Biofizyka 0800-BIOFIZ

1. Wstęp -
1.0 Co to jest biofizyka?
1.1 Cechy układów biologicznych.
1.2 Pierwiastki materii żywej.
1.3 Od organizmu do komórki, skale wielkości: budowa mikroskopowa komórki, błony komórkowe, podstawowe biocząsteczki, wiązania chemiczne i ich energie.
1.4 Oddziaływania międzycząsteczkowe - rodzaje, wiązanie wodorowe, struktura wody.
1.5 Znaczenie przemian energii, znaczenie transportu masy i energii w organizmie.
1.6 Entropia, Przepływ informacji, a procesy życiowe.

2. Termodynamika :
2.0 Zwięzły przegląd pojęć fizyki statystycznej.
2.1 Funkcje termodynamiczne.
2.2. Elementy klasycznej termodynamiki fenomenologicznej,
energia swobodna i entalpia swobodna, potencjał chemiczny,
entalpia swobodna a stała równowagi.
2.3 Bodźce termodynamiczne. Sprzężenie reakcji chemicznych.
2.4 Elementy termodynamiki procesów nieodwracalnych.

3. Błony biologiczne.
3.1 Modele błon. Elastyczność.
3.2 Pojęcia: transport pasywny i aktywny. Przykłady.
3.3. Równowaga osmotyczna.
3.4 Równowaga jonowa.
3.5 Przepływ przez błony.
3.6 Potencjał błonowy.
3.7 Mechanizmy transportu, kanały jonowe, uniport, synport
3.8. Filtracja, ultrafiltracja, sztuczna nerka.

4. Przekazywanie sygnałów w organizmie
4.1 Mechanizm przewodzenia impulsów nerwowych.
4.1.1 Budowa mózgu - zarys.
4.1.2 Odwzorowanie skóry w korze czuciowej.
4.1.3 Neurony.
4.1.4 Mechanizm powstawania potencjału czynnościowego.
4.2 Przekazywanie sygnałów na drodze chemicznej.
4.2.1 Gruczoły wydzielania dokrewnego.
4.2.2 “Arsenał” chemiczny przysadki; sposób wydzielania hormonów.
4.2.3 Przykłady hormonów – pochodnych kwasów tłuszczowych
i sterydów, hormonów białkowych.
4.2.4 Regulacja poprzez ujemne sprzężenie zwrotne (wydzielanie hormonów).
4.2.5 Przykład aktywacji genów przez hormony.
4.2.6 Istota funkcji białek G.
4.2.7 Mechanizm działania cyklicznego AMP (drugi przekaźnik).
4.3 Neuroprzekaźniki
4.4 Transmisja sygnału nerwowego w przerwie synaptycznej.
4.5 Tlenek azotu jako przekaźnik wsteczny. Rola fizjologiczna NO.
4.6 Viagra – mechanizm działania.
4.7 Recepcja bodźców wzrokowych.
4.8 Recepcja bodźców słuchowych.

5. Budowa biocząsteczek: Modele komputerowe ważniejszych białek, DNA, błon, transport tlenu i hormonów tarczycy, (prezentacje komputerowe grafiki 3D)

6. Metody fizyczne i bioinformatyka białek hemowych.
6.0 Określanie struktury białek metodami rentgenograficznymi, metodą TEM i NMR.
6.01 Mikroskopia sił atomowych.
6.02 Podstawy znakowania fluorescencyjnego, znaczenie w sekwencjonowaniu genomów.
6.1 Budowa i funkcja hemoglobiny.
6.2 Grupa hemowa – przykład grupy prostetycznej.
6.3 Neuroglobina i cytoglobina, ewolucja białek hemowych.
6.4 Wiązanie tlenu do mioglobiny i hemoglobiny.
6.5 Kooperatywne wiązanie O2 przez Hb.
6.6 Równanie Hilla. Wykres Hilla.
6.7 Struktura Hb i molekularny mechanizm allosterii.
6.8 Patologie Hb, molekularne podstawy chorób.
6.9 Pulsoksymetria.
6.10 Terapia fotodynamiczna.