1. A röntgensugárral nyert interferencia kép esetében milyen esetben beszélünk szórásról és milyen esetben beszélünk diffrakcióról? Intenzitás
2θ vagy q
Nincs „rács”, amibe rendeződnek a részecskék
Szórás, azaz lecsengő görbe
Intenzitás
Van „rács”, periódus
2θ vagy q Diffrakció, Bragg csúcsok tapasztalhatók (ezek a valóságban nem ilyen rondák)
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. Mi az ideális mintavastagság röntgendiffrakciós (képlet is) és elektrondiffrakciós vizsgálatnál? Képlet: I = I0*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)
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
7/c „fél-vezikula” kapilláris (benne lipid oldat)
lipidréteg (nem önmagába záródó gömb) elektrolit/tetszőleges vizes oldat (extracelluláris tér modellezése
7/d vezikula UniLamellar Vesicule (ULV)
vízmag MultiLamellar Vesicule (MLV) kettősréteg
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. 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
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
15. Ismertesse a DPPC (dipalmitoil-foszfatidilkolin = dipalmitoil-lecitin) és vízből álló rendszer fázisait a hőmérséklet függvényében!
Hőmérséklet, °C 35
41
~ 1/ 7 ΔH
gél fázis
Folyadékkristályos
hullámosgél fázis
fázis
ΔH
nagy rendezettség korlátozott mozgás
kisebb rendezettség kevésbé korlátozott mozgás
nagy mozgékonyság
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
17. Ismertesse a Gram negatív és Gram pozitív baktériumok külső membránjának felépítését!
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
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.
20. Hogyan készül a röntgen rétegfelvétel (a rétegfelvételi eljárás)?
Alapja: a sugárgyengülési (=abszorpciós) törvény: I=I0 e –(n1x1 +n2x2+…)
RÉTEGFELVÉTELI ELJÁRÁS = TOMOGRÁFIA Röntgencső mozgatás
„objektum”
Leképzett réteg
Kazetta/film mozgatás
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
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 μij
N X M –es mátrix N X M ismeretlenes egyenletrendszer
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
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
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
26. Ismertesse a biológiai rendszerekben lejátszódó folyamatok időskáláját!
időskála 10-15 – 10-12 s (fs – ps) 10-12 – 10-9 s (ps – ns)
mozgásformák vegyértékrezgés, deformációs rezgés, torziós rezgés
10-9 – 10-6 s (ns – ms)
peptid folding, másodlagos konformációs változás hélix - random coil átmenet globális konformációs változás, enzimkatalízis, domén mozgás, eltemetett ligandum kötődés oldalláncok forgása allosztérikus átmenet, lokális fehérje folding denaturáció, prolinizomerizáció
10-6 – 10-3 s (ms – ms) 10-3 – 1 s (ms – s)
példa
felszíni oldalláncok forgása
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
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
E (r N )
ki
2 (l l i
i ,0
)2
bonds
ki ( i i , 0 ) 2 angles 2
Vn (1 cos(n )) 2 torsions
ij 4 ij rij i 1 j i 1 N
N
12 6 ij qi q j r 4 r 0 ij ij
kötés-nyújtás
torzió változtatás
kötésszög-hajlítás d +
d -
d + elektrosztatikus tag
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
