Obsah přednášek: Úvod do termodynamiky, nultý termodynamický zákon, teplota, práce a teplo, Stavové veličiny, první termodynamický zákon, Joulův and Joulův-Thompsonův, tepelná kapacita, Reverzibilní a nereverzibilní procesy, Termochemie, Druhý termodynamický zákon, entropie (Boltzmann and Clausius), ?S pro vratné a nevratné procesy, Rovnováha, Maxwellovi relace, volná energie, Chemický potenciál, fázová rovnováha, Chemická rovnováha, rovnovážné konstanty, Standardní stavy, Gibbs-Duhemův vztah, ?G0= -RTlnK, příklady, Boltzmannovo rozdělení, statistická mechanika, Obsazení stavů, mikrostavy a makrostavy, Třetí termodynamický zákon, Fázová rovnováha v systému s jednou komponentou, fázový diagram, Fázová rovnováha II; Clausius Clapeyron, Ideální roztoky, směšovací energie , Neideální roztoky, Solvatace, koligativní vlastnosti roztoků, Osmotický tlak a fázová separace, Povrchové napětí, Polymer 1 - ideální (volně spojený) řetězec, Polymer 2 - konformace řetězce, Polymer 3 - elasticita řetězce, Roztoky elektrolytů, Elektrolyty na povrchu, příklad: nabitý polysacharid, Debayho délka, Titrace polyelektrolytů, potenciály, Termodynamika hybridizace DNA, Kooperativita, Self-assembly, Coarse grain/Monte Carlo modelování a vizualizace dat Obsah cvičení: V průběhu cvičení budou prohloubeny znalosti získané v průběhu přednášek.
|
Kurz poskytuje úvod do termodynamického popisu biologických systémů. Pro plné pochopení struktury, dynamiky a funkce biomolekulárních procesů je nezbytné pochopení termodynamických procesů v přírodě. Proto se tento kurz pokouší poskytnout studentům biochemie vhled do termodynamiky aplikované na biochemické systémy. Na začátku se pomocí statistické mechaniky, chemických potenciálů, rovnovážných stavů a vazebné kooperativy a solvatace propojí makroskopická termodynamika s mikroskopickými vlastnosti biologických molekul. Po zavedení základních pojmů a zákonitostí se na příkladech probere problematika struktury proteinů a nukleových kyselin, genomická analýza, kinetika a biomechanika jednotlivých molekul z pohledu termodynamiky.
Přehled základů termodynamických zákonitostí v biologických systémech. viz Obsah, opory, kde jsou konkreétně vyjmenovámy okruhy a témata, která studenti během kursu zvládnou.
|
-
Dill, Ken A., and Sarina Bromberg. Molecular Driving Forces: Statistical Thermodynamics in Chemistry and Biology. New York, NY: Routledge, 2002. ISBN: 9780815320517..
-
Selection of scientific articles from peer-reviewed journals recomended by instructors..
-
Silbey, R., R. Alberty, and M. Bawendi. Physical Chemistry. New York, NY: John Wiley & Sons, 2004. ISBN: 9780471215042..
|