Biofizyka

Biophisics

2021Z

Kod przedmiotu48SJ-BIOFI
Punkty ECTS 5
Typ zajęć Ćwiczenia
Seminarium
Wykład
Przedmioty wprowadzającebrak
Wymagania wstępnebrak
Opis ćwiczeń
Opis wykładówFizyczne spojrzenie na struktury biologiczne – rola oddziaływań międzycząsteczkowych. Atomy, cząsteczki, makrocząsteczki, układy wielomolekularne. Budowa błon biologicznych. Elementy termodynamiki procesów zachodzących w układach biologicznych. Zasady termodynamiki. Funkcje stanu. Procesy odwracalne i nieodwracalne. Entropia, entalpia swobodna. Entalpia swobodna reakcji chemicznych. Potencjał chemiczny i elektrochemiczny. Układy biologiczne jako układy otwarte. Elementy termodynamiki nierównowagowej. Biofizyka układu krążenia. Hydrodynamika przepływu krwi: przepływ laminarny i turbulentny, podstawowe prawa hydrodynamiki, przepływ cieczy lepkiej. Właściwości reologiczne krwi. Właściwości sprężyste naczyń krwionośnych. Biofizyka zmysłu słuchu. Drgania harmoniczne,ruch falowy. Dźwięk i jego analiza. Transmisja dźwięku do ucha wewnętrznego. Światło i zmysł wzroku. Układ optyczny oka. Powstawanie obrazu na siatkówce. Widzenie przestrzenne. Akomodacja. Wady układu optycznego oka i ich korekcja. Molekularny mechanizm procesu widzenia. Widzenie barwne.,SEMINARIUM:Treści merytoryczne zawiera tematyka seminariów i prezentacji przygotowywanych przez studentów: 1. PROMIENIOWANIE JONIZUJĄCE W MEDYCYNIE. P1. Powstawanie promieniowania jonizującego korpuskularnego i elektromagnetycznego. P2. Działanie promieniowania jonizującego elektromagnetycznego i korpuskularnego na organizmy żywe. P3. Dozymetria promieniowania jonizującego. Podstawy ochrony radiologicznej. P4. Radioizotopy w diagnostyce i terapii. P5. Promieniowanie jonizujące w diagnostyce i terapii. 2. WYBRANE ZAGADNIENIA BIOFIZYKI ZMYSŁÓW. P6. Biofizyka widzenia. P7. Implanty aparatu widzeniowego – czy można naprawić aparat widzeniowy. P8. Biofizyka smaku i zapachu. P9. Biofizyka dotyku. P10. Biofizyka elektrorecepcji. P10a. Geobiofizyka: wpływ pola grawitacyjnego oraz geomagnetycznego na organizmy żywe. 3. WYBRANE ELEMENTY BIOFIZYKI MOLEKULARNEJ KOMÓREK I TKANEK. P11. Spektroskopia molekularna w badaniach struktury i funkcji makrocząsteczek. P11a. Modelowanie komputerowe w projektowaniu leków. P12. Transport przez błony biologiczne. P13. Biofizyka tkanki nerwowej. P14. Biofizyka tkanki mięśniowej. P15. Właściwości tkanek w biomechanice. 4. PODSTAWY FIZYCZNE WYBRANYCH METOD OBRAZOWANIA TKANEK I NARZĄDÓW. P16. Zastosowanie ultradźwięków w medycynie. P17. Rentgenowska transmisyjna tomografia komputerowa. P18. Magnetyczny rezonans jądrowy (NMR) – spektroskopia. P19. Magnetyczny rezonans jądrowy (NMR) – obrazowanie. P20. Pozytonowa emisyjna tomografia komputerowa (PET).,ĆWICZENIA:Treści merytoryczne zawiera tematyka ćwiczeń: 1. Promieniowanie jonizujące. Wyznaczanie liniowego i masowego współczynnika pochłaniania promieniowania gamma dla różnych materiałów. 2. Aktywność elektryczna serca. Elektrokardiografia. 3. Przepływ laminarny i turbulentny. Wyznaczanie granicznej wartości liczby Reynoldsa. Pomiar współczynnika lepkości cieczy. 4. Podstawy biofizyki zmysłu słuchu. Badanie progu pobudliwości ucha ludzkiego za pomocą audiometru. 5. Fizyczne podstawy stosowania ultradźwięków w medycynie. Ultrasonografia. Pomiar prędkości przepływu krwi w tętnicy szyjnej. 6. Modelowanie właściwości elektrycznych obiektów biologicznych. Badanie szeregowego układu elementów RLC. 7. Zjawisko absorpcji i emisji światła w analityce. Pomiar widm absorpcji i stężenia ryboflawiny w roztworach wodnych za pomocą spektrofotometru. Wyznaczanie stężeń substancji w roztworze metodą fluorescencyjną. 8. Skręcalność optyczna roztworów. Pomiar stężenia substancji optycznie czynnych za pomocą polarymetru. Wyznaczanie stężenia roztworów metodą refraktometryczną 9. Wyznaczanie zmian termodynamicznych funkcji stanu. Wyznaczanie zmiany entropii układu. Wyznaczanie zmiany entalpii soli w procesie rozpuszczania. 10. Wyznaczanie zdolności skupiającej soczewek za pomocą ławy optycznej. Model oka.
Cel kształceniaZapoznanie studentów z oddziaływaniami fizycznymi odpowiedzialnymi za organizację i funkcjonowanie struktur biologicznych. Poznanie elementów termodynamiki procesów zachodzących w układach biologicznych. Poznanie fizycznych podstaw funkcjonowania układu krążenia, narządów zmysłów i czynności elektrycznej komórek. Poznanie fizycznych podstaw wybranych metod terapii i diagnostyki ze szczególnym uwzględnieniem współczesnych metod obrazowania - wykorzystanie ultradźwięków i promieniowania elektromagnetycznego włącznie z promieniowaniem jonizującym. Poznanie wpływu wybranych czynników fizycznych na organizm człowieka. Uzyskanie umiejętności posługiwania się wybranym sprzętem laboratoryjnym i aparaturą diagnostyczną. Opanowanie umiejętności analizy danych uzyskanych z pomiarów.
Literatura podstawowa1) Jaroszyk F., Biofizyka, PZWL, 2001 2) Miękisz S., Hendrich A.,, Wybrane zagadnienia z biofizyki, VOLUMED, 1998 3) Pietrzak M., Ibron G., Wieczorek Z., Materiały do ćwiczeń laboratoryjnych z biofizyki dla kierunku lekarskiego, http://www.uwm.edu.pl/wnz/kfib, 2017
Literatura uzupełniająca
Uwagi-