Пособие соответствует примерной программе дисциплины базовой части ФГОС «Экспериментальные методы исследований» по направлению подготовки бакалавров 16.03.01 «Техническая физика» (профиль – медицинская и биоинженерная физика), содержанию рабочих программ дисциплин «Методы исследования структуры белков», «Молекулярные методы в нейробиологической инженерии», «Клеточная нейрофизиология» по направлению подготовки магистров 16.04.01 «Техническая физика» (магистерская программа «Медицинская физика»). Изложены основные методики лабораторной и практической медицины, биофизических исследований в экспериментальной нейробиологии и медицине, используемых в лабораторной практике, как направлений прикладного и фундаментального характера. Особое внимание в части 3 пособия уделено методам рентгеноструктурного анализа белков, в том числе нейрональных, и результатам их взаимодействия с лигандами. Предназначено для студентов Высшей школы биомедицинских систем и технологий ИБСиБ СПбПУ, студентов других вузов медико-биологического профиля, а также для специалистов, проходящих обучение современным методам медицинской биофизики, клеточной и молекулярной биологии.

The manual corresponds to the approximate program of the course for the basic part of the Federal Educational Standard "Experimental methods of research" in the bachelor's degree program 16.03.01 "Technical Physics" (specialization – medical and bioengineering physics). The manual corresponds to the content of the working programs of the courses "Methods of protein structure research", "Molecular methods in neurobiological engineering", "Cellular neurophysiology" in the master's degree program 16.04.01 "Technical Physics" (specialization - medical physics). The manual describes the main methods of laboratory and practical medicine, biophysical research in experimental neurobiology and medicine, used in the laboratory practice, as areas of both applied and fundamental nature. Particular attention in part 3 of the manual is paid to methods of X-ray structure analysis of proteins, including neuronal, and the results of their interaction with ligands. The manual can be used for training students of the Graduate School of Biomedical Systems and Biotechnology at the Institute of Biomedical Systems and Biotechnology of SPbPU, students of other universities of medical and biological profile, as well as specialists who are currently studying modern methods of medical biophysics, cellular and molecular biology.

• ОГЛАВЛЕНИЕ
• ПРЕДИСЛОВИЕ
• 1. ВВЕДЕНИЕ В КРИСТАЛЛОГРАФИЮ БИОМАКРОМОЛЕКУЛ. РЕНТГЕНОСТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ
  • 1.1. Рентгеновский эксперимент. Основные этапы и трудности
  • 1.2. Определение первых структур белков и ДНК
  • 1.3. Структурные базы данных
• 2. ОСНОВЫ ДИФРАКЦИИ РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧЕЙ
  • 2.1. Понятия интерференции и дифракции
  • 2.2. Дифракция рентгеновского излучения на идеальном кристалле, условия Лауэ. Уравнение Брэгга–Вульфа
  • 2.3. Методы получения дифракционной картины
  • 2.4. Уравнение Брэгга–Вульфа
  • 2.5. Дифракция сложной структуры
  • 2.6. Рассеяние рентгеновского излучения свободным электроном, атомом, молекулой
    • 2.6.1. Рассеяние рентгеновского излучения электроном
    • 2.6.2. Рассеяние рентгеновского излучения атомом
    • 2.6.3. Рассеяние рентгеновского излучения группой атомов (молекулой)
  • 2.7. Структурный фактор рассеяния
  • 2.8. Дифракция рентгеновского излучения на реальном кристалле. Температурный фактор
  • 2.9. Понятие разрешения и особенности дифракции белковых кристаллов
• 3. СИММЕТРИЯ КРИСТАЛЛОВ
  • 3.1. Общие понятия о симметрии
  • 3.2. Элементы симметрии кристаллов
  • 3.3. Элементарная ячейка кристалла. Сингонии
  • 3.4. Точечные группы симметрии
  • 3.5. Трансляционные элементы симметрии
  • 3.6. Пространственные группы симметрии
  • 3.7. Симметрия в белковых кристаллах. Некристаллографическая симметрия
• 4. КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ БЕЛКОВ
  • 4.1. Понятие о кристаллизации
  • 4.2. Факторы, влияющие на растворимость белков
  • 4.3. Факторы, влияющие на зарождение и рост белковых кристаллов
  • 4.4. Практические методы кристаллизации белков
  • 4.5. Стратегия поиска условий кристаллизации
  • 4.6. Отличия кристаллов белков от кристаллов неорганических соединений. Способы идентификации белковых кристаллов
  • 4.7. Проблемы получения крупных белковых кристаллов
• 5. СБОР И ОБРАБОТКА ДИФРАКЦИОННЫХ ДАННЫХ
  • 5.1. Дифрактометр. Источники рентгеновского излучения
  • 5.2. Монтирование кристаллов
  • 5.3. Синхротронное излучение
  • 5.4. Детекторы рентгеновского излучения
  • 5.5. Обработка дифракционных данных
• 6. ПРОБЛЕМА ФАЗ И СПОСОБЫ ЕЕ РЕШЕНИЯ
  • 6.1. Метод множественного изоморфного замещения (multiple isomorphous replacement, MIR)
  • 6.2. Метод аномальной дисперсии (multiple wavelength anomalous dispersion, MAD)
  • 6.3. Метод молекулярного замещения (molecular replacement)
• 7. ПОСТРОЕНИЕ И УТОЧНЕНИЕ МОДЕЛИ БЕЛКА
  • 7.1. Построение модели
  • 7.2. Уточнение модели
• 8. ЗНАЧЕНИЕ МЕТОДА РЕНТГЕНОВСКОГО СТРУКТУРНОГО АНАЛИЗА В СОВРЕМЕННОЙ БИОЛОГИИ И СОСТОЯНИЕ БЕЛКОВОЙ КРИСТАЛЛОГРАФИИ НА НАСТОЯЩИЙ МОМЕНТ
• БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК