Biofotonikos sando aprašas grįžti
| Dalyko sando kodas(Course unit code) | BSFO3112 |
| Dalyko sando pavadinimas (Course unit title) | Biofotonika (Biophotonics) |
| Dėstytojo (-jų) pedagoginis vardas, vardas ir pavardė (Name and title of lecturer) | Prof. R.Rotomskis,Doc. S.Bagdonas |
| Katedra, centras | Kvantinės elektronikos katedra(Department of Quantum Electronics) |
| Fakultetas, padalinys | Fizikos fakultetas(Faculty of Physics) |
| Dalyko sando lygis (Level of course) | Antrosios pakopos (second cycle) |
| Semestras(Semester) |
Rudens(Autumn) |
| ECTS kreditai(ECTS credits) | 6 |
| VU kreditai (VU credits) | 4 |
| Auditorinės valandos | Viso dalyko: 96 |
Paskaitų: 48 |
|
Seminarų: 16 |
|
| Laboratorinių darbų: 32 | |
| Konsultacijų | |
| Reikalavimai (Prerequisites) | Kokius dalykus studentas jau turi būti išklausęs, kad įsisavintų pateikiamą medžiagą Reikalingos bazinės biologijos, chemijos, optinės spektroskopijos žinios.(Basic knowledge in biology, chemistry, and optical spectroscopy) |
| Dėstomoji kalba(Language of instruction) | Lietuvių (Lithuanian) |
| Dalyko sando tikslai ir numatomi gebėjimai (Objectives and learning outcomes) | Išklausęs kursą studentas įgytų žinių apie šviesos sugertiems dėsnius ir energinius virsmus biologinėse molekulėse, biomolekulių liuminescenciją ir jos pritaikymą biologinių sistemų tyrimuose; suvoktų fotocheminių reakcijų mechanizmus ir dėsningumus, gebėtų parinkti optimalius optinius metodus biologinių sistemų tyrimams, analizuoti sugerties ir fluorescencijos spektroskopijos duomenis.(After finishing the course a student will get knowledge about the laws of light absorption and energy transformation in biomolecules, luminescence and its applications when studying biosystems; understand the mechanisms and regularities of photochemical reactions; be able to choose optimal optical methods for studies of biosystems and to analyse the absorption and fluorescence spectroscopy data.) |
| Dalyko sando turinys(Course unit content) | Įvadas. Šviesos charakteristikos. Elektroniniai šuoliai molekulėse. Monochromatinės šviesos sugertis. Biologiškai aktyvių molekulių struktūros ir spektrų sąryšis. Kiekybinė ir kokybinė spektrofotometrinė analizė. Skirtuminė spektrofotometrija. Spektrų iškraipymai biologiniuose objektuose. Daugkartinis atspindys. Sklaida. Rėčio efektas. Reabsorbcija. Aplinkos įtaka biomolekulių sugerties spektrams.Biologinių sistemų fotoliuminescencija. Liuminescencinė analizė. Liuminescencijos žadinimo spektrai. Liuminescencijos ekranavimo reiškinys. Liuminescencijos reabsorbcija. Molekulių sužadintos būsenos gyvavimo trukmė. Fluorescencijos kvantinio našumo ir sužadintų molekulių gyvavimo trukmės ryšys. Statinis ir dinaminis fluorescencijos gesinimas. Šterno-Folmerio (Stern-Volmer) lygtis. Dimerų ir eksimerų fluorescencija. Liuminescencijos poliarizacija ir jos taikymas molekulių tyrimui. Biomolekulių tripletinės būsenos. Biologinių sistemų tyrimas naudojant fluorescencinius zondus.Elektroninio sužadinimo energijos pernaša. Energijos pernašos reiškinys. Induktyvioji rezonansinė energijos pernaša. Atstumo tarp molekulių, baltyminių globulių vertinimas iš induktyvinės rezonansinės energijos pernašos. Lipidinio dvigubo sluoksnio storio, baltymų susirišimo su membrana įvertinimai. Pakaitinė rezonansinė energijos pernaša.Pirminių fotovyksmų dėsningumai ir jų tyrimo eksperimentiniai metodai. Fotobiologiniai vyksmai ir jų pakopos. Fotocheminio poveikio spektras. Sužadintos būsenos molekulių savybių pokyčiai. Kompleksai, sąlygoti krūvio pernašos. Pirminių fotoproduktų tyrimo metodai.Biologinių molekulių fotopažaidos. UV spinduliavimo poveikis nukleino rūgštims. UV spinduliavimo paveiktų baltymų ir aminorūgščių pažaidos. Aromatinių aminorūgščių pirminių fotoproduktų prigimtis. UV poveikis biologinėms membranoms.Fotosensibilizacinių reakcijų veika biologinėse sistemose. Bedeguoninės fotosensibilizacinės reakcijos. Fotodinaminiai reiškiniai. Kiti fotosensibilizuotos oksidacijos bei redukcijos mechanizmai.———————————————————————-Introduction. Characteristics of light. Electronic transition in molecules. Absorption of monochromatic light. Relationship between the structure and the spectrum of biologically active molecules. Qualitative and quantitative spectrophotometric analysis. Differential spectropho-tometry. Distortion of spectra in biological objects. Multiple reflections. Scattering. “Sieve effect”. Reabsorption. Environmental influence on absorbance of biomolecules.Photoluminescence of biological systems. Luminescence analysis. Luminescence excitation spectra. Luminescence screening effect. Reabsorption of luminescence. Lifetime of the molecular excited state. Relationship between the fluorescence quantum yield and the lifetime of the excited state. Static and dynamic fluorescence quenching. Stern-Volmer equation. Fluorescence of dimers and eximers. Luminescence polarization and its applications in studies of molecules. Triplet state of biomolecules. Studies of biological systems by means of fluorescing probes.
Energy transfer of electronic excitation. Energy transfer phenomena. Inductive resonance energy transfer. Estimation of intramolecular distances. Measurements of lipid bilayer thickness and intermolecular binding. Exchange resonance energy transfer. Regularities of primary photoprocesses and their experimental studies. The stages of the photobiological processes. Photochemical action spectrum. Changes of molecular properties in the excited state. Charge-transfer complexes. Primary photoproducts: methods of studies. Photodamage of biological molecules. Effect of UV radiation on nucleic acids. Photodamage of proteins and amino acids exposed to UV radiation. Origin of primary photoproducts of amino acids. Effect of UV on biological membranes. Mechanisms of photosensitised reactions in biological systems. Anoxic photosensitized reactions. Photodynamic processes. Other mechanisms of photooxidation and photoreduction.
|
| Pagrindinės literatūros sąrašas (Reading list) | 1. R.Rotomskis, S.Bagdonas, J.Valančiūnaitė, Fotobiologija, VU leidykla, Vilnius, 2007, p.165.2. А.Б.Рубин, Биофизика, 1-2 т., М.: Книжный дом “Университет”, 20003. Ю.А.Владимиров, А.Я.Потапенко, Физикoхимические основы фотобиологических процессов, М. Высшая школа. 1989. |
| Papildomos literatūros sąrašas | 1. Handbook of Optical biomedical diagnostics, ed.V.V.Tuchin, SPIE Press, Washington, 20022. New Trends in Fluorescence Spectroscopy, ed. B.Valeur, J.-C.Brochon, Springer, Berlin, 2001 |
| Mokymo metodai (Teaching methods) | Dalyko turinys išdėstomas paskaitų metu. Naujausia medžiaga aptariama seminaruose, kuriems studentai paruošia referatus pasirinkta tema raštu, ir perskaito žodinius pranešimus auditorijai. Teorinė medžiaga praktiškai įtvirtinama atliekant laboratorinius darbus.(The material is given during the lectures. The newest topics are discussed during seminars, for which students prepare written synopsis and oral presentations to the auditorium. Theoretical knowledge is consolidated during practical activities.) |
| Lankomumo reikalavimai (Attendance requirements) | Privalomas dalyvavimas seminaruose ir laboratorinių darbų užsiėmimuose.(Attendance of the seminars and practical activities is obligatory.) |
| Atsiskaitymo reikalavimai (Assessment requirements) | Egzaminas raštu(Written exam) |
| Vertinimo būdas (Assessment methods) | Atsakymai į egzamino klausimus vertinami 10 balų sistema.(Answers to the exam questions are rated applying 10 points system.) |
| Aprobuota katedros | data |
| Patvirtinta Studijų programos komiteto | data |