Учебная страница курса биоинформатики,
год поступления 2018

Семестры Студенты Преподаватели

• 2024
• 2023
• 2022
• 2021
• 2020
• 2019
• 2017
• 2016

• ...

Программа коллоквиума

В билете будет как минимум по одному вопросу из каждой темы.

Большинство вопросов таковы, что можно ответить парой фраз.

Один вопрос из билета может включать несколько из перечисленных ниже. Например, "Электронная плотность" = 1 + 2 + 3.

1. Общее представление. Файл PDB.

1. Перечислите основные этапы определения структуры методом РСА.
2. Параметры кристаллографической ячейки, кристаллографическая группа, кристаллографические симметрии для восстановления кристалла, биологические единицы; B-фактор, коэффициент заполнения, альтернативные положения атома.
3. Каковы основные трудности и причины высокой стоимости метода РСА? Каковы ограничения и возможные ошибки метода?

2. Электронная плотность

1. Дайте определение функции электронной плотности (для объекта, состоящего из молекул и атомов).
2. В каких физических единицах измеряется функция электронной плотности?
3. Опишите характер графика зависимости электронной плотности одного атома от центра атома.
4. Какие единицы используются при изображении электронной плотности в компьютере?

5. Как изображается функция электронной плотности в PyMol?

3. Кристалл

1. Что такое симметрия объекта, состоящего из молекул и атомов?
2. Что такое трансляционная симметрия?
3. Что такое кристалл в терминах свойств его электронной плотности?
4. Что такое кристаллографическая ячейка?
5. Что такое кристаллографическая симметрия?
6. Что такое нетрансляционная симметрия кристалла? Привести пример для плоского кристалла.
7. Что такое кристаллографическая группа, обозначение которой приводится в PDB файле?
8. Что такое асимметрическая ячейка кристалла?
9. Какие данные содержатся в PDB файле для восстановления молекул из соседних асимметрических ячеек кристалла?
10. Что такое некристаллографическая (она же локальная) симметрия (молекулы или комплекса молекул в кристалле)?

4. Ряд Фурье

1. Что такое ряд Фурье периодической функции? Напишите формулу для n-го слагаемого ряда.

2. Что такое гармоника и какими параметрами она определяется (на примере функций одной переменной)?
3. Что такое разрешение гармоники в одномерном и трехмерном случаях?
4. Даны параметры некоторого набора гармоник ряда Фурье. Как восстанавливается функция по этому набору? (Такое восстановление называется также синтезом Фурье.)
5. Что такое полный набор гармоник? (в размерности 1)
6. Что такое разрешение полного набора гармоник? (в размерности 1)
7. Как связано качество восстановления функции и разрешение набора гармоник? (в размерности 1)
8. Что такое неполный набор гармоник? (3D)
9. Как определяется его разрешение и что такое полнота данных для данного разрешения?
10. Напишите ряд Фурье для функции электронной плотности кристалла.

5. Теория рассеяния

1. Что такое абсолютные и относительные координаты?
2. Как абсолютные и относительные координаты связаны друг с другом и с параметрами кристаллографической ячейки?
3. Что такое вектор рассеяния?
4. Как найти вектор рассеяния для данного направления на точку детектора?
5. Сформулируйте условия Лауэ (на направления, в которых наблюдается дифракция на кристалле).
6. Что такое рефлекс?

7. Как связаны индексы рефлекса h, k, l и соответствующий им вектор рассеяния s?

8. Какие величины измеряются в РСА-эксперименте?
9. По каким данным, полученным в эксперименте, определяются параметры кристаллографической ячейки?
10. Как связаны величины, измеренные в эксперименте, с разложением функции электронной плотности кристалла в ряд Фурье?
11. Напишите формулу для синтеза Фурье электронной плотности кристалла и объясните смысл использованных обозначений.

12. Напишите формулу, выражающую зависимость одной гармоники Фурье от вектора r=(x,y,z) (из начала координат в данную точку).

13. Дан набор измеренных в эксперименте модулей структурных факторов (“модуль структурного фактора F_hkl” и “амплитуда гармоники Фурье с индексами h,k,l” — одно и то же). Как определить разрешение структуры?

6. Фазовая проблема

1. В чём состоит фазовая проблема?
2. Перечислите основные методы решения фазовой проблемы.
3. Метод изоморфного замещения: какие дополнительные эксперименты требуется провести?
4. Что требуется для применения метода аномального рассеяния?
5. Опишите этапы решения фазовой проблемы методом молекулярного замещения.
6. Комбинированный синтез Фурье (в методе молекулярного замещения).

7. Оптимизация модели

1. Как проводится оптимизация структуры? R-фактор.
2. Свободный R-фактор (R_free): как считается, зачем нужен.
3. Что такое составной R-фактор? Чем он лучше обычного R-фактора?

8. Индексы качества модели

1. Что такое температурный фактор (B-фактор)?
2. Что такое коэффициент заполнения атома и почему он не всегда равен 1?
3. Почему в PDB файлах могут встретиться остатки, для которых указаны координаты не всех атомов?
4. Почему в PDB файлах может быть пропущен участок полипептидной цепи (несколько остатков подряд)?
5. Индикаторы качества модели в целом (перечислить; что отражают)
6. Карта Рамачандрана и её использование для оценки качества модели.
7. Индикаторы маргинальных остатков в модели (перечислить, что отражают)
8. Ротамеры боковых цепей (что такое, как используются)
9. Пространственный R-фактор.
10. Как вычисляется Z-score пространственного R-фактора?
11. Как по модели и модулям структурных факторов вычисляется "экспериментальная" электронная плотность (для визуализации и оценки качества моделирования отдельных остатков)
12. Комфортность окружения атома (в чем состоит, как используется)
13. Молекулы воды в PDB файле (при каких условиях могут быть определены, как выявить ошибочно присутствующие в файле)

9. ЯМР

1. Что такое ядерный магнитный резонанс (ЯМР) и как он может быть применён к исследованию структур молекул?
2. Какую информацию можно получить в ЯМР эксперименте? Что такое химический сдвиг и релаксация?
3. Какой есть показатель качества ЯМР-реконструкции? Как он связан с подвижностью?
4. Особенности записей PDB, полученных методом ЯМР.
5. Каковы основные трудности и причины высокой стоимости метода? Каковы ограничения и возможные ошибки метода?

10. КриоЭМ

1. Что такое криоэлектронная микроскопия (КриоЭМ) и как этот метод может быть применён к исследованию структур молекул?
2. Особенности записей PDB, полученных методом КриоЭМ.
3. Каковы основные трудности и причины высокой стоимости метода? Каковы ограничения и возможные ошибки метода?