Biofizyka 1600-Bt21BIOF-1
Wykład ma za zadanie przedstawienie szczegółowe następujących zagadnień:
Wstęp. Przedmiot Biofizyki. Budowa materii. Podstawowe oddziaływania. Matematyczny opis zależności pomiędzy wielkościami fizycznymi. Pochodna, całka, równanie różniczkowe.
Układ termodynamiczny. Entalpia. Entropia. Energia swobodna, entalpia swobodna. Potencjał chemiczny. Zjawiska transportu masy. Dyfuzja, dyfuzja przez błonę, osmoza.
Potencjał elektrochemiczny. Potencjał elektrodowy, dyfuzyjny, błonowy. Równowaga Donnana. Elementy bioenergetyki. Termodynamika nierównowagowa. Stan stacjonarny. Dyssypacja energii.
Filtracja i ultrafiltracja. Podstawy dializy. Błona komórkowa, transport przez błony. Potencjał spoczynkowy błony komórkowej. Model elektryczny błony komórkowej.
Tkanka nerwowa, potencjał czynnościowy. Tkanka mięśniowa. Tkanka łączna. Właściwości sprężyste, prawo Hooke’a. Elementy biomechaniki. Przepływ cieczy, prawo ciągłości strumienia, Prawo Bernoulliego. Lepkość. Ciecz newtonowska, płyny plastyczno-lepkie. Ruch burzliwy płynów.
Opór naczyniowy. Napięcie powierzchniowe, prawo Laplace’a. Lepkość krwi. Odkształcalność erytrocytów. Agregacja erytrocytów. Mechanizm wentylacji płuc.
Drgania, fale akustyczne. Impedancja. Współczynnik odbicia. Cechy dźwięku, Krzywe jednakowej głośności, próg słyszalności, poziom natężenia dźwięku, poziom głośności.
Narząd słuchu. Model mechaniczny ucha środkowego. Wzmacniacz ślimakowy. Percepcja głośności, selektywność częstotliwości, percepcja wysokości. Wady słuchu. Mowa. Wytwarzanie dźwięków mowy.
Elektryczność i magnetyzm. Dipol elektryczny. Równania Maxwella.
Fale elektromagnetyczne. Światłowody. Układy optyczne. Przyrządy optyczne. Techniki mikroskopowe. Zdolność rozdzielcza mikroskopu.
Rozpraszanie światła. Rozpraszanie Rayleigha, Ramana, dynamiczne rozpraszanie światła.
Źródła światła; lasery i ich zastosowanie w badaniach układów biologicznych, oraz w diagnostyce i terapii: dynamiczne rozpraszanie światła, laserowo indukowana fluorescencja, terapia fotodynamiczna
Lasery w medycynie. Absorpcja promieniowania w tkance. Głębokość penetracji promieniowania w tkance.
Biomolekuły i metody ich badania - spektroskopia absorpcji UV-VIS, spektroskopia fluorescencyjna, spektroskopia IR, spektroskopia ramanowska; fluorescencyjne metody badania oddziaływania leków z błonami komórkowymi i białkami;
Układ krążenia. Energetyka serca. Własności naczyń krwionośnych. Układ bodźcotwórczy serca. Potencjał czynnościowy komórek kurczliwych. EKG. Odprowadzenie Einthovena.
Siły jądrowe. Rozpad promieniotwórczy. Detekcja promieniowania jądrowego. Czynniki fizyczne wpływające na organizm. Czynniki mechaniczne, termiczne, elektryczne i magnetyczne. Elektryczne własności komórek i tkanek. Promieniowanie jonizujące.
Podstawy fizyczne współczesnych metod diagnostycznych – ultrasonografia, tomografia komputerowa, metoda rezonansu jądrowego, radioterapia i radiofarmaceutyki, tomografia optyczna, pozytonowa emisyjna tomografia komputerow
W trakcie ćwiczeń studenci wykonują ćwiczenia wybrane z poniższej listy.
Układ RC; parametry elektryczne skóry,
Pomiar mocy dawki i skażeń na stanowiskach pomiarowych,
Badanie potencjałow elektrycznych,
Wyznaczanie prędkości dźwieku
Transport przez błonę, dyfuzja, osmoza
Prawo Lamberta-Beera
Badanie przepływu cieczy,
Napięcie powierzchniowe,
Podstawy rezonansu magnetycznego,
Wiskozymetr Hoplera
Audiometria,
Analiza widmowa dźwięku,
Badanie mikrofal
Badanie pól magnetycznych
Elektryczny model komórki,
Elementy biomechaniki,
Mechanika - moment siły,
Fizyczne podstawy elektrokardiografii,
Układ RC i model elektryczny tkanki
Mikroskop,
Fizyczne podstawy ultrasonografii,
Określanie wad wzroku na podstawie promienia krzywizny rogówki,
Fizyczne podstawy korekcji wad wzroku,
Badanie widm emisyjnych,
Wyznaczanie liniowego współczynnika pochłaniania promieniowania gama,
Biofizyka układu krążenia,
Wyznaczanie górnej granicy promieniowania beta metodą absorpcyjną,
Badanie statystyki promieniowania gama,
Detektory promieniowania , Liczniki G-M,
Badanie stężenia radonu w budynkach,
Wybrane zastosowania fali ultradźwiękowej.
Rodzaj przedmiotu
Efekty kształcenia
Student rozumie podstawy fizyczne procesów biologicznych
Student rozumie podstawy fizyczne funkcjonowania narządów człowieka
Student rozumie podstawy fizyczne metod diagnostycznych
Student rozumie podstawy fizyczne metod analitycznych i interpretuje wyniki badań analitycznych
Student wykorzystuje znajomość praw fizyki do opisu zagadnień z zakresu biologii komórek, tkanek oraz procesów fizjologicznych , w szczególności do wyjaśnienia wpływu czynników zewnętrznych , takich jak temperatura, przyspieszenie, ciśnienie , pole elektromagnetyczne oraz promieniowanie jonizujące i jego elementy
Student obsługuje proste przyrządy pomiarowe oraz ocenia dokładność wykonywanych pomiarów
Student umie zaplanować i wykonać proste badanie naukowe oraz zinterpretować jego wyniki i wyciągnąć wnioski.
Kryteria oceniania
Uczestnictwo w wykładach i ćwiczeniach jest obowiązkowe.
Przedmiot kończy się egzaminem.
Warunkiem przystąpienia do egzaminu jest zaliczenie 6 ćwiczeń laboratoryjnych oraz uzyskanie pozytywnych ocen z dwóch śródsemestralnych kolokwiów.
Egzamin jest przeprowadzany w formie pisemnej
Literatura
Literatura obowiązkowa :
Feliks Jaroszyk (red.) - „Biofizyka”, Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2008.
Józef Terlecki (red) – „Ćwiczenia laboratoryjne z biofizyki i fizyki”, Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 1999.
Literatura uzupełniająca
Zofia Jóźwiak, Grzegorz Bartosz (red)„Biofizyka. Wybrane zagadnienia wraz z ćwiczeniami”, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2005.
Stanisław Przestalski - " Elementy fizyki, biofizyki i agrofizyki", Wydawnictwo Uniwersytetu Wrocławskiego, Wrocław 2001
Maria Bryszewska, Wanda Leyko (red.) – „Biofizyka dla biologów” – Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1997
Feliks Jaroszyk (red.) - „Biofizyka medyczna”, Wydawnictwo Akademii Medycznej w Poznaniu, 1993.
Andrzej Pilawski (red.) – „Podstawy biofizyki” PZWN, Warszawa 1985.
Maria Bryszewska, Wanda Leyko (red.) – „Biofizyka kwasów nukleinowych dla biologów” – Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2000
Więcej informacji
Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb: