Zajęcia rozpoczynają się od wykładu wprowadzającego, po wysłuchaniu którego uczniowie udają się do laboratoriów. W trakcie części eksperymentalnej uczestnicy zajęć pracują w grupach około 5-osobowych mając do dyspozycji wyposażenie Pracowni, w tym spektrofotometr (w niektórych przypadkach, dodatkowo, spektrofluorymetr lub aparat do elektroforezy), zestaw pipet i próbówek oraz dostosowane do ćwiczenia odczynniki chemiczne. Samodzielnie, pod okiem prowadzącego ćwiczenie, przygotowują próbki do badań i wykonują pomiary. Każda grupa realizuje jeden, ten sam temat wskazany przez nauczyciela. Do wyboru są ćwiczenia z listy poniżej. Podczas zajęć uczniowie znajdują się pod opieką nauczyciela, a prowadzą je pracownicy i doktoranci Wydziału Fizyki. Zajęcia odbywają się na Pracowni Biofizycznej Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego, ul Pasteura 5 we wtorki i czwartki w godz. 8.00 - 12.00. Na uczestników przedstawiciel pracowni będzie czekał w holu przy wejściu głównym do budynku, od rogu ulic Pasteura i Pogorzelskiego.

Kliknij na tytuł zajęć, by dowiedzieć się o nich więcej.

Zgłoś klasę / grupę

Wybrane metody oznaczania stężenia białek

Oznaczanie stężeń białek jest jednym z podstawowych zadań wykonywanych w laboratoriach naukowych i przemysłowych. Istnieje kilka metod, które to umożliwiają. Na wykładzie uczniowie zapoznają się z podstawowymi informacjami na temat białek, ich budowy, pełnionych funkcji oraz sposobów oznaczania ich stężeń. Z kolei na warsztatach poznają dwie najczęściej używane metody do oznaczania stężenia białka: metodę Bradforda i metodę opierającą się na prawie absorpcji Lamberta-Beera. Następnie samodzielnie przygotują krzywą kalibracyjną i oznaczą stężenie nieznanej próbki białka. Na koniec przedyskutują wyniki uzyskane dwiema metodami.

Izolacja inwertazy z drożdży piekarskich

Inwertaza jest enzymem, który jest powszechnie używany w przemyśle spożywczym m.in. do spulchniania chleba, wyrobu sztucznego miodu, cukierków i likierów oraz w produkcji mrożonych deserów. To dzięki niemu pszczoła produkuje miód. U ludzi inwertazę można znaleźć w komórkach nabłonka wyściełającego jelito cienkie, natomiast jej najpowszechniejszym źródłem są drożdże. W ostatnich latach zainteresowanie inwertazą wzrosło dzięki możliwości zastosowania jej w produkcji pre- i probiotyków. Enzym ten katalizuje reakcję hydrolizy wiązania glikozydowego w sacharozie, czyli w powszechnie znanym i używanym cukrze stołowym. W wyniku tej reakcji powstaje glukoza i fruktoza. Podczas zajęć uczniowie będą mogli w prosty sposób  samodzielnie wyizolować enzym z drożdży oraz sprawdzić jego działanie. Monitorowanie działania enzymu będzie możliwe dzięki redukującym właściwościom powstającej podczas reakcji glukozy, która powoduje zmianę barwy zastosowanych odczynników (odczynnik Benedicta, odczynnik dinitrosalicylowy).  Będziemy mogli śledzić tempo zachodzącej reakcji hydrolizy dzięki pomiarom spektroskopowym.

Identyfikacja składników komórki

Ćwiczenie ma na celu zapoznanie uczniów z podstawowymi metodami biofizycznymi (spektrofotometrią UV-VIS i spektrofluorymetrią) oraz sposobem, w jaki metody te mogą być wykorzystane do badania makrocząsteczek.  Dodatkowo, uczniowie poznają makrocząsteczki, z których zbudowane są komórki oraz ich podstawowe właściwości. Zadaniem uczniów będzie zidentyfikowanie zawartości próbek zawierających przykładowe makrocząsteczki – odpowiednio białko, DNA, polisacharyd, lipid, oraz dodatkowo aminokwas, peptyd, monosacharyd, witaminę C i witaminę B2. Każda grupa dostanie swój zestaw próbek o nieznanej zawartości oraz tablice z krótkim ogólnym opisem tych związków. Następnie uczniowie zidentyfikują otrzymane związki wykorzystując poznane metody biofizyczne oraz kilka prostych metod biochemicznych.

Białka też można krystalizować - jak i po co się to robi?

Krystalizować można nie tylko małe cząsteczki, takie jak NaCl, ale również duże molekuły biologiczne: na przykład białka i kwasy nukleinowe. Na zajęciach dowiemy się, w jaki sposób należy poszukiwać warunków krystalizacji takich makromolekuł, co to jest iloczyn rozpuszczalności i czynnik strącający. Uczestnicy, pod opieką prowadzącego, przeprowadzą samodzielnie eksperymenty. Będą obserwować jakie są zależności między stężeniem białka i czynnikami strącającymi, a  liczbą, rozmiarem i jakością kryształów. Dzięki badaniom kryształów ustalą, w jaki sposób uzyskuje się struktury cząsteczek białek z rozdzielczością atomową. Dowiedzą się jakie są główne zastosowania wiedzy o strukturach białkowych: od badań podstawowych, czyli zrozumienia chemii życia, po zastosowania praktycznie - poszukiwania leków czy konstruowanie sztucznych białek.

Izolacja barwników roślinnych (chlorofilu oraz antocyjanów)

Wiele barwników stosowanych w rozmaitych gałęziach przemysłu można wyizolować z roślin. Szczególnie właściwości charakteryzują barwniki z grupy chlorofili oraz antocyjanów. Chlorofile nadają zieloną barwę liściom, natomiast antocyjany znajduje się między innymi w liściach kapusty czerwonej (ich barwa zależy od pH). Wykład obejmuje następujące zagadnienia: falowa natura światła; mechanizm absorpcji światła; długości fali związane z poszczególnymi kolorami; barwniki naturalne występujące w roślinach równowaga kwasowo-zasadowa zależność barwy od pH środowiska zasada działania spektrofotometru chromatograficzne metody rozdziału substancji Podczas warsztatów uczniowie przeprowadzą ekstrakcję barwników roślinnych przy pomocy prostych metod laboratoryjnych oraz sprawdzą wpływ pH środowiska na barwę antocyjanów wyizolowanych z liści kapusty czerwonej. Wykonają widma absorpcyjne wybranych roztworów barwników. Dokonają też rozdziału barwników pochodzących z zielonych liści metodą chromatograficzną.

Jak powstają kolory?

Otaczający nas świat jest kolorowy. Niektóre z barw wynikają z pochłaniania promieniowania widzialnego, inne z jego emisji (np. markery fluorescencyjne). W trakcie warsztatów dowiemy się, jak powstają kolory i jak je mierzymy. Wykład obejmuje następujące zagadnienia: falowa natura światła; długości fali związane z poszczególnymi kolorami; energia fali świetlnej i energia wzbudzeń elektronowych w cząsteczce w zależności od jej struktury. absorpcja promieniowania widzialnego przez substancje chemiczne; fizjologiczny mechanizm widzenia barwnego; koło barw, addytywne i substraktywne mieszanie barw; zjawisko fluorescencji. zasada działania spektrofotometru i spektrofluorymetru Podczas warsztatów uczniowie będą mogli wykonać widma absorpcyjne wykonanych przez siebie roztworów kilku barwników spożywczych (pochodzących z gotowych farbek do barwienia pisanek): czerwieni koszenilowej A, tartrazyny (żółty), żółcieni pomarańczowej, błękitu brylantowego, rodaminy jako przykładu barwnika fluorescencyjnego. Na podstawie zarejestrowanych widm uczniowie zaobserwują związek absorpcji konkretnych długości fali z wrażeniem kolorystycznym odbieranym przez ludzkie oko. Ponadto (dla bardziej zaawansowanych w nauce fizyki/chemii) – będą mogli zaobserwować związek pomiędzy pochłanianymi długościami fali a rozmiarem układu wiązań podwójnych w cząsteczce barwnika. Następnie, wykorzystując spektrofluorymetr zapoznają się z widmem emisyjnym rodaminy.

Jak badamy aktywność katalityczną enzymów?

Enzymy to katalizatory biologiczne, dzięki którym reakcje biochemiczne, naturalnie przebiegające w przyrodzie, są w organizmach żywych przyspieszane czasem milionkrotnie. Bez ich obecności życie na Ziemi nie mogłoby istnieć w obecnej formie. Z drugiej strony wysoka aktywność katalityczna enzymów jest czasem niepożądania, np. w chorobach nowotworowych, a skutecznie blokujące ich działanie substancje (inhibitory) stają się lekami. Każdy enzym katalizuje ściśle określoną reakcję, np.: acetylocholinesteraza odpowiada za rozkład acetylocholiny (neurotransmitera), a dehydrogenaza alkoholowa za metabolizm etanolu. Na zajęciach będziemy pracować z enzymem o nazwie fosforylaza nukleozydów purynowych (PNP), który odpowiedzialny jest za recykling cząsteczek wykorzystywanych do budowy DNA.   Wykład obejmuje następujące zagadnienia: - budowa enzymów, substraty i inhibitory reakcji enzymatycznej - kinetyka reakcji katalizowanych przez enzymy - zależność aktywności enzymów od temperatury - metody badania aktywności enzymów - zasada działania spektrofotometru, absorpcja światła   W czasie warsztatów przeprowadzimy pomiary aktywności katalitycznej, to znaczy zbadamy, w jaki sposób różne czynniki fizykochemiczne wpływają na szybkość reakcji prowadzonej przez enzymy 1)         Mierząc absorpcję powstającego produktu lub ubywającego substratu wyznaczymy szybkość reakcji enzymatycznej. 2)         Zbadamy, jak stężenie substratu wpływa na wydajność pracy enzymu. 3)         Sprawdzimy, jaki wpływ na szybkość reakcji ma temperatura (jak ważna dla pracy enzymu jest odpowiednia temperatura) 4)         Dowiemy się, w jaki sposób można zahamować pracę enzymu.