Obliczenia w biochemii i biologii
eksperymentalnej
Godziny konsultacji: czwartek 10-11
piątek 10-11
Prowadzący:
dr inż. Agnieszka Sok-Grochowska
Zakład Fizjologii Molekularnej Zwierząt
ul. Cybulskiego 30, pok.11
e-mail: [e-mail]
 Obliczenia w biochemii i biologii molekularnej
Regulamin ćwiczeń i wykładu z
obliczeń
1. Obecność na wykładzie nie jest obowiązkowa. Obecność na
ćwiczeniach jest obowiązkowa.
2. Zaliczenie wykładu będzie na podstawie kolokwium (70%) i
projektu (30%). W sumie będzie można uzyskać 100pkt. Skala
ocen w zależności od otrzymanej sumy punktów:
0-50 ndst
51-55 dst
56-65 dst+
66-75 db
76-85 db+
86-100 bdb
 Obliczenia w biochemii i biologii molekularnej
Regulamin ćwiczeń i wykładu z
obliczeń
3. Zaliczenie ćwiczeń będzie na podstawie aktywności, mikro-
kolokwiów, pracy na zajęciach i prezentacji.
4. Na każdych zajęciach ćwiczeniowych można dostać/stracić
punkty za aktywność/brak przygotowania. Jedne zajęcia =
jeden punkt. Będą one doliczane/odejmowane podczas
wystawiania oceny.
5. Termin kolokwium zaliczeniowego z wykładu: 03.06.2015;
termin oddania projektu 05.06.2015
 Obliczenia w biochemii i biologii molekularnej
Obliczenia w biochemii i biologii molekularnej
Zagadnienia do omówienia na
wykładach i ćwiczeniach
1. Podstawowe jednostki miary ilości, masy i stężeń (układ SI). Przeliczanie
jednostek.
2. Podstawowe pojęcia w obliczeniach biochemicznych.
3. Przygotowywanie roztworów w laboratorium. Obliczanie stężeń,
rozcieńczeń, pH. Skład najczęściej wykorzystywanych roztworów w
pracowni biochemii i biologii molekularnej.
4. Reakcja PCR, trawienie enzymatyczne restryktazami i ligacja.
Planowanie starterów do PCR. Obliczania dla reakcji enzymatycznych.
5. Reakcja qPCR (ilościowy PCR). Planowanie starterów. Krzywa
standardowa. Obliczenia różnic ekspresji metodą Pfafl'a.
6. Plazmidy jako narzędzie w pracy biologa molekularnego.
7. Bazy danych sekwencji białkowych i nukleotydowych.
8. Programy ułatwiające obliczenia w biologii molekularnej
9. Spekrofotometria. Obliczanie stężeń. Pomiary aktywności enzymów.
10. Energetyka i kinetyka reakcji enzymatycznych.
 Obliczenia w biochemii i biologii molekularnej
Układ SI
Układ SI (franc. SystŁme International d'Unit�s) 
Międzynarodowy Układ Jednostek Miar zatwierdzony w 1960
(póz
niej modyfikowany) przez Generalną Konferencję Miar.
Jest stworzony w oparciu o metryczny system miar. Jednostki
w układzie SI dzielą się na podstawowe i pochodne.
W Polsce układ SI obowiązuje od 1966, obecnie został
oficjalnie przyjęty przez wszystkie kraje świata z wyjątkiem
Stanów Zjednoczonych, Liberii i Birmy.
z
ródło: http://pl.wikipedia.org
 Obliczenia w biochemii i biologii molekularnej
Układ SI
Jednostki podstawowe układu SI (legalne w Polsce jednostki
miar; Dz. U. Nr 225, poz. 1638)
wielkość
nazwa symbol definicja fizyczna
fizyczna
długość drogi przebytej w próżni przez światło w czasie 1/299 792 458 sekundy
metr m długość
jednostka masy, która jest równa masie międzynarodowego prototypu kilograma
kilogram kg masa
przechowywanego w Międzynarodowym Biurze Miar w Sevres
czas równy 9 192 631 770 okresom promieniowania odpowiadającego przejściu
sekunda s czas
mię
dzy dwoma nadsubtelnymi poziomami stanu podstawowego atomu cezu 133
prąd elektryczny niezmieniający się, który, płynąc w dwóch równoległych
prostoliniowych, nieskończenie długich przewodach o przekroju kołowym
prąd
znikomo małym, umieszczonych w próżni w odległości 1 metra od siebie,
amper A
elektryczny
wywołałby między tymi przewodami siłę 2 � 10 7 niutona na każdy metr długości;
1/273,16 części temperatury termodynamicznej punktu potrójnego wody
kelwin K temperatura
liczność
liczność materii układu zawierającego liczbę cząstek równą liczbie atomów w
mol mol
masie 0,012 kilograma węgla 12
materii
Światłość z
ródła emitującego w określonym kierunku promieniowanie
monochromatyczne o częstotliwości 540�1012 herców i o natężeniu
kandela cd światło
promieniowania w tym kierunku równym 1/683 wata na steradian
z
ródło: http://www.gum.gov.pl
 Obliczenia w biochemii i biologii molekularnej
Układ SI
Legalne jednostki miar, pochodne układu SI, o nazwach i
oznaczeniach specjalnych (przykłady)
wielkość
nazwa symbol wyrażenie w jednostkach podstawowych SI
fizyczna
1 rad = 1m/1m = 1
radian rad kąt płaski
1Hz = 1/1s; s-1
herc Hz częstotliwość
1N = 1kg�1(m/s2)
niuton N siła
ciśnienie,
1Pa = 1N/1m2
paskal Pa
naprężenie
1J = 1N�1m
dżul J energia, praca
1W = 1J/1s
wat W moc
pojemność
1F = 1C/1V
farad F
elektryczna
aktywność
1kat = 1mol/1s
katal kat
katalityczna
z
ródło: http://www.gum.gov.pl
 Obliczenia w biochemii i biologii molekularnej
Skalowanie jednostek -
przedrostki
Nazwa Symbol Mnożnik Nazwa mnożnika
(przedrostek)
tera T 1 000 000 000 000 = 1012 bilion
giga G 1 000 000 000 = 109 miliard
mega M 1 000 000 = 106 milion
kilo k 1 000 = 103 tysiąc
hekto h 100 = 102 sto
deka da 10 = 101 dziesięć
jeden
1 = 100
decy d jedna dziesiąta
0,1 = 10-1
centy c jedna setna
0,01 = 10-2
mili m jedna tysięczna
0,001 = 10-3
mikro � jedna milionowa
0,000 001 = 10-6
nano n jedna miliardowa
0,000 000 001 = 10-9
piko p jedna bilionowa
0,000 000 000 001 = 10-12
 Obliczenia w biochemii i biologii molekularnej
Skalowanie jednostek-
przykłady
Zamień podane wielkości na jednostki podstawowe układu SI:
100�mol =
200dag =
5000dm =
60000ns =
 Obliczenia w biochemii i biologii molekularnej
Skalowanie jednostek-
przykłady
Zamień podane wielkości na jednostki podstawowe układu SI:
100�mol = 0,0001mol = 1�10-4mol
200dag = 2kg = 2�100kg
5000dm = 500m = 5�102m
60000ns = 0,00006s = 6�10-5s
 Obliczenia w biochemii i biologii molekularnej
Skalowanie jednostek-
przykłady
Zamień podane wielkości na jednostki podstawowe układu SI:
100�mol = 0,0001mol = 1�10-4mol
1�mol=1�10-6mol 1�mol�100=1�10-6mol � 102=1�10(-6+2)mol=1�10-4mol
200dag = 2kg = 2�100kg
1dag=1�10-2kg 1dag�200=1�10-2kg � 2�102=2�10(-2+2)kg=2�100kg
5000dm = 500m = 5�102m
1dm=1�10-1m 1dm�5000=1�10-1m � 5�103=5�10(-1+3)m=5�102m
60000ns = 0,00006s = 6�10-5s
1ns=1�10-9s 1ns�60000=1�10-9s � 6�104=1�10(-9+4)s=1�10-5s
 Obliczenia w biochemii i biologii molekularnej
UWAGA!- wielokości addytywne
i nieaddytywne
Wielkości addytywne:
Skalarne
'
ilość substancji
"
liczba atomów (ale nie w reakcjach jądrowych)
"
liczba cząsteczek lub liczność materii (liczba moli)
'
masa (w fizyce klasycznej, ale nie w relatywistycznej)
'
energia
'
ładunek elektryczny
'
moment bezwładności względem tej samej osi
'
energia kinetyczna  tylko wówczas, gdy elementy układu nie oddziałują ze sobą
Wektorowe
'
pęd
'
moment pędu
Wielkości nieaddytywne
'
masa (w fizyce relatywistycznej)
'
objętość (w pewnych warunkach może być bliska addytywności)
'
objętość molowa związków chemicznych nie jest sumą objętości molowych ich składników
'
stężenie
'
pH roztworu
 Obliczenia w biochemii i biologii molekularnej
Wielokości addytywne i
nieaddytywne- przykłady
Addytywne [masa i ilość substancji (liczność)]
+ =
7 cząsteczek 11 cząsteczek 18 cząsteczek
14ng 11ng 25ng
Nieaddytywne [objętość]
2ml
+ = 3ml np.= 2,2ml
1ml
 Obliczenia w biochemii i biologii molekularnej
Roztwory
Roztwór  jednorodna mieszanina dwu lub więcej
rodzajów cząsteczek nie reagujących chemicznie
ze sobą.
Stężenie roztworu  ilość substancji
rozpuszczonej w określonej liczbie jednostek
objętości lub masy roztworu bądz
rozpuszczalnika.
W przypadku roztworów jako jednostkę objętości
możemy legalnie stosować  litr (l) zamiast dm3.
 Obliczenia w biochemii i biologii molekularnej
Stężenia roztworów
Procentowe:
'
C% (wag/wag)  zwykle stosowane
Ilość gramów substancji rozpuszczonej w 100g
roztworu.
Można spotkać zapis C% (wag.) lub C% (w/w) -stężenie procentowe wagowe lub
%wag. -procenty wagowe
'
C% (wag/obj)
Ilość gramów substancji rozpuszczonej w 100ml
roztworu. Rzadko spotykany sposób wyrażania stężenia %
'
C% (obj/obj)
Objętość substancji rozpuszczonej w 100ml roztworu.
Można spotkać zapis C%(obj.) lub C%(vol.) lub C%(v/v) -stężenie procentowe
objętościowe, lub %vol. -procenty objętościowe
 Obliczenia w biochemii i biologii molekularnej
Stężenia procentowe-przykłady
'
C% (wag/wag)
Ile gramów substancji rozpuszczonej jest w 250g 5%
(wag/wag) roztworu NaCl?
Rozwiązanie:
masa substancji�"100 %
C %śąwag /wag źą=
masa roztworu
masa substancji�"100 % �! masa substancji = 5%�"250g
5% = =12,5 g
250g 100 %
 Obliczenia w biochemii i biologii molekularnej
Stężenia procentowe-przykłady
'
C% (wag/wag)
Jakie będzie miał stężenie procentowe
(wag/wag)roztwór, jeżeli w 500 gramach wody
rozpuścimy 25 gramów cukru?
Rozwiązanie:
masa substancji�"100 %
C %śąwag/ wagźą=
masa roztworu
50g 50g
C % = �"100 % �! C % = �"100 %=9,09%
500g�ą50g 550g
 Obliczenia w biochemii i biologii molekularnej
Stężenia procentowe-przykłady
'
C% (wag/obj)
Ile gramów substancji rozpuszczonej jest w 400ml 8%
(wag/obj) roztworu NaCl?
Rozwiązanie:
masa substancji
C %śąwag /objźą= �"100 %
objętość roztworu
masa substancji�"100 % �! masa substancji = 8%�"400ml
8% = =32g
400ml 100 %
 Obliczenia w biochemii i biologii molekularnej
Stężenia procentowe-przykłady
'
C% (wag/obj)
Jakie jest stężenie procentowe (wag/obj) roztworu po
rozpuszczeniu 50g NaOH w 200ml wody? Gęstość
roztowru po wymieszaniu wynosi d=1,219g/cm3.
Rozwiązanie:
Zaczynamy od obliczenia objętości roztworu po wymieszaniu przy założeniu
gęstości wody d=1g/cm3.
masa m g
gęstość= , d = [ ]
objętość v
cm3
masa roztworu po wymieszaniu: 200g+50g=250g
m 250g
v= �!v= =205,1 cm3
objętość roztworu po wymieszaniu :
d g
1,219
cm3
50g
na koniec właściwe stężenie: C %śąwag /objźą= �"100 %=25,4%
205,1ml
 Obliczenia w biochemii i biologii molekularnej
Stężenia procentowe-przykłady
'
C% (obj/obj)
Jaka objętość czystego alkoholu etylowego jest w 750ml
12%(vol.) wina czerwonego?
Rozwiązanie:
objętość substancji�"100 %
C %śąobj /objźą=
objętość roztworu
objętość substancji�"100 % �! objętość substancji = 12 %�"750ml
12% = =90ml
750ml 100 %
Jaką masę ma 90ml etanolu?
Żeby to obliczyć musimy znać gęstość czystego etanolu  d=0,791 g/cm3
m = V�d = 90ml � 0,791g/ml = 71,19g
 Obliczenia w biochemii i biologii molekularnej
Pojęcie mola
Mol  podstawowa jednostka liczności materii.
Jeden mol jest to liczba cząstek (np. atomów,
cząsteczek, jonów, elektronów i innych
indywiduów chemicznych) równa liczbie atomów
zawartych w 12g izotopu węgla 12C.
Liczba cząstek zawartych jednym molu jest
nazywana liczbą Avogadra, wynosi ona
6,02214179�1023 ą 3,6�1017