1. A röntgensugárral nyert interferencia kép esetében milyen esetben beszélünk szórásról és milyen esetben beszélünk diffrakcióról?

Átírás

1 1. A röntgensugárral nyert interferencia kép esetében milyen esetben beszélünk szórásról és milyen esetben beszélünk diffrakcióról? Intenzitás Nincs rács, amibe rendeződnek a részecskék Szórás, azaz lecsengő görbe 2θ vagy q

2 Intenzitás Van rács, periódus 2θ vagy q Diffrakció, Bragg csúcsok tapasztalhatók (ezek a valóságban nem ilyen rondák)

3 2. Milyen szögtartományban nyerünk információt az atomok elhelyezkedéséről? (Indoklás) 3. Milyen szögtartományban nyerünk információt a nanométer vagy ennél nagyobb méretskálán? (Indoklás) Bragg egyenlet nλ = 2dsinθ Annyi, hogy a lambda helyébe kb 1,5Å-öt ha behelyettesít az ember, akkor kijön, hogy nagyobb periódustáv (d) esetén kisebb a theta, mert n*lambda állandó Egész konkrétan a 2. kérdésre: az alsó határ 10-20, innen felfelé lehet info a 3. kérdésre: felső határ 5-10, az alsó pedig az, ameddig le tud menni a masina

4 4. Mi az ideális mintavastagság röntgendiffrakciós (képlet is) és elektrondiffrakciós vizsgálatnál? Képlet: I = I 0 *e -μd Lambert-Beer törvénnyel analóg μ az extinkciós együttható, d a mintavastagság olyanra kell d-t megválasztani, hogy az eredeti intenzitás e-ad részére csökkenjen kb. (μ adatbázisban megvan, mellesleg energiafüggő) 5. Mi az előnye a fehérjeszerkezet meghatározásában a fehérje-kristály használatának az oldott fehérjemolekulákkal szemben? Az, hogy a fehérjemolekulák rögzítettek a kristályban, tehát mindig minden atom ugyanott van a másikhoz képest (nincs mozgolódás, mint oldatban), a periódus megvan, amit röntgendiffrakcióval nézni lehet. 6. Hol és milyen berendezésekben lehet kivitelezni a röntgenszórást (röntgendiffrakciót), neutronszórást (neutron diffrakciót), elektrondiffrakciót? röntgenszórás: labor, vagy szinkrotron neutronszórás: neutronreaktor elektrondiffrakció: elektronmikroszkóp (laborban megvalósítható)

5 7. Sorolja fel és ismertesse a modell-membránok fajtáit! 7/a Langmuir-film lipidfilm víz (legyen jó tiszta) teflonkád 7/b Langmuir-Blodgett film lipidfilm (lehet egy- v. többrétegű, hidrofób felületre fordítva is felrakható) szilárd hordozó

6 7/c fél-vezikula kapilláris (benne lipid oldat) lipidréteg (nem önmagába záródó gömb) elektrolit/tetszőleges vizes oldat (extracelluláris tér modellezése

7 7/d vezikula UniLamellar Vesicule (ULV) MultiLamellar Vesicule (MLV) vízmag kettősréteg

8 8. Hogyan működik, és milyen információval szolgál a Langmuir filmmérleg? A vízfelszínen monomolekuláris v. monorészecskés filmet képeznek Ezt egy mozgatható korláttal összenyomják Eközben egy vízbe mártott erőmérővel figyelik a felületi feszültség változását Információ: anyagok nedvesíthetősége, felületi erők, felületi kölcsönhatások + ld. 9. kérdés

9 9. Mi az oldalnyomás? (képlet) Hogyan mérjük? Úgy kell elképzelni a vízfelszíni filmet, mint egy 2D tökéletes gázt ennek értelmében RT = pv egyenlet jobboldalát egy hosszúsággal (l) elosztva RT = Π*A (mert Π= p/ l és A= V/ l ennek a kétdimenziós gáznak a nyomása az oldalnyomás (Π) mérése: Langmuir filmmérleggel (összenyomják a filmet a mozg. korláttal, majd aztán mérik az erőmérővel a fel.felszültséget) 10. Mik a liotróp folyadékkristályos rendszerek? Soroljon fel néhányat! olyan, legalább két komponensű (egyik az oldószer, másik egy amfipatikus molekula) rendszerek, ahol a tulajdonságok a koncentrációtól és a hőmérséklettől függenek pl. kézmosó folyadék, mosószer, nátrium-dodecil-szulfát oldat 11. Milyen fázisok léteznek a liotróp folyadékkristályos rendszerekben? gél, valódi oldat, micellás, hexagonális, kristályos

10 12. Ismertesse az egyrétegű és sokrétegű réteges modell-membrán rendszereket! Ez kb. a 7. kérdés. 13. Mik a vezikulák, jellemezze azokat! Gömb alakba rendeződő rendszerek, ahol a gömb héját egy, vagy több lipid (többnyire foszfolipid) kettősréteg alkotja, belsejében vízmag van. A foszfolipid réteg hidrofil rétegnek mindig hidratáltnak kell lenni A kettősréteg vastagsága a szénlánc hosszától függ, a láncok egymásba ágyazódása szintén Az egyes lipidmolekulák mozgása változhat a hőmérséklettel 14. Milyen lipid alkotók vannak a sejtmembránokban? (példákkal) foszfolipidek (DPPC dipalmitoil-foszfatidilkolin, DPPE dipalmitoilfoszfatidiletanolamin) glikolipidek () proteolipidek vagy lipoproteinek (Apoprotein család a kilomikronban) szfingolipidek (szfingomielin) szteroidok ugyebár (koleszterin, ergoszterin, fitoszterin) + amit akartok

11 15. Ismertesse a DPPC (dipalmitoil-foszfatidilkolin = dipalmitoil-lecitin) és vízből álló rendszer fázisait a hőmérséklet függvényében! Hőmérséklet, C gél fázis ~ 1/ 7 ΔH hullámosgél fázis ΔH Folyadékkristályos fázis nagy rendezettség korlátozott mozgás kisebb rendezettség kevésbé korlátozott mozgás nagy mozgékonyság

12 16. Hogyan határozza meg a vezikula rendszer rétegszerkezetét és a lipidek-kettősrétegen belüli szerkezetet (utalás a 2. és a 3. kérdésre)? Valóban, rétegszerkezet kisszögű röntgen alapján (mert az nano mérettartomány), kettősrétegen belüli szerkezet inkább nagyszögű alapján (mert az inkább atomi tartomány) ld. 2. illetve 3. kérdés

13 17. Ismertesse a Gram negatív és Gram pozitív baktériumok külső membránjának felépítését!

14

15 18. Jellemezze a termotróp folyadékkristályokat és ismertesse fajtáit! 1 komponensű is lehet (szemben a liotróppal) tulajdonságai csak a hőmérséklettől függenek 18/a Nematikus folyadékkristály Irányban rendezett egységek, a tömegközéppontok nem rendezettek 18/b Szmektikus folyadékkristály Az irány és a tömegközéppontok rendezettek

16 18/c Koleszterikus folyadékkristály A molekulák egymásra pakolódnak, egy funkcióscsoport (piros háromszög) más és más pozícióban van (kialakul egy periódus, illetve periódustávolság), ami a látható fény hullámhosszával összevethető a koleszterinnél fedezték fel 19. Hogyan működik a fóliás lázmérő? Az ún. koleszterikus folyadékkristályok színe változik a hőmérséklettől függően. Melegítésre az anyagok színe a teljes látható színtartományban, a vöröstől az ibolyáig változhat. A mérési tartománya 1-2 C-tól kb. 20 C-ig terjed, pontossága néhány tized fok. Tehát ami éppen olyan hőmérsékletű, mint a környezet, az látszik, ami meg nem, az beleolvad a háttérbe (színét tekintve). Hőérzékeny film szükséges.

17 20. Hogyan készül a röntgen rétegfelvétel (a rétegfelvételi eljárás)? Alapja: a sugárgyengülési (=abszorpciós) törvény: I=I 0 e (n 1 x 1 +n 2 x 2 + ) RÉTEGFELVÉTELI ELJÁRÁS = TOMOGRÁFIA Röntgencső mozgatás objektum Leképzett réteg Kazetta/film mozgatás

18 21. Milyen célból és milyen radioaktív izotópokat használnak diagnosztikai célra? PC Fotoelektron sokszorozók Fényvezető Detektor kristály NaI(Tl) Ólom kollimátor Test-rész Radiológia a játszma neve Egyébként köv. dián elég részletesen ott van, igaz, angol nyelven

19

20 22. Ismertesse a komputertomográfia (CT) elvi alapjait! Azonos felvételi pozíciókból készített 2 képsorozat : kontrasztanyag nélkül és kontrasztanyaggal > a két sorozat különbsége Pl. érvizsgálat SZÁMÍTÓGÉPES RÖNTGENTOMOGRÁFIA = KOMPUTERTOMOGRÁFIA: CT Forrás Detektor ennek az elemnek az abszorpciós együtthatója μ ij N X M es mátrix N X M ismeretlenes egyenletrendszer

21 23. Ismertesse a pozitronemissziós tomográf (PET) működési elvét! Hogyan tudják a Pozitronsugárzó izotópot alkalmaz a detektálás alapja, hogy a pozitron-elektron találkozásakor 180 -os szögben szétsugárzó gamma-fotonpárokat egyidőben érzékeli a két detektor koincidencia-kapcsolásban működik a beütés megnő, ha a góc a mérőfejek közé, azokkal egy vonalra esik Ha az egyik detektorhoz közelebb esik, a másikban a jel késik: 1 ns késés 30 cm-nek felel meg. Egymással párhuzamos gyűrű (pl 8 db) Egy gyűrűben 512 db detektor POZITRONSUGÁRZÓ radioaktív izotópra van szükség

22 24. Mi adja az ultrahang diagnosztikai alkalmazásának alapját? A testszövetek akusztikai keménysége eltérő Az UH az eltérő akusztikai keménységű közegek határáról részlegesen visszaverődik. A diaganosztika alapja: a rövid időtartamú impulzusok kibocsátása és az echo visszaérkezése közötti időtartam arányos a reflektáló felületek távolságával. Az időtartamok mérése a testszöveti határok helyének meghatározását biztosítja (Radar elv, denevérek tájékozódása) Néhány MHz rezgésekből ms-ként 1 us időtartamú UH-frekvenciás feszültségjelet bocsát ki. Impulzus indítás t echo

23 25. A számításos kémia alkalmazási lehetőségeinek,területeinek felsorolása, indoklással(példákkal) Kísérletileg nem vizsgálható problémák Kísérleti adatok kiegészítése Kísérleti adatok értelmezése Spektrumok számítása Szerkezet meghatározások finomítása: röntgenkrisztallográfia és NMR Reakciómechanizmus felderítése: reakciólépések, reakcióban résztvevő molekulák és oldalláncok, mi a sebességmeghatározó lépés Átmeneti állapotok vizsgálata Katalízis értelmezése: miért gyorsabb, mint oldatban Enzimaktivitás kinetikájának számítása Ligandumok kötődési energiájának számítása Mutációk hatásának számítása Fehérje-szerkezet stabilitásának számítása Feltekeredés (folding) kinetikájának vizsgálata Szekvencia-hasonlóság esetén szerkezetjóslás

24 26. Ismertesse a biológiai rendszerekben lejátszódó folyamatok időskáláját! időskála mozgásformák példa s (fs ps) vegyértékrezgés, deformációs rezgés, torziós rezgés s (ps ns) felszíni oldalláncok forgása s (ns ms) s (ms ms) s (ms s) másodlagos konformációs változás globális konformációs változás, domén mozgás, eltemetett oldalláncok forgása allosztérikus átmenet, lokális denaturáció, prolinizomerizáció peptid folding, hélix - random coil átmenet enzimkatalízis, ligandum kötődés fehérje folding

25 27. Foglalja össze kvantumkémiai módszerek elméleti alapját. Írja fel a Schrődinger egyenletet! (a rövídítések értelmezését adja meg!) Schrödinger egyenlet: ĤY=EY Hamilton operátor, állapotfüggvény E az energia, pszí a hullámfüggvény Born-Oppenheimer tétel: elektronok és atommagok mozgásának szétválasztása Egyelektron közelítés Sűrűségfunkcionál elmélet (DFT) elektronsűrűség

26 28. A molekulamechanika alapjainak ismertetése. Klasszikus fizikai egyenletek: atomok golyók kötések rugók Egyszerűsítés, kisebb számítási igény gyors Hooke törvény: F = k*x A paramétereket minden atomra meg kell határozni A paraméterek összessége: erőtér Erőterek pl: CHARMM, AMBER, OPLS

27 N i N i j ij j i ij ij ij ij ij torsions n i angles i i i i bonds i N r q q r r n V k l l k r E ,0 2,0 4 4 )) cos( (1 2 ) ( 2 ) ( 2 ) ( kötés-nyújtás kötésszög-hajlítás d + d + d - elektrosztatikus tag torzió változtatás

28 29. Ismertesse a kvantumkémiai (QM) és a molekulamechanikai (MM)módszerek közötti különbségeket, és ezek felhasználását a QM/MM technikákban! ld. 28. és 27. QM: Kötések felhasadása és létrejötte, gerjesztési folyamatok Reaktánsok szubsztrátok, kofaktorok, katalitikus oldalláncok MM: A fehérje aktív centrumon kívüli része és az oldószer