Wstęp do biofizyki 390-FM1-2WDB

Profil studiów: ogólnoakademicki
Forma studiów: stacjonarne
Rodzaj przedmiotu: obowiązkowy
Dziedzina i dyscyplina nauki: Dziedzina nauk ścisłych i przyrodniczych, Dyscyplina nauki fizyczne, nauki biologiczne, nauki chemiczne, nauki medyczne.
Poziom kształcenia: studia pierwszego stopnia
Rok studiów/semestr: 2. rok/4. semestr
Punkty ECTS: 4
Wymagania wstępne (tzw. sekwencyjny system zajęć i egzaminów) - student powinien posiadać wiedzę ogólną z zakresu biologii, biochemii, fizjologii człowieka, chemii ogólnej i analitycznej, chemii organicznej, fizyki,.

Bilans nakładu pracy studenta:
- udział w wykładach (30 godz.),
- udział w konsultacjach (30 godz.),
- praca własna studenta w domu (25 godz.),

Wskaźniki ilościowe:
- nakład pracy studenta związany z zajęciami wymagającymi bezpośredniego udziału nauczyciela - 3.0 ECTS;
- nakład pracy studenta związany z samodzielna pracą - 1.0 ECTS.

Zasady użycia sztucznej inteligencji (SI):
Podczas zajęć dozwolone jest korzystanie z systemów SI w zakresie:
1. Tłumaczenia maszynowego tekstów źródłowych z języków obcych.
2. Wyszukiwania i organizowania źródeł naukowych.
3. Tworzenia symulacji i modelowania omawianych na wykładzie zjawisk fizycznych.

Podczas egzaminu niedozwolone jest korzystanie z systemów SI.
W przypadku stwierdzenia naruszeń powyższych zasad, osoba kształcąca się może zostać pociągnięta do odpowiedzialności na podstawie odrębnych przepisów dyscyplinarnych.
Wykład ma za zadanie wprowadzenie studentów w podstawowe zagadnienia z zakresu biofizyki.
Laboratoria mają za zadanie zapoznanie studentów z metodami badawczymi stosowanymi w biofizyce.

Zakres tematów poruszanych na wykładzie:

1. Wprowadzenie. Co to jest biofizyka? Biofizyka teoretyczna i molekularna, biofizyka komórki i procesów błonowych, biofizyka medyczna.
2. Podstawy biofizyki molekularnej komórek. Budowa błony komórkowej. Biofizyka transportu. Transport przez błony: klasyfikacja
procesów transportu, białka pośredniczące w transporcie przez błony. Typy ATPaz i ich klasyfikacja (P, F, V, ABC). Kanały i jonofory.
Liposomy i inne nośniki jako transportery leków, radionuklidów i materiału biologicznie aktywnego.
3. Wprowadzenie do bioenergetyki. Chemiosmotyczna teoria Mitchella. Procesy oksydoredukcyjne. Białkowy kompleks oddechowy.
Struktura i funkcja F1F0 ATP syntazy. Rola mitochondriów w regulacji homeostazy Ca2+ w komórkach. Rola mitochondriów w apoptozie
4. Biofizyka wolnych rodników (WR). WR a choroby. Molekularne mechanizmy powstawania reaktywnych form tlenu i azotu (RFTA)
Główne źródła powstawania RFT (cyt.P450, łańcuch oddechowy mitochondriów, wybuch oddechowy fagocytów). Patofizjologiczne efekty
wolnych rodników. RFT a procesy starzenia. Uszkodzenie składników komórek przez reaktywne formy tlenu. RFT i azotu jako cząsteczki
sygnałowe.
5. Molekularne mechanizmy przekazywania informacji. Receptory ( błony plazmatycznej i organelli komórkowych) i ich klasyfikacja.
Wtórne przekaźniki. Podstawy molekularne fotorecepcji. Podstawy molekularne recepcji smaku i zapachu.
6. Elementy biofizyki kwantowej. ( Fotobiofizyka ) Charakterystyka promieniowania elektromagnetycznego i jego oddziaływanie z materią.
Zjawiska fizyczne zachodzące w cząsteczkach wzbudzonych: fotoluminescencja, diagram Jabłońskiego. Mechanizmy przekazywania
energii. Fizyko-chemiczne podstawy procesów fotobiologicznych. Fotomedycyna , PDT- photodynamic therapy. Wpływ UV na organizmypozytywne
i negatywne skutki . Zastosowanie UV w medycynie Bioluminescencja, zastosowanie w diagnostyce .
7. Lasery, charakterystyka i ich zastosowanie w medycynie .
8. Ultradźwięki, charakterystyka i zastosowanie w diagnostyce i terapii
9. Wpływ PEM na organizmy. Aspekty medyczne i biofizyczne.
10. Rezonansowa spektroskopia Ramana w medycynie

Zakres tematów poruszanych na zajęciach laboratoryjnych:

1. Niepewności pomiarowe, średnia arytmetyczna, odchylenie standardowe, średnie odchylenie standardowe, obliczanie współczynników
regresji liniowej metodą najmniejszych kwadratów. Obliczenia stężeń i rozcieńczeń roztworów.
2. Prawo Stokesa, analiza gęstości płynów biologicznych metodą pomiaru prędkości opadania kropli.
3. Konduktometria: Wyznaczanie krytycznego stężenia micelizacji związku amfifilowego metodą konduktometryczną.
4. Spektroskopia: Wyznaczanie widma absorpcji hemoglobiny. Sprawdzanie prawa Lamberta-Beera.
5. Spektrofluorymetria: Zjawisko gaszenia fluorescencji w albuminie. Wyznaczanie stałej Sterna-Volmera oraz rodzaju gaszenia
fluorescencji.
6. Wiskozymetria: Wyznaczanie punktu izoelektrycznego żelatyny.
7. Osmotyczna oporność erytrocytów.
8. Prawo addytywności absorpcji. Oznaczanie stężenia związku w mieszaninie dwuskładnikowej.
9. Potencjometria: Wyznaczanie charakterystyki elektrody szklanej i pomiar pH roztworu metodą krzywej wzorcowej.
10. Kolokwium