|
|
Mikroskopie atomárních sil ve světě biomakromolekul
Vančura, Martin ; Kopecký, Vladimír (vedoucí práce) ; Bednárová, Lucie (oponent)
Mikroskopie atomárních sil (AFM) umožňuje zobrazování objektů na mikrometrové až nanometrové škále a v poslední době se začíná uplatňovat při studiu biomakromolekul. V práci jsme popsali základní principy AFM s důrazem na praktické užití a se zvláštním důrazem na bioaplikace. Testovali jsme experimentální možnosti užití Alpha 300 - Ramanovského mikroskopu s přídavným AFM/SNOM modulem od firmy WITec. Demonstrovali jsme schopnost AFM přístroje studovat objekty buněčné velikosti (s rozměry řádu µm) na erytrocytech a zelené řase Desmodesmus quadricauda. Podařilo se nám pomocí AFM pozorovat postupný růst fibril proteinu lysozymu v průběhu dní - od rozměrů jader (s výškou ~3 nm) až po samotné fibrily (o výšce 3-10 nm a délce 100 nm až několik µm). Následně jsme pozorovali jednotlivé molekuly proteinu thyreoglobulinu (~6 nm) a též γ-globulinu (~3 nm). Z hlediska poměru signál/šum se jeví jako možné zobrazovat daným přístrojem objekty až do velikosti 2 nm.
|
|
|
Studium nukleových kyselin a jejich interakcí pomocí Ramanovy mikrospektroskopie kapkově nanášených povlaků (DCDR)
Souček, Pavel ; Kopecký, Vladimír (vedoucí práce) ; Mojzeš, Peter (oponent)
Práce je zaměřena na možnosti využití nové techniky nerezonanční Ramanovy spektroskopie - Ramanovy spektroskopie kapkově nanášených povlaků (drop coating deposition Raman - DCDR) při studiu nukleových kyselin. DCDR spektroskopie je založena na depozici malé kapky roztoku studované látky na hydrofobní povrch, kde po odpaření rozpouštědla, vznikne kroužek látky ve skelné fázi. Tak dojde k zakoncentrování látky a při měření pomocí Ramanova mikrospektrometru i k několika řádovému zvýšení signálu oproti standardní technice měření vzorků v kapalné fázi. V práci jsme studovali chování 12-merů DNA a DNA o délce 3000 párů bází. Náš výzkum ukázal, že DCDR spektra DNA rozpuštěné v deionizované vodě lze měřit až do koncentrace 30 M na bázi. DCDR Spektra jsou blízká spektrům měřeným z kapalné fáze, avšak deponovaný vzorek nikdy nevytváří kroužek. Ukázalo se, že dominantní roli při vzniku kroužku u nukleových kyselin hraje nikoli velikost molekul, ale jejich náboj, který vede k vzájemnému odpuzování molekul. Po přidání iontů sodíku a následně též iontů hořčíku byl pozorován vznik prstence. Faktorová analýza spektrálních map ale ukázala, že vzniklé prstence DNA nejsou spektrálně zcela homogenní a při jejich vzniku může hrát roli např. kondenzace DNA.
|
|
|
Ramanova spektroskopie jako nástroj k diagnostice Alzheimerovy choroby
Tesař, Adam ; Kopecký, Vladimír (vedoucí práce) ; Jelínek, Otakar (oponent)
Alzheimerova nemoc (AD) je nejčastější demencí v lidské populaci. Trpí jí až 10 % lidí starších 65 let a její výskyt s věkem narůstá. V současnosti dostupná léčba je schopna pouze zpomalit progresi onemocnění, proto je důležité AD diagnostikovat v časném stadiu. V naší práci jsme Ramanovou spektroskopií kapkově nanášených povlaků (DCDR) analyzovali vzorky mozkomíšního moku (MM) a krevního séra (KS) souboru 55 pacientů s cílem ověřit dříve publikovanou vysokou senzitivitu spektroskopické diagnostiky AD ze vzorků MM a nalézt novou diagnostickou metodu na vzorcích KS. Nalezli jsme vhodné podmínky pro měření KS pomocí DCDR. Výsledky měření jsme vyhodnocovali pomocí analýzy hlavních komponent a shlukové analýzy. Malé soubory vzorků MM i KS vykazovaly vysokou senzitivitu, která ale pro celý soubor pacientů prudce poklesla. Výsledky na MM byly značně ovlivněny volbou vyhodnocovaných spektrálních intervalů, největší senzitivity i specificity dosahovaly intervaly obsahující pásy na 980, 1080 a 1249 cm-1, které byly již dříve popsány jako signifikantní pro AD. Výsledky na vzorcích KS byly nejvíce citlivé při analýze aplikované na celé spektrum avykazovaly nízkou senzitivitu, ale vysokou specificitu k AD (92 %). Užitím neuronových sítí jsme naopak dosáhli vysoké senzitivity (88,9 %), ale nízké specificity na vzorcích...
|
|
|
Korelace AFM a mikro-spektroskopie aplikovaná na soubor nanočástic
Doležal, Pavel ; Fučíková, Anna (vedoucí práce) ; Kopecký, Vladimír (oponent)
Tato práce se zabývá dvěma velmi moderními metodami používanými pro zkoumání světa v menším než mikro měřítku. První z nich je tzv. AFM (mikroskopie atomárních sil), používaná pro měření topologie vzorku až na atomární úrovni. Druhou je mikro-spektroskopie používaná pro zkoumání charakteru emisních spekter nanočástic. Cílem této práce je spojit obě tyto metody tak, aby bylo možné detailně proměřit velikost a tvar nanočástic a současně zkoumat jejich emisní spektrum. V první části práce podrobně představuji obě metody, čtenáři předkládám jejich principy, výhody a použití. V druhé části popisuji provedená přípravná měření - jako je délková a směrová kalibrace kamer měřící soustavy a výběr vhodné podložky pod vzorek. V závěru druhé části odvozuji a poté předkládám mnou navržený postup. Postup sestává z 20 kroků a s jeho využitím bude možné podrobněji studovat luminiscenční záření pocházejících z nanometrových zdrojů, především zkoumat jeho závislost na tvaru a velikosti nanočástice. Velmi slibnou jé také možnost měřit vliv vzdálenosti dvou nanočástic na jejich emisní spektra.
|
|
|
Ramanova mikrospektroskopie kapkově nanášených povlaků (DCDR) cukrů
Novák, David ; Kopecký, Vladimír (vedoucí práce) ; Kočišová, Eva (oponent)
Práce je zaměřena na možnosti využití techniky Ramanovy spektroskopie kapkově nanášených povlaků (DCDR) v oblasti studia cukrů. DCDR spektroskopie nabízí snížení detekčního prahu pomocí efektu kávového kroužku a minimalizaci signálu vody při zachování podobnosti se spektrem získaným z roztoku. Podobnosti je dosaženo díky skelné fázi, v níž mají molekuly náhodnou orientaci a pravděpodobně zachovanou první solvatační obálku. U malých molekul je však situace komplikována jak nízkou účinností efektu kávového kroužku, tak tendencí ke krystalizaci. V práci jsme studovali glukózu, galaktózu, laktózu, maltózu, trehalózu a cyklodextrin, tak abychom pokryli základní strukturní rozmanitost cukrů - od monosacharidů, disacharidů až po oligosacharidy. Podařilo se úspěšně nalézt koncentrační rozmezí pro DCDR spektroskopii mono a disacharidů (ca. 1-30 mM), při zachování skelné fáze depozitu, a ukázat na komplikace spojené s krystalizací u polysacharidů. Získaná DCDR spektra jsme porovnali se spektry polykrystalických vzorků, od nichž se jasně odlišovala. Následně jsme proměřili koncentrační závislosti, až do nasycených roztoků, jejichž Ramanova spektra jsme analyzovali pomocí faktorové analýzy ve snaze podchytit spektrální změny indukované koncentrací, a tedy narušením solvatačních obálek. Byly však nalezeny...
|
|
|
Phosphine and nitrous oxide as false-positive biosignature gases in planetary spectra
Kaiserová, Tereza ; Ferus, Martin (vedoucí práce) ; Kopecký, Vladimír (oponent)
6 Abstrakt Tato práce je zaměřena na zhodnocení potenciální role zcela nové abiotické cesty syntézy fosfanu (PH3) z oxidu fosforitého (P4O6) mechanismem kyselé fotokatalýzy na aerosolech. Tento mechanismus by mohl objasnit nedávnou detekci fosfanu na Venuši. Tento teoretický scénář byl navržen naším týmem v analogii s produkcí metanu z oxidu uhličitého na kyselých fotochemicky aktivních površích, která může být vysvětlením přítomnosti metanu na Marsu. Metan je spolu s fosfanem jedním z možných indikátorů života na terestrických planetách. Teoretická verifikace fotochemické produkce fosfanu potenciálně může znamenat, že ani přítomnost tohoto plynu v atmosféře Venuše nemůže být považována za indikátor života na Venuši, dokud námi navržený mechanismus nebude teoreticky vyvrácen na základě experimentu či přímé detekce života na Venuši. Z tohoto důvodu bude na tuto studii navázáno sofistikovaným experimentem a intenzivním laboratorním výzkumem. Práce dále hodnotí roli oxidu dusného jakožto další falešně pozitivní biosignatury, jejíž přítomnost lze vysvětlit jinými procesy než přítomností života - konkrétně ve spojení s jeho syntézou plazmatem vzniklým při vstupu asteroidů do atmosféry planety. K evaluaci vzniku, zániku a stability obou plynů nově objevenými a neočekávanými fotochemickými a plazmochemickými...
|
|
|
Důsledky éry velkého bombardování pro chemickou a prebiotickou evoluci raného Marsu a Země
Petera, Lukáš ; Ferus, Martin (vedoucí práce) ; Kopecký, Vladimír (oponent)
Tato práce shrnuje pilotní výsledky laboratorního výzkumu vlivu impaktů meziplanetární hmoty na možnou prebiotickou syntézu na raném Marsu. Diskutován je rovněž význam porozumění rané chemii Marsu pro studium chemické evoluce pozemského prostředí, vzniku života na Zemi a přínos studia exoplanet pro tento obor. Navržený scénář prebiotické syntézy dává do souvislosti hypotézu o stěžejní roli impaktů meziplanetární hmoty na chemickou evoluci planet a procesy prebiotické syntézy. Impakt asteroidu je napodoben laserovými jiskrami a post-impaktní termochemie v horkém kráteru je simulována laboratorní termolýzou vzorků v přítomnosti meteoritů, jílů obohacených o železo a dalších minerálů či hornin a jejich směsí vyskytujících se pravděpodobně v impaktních strukturách. Tento výzkum může mít zajímavou souvislost např. se současnými a budoucími výzkumy kráteru Gale. Mineralogie impaktorů je popsána na konkrétním příkladu studia vzácného meteoritu Poranagaba, který díky výzkumu uveřejněném této práci a vědecké publikaci nyní patří mezi vzácných 32 případů meteoritů s rodokmenem. Bylo zjištěno, že meteorit Porangaba je klasický L chondrit bohatý na železo. Patří tedy mezi typické zástupce skupiny meteoritů, jejichž alterací mohou vzniknout na železo bohaté smektity, jejichž zajímavá katalytická aktivita se...
|
|
|
Studium klastrů a nanočástic v molekulových paprscích různými metodami hmotnostní spektrometrie a optických spektroskopií
Moriová, Kamila ; Fárník, Michal (vedoucí práce) ; Kopecký, Vladimír (oponent)
Název práce: Studium klastrů a nanočástic v molekulových paprscích různými metodami hmotnostní spektrometrie a optických spektroskopií Autor: Kamila Moriová Ústav: Fyzikální ústav UK Vedoucí bakalářské práce: doc. Mgr. Michal Fárník, Ph.D., DSc., Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR Konzultant: RNDr. Václav Profant, Ph.D., Fyzikální ústav UK Abstrakt: Kondenzace ledů na povrchu prachových zrn a jejich následná akti- vace kosmickým zářením může v mezihvězdném prostředí vést ke vzniku kom- plexních chemických struktur. Tato práce se především zabývá studiem amonia- kových klastrů, které představují modelový systém ledových prachových částic. Na velké amoniakové klastry připravené v molekulových paprscích byly v zá- chytové komoře adsorbovány molekuly metanolu. Po elektronové ionizaci klastrů (NH3)N (CH3OH)M bylo získáno hmotnostní spektrum iontových fragmentů, ve kterém nad čistými amoniakovými fragmenty (NH3)nH+ převažovaly fragmenty obsahující metanol (NH3)n(CH3OH)mH+ : alespoň jednu molekulu metanolu ob- sahovalo 75 % fragentů. To je v nepoměru se složením původních neutrálních prekurzorů, které neobsahují ani 4 % metanolu. Na základě výsledků měření na- vrhujeme, že se přednostně ionizuje amoniak. Výsledkem ionizace je iontové jádro NH+ 4 obalené jak molekulami amoniaku, tak i metanolu, který má...
|
|
|
Study of protein structure and dynamics by means of optical spectroscopy
Pazderka, Tomáš ; Kopecký, Vladimír (vedoucí práce) ; Kaminský, Jakub (oponent) ; Setnička, Vladimír (oponent)
Název: Studium struktury a dynamiky proteinů pomocí optické spektroskopie Autor: Tomáš Pazderka Ústav: Fyzikální ústav UK Vedoucí doktorské práce: RNDr. Vladimír Kopecký, Ph.D., Fyzikální ústav UK Abstrakt: Cílem práce je zdokonalit experimentální techniky vibrační spektrosko- pie (především vibrační optické aktivity - VOA) a metodiky pro zpracování dat, vedoucí k lepšímu pochopení struktury a dynamiky proteinů. Byla vypracována metodika pro intenzitní kalibraci spekter Ramanovy optické aktivity. Užitečnost metody byla demonstrována na ROA spektrech změřených na různých přístrojích a/nebo za použití více přístrojových konfigurací. Modifikací konvenčního přístro- je pro měření spekter vibračního cirkulárního dichroismu (VCD) byl sestaven spektrometr umožňující mikroskopická měření VCD spekter s prostorovým roz- lišením 1 mm. S využitím této techniky byly nalezeny prostorové nehomogenity ve vzorku proteinových fibril. Pomocí metod optické spektroskopie byly zkou- mány modelové molekuly pro neplanaritu amidové vazby a byly identifikovány klíčové spektrální znaky pro určování neplanarity amidové vazby a její absolut- ní konfigurace. Byla změřena úplná sada Ramanových spekter proteinogenních aminokyselin. Byly identifikovány a následně diskutovány závislosti spekter na koncentraci a formě vzorku. Rozhodovací...
|
|
|
Ramanova spektroskopie jako nástroj k diagnostice Alzheimerovy choroby
Tesař, Adam ; Kopecký, Vladimír (vedoucí práce) ; Jelínek, Otakar (oponent)
Alzheimerova nemoc (AD) je nejčastější demencí v lidské populaci. Trpí jí až 10 % lidí starších 65 let a její výskyt s věkem narůstá. V současnosti dostupná léčba je schopna pouze zpomalit progresi onemocnění, proto je důležité AD diagnostikovat v časném stadiu. V naší práci jsme Ramanovou spektroskopií kapkově nanášených povlaků (DCDR) analyzovali vzorky mozkomíšního moku (MM) a krevního séra (KS) souboru 55 pacientů s cílem ověřit dříve publikovanou vysokou senzitivitu spektroskopické diagnostiky AD ze vzorků MM a nalézt novou diagnostickou metodu na vzorcích KS. Nalezli jsme vhodné podmínky pro měření KS pomocí DCDR. Výsledky měření jsme vyhodnocovali pomocí analýzy hlavních komponent a shlukové analýzy. Malé soubory vzorků MM i KS vykazovaly vysokou senzitivitu, která ale pro celý soubor pacientů prudce poklesla. Výsledky na MM byly značně ovlivněny volbou vyhodnocovaných spektrálních intervalů, největší senzitivity i specificity dosahovaly intervaly obsahující pásy na 980, 1080 a 1249 cm-1, které byly již dříve popsány jako signifikantní pro AD. Výsledky na vzorcích KS byly nejvíce citlivé při analýze aplikované na celé spektrum avykazovaly nízkou senzitivitu, ale vysokou specificitu k AD (92 %). Užitím neuronových sítí jsme naopak dosáhli vysoké senzitivity (88,9 %), ale nízké specificity na vzorcích...
|
host ::
RSS.