.3. Znakowanie spinowe     338
		4.10.4. Badanie rozwijania i zwijania białek za pomocą znaczników spinowych     340
	4.11. Krystalizacja peptydów i białek     341
		4.11.1. Podstawy krystalizacji     341
		4.11.2. Krystalizacja polipeptydów i białek     342
		4.11.3. Zagadnienia analizy krystalograficznej     349
	4.12. Metody rentgenograficzne badania morfologii biopolimerów     350
		4.12.1. Podstawy spektrometrii rentgenowskiej     350
		4.12.2. Analiza rentgenograficzna metodami WAXS i SAXS     353
		4.12.3. Bazy danych krystalograficznych     360
	4.13. Metody mikroskopowe     364
		4.13.1. Transmisyjna mikroskopia elektronowa     366
		4.13.2. Skaningowa mikroskopia elektronowa      371
		4.13.3. Skaningowa mikroskopia sił atomowych     374
		4.13.4. Badanie mechanicznego rozwijania białka metodą AFM     377
	LITERATURA     380
	SKOROWIDZ     395
	DOROBEK NAUKOWY PROF. JANA F. RABKA     409