Fizikalno-biokemijske metode

Opis predmeta

Študentje se bodo srečali z osnovami fizikalne-biokemije bioloških molekul, interakcijami med molekulami, vezanjem majhnih molekul (antibiotiki, aditivi, antioksidanti, kovinski ioni, etc. na makromolekule). Za proučevanje stabilnosti, interakcij in strukture molekul bodo študentje spoznali kalorimetrijo in spektroskopske tehnike, ki imajo široko uporabnost v živilstvu, farmaciji, biokemiji, medicini in drugih področjih. Površinska plazmonska resonance (SPR) je tehnika, ki se je v zadnjih letih pokazala tudi kot zelo pomembno orodje v farmacevtski in prehrambeni industriji. Vključi se lahko v vse faze odkrivanja novih zdravil, izboljševanja njihovih lastnosti, saj je možno zelo enostavno in hitro pregledati večje število vezavnih partnerjev za potencialne terapevtske tarče. Tista, ki se močno vežejo na receptorje, lahko v naslednji stopnji analiziramo z drugimi metodami. SPR postaja pomembno orodje tudi v prehrambeni industriji, kjer ga lahko uporabimo za kontrolo kvalitete hrane. Iz kompleksne mešanice molekul lahko hitro in z veliko natančnostjo zasledimo vezavo že zelo majhnih količin iskane molekule. Opisane bodo tudi komplementarne metode za študij molekulskih interakcij kot so izotermalna mikrokalorimetrija in termoforeza. Študentje bodo spoznali tudi različne tipe biosenzorjev, tako tiste, ki za svojo detekcijo uporabljajo encime, imunološka protitelesa, celične strukture, kot tudi cele mikroorganizme. Pri tem se bodo študentje spoznali z osnovami različnih metod detekcije (elektrokemijske, optične, termične). Poseben poudarek bo na uporabi biosenzorjev za analize živil in za spremljanje biotehnoloških procesov. V zadnjem obdobju se tehnike kot sta elektronska spinska resonanca (EPR) in nuklearna magnetna resonanca (NMR) vedno več uporabljata tudi v živilstvu za proučevanje structure in interakcij med molekulami. Študentje bodo spoznali osnove teh tehnik in njihovo uporabnost. Študentom bo omogočeno tudi delo na teh inštrumentih in prenos znanja na nova področja aplikacij.

Predmet učimo na programih

Cilji in kompetence

Študentje se seznanijo s fizikalnimi zakonitostmi, ki določajo lastnosti bioloških makromolekul v živilih. Spoznavanje fizikalno-kemijskih metod (inštrumentalnih metod), ki se v zadnjem času vedno bolj uporabljajo za proučevanje živil.

Študentje se bodo v laboratoriju srečali s praktično uporabo nekaterih od naštetih inštrumentalnih tehnik v živilstvu, in biotehnologiji.

Metode poučevanja in učenja

Predavanja, laboratorijsko delo, samostojna priprava seminarjev in predstavitev.

Predvideni študijski rezultati

Znanje in razumevanje:

Predmet daje znanje, potrebno pri razvoju novih metod v raziskovalnem delu v živilski in prehrambni stroki.

Temeljni viri in literatura

Pare J.R.J., Belanger J.M.R. 1997. Instrumental methods in food analysis Elsevier, chapters: 4, 5
Landbury J.E., Doyle, M.L. 2004. Biocalorimetry 2. Aplication of Calorimetry in the Biological Sciences, chapters: 1, 2, 10
Belton P.S. 2003. Magnetic resonance in food science, Royal Society of Chemistry
Malkhotra B.D., Turner A.P. 2003. Advances in Biosensors: Perspectives in Biosensors, JAI Press.
Jeong-Yeol Yoon, Lonnie J. Lucas, 2013. Introduction to Biosensors, Springer-Verlag New York Inc.