Izolačné a separačné metódy biomakromolekúl (N-bBBT-101/15)

Študent získa poznatky z nasledujúcich oblastí separačnej vedy zameranej na analýzu a charakterizáciu biologických vzoriek: Základné charakteristické črty a vlastnosti biomakromolekúl z pohľadu potrieb separácia a detekcie. Princíp komplementárnosti a interakcie v separačnom systéme. Separačné metódy a ich klasifikácia. Parametre charakterizujúce analytickú, preparatívnu a priemyslovú izoláciu a separáciu biopolymérov. Rozpustnosť a efekt inklúzie. Selektívne rozpúšťanie a izolačné metódy. Extrakcia v systéme kvapalina-kvapalina. Separácia na základe distribúcie biomakromolekúl vo fázových systémoch. Separačné mechanizmy chromatografických metód. Základné parametre charakterizujúce kvalitu chromatografických separácií. Separácia biomakromolekúl na základe ich rýchlosti v gradiente poľa. Elektroseparačné metódy ZE, ITP, IEF. Frakcionácia tokom v poli FFF. Odstreďovanie. Separácie založené na gradientovom prechode cez rôzne druhy membrán (ultrafiltrácia, dialýza). Kombinované separačné metódy. Záverečná skúška testom a ústnou odpoveďou.

Sylabus prednášok

  1. Prečo a ako separujeme chemické látky? Koľko biomakromolekulových a k nim majúcich vzťah látok je v súčasnosti známych? Chemická štruktúra biomakromolekúl a ich vlastnosti, biologická aktivita látok. Separačné systémy, ich kasifikácia, transportné a distribučné javy.
  2. Premenné charakterizujúce analytickú, preparatívnu a priemyslovú izoláciu a separáciu biomakromolekúl a supramolekulových štruktúr. hodnotenie kvality separácie. Princípy zelenej chémie a ich aplikácia v biotechnológii na príklade separácie a izolácie látok.
  3. Interakcie v separačných systémoch, štruktúra vodného prostredia, hydrofóbny efekt. Princíp komplementárnosti.
  4. Metodológia optimalizácie izolácie, separácie a detekcie biopolymérov.
  5. Rozpustnosť biopolymérov a efekt inklúzie. Selektívna a skupinová extrakcia z tuhej matrice, tkanív, pletív a membrán.  Separácia proteínov vysoľovaním a vsoľovaním. Zrážanie a kryštalizácia. Lyofilizácia.
  6. Extrakcia v systéme kvapalina-kvapalina, pevná látka- kvapalina a extrakcia pevnou látkou SPE.
  7. Chromatografické metódy a ich klasifikácia. Separačné mechanizmy chromatografických metód. Gélová chromatografia.
  8. Základné parametre charakterizujúce kvalitu chromatografických separácii.Metóda HPLC.
  9. Separácia biomakromolekúl na základe ich rýchlosti v gradiente poľa. Elektroseparacné metódy ZE, ITP, IEF. Plošné vs kapilárne a stĺpcové techniky. Premenné ovplyvňujúce kvalitu separácie.
  10. Optimalizácia separácie a detekcie biopolymérov v elektroseparačných metódach.
  11. Separácia biomakromolekúl frakcionáciou tokom v poli FFF. Odstreďovanie.
  12. Separácie založené na gradientovom prechode cez rôzne druhy membrán, ultrafiltrácia, dialýza. Mikrodialýza ako nástroj štúdia organizmov in-vivo.
  13. Kombinované separačné techniky, ortogonálnosť, komprehenzivne techniky. Prípadové štúdie – typické príklady aplikácií izolačných a separačných metód pri riešení vedeckých a biotechnologických problémov. 

Hodnotenie predmetu

Maximálny počet 100 bodov

  1. Prednáška, max. 100 bodov:

    • povinná záverečná písomná skúška zložená z dvoch častí (písomnej a ústnej).

Celkové hodnotenie predmetu

92 - 100 bodov A
84 - 91 bodov B
76 - 83 bodov C
68 - 75 bodov D
60 - 67 bodov E
0 - 59 bodov FX

Podmienky pre absolvovanie cvičení a seminárov

  • ak študent príde na cvičenie nepripravený (VP UK č.8/2015, Článok 15, odsek 3, písmeno g a Článok 24, odsek 4) alebo v priebehu cvičenia sa bude chovať neadekvátne (VP UK č.8/2015, Článok 15, odsek 3, písmeno h), poruší bezpečnosť pri práci a ohrozí tým svoje zdravie alebo zdravie svojich kolegov (VP UK č.8/2015, Článok 47), vyučujúci ho môže vylúčiť z cvičenia bez nároku na náhradné odcvičenie úlohy
  • študent musí absolvovať všetky laboratórne cvičenia (VP UK č.8/2015, Článok 21, odsek 9),
  • v prípade neúčasti študenta na cvičeniach, musí študent dokladovať dôvod svojej neúčasti, inak mu vyučujúci nemusí uznať zápočet a študent následne nebude pripustený ku skúške (VP UK č.8/2015, Článok 21, odsek 9 a Článok 24, odsek 4),
  • ak študent vymešká cvičenie a vyučujúci uzná jeho dôvody ako opodstatnené, docvičovanie úloh resp. získanie bodov stratených kvôli neúčasti sa bude riešiť individuálne na základe okolností a písomnej dohody medzi študentom a vyučujúcim (VP UK č.8/2015, Článok 21, odsek 9),
  • študenti majú nárok na jeden náhradný termín (spravidla v 13. týždni semestra), počas ktorého si môžu docvičiť vymeškané úlohy (okrem prípadov menovaných v prvom bode) (VP UK č.8/2015, Článok 21, odsek 9).
  • študent je povinný nahlásiť ešte pred absolvovaním cvičenia každú skutočnosť, ktorá by mohla ohroziť bezpečnosť a zdravie ľudí v laboratóriu alebo spôsobiť materiálne škody (VP UK č.8/2015, Článok 15, odsek 3, písmeno b a Článok 47)
  • ak študent vymešká viac ako jeden seminár bez dôveryhodného dokladovania dôvodu neúčasti, vyučujúci mu nemusí uznať zápočet a študent následne nebude pripustený ku skúške,
  • ak niektorý seminár alebo cvičenie odpadnú v dôsledku sviatkov alebo dekanského/rektorského voľna, body získateľné za tieto aktivity sa odpočítajú z maximálneho počtu bodov a percentuálna úspešnosť študenta sa vypočíta pomocou zníženého maximálneho počtu dosiahnuteľných bodov.

Ostatné problémy sa budú riešiť v zmysle Študijného poriadku UK v Bratislave zverejneného na webovej stránke fakulty.

Študijný materiál a Obsluha prístroja

Odporúčaná literatúra

  • B. Sivasankar,  Bioseparations: Principles and Techniques, PHI Learning Pvt. Ltd., 2000
  • S. Ahuja (Ed.) Handbook of Bioseparations Academic Press 2000
  • P. Klouda, Moderní analytické metody, Nakl. P. Klouda Ostrava
  • J. Lehotay, Separačné metódy v analytickej chémii, STU v Bratislave, 2009
  • E. Plško, Všeobecná analytická chémia, 2 THETA, Český Těšín, 2011
  • J. Sádecká, A. Purdešová, Úprava vzorky v analytickej chémii, STU v Bratislave, 2012
  • J. Labuda kol., Príručka vybraných pojmov v analytickej chémii, STU v Bratislave, 2012
  • Sádecká J., Netriová J., Májek P., Analytické metódy v klinickej chémii, ÚACH FCHPT STU v Bratislave 2008