Uniwersytet Jagielloński w Krakowie - Punkt LogowaniaNie jesteś zalogowany | zaloguj się
katalog przedmiotów - pomoc

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: Biologia: przedmioty dla programu WBNZ-n011-0-UD-4
Kursy zalecane w ścieżce kształcenia: biologia molekularna, II st. od r. ak. 2019/20
Kursy zalecane w ścieżce kształcenia: biologia molekularna, II st.
Punkty ECTS i inne: 3.00
zobacz reguły punktacji
Język prowadzenia: polski

Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2019/2020" (jeszcze nie rozpoczęty)

Okres: 2020-02-24 - 2020-06-14
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia, 60 godzin, 16 miejsc więcej informacji
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 podające - wykład informacyjny
Metody praktyczne - ćwiczenia laboratoryjne

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

Sylabus przedmiotu dla studentów rozpoczynających studia od roku akademickiego 19/20:

Biologia, stacjonarne drugiego stopnia
Biologia, stacjonarne drugiego stopnia

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

Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Jagielloński w Krakowie.