Fyzikální principy organizace molekulárních systémů I

Sylabus

1. Podstata různých typů meziatomovývh a mezimolekulárních interakcí a vazeb. Elektronegativita atomů, iontová vazba. Kovová a kovalentní vazba. Odpudivé síly. Síly dispersní. Interakce molekul obsahujících permanentní a indukované elektrické dipóly. Vodíkové můstky.

2. Uspořádávání atomových systémů. Iontové krystaly, kovy, polovodiče. Vztah elektronové struktury a vlastností. Polymorfismus.

3. Prostorová a elektronová struktura organických molekul. Molekulární orbitaly, hybridizace, síla a orientace vazeb. Konjugované systémy. Rotace kolem vazeb, konformační stavy.

4. Nadmolekulární uspořádání organických molekul. Molekulární krystaly, hustota uspořádání. Kapaliny. Amorfní (skelný) stav.

5. Mesomorfní systémy. Plastické krystaly - podmínky vzniku, struktura, vlastnosti. Kapalné krystaly - podmínky vzniku, typy struktur, fázové přechody, fyzikální vlastnosti, aplikace.

6. Makromolekuly. Polymery, polymerizace. Lineární řetězce, nepravidelnosti. Větvení, kopolymerizace. Příklady.

7. Lineární řetězce. Konformační stavy, ideální spirálové structury - způsoby popisu, klasifikace.

8. Polymerní krystaly. Typy krystalografických mříží. Morfologie - skládání řetězců, lamelární krystaly. Nukleace, růst. Teplotní změny. Uspořádávání lamel.

9. Částečně krystalické a amorfní polymery. Semikrystalinita, koncepce parakrystalinity. Modely amorfních polymerů. Skelný přechod, viskoelastický stav.

10.Počítačové modelování struktury a vlastností makromolekulárních systémů. Molekulární mechanika (statika a dynamika).

11.Vyšší úrovně a některé speciální typy organizace v molekulárních a makromolekulárních systémech. Micely, membrány. L.-B- vrstvy. Lígandy v molekulárních matricích.

12.Statistický popis polymerních systémů. Konformační statistika, polymerní klubka. Viskoelastické vlastnosti, skelný přechod, teplotní závislost mechanických vlastností polymerů.

13.Složení a strukturní organizace nukleových kyselin. Vlastnosti složek nukleových kyselin. Složení DNA a RNA. Primární a vyšší stupně struktury nukleových kyselin - interakce dusíkových bází, polymorfismus NA, superspirální struktury.

14. Základní údaje o biologické funkci nukleových kyselin. Struktura a funkce genů. Replikace DNA. Genetický kód, přepis a přenos. Mechanismy regulace genové exprese.

Anotace

Přednáška je určena pro zaměření Biofyzika, chemická a makromolekulární fyzika. Podává přehled interakcí a vazeb v kondensovaných molekulárních a makromolekulárních soustavách, popisuje principy a typy uspořádávání molekul v závislosti na termodynamických podmínkách, strukturu a vlastnosti nadmolekulárních systémů a jejich morfologii.

Předpokládané znalosti: základy kvantové mechaniky. Kurs je vhodný i pro fyziky pevných látek, chemiky a biology, kteří si potřebují doplnit znalosti o mikroskopické struktuře organických látek v kondensovaném stavu.