Biophysics for fyziology - MB150P05

• Title: Biofyzika pro fyziology
• Czech title: Biofyzika pro fyziology
• Guaranteed by: Department of Physiology (31-152)
• Faculty: Faculty of Science
• Actual: from 2012 to 2019
• Semester: winter
• E-Credits: 3
• Examination process: winter s.:
• Hours per week, examination: winter s.:1/1, Ex [HT]
• Capacity: unlimited
• Min. number of students: unlimited
• 4EU+: no
• Virtual mobility / capacity: no
• State of the course: taught
• Language: Czech
• Note: enabled for web enrollment
• Guarantor: prof. RNDr. Jiří Pácha, DrSc.
• Teacher(s): Mgr. Miroslav Hock, Ph.D.; prof. RNDr. Jiří Pácha, DrSc.

Annotation

Přednáška spojená s cvičením, kde budou řešeny typické příklady, s kterými se setkává experimentátor v oblasti
fyziologického výzkumu a kde využívá fyzikálně chemických přístupů z oblasti elektrochemie, chemické
termodynamiky a jaderné chemie.

Last update: Horníková Daniela, RNDr., Ph.D. (28.03.2019)

Literature

Kotyk, A., Janáček, K.: Membrane transport, Academia Praha 1977.

Glaser, R.: Biophysics: An Introduction, Springer 2010.

Last update: Horníková Daniela, RNDr., Ph.D. (25.10.2019)

Requirements to the exam

Předmět je ukončen písemným testem.

Last update: Horníková Daniela, RNDr., Ph.D. (25.10.2019)

Syllabus

Definice elektrického potenciálu, potenciál kapalinového rozhraní, difúzní potenciál (hrotový potenciál v elektrofyziologii), pohyblivost iontů

Stav termodynamické rovnováhy a stacionární rovnováha. Definice elektrochemického potenciálu. Odvození Nernstovy rovnice a fyziologický význam Nernstova rovnovážného potenciálu

Odvození Gibbs-Donnanovy rovnováhy a její aplikace ve fyziologii. Definice osmotického tlaku, van’t Hoffova formule pro výpočet osmotického tlaku, rozdíl aktivita vs. koncentrace iontu, iontová síla

Stacionární nerovnovážný potenciál na membráně a teoretický přístup k formálnímu popisu. Teorellova rovnice a její omezení. Skalárové vs. vektorové pole, definice gradientu. Nernst-Planckova rovnice elektrodifúze.

Hendersonovo a Goldmanovo řešení rovnice elektrodifúze. Hodkin & Huxley - úprava Goldmanovy rovnice pro membránový potenciál jako funkce extarcelulární a intracelulární koncentrace iontů. Nernstův rozdělovací koeficient. Definice permeabilitního koeficientu.

1. Fickův zákon difúze jako zjednodušení rovnice elektrodifúze. Vztah difúzního a permeabilitního koeficientu.

Elektrody 1. a 2. druhu, pH elektroda, argentchloridová elektroda, kalomelová elektroda, iontově selektivní mikroelektrody. Oxidačně-redukční potenciál, volná energie oxidačně redukčních reakcí.

Modelování permeabilitních vlastností membrány jako elektrického obvodu, vodivost elektromotorická síla, převodové číslo, voltampérová charakteristika a její využití v elektrofyziologii. Hodkin-Horowiczova rovnice.

Biofyzika transportu vody, osmóza, objemový tok, hydraulická permeabilita, osmotická permeabilita, solvent drag.

Radioaktivita (izotopy a jejich stabilita, štěpné a termojaderné reakce, radioaktivní rozpad, poločas rozpadu, radioaktivní záření a jeho konverze, specifická aktivita, rozpadový zákon, použití izotopů v biologii)

Principy kompartmentové analýzy, net uptake, one-way flux, tracer

Last update: Horníková Daniela, RNDr., Ph.D. (28.03.2019)