Mikroskopia elektronowa - zastosowania
Informacje ogólne
Kod przedmiotu: | WBNZ-629 | Kod Erasmus / ISCED: |
(brak danych)
/
(0511) Biologia
![]() |
Nazwa przedmiotu: | Mikroskopia elektronowa - zastosowania | ||
Jednostka: | Instytut Zoologii i Badań Biomedycznych | ||
Grupy: |
Kursy zalecane w ścieżce kształcenia: biologia molekularna, II st. od r. ak. 2019/20 |
||
Punkty ECTS i inne: |
3.00 ![]() ![]() |
||
Język prowadzenia: | polski |
Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2020/2021" (w trakcie)
Okres: | 2021-02-25 - 2021-06-15 |
![]() |
Typ zajęć: |
Ćwiczenia, 60 godzin, 6 miejsc ![]() |
|
Koordynatorzy: | Grzegorz Tylko | |
Prowadzący grup: | Marek Romek, Grzegorz Tylko | |
Lista studentów: | (nie masz dostępu) | |
Zaliczenie: | Przedmiot - Zaliczenie na ocenę | |
Ocena wliczana do średniej: | tak |
|
Efekty kształcenia: | Wiedza: K_W04 – student zna możliwości badawcze mikroskopów elektronowych oraz ich zakres aplikacyjny w badaniach biologicznych, aby móc osiągnąć założony cel badawczy; rozpoznaje podstawowe urządzenia peryferyczne mikroskopów elektronowych oraz techniki analityczne z nimi związane; zna procedury związane z preparatyką materiałów biologicznych służących obrazowaniu w mikroskopie elektronowym oraz powstające w tym czasie artefakty; posiada wiedzę dotyczącą działania i zastosowania w planowaniu eksperymentalnym symulacji Monte Carlo K_W06 – student potrafi swobodnie poruszać się w bazach danych i wyszukiwać z pomocą słów kluczowych najnowszą literaturę dotyczącą metodologii związanej z mikroskopią elektronową rozumie zakres aplikacyjny pomocny w podstawowym obrazowaniu materiałów biologicznych i wykorzystaniu średnio-zaawansowanych technik analitycznych Umiejętności: K_U01 – student potrafi ustawić i obsłużyć mikroskopy elektronowe skaningowy i transmisyjny w celu zobrazowania struktury materiału biologicznego; zna i koryguje artefakty powstające przy formowaniu obrazu K_U04 – student zna podstawowe terminy w języku polskim i angielskim z zakresu budowy i działania mikroskopów elektronowych, pozwalające na swobodne poruszanie się w zagadnieniach związanych z obrazowaniem struktur biologicznych; zna również terminologię dotyczącą urządzeń i technik pochodnych mikroskopii elektronowej K_U06 – student zna i sprawnie posługuje się przynajmniej jednym z programów do symulacji Monte Carlo trajektorii elektronów i emisji promieniowania X K_U09 oraz K_U11 – student potrafi przygotować prezentację multimedialną pracy badawczej z zakresu mikroskopii elektronowej i technik pochodnych, zaprezentować ją w logiczny i zrozumiały dla innych sposób wskazując cel pracy, zastosowane techniki badawcze oraz otrzymane wyniki; potrafi wskazać najważniejsze wnioski Kompetencje społeczne: K_K09 – skutecznie korzysta z uznanych źródeł informacji naukowej i posługuje się zasadami krytycznego wnioskowania przy rozstrzyganiu problemów praktycznych |
|
Wymagania wstępne: | Zaliczone kursy: Biologia Komórki, Podstawy Mikroskopowania, Statystyka. |
|
Forma i warunki zaliczenia: | Ocena końcowa wiąże się z: 1) zaliczeniem (na przynajmniej 51%) kolokwium dotyczącego teorii działania mikroskopu elektronowego, powstawania obrazów mikroskopowych, przygotowania materiału do obserwacji mikroskopowych oraz analiz składu pierwiastkowego; 2) poprawnym operowaniem mikroskopem elektronowym oraz wykonanie mikrofotografii właściwych tak pod względem rozdzielczości, jak i korekcji aberracji, jasności i kontrastu; 3) wykonaniem elektronogramów wybranych struktur komórkowych w mikroskopie elektronowym transmisyjnym oraz interpretacją otrzymanych zdjęć. Dokładny opis elektronogramów; 4) wykonaniem projektów dotyczących optymalizacji obrazowania i analiz składu pierwiastkowego z wykorzystaniem mikroskopii elektronowej i mikroanalizy rentgenowskiej, interpretacji otrzymanych wyników (sprawozdanie; ocena 2.0-5.0). W przypadku niezaliczenia kolokwium, student ma możliwość poprawy oceny i zaliczenia kolokwium w terminie sesji poprawkowej. W tym przypadku niezaliczenia sprawozdań, student jest zobowiązany do ich poprawienia i dostarczenia prowadzącemu do zakończenia sesji poprawkowej. Ocena końcowa z kursu to ocena średnia obejmująca ocenę z kolokwium oraz z dwóch sprawozdań. |
|
Metody sprawdzania i kryteria oceny efektów kształcenia uzyskanych przez studentów: | Zakres teoretyczny zajęć sprawdzany w formie testu wyboru po zakończeniu kursu. Obejmuje znajomość terminologii używanej w mikroskopii elektronowej i technikach pokrewnych oraz zależności pomiędzy działaniem mikroskopu i sposobem formowania obrazu mikroskopowego; dotyczy również przygotowania materiału biologicznego do mikroskopii elektronowej i analizy składu pierwiastkowego metodą mikroanalizy rentgenowskiej. 60 pytań ocenianych w systemie 0/1. Zaliczenie części teoretycznej wyłącznie w przypadku otrzymania minimum 31 pkt (powyżej 50%). Student prezentuje prowadzącemu swoje umiejętności w operowaniu mikroskopem elektronnowym i urządzeniami peryferycznymi (zaliczone/niezaliczone). Sprawozdanie z przeprowadzonych obserwacji struktur komórkowych i ich poprawnej identyfikacji. Dokładny opis elektronogramów (ocena 2.0-5.0). Realizacja projektów opartych o symulacje Monte Carlo a dotyczących optymalizacji obrazowania i analiz pierwiastkowych materiałów biologicznych; interpretacja otrzymanych wyników (ocena 2.0-5.0). |
|
Metody dydaktyczne - słownik: | Metody podające - prezentacja multimedialna |
|
Metody dydaktyczne: | 1) Część teoretyczna zajęć w formie prezentacji audiowizualnych przygotowanych przez prowadzącego/prowadzących zajęcia, które obejmują wprowadzenie w teorię, budowę i działanie mikroskopów elektronowych oraz urządzeń i technik z nią związanych. Wspólne z prowadzącym, rozwiązywanie zagadnień w formie problemów badawczych związanych bezpośrednio z mikroskopią elektronową i technikami pochodnymi. 2) Część praktyczna - obejmuje pracę z mikroskopami elektronowymi; student uczy się sprawnie posługiwać wszystkimi elementami mikroskopu służącymi właściwemu obrazowaniu materiałów biologicznych. Na wybranych materiałach student poznaje techniki przygotowywania preparatów do obserwacji mikroskopowych i wykonuje samodzielnie czynności (w oparciu o protokół). 3) Część projektowa obejmuje samodzielne wykonanie symulacji Monte Carlo przy zmiennych warunkach pracy mikroskopów i interpretację otrzymanych wyników; w formie konwersatorium wyniki są dyskutowane z prowadzącym zajęcia. |
|
Bilans punktów ECTS: | Udział w ćwiczeniach: 60 h Przygotowanie się do ćwiczeń: 10 h Przygotowanie się do zaliczenia: 2 h |
|
Grupa treści kształcenia: | Grupa treści kształcenia do wyboru |
|
Skrócony opis: |
Teoretyczne i praktyczne przygotowanie do zastosowania mikroskopii elektronowej w badaniach biologicznych. | |
Pełny opis: |
Zajęcia podzielone są na trzy działy związane z 1) mikroskopią elektronową skaningową (SEM), 2) mikroskopią elektronową transmisyjną (TEM) i 3) mikroanalizą rentgenowską (EPMA). SEM - obejmuje podstawowe zasady działania mikroskopów oraz ich modyfikacji dla analiz w wysokiej i niskiej próżni. Omówienie istoty formowania obrazów w oparciu o typy sygnałów elektronowych i możliwości ich wykorzystania w badaniach biologicznych: obrazowanie elektronami wtórnymi i wstecznie rozproszonymi. Obrazowanie materiałów w oparciu o topografię i różnice w składzie pierwiastkowym. Przygotowanie preparatów biologicznych z tkanek pobudliwych i niepobudliwych metodami krio (niskotemperaturowymi) oraz tradycyjnymi chemicznymi oraz ich dalsze procesowanie do wizualizacji elektronowej (suszenie, napylanie, immunoznakowanie). Praktyczne posługiwanie się mikroskopem skaningowym - a) ustawianie liniowe wiązki mikroskopu, jej średnicy oraz natężenia w odniesieniu do jakości otrzymywanych obrazów; b) korekcja aberracji soczewek oraz apertury numerycznej obiektywu i ich rola w formowaniu obrazu; c) wizualizacja topografii materiału w trybie elektronów wtórnych i wstecznie rozproszonych. Obrazowanie z niską i wysoka rozdzielczością struktur komórkowych. TEM - zawiera podstawowe zasady działania mikroskopów nisko- i wysokonapięciowych oraz ich konstrukcyjne rozwiazania: dyfrakcja elektronowa, tomografia elektronowa, kontrast-faz. Metody przygotowania materiałów biologicznych do obserwacji wysokorozdzielczych technikami niskotemperaturowymi (high-pressure freezing, zamrażanie-łamanie, repliki, freeze-substitution, immunoznakowanie) oraz chemicznymi (podwójne barwienie). Obróbka materiałów biologicznych w ultramikrotomie, kontrastowanie pozytywowe i negatywowe, immunoznakowanie. Zajęcia praktyczne obejmują: 1) przygotowanie wybranego materiału biologicznego do obserwacji TEM metodami chemicznymi, 2) cięcie ultracienkich skrawków ultramikrotomem, 3) kontrastowanie preparatów oraz 4) obsługę TEM w zakresie podstawowym (obserwacja elementów komórkowych na poziomie ultrastruktury (wizualizacja 2D) z uwzględnieniem korekcji aberracji; 5) zastosowanie metod stereologicznych w ilościowej analizie obrazu. Praktyczne zajęcia przy mikroskopach i analiza jakościowo-ilościowa otrzymanych obrazów. EPMA - zawiera zasady działania mikroanalizatorów rentgenowskich i sposoby detekcji promieniowania X (WDS i EDS). Szczególne zwrócenie uwagi na przygotowanie materiałów oraz wzorców do analiz pierwiastkowych materiałów biologicznych - techniki krio (niskotemperaturowe). Wpływ budowy, rozmiarów i procesowania materiału na jakościową i ilościową analizę pierwiastków. Metody korekcji wyników analiz oraz determinacja i eliminacja artefaktów pomiarowych. Zastosowanie symulacji Monte Carlo do ustalania warunków pomiarowych materiałów biologicznych. Praktyczna część zajęć zawiera: 1) przygotowanie materiałów biologicznych do analiz pierwiastkowych techniką krio, 2) analizę preparatów jakościowo i ilościowo w oparciu o wzorce biologiczne i geologiczne (porównanie), 3) wykonywanie symulacji Monte Carlo dla wybranych macierzy biologicznych i geologicznych (porównanie), jako element planowania eksperymentu. | |
Literatura: |
Goldstein J., Newbury D., Joy D., Lyman C., Echlin P., Lifshin E., Sawyer L., Michael J. Scanning electron microscopy and micro-analysis. Kluwer Academic/Plenum Publishers, New York 2003; Jasiński A., Kilarski W. Atlas ultrastruktury komórek kręgowców. PWN, Warszawa 1981; Kilarski W. Strukturalne podstawy biologii komórki. PWN, Warszawa 2003; Maunsbach AB., Afzelius BA. Biomedical electron microscopy. Academic Press, San Diego 1999; Sokołowski J., Pluta B., Nosiła M. Elektronowy mikroskop skaningowy. Skrypty uczelniane Politechniki Śląskiej, Gliwice 1979; Szummer A., Sikorski K., Kaczyński Ł., Paduch J., Stróż K. Podstawy mikroanalizy rentgenowskiej. WNT, Warszawa 1994; Warley A. X-ray microanalysis for biologists. Practical Methods in Electron Microscopy 16, edytor: Glauert AM. Portland Press, Cambridge, UK Żelechower M. Wprowadzenie do mikroanalizy rentgenowskiej. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2007 |
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Jagielloński w Krakowie.