12/5/2012. Biomolekuláris szerkezet. Diffrakció, röntgenkrisztallográfia, fény- és elektronmikroszkópia. Tömegspektrometria, CD.

Hasonló dokumentumok
Röntgendiffrakció. Orbán József PTE, ÁOK, Biofizikai Intézet november

Biomolekuláris szerkezet

Orvosi Biofizika I. 12. vizsgatétel. IsmétlésI. -Fény

Optika gyakorlat 6. Interferencia. I = u 2 = u 1 + u I 2 cos( Φ)

OPTIKA. Vozáry Eszter November

Kristályok optikai tulajdonságai. Debrecen, december 06.

Név... intenzitás abszorbancia moláris extinkciós. A Wien-féle eltolódási törvény szerint az abszolút fekete test maximális emisszióképességéhez

Optika és Relativitáselmélet II. BsC fizikus hallgatóknak

Legyen a rések távolsága d, az üveglemez vastagsága w! Az üveglemez behelyezése

Rövid ismertető. Modern mikroszkópiai módszerek. A mikroszkóp. A mikroszkóp. Az optikai mikroszkópia áttekintése

Optikai spektroszkópia az anyagtudományban 8. Raman spektroszkópia Anizotrópia IR és Raman spektrumokban

Abszorpciós spektroszkópia

A fény mint elektromágneses hullám és mint fényrészecske

Az elektromágneses hullámok

Az optika tudományterületei

Abszorpciós fotometria

Röntgen sugárzás. Wilhelm Röntgen. Röntgen feleségének keze

13. Előadás. A Grid Source panelen a Polarization fül alatt megadhatjuk a. Rendre az alábbi lehetőségek közül választhatunk:

Műszeres analitika II. (TKBE0532)

OPT TIKA. Hullámoptika. Dr. Seres István

A látás és látásjavítás fizikai alapjai. Optikai eszközök az orvoslásban.


Az Ampère-Maxwell-féle gerjesztési törvény

Optika Gröller BMF Kandó MTI

Orvosi Biofizika A fény biofizikája

Mérés spektroszkópiai ellipszométerrel

ELTE II. Fizikus 2005/2006 I. félév KISÉRLETI FIZIKA Optika 8. (X. 5)

A fény tulajdonságai

A lézer alapjairól (az iskolában)

Abszorpciós spektrometria összefoglaló

TÁVKÖZLÉSI ISMERETEK FÉNYVEZETŐS GYAKORLAT. Szakirodalomból szerkesztette: Varga József

Optika gyakorlat 7. Fresnel együtthatók, Interferencia: vékonyréteg, Fabry-Perot rezonátor

E (total) = E (translational) + E (rotation) + E (vibration) + E (electronic) + E (electronic

Látás. Látás. A környezet érzékelése a látható fény segítségével. A szem a fényérzékelés speciális, páros szerve (érzékszerv).

Röntgensugárzás az orvostudományban. Röntgen kép és Komputer tomográf (CT)

Optika az orvoslásban

Mikroszerkezeti vizsgálatok

Optika és Relativitáselmélet II. BsC fizikus hallgatóknak

Az elektromágneses sugárzás kölcsönhatása az anyaggal

Rezgés, Hullámok. Rezgés, oszcilláció. Harmonikus rezgő mozgás jellemzői

Optika fejezet felosztása

OPTIKA. Hullámoptika Diszperzió, interferencia. Dr. Seres István

Infravörös, spektroszkópia

Modern Fizika Labor. 17. Folyadékkristályok

Geometriai és hullámoptika. Utolsó módosítás: május 10..

Biofizika. Sugárzások. Csik Gabriella. Mi a biofizika tárgya? Mi a biofizika tárgya? Biológiai jelenségek fizikai leírása/értelmezése

Tartalomjegyzék. Emlékeztetõ. Emlékeztetõ. Spektroszkópia. Fényelnyelés híg oldatokban A fény; Abszorpciós spektroszkópia

Spektrográf elvi felépítése. B: maszk. A: távcső. Ø maszk. Rés Itt lencse, de általában komplex tükörrendszer

Abszorpciós fotometria

ELEKTROMÁGNESES REZGÉSEK. a 11. B-nek

Abszorpciós fotometria

Tartalomjegyzék. Emlékeztetõ. Emlékeztetõ. Spektroszkópia. Fényelnyelés híg oldatokban 4/11/2016. A fény; Abszorpciós spektroszkópia

Röntgensugárzás. Röntgensugárzás

2. Miért hunyorognak a csillagok? Melyik az egyetlen helyes válasz? a. A Föld légkörének változó törésmutatója miatt Hideg-meleg levegő

CD-spektroszkópia. Az ORD spektroskópia alapja

Ψ - 1/v 2 2 Ψ/ t 2 = 0

Elektrooptikai effektus

Kísérleti forduló július 17., csütörtök 1/8 Kísérlet: Látni a láthatatlant (20 pont)

Abszorpciós fotometria

Műszeres analitika. Abrankó László. Molekulaspektroszkópia. Kémiai élelmiszervizsgálati módszerek csoportosítása

Milyen simaságú legyen a minta felülete jó minőségű EBSD mérésekhez

Hullámok tesztek. 3. Melyik állítás nem igaz a mechanikai hullámok körében?

Röntgenanalitika. Röntgenradiológia, Komputertomográfia (CT) Röntgenfluoreszcencia (XRF) Röntgenkrisztallográfia Röntgendiffrakció (XRD)

Optika Gröller BMF Kandó MTI

A fény terjedése és kölcsönhatásai I.

Visszaverődés. Optikai alapfogalmak. Az elektromágneses spektrum. Az anyag és a fény kölcsönhatása. n = c vákuum /c közeg

- abszolút törésmutató - relatív törésmutató (más közegre vonatkoztatott törésmutató)

A légköri sugárzás. Sugárzási törvények, légköri veszteségek, energiaháztartás

Fényvezető szálak és optikai kábelek

Rezgések és hullámok

Optika. sin. A beeső fénysugár, a beesési merőleges és a visszavert, illetve a megtört fénysugár egy síkban van.

Elektromágneses hullámok - Interferencia

11.3. Az Achilles- ín egy olyan rugónak tekinthető, amelynek rugóállandója N/m. Mekkora erő szükséges az ín 2 mm- rel történő megnyújtásához?

11. Egy Y alakú gumikötél egyik ága 20 cm, másik ága 50 cm. A két ág végeit azonos, f = 4 Hz

Optika mérések építőmérnököknek

mágneses-optikai Kerr effektus

( ) A visszaverődő fény intenzitását kifejezve az. Optika mérések építőmérnököknek

Távérzékelés, a jöv ígéretes eszköze

Optika és Relativitáselmélet

Az elektron hullámtermészete. Készítette Kiss László

Modern mikroszkópiai módszerek

3. OPTIKA I. A tér egy pontján akárhány fénysugár áthaladhat egymás zavarása nélkül.

Egy kvantumradír-kísérlet

Fényhullámhossz és diszperzió mérése

MÉRÉS SPEKTROSZKÓPIAI ELLIPSZOMÉTERREL

A szubmikronos anyagtudomány néhány eszköze. Havancsák Károly ELTE TTK Központi Kutató és Műszer Centrum július.

OPTIKA. Hullámoptika Diszperzió, interferencia. Dr. Seres István

Hullámmozgás. Mechanikai hullámok A hang és jellemzői A fény hullámtermészete

A hullámok terjedése során a közegrészecskék egyensúlyi helyzetük körül rezegnek, azaz átlagos elmozdulásuk zérus.

Optika I. 1. Geometriai optika A geometriai optika törvényei A teljes visszaver dés

A hőmérsékleti sugárzás

19. Sav-bázis indikátorok disszociáció állandójának spektrofotometriás meghatározása. Előkészítő előadás

Fény- és fluoreszcens mikroszkópia. A mikroszkóp felépítése Brightfield mikroszkópia

19. Sav-bázis indikátorok disszociáció állandójának spektrofotometriás meghatározása. Előkészítő előadás Módosított változat

Röntgendiagnosztika és CT

Optikai alapmérések. Mivel több mérésről van szó, egyesével írom le és értékelem ki őket. 1. Törésmutató meghatározása a törési törvény alapján

Hangintenzitás, hangnyomás

Kvalitatív fázisanalízis

Mézerek és lézerek. Berta Miklós SZE, Fizika és Kémia Tsz november 19.

MIKROSZKÓPIA. "mikrosz" (kicsiny) "szkopeo" (nézek)

Átírás:

fáziskülönbség egy adott távolság után konstruktív/destruktív interferencia Biomolekuláris szerkezet. Diffrakció, röntgenkrisztallográfia, fény- és elektronmikroszkópia. Tömegspektrometria, CD. c 2 > c 1 l = x λ 2 > 1 ; f = c o λ o = c 2 λ 2 = c 1 λ 1 λ 2 λ 1 = c 2 c 1 > 1; c 2 > c 1 n m = c o n c m,1 = c o ; n m c m,2 = c o m,1 c m,2 c m = f ν n m ν = c o c m ν Diszperzió: egy fizikai mennyiség függése a frekvenciától (hullámhossztól) Diszperzió A fény (elektromágneses hullámok) fizikai tulajdonságai Polarizált fény megfigyelések Intenzitás ~ A 2 (E,B) hullám természet; fázis hullám természet; frekvencia f or hullám természet; egyetlen foton energiája = h f részecske természet; Fénysebesség c (c vacuum ~ 3.0 10 8 m/s.) törésmutató: n = cvacuum mennyivel "lassúbb" a fény egy közegben, c medium mint a vákumban polarizálatlan polarizált kombinált ctenophore plankton. tintahal poláros fényben energiamegmaradás törvénye: light = h f = cvacuum λ vacuum = c medium λ medium n = c vacuum c medium = λ vacuum λ medium A csíkolat megjelenése éppen ellentétes a normál mikroszkópos képhez képest n 21 = c2 c 1 = λ2 λ 1 következmény: ha c 2 > c 1 then 2 > 1 ; harántcsíkolt izom polarizációs mikr. felvétel 1

A poláros fény A fény polarizációja polarizátor analizátor A napfény polarizációja szóródás révén poláros fény keresztezett polarizátor és analizátor! a polarizációs mikroszkóp felépítése A.) reflexiós polarizáció a reflektált sugár teljesen polarizált, ha a beesési szög = Brewster-szöggel B.) kettőstörő kristály Cirkulárisan poláros fény (bal, jobb) erre a polarizációs irányú fényre ez az irány gyorsabb terjedést tesz lehetővé néhány kristályban, anyagban: c m = f (polarizációs sík) Néhány anyagban (királis rdsz.): c m = f (fény cirkuláris polarizációs irányától; L/D) Optikai kettőstörés: a törésmutató (~ fénysebesség) függ a lineárisan poláros fény polarizációs síkjától Fermat-elv: (a legrövidebb idők elve) a fény, két pont között mindig a legrövidebb időnek megfelelően terjed. cirkuláris kettőstörés: a törésmutató (~ fénysebesség) függ a cirkuláris polarizációs iránytól 2

Dichroizmus 1.) Egy adott hullámhossz(tartomány) vagy áthalad, vagy teljesen reflektálódik egy anyag felületéről (dikroikus tükrök) 2.) A különböző polarizációs állapotú fényhullámok az anyagon áthaladva különböző mértékben abszorbeálódnak ad. 1.: ad. 2.: dikroikus szűrők (pl. fluor. mikroszk.) sugárosztóként működhetnek a visszavert fény színe Cirkuláris dikroizmus (CD) módszer a biológiai molekulák vizsgálatára Elv: hullámhossz-függő cirkuláris dikroizmus a jobbra-, balra cirkulárisan poláros fény elnyelése különbözik a közegben; ÉS függ a frekvenciától (hullámhossztól) is linárisan pol. fény preferált abszorpció fehérje CD-spektruma DNS CD-spektruma lineáris-, cirkuláris dikroizmus lineáris az egyik síkban polarizált fényt a közeg jobban elnyeli; cirkuláris az egyik cirkulárisan poláros fény jobban elnyelődik (CD) Emlékeztető: Diszperzió: egy fizikai tulajdonság frekvencia-függése. CD-diszperzió vagy optikai rotációs diszperzió (ORD) módszer a molekukák bizonyos szerkezetének vizsgálatára (konfiguráció, másodlagos szerkezet, kiralitás) Összefoglalás Mi a CD-spektrum? x: hullámhossz vagy frekvencia y: a molaris extinkciós együttható különbsége a két ellentétesen cirkuláris polarizált fény között (vagy azzal arányos forgatóképesség) Hogyan határozzuk meg a másodlagos szerkezetet? c m = f ν, polarizációs sík ν, polarizációs irány(l v. D. ) v refraktométer polarizációs mikroszk., polariméter, CD(ORD) 3

A másodlagos szerkezetek fehérjéknél: a-helikális b-redő b-fordulat (turn) random coil Elmélet: a jel amplitúdója adott hullámhosszon a négy szerkezet járulékainak összege Feladat: 1. a lehetséges négy különálló szerkezet spektrumainak felvétele; 2. ezeknek a spektrumoknak a megfelelő súlyfaktorrokal való összegzése, hogy a vizsgált spektrum amplitúdóit előállítsuk Eredmény: a másodlagos szerkezet különböző járulékainak meghatározása = a súlyfaktorok megadása DNS másodlagos szerkezetek: A-DNA B-DNA Z-DNA DNS CD-spektruma Mi a diffrakció? Richard Feynman said that: "no-one has ever been able to define the difference between interference and diffraction satisfactorily. It is just a question of usage, and there is no specific, important physical difference between them." He suggested that when there are only a few sources, say two, we call it interference, (kettős rés), but with a large number of sources, the process be labeled diffraction. Diffrakció, mint képalkotó módszer Kép: általában kétdimenziós információt hordozó, tároló eszköz Nincs kép, ha nincsen információ; Ha egy fizikai mennyiség nem hordoz információt, nem keletkezhet kép DE: ha egy hullám nem hordoz információt, akkor még szükséges lehet a képalkotáshoz (pl. a nulladrendű maximum nem hordoz információt egy rácsról, de ha kirekesztjük, pl. sötétlátóteres mikroszkóp, nem keletkezik kép: nincs feloldás) Rayleigh kritérium : Két fényforrás legalább az első sötét sávnak megfelelő átmérő távolságban kell legyen nem feloldható λ x min = d = 0.61 n sin α kettős rés Rtg. diffrakciós kép 4

Diffrakciós rács egyenlete A rácsot alkotó rések száma igen nagy (pl. sejt a mikroszkópban) Feloldás 200 nm alatt? fókuszsík d a m = 0 optikai lencse sin α m = const. d m = 1 sin α m = 0. 61 n d szén nanocsövek ATP-binding cassette transporters (ABC-transporter) összefüggés a minimálisan feloldható távolság d és a hullámhossz között; a nulladrendű sugár nem hordoz információt a tárgyról különböző elemi kristályrácsok (Fekristály módosulatok) az optikailag minimálisan feloldható távolság ~ 200 nm Mi a rács? Hogyan csökkentsük a hullámhosszat? I. Módszer A rács egy olyan struktúra, amiben egy fizikai tulajdonság periodikusan ismétlődik. pl.: optikai eszközök d min sin α Legyen a hullámhossz a pm-tartományban? Rtg. az optikai tartomány alatt a diffrakciós szög akár sokkal kisebb is lehet (< 1 deg.) a képet valami módon rekonstruálni kell (nincs lencse?!) feloldás határ kisebb, közel nm-es tartomány A rács fizikai tulajdonsága reflexió: elektronsűrűség alapján magokról fizikai tulajdonságok: áteresztőképesség(transzmissziós rács); reflexióképesség (reflexiós rács); törésmutató (fázisrács); konstruktív destruktív polarizáció foka 5

Emlék: optikai rácsnál Csökkentsük a hullámhosszat? II. Módszer em.sugárzás helyett. elektrunsugár h λ = feloldási határ ~ 50pm m e v e hullámhossz~ pm gyorsító feszültség 40-400 kev 0.1 nm 1 nm d min sin α n λ d = 2 sin θ After Glusker & Trueblood, Crystal Structure Analysis: A Primer, Oxford Univ. Press, New York, 1972, p. 137, Fig. 39(b); found in Tinoco, Sauer & Wang, Physical Chemistry, Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, N. J., 1978. Rtg. mikroszkópia! Kontrasztozás Az elektronok abszorpciója-, szóródás alapján (Diffrakciós és fázis kontraszt) TEM Egyikkel sem rendelkezik a biológiai szövet SEM nehézfémekkel való kezelés(u, Pb, Os) fémgőzölés 6

Tömeg-spektrometria Köszönöm a figyelmet! 7