PředmětyPředměty(verze: 875)
Předmět, akademický rok 2020/2021
  
Biofyzika - GB057
Anglický název: Biophysics
Zajišťuje: Katedra biofyziky a fyzikální chemie (16-16110)
Fakulta: Farmaceutická fakulta v Hradci Králové
Platnost: od 2018
Semestr: zimní
Body: 0
E-Kredity: 6
Způsob provedení zkoušky: zimní s.:písemná
Rozsah, examinace: zimní s.:28/28 Z+Zk [hodiny/semestr]
Počet míst: neurčen / neurčen (neurčen)
Minimální obsazenost: neomezen
Stav předmětu: vyučován
Jazyk výuky: čeština
Způsob výuky: prezenční
Úroveň:  
Je zajišťováno předmětem: GF174
Vysvětlení: (ZB, prez.1.r.)
Poznámka: předmět je možno zapsat mimo plán
povolen pro zápis po webu
Garant: Mgr. Monika Kuchařová, Ph.D.
Kategorizace předmětu: Farmacie >
Rozvrh   
Anotace -
Poslední úprava: doc. PharmDr. Veronika Nováková, Ph.D. (20.12.2017)
Předmět biofyzika poskytuje studentům fyzikální výklad vybraných biologických a fyziologických dějů a znalosti základních fyzikálních měřicích metodik. Cílem tohoto předmětu je vybavit studenty potřebnými teoretickými znalostmi, dále pak naučit je základům laboratorní techniky včetně správných návyků pro vedení experimentů, seznámit je se základními přístroji v laboratoři a naučit základy metodiky vědecké práce. Toto vše je vedeno v souladu s požadavky navazujících předmětů a farmaceutické praxe. Biofyzika jako přípravný předmět poskytuje optimální teoretický i experimentální základ pro vzdělávání studentů na Farmaceutické fakultě Univerzity Karlovy napříč všemi úseky jejich studia. Témata: základy teorie chyb, měření vybraných fyzikálních veličin, radioaktivita, volné radikály a hmota, biologické účinky ionizujícího záření a jeho aplikace v diagnostice a terapii, RTG záření a Výpočetní tomografie, ultrazvuk, zobrazování pomocí magnetické rezonance (MRI), biologické membrány a transport, mechanika tekutin a biofyzika proudění tělních kapalin, mechanika pevných těles a základy reologie, termodynamika, optika a biofyzika vidění, akustika a biofyzika slyšení, mikroskopy.
Podmínky zakončení předmětu
Poslední úprava: RNDr. Václav Koula (06.02.2018)

Podmínkou udělení zápočtu je splnění následujících podmínek:

  1. Absolvování všech úloh v praktických cvičeních, které posluchači přísluší podle rozvrhu. Úlohy zameškané z jakéhokoli důvodu je třeba nahradit ve zvlášť určených termínech.
  2. Úspěšné odevzdání protokolů z absolvovaných úloh.
  3. Úspěšné absolvování zápočtového testu. Zápočtový test sestává z 25-ti otázek, student má k dispozici na výběr ze 4 možných odpovědí, z nichž pouze jedna je správná. Pro úspěšné absolvování testu je potřeba zodpovědět minimálně 23 otázek správně.
Literatura
Poslední úprava: Ing. Josef Marek (26.09.2017)
  • Ďoubal S., Horáčková I.: Vybrané kapitoly z biofyziky, Farmaceutická fakulta UK, Hradec Králové, 2006.
  • Ďoubal S., Horáčková I.: Biofyzika pro studenty farmacie, Karolinum, Praha, 2000 .
  • Kuchařová M. a kol: Praktická cvičení z biofyziky, Karolinum, Praha, 2009.
  • Navrátil L., Rosina J. a kol.: Medicínská biofyzika, Grada, Praha, 2005.
  • Ďoubal S., Klemera P.: Repetitorium středoškolské fyziky, GAIA, 2005.
  • Beneš J., Stránský P., Vítek F.: Základy lékařské fyziky, Karolinum, Praha, 2007.
Sylabus -
Poslední úprava: doc. PharmDr. Veronika Nováková, Ph.D. (20.12.2017)

Základy teorie chyb

  • absolutní chyba, relativní chyba, hrubá chyba, systematické chyby, náhodné chyby, aritmetický průměr, standartní chyba aritmetického průměru, grafické zpracování výsledků měření

 Měření vybraných fyzikálních veličin

  • Měření hmotnosti – váhy pákové, pružinové a torzní, tenzometrické
  • Měření hustoty-pyknometrická metoda, metoda ponorného tělíska, Mohrovy vážky
  • Měření viskozity – Newtonův zákon viskozity, rotační viskozimetry, tělískové viskozimetry, Stokesův zákon, výtokové a kapilární viskozimetry, Hagen - Poiseuillův zákon
  • Kalorimetrická měření – měrná tepelná kapacita, Dewarova nádoba, směšovací kalorimetr, elektrický kalorimetr
  • Refraktometrie – Snellův zákon, mezný úhel, Abbého refraktometr
  • Polarimetrie – optická aktivita látek, kruhový polarimetr
  • Spektrofotometrie – Lambertův a Lambert – Beerův zákon, absorbance, spektrofotometr

 Radioaktivita

  • atomové jádro a elektronový obal; typy radioaktivních přeměn, interakce radioaktivního záření s jádry a obaly atomů, štěpení atomových jader a nukleární reaktor

 Volné radikály a hmota

  • složení hmoty, typy forem hmoty a typy interakcí v přírodě, definice volných radikálů, způsob vzniku volných radikálů, chemie volných radikálů, interakce volných radikálů s lipidy, proteiny a DNA, Reaktivní formy kyslíku a Reaktivní formy dusíku, Oxidační stres

 Biologické účinky ionizujícího záření a jeho aplikace v diagnostice a terapii

  • buněční cyklus a biologické účinky radioaktivního záření, stochastické a deterministické účinky, využití biologických účinků ionizujícího záření v radioterapii a radiodiagnostice (metody a jejich aplikace v Nukleární medicíně)

 RTG záření a Výpočetní tomografie

  • princip vzniku RTG záření, tvorba RTG snímků - skiaskopie a skiagrafie, digitální RTG, typy RTG záření a typy interakcí RTG záření s absorbující hmotou, terapie pomocí RTG
  • Výpočetní tomografie - princip metody, zeslabování RTG paprsků při průchodu vyšetřovaným materiálem, voxely a tvorba CT snímků, Hounsfieldovy jednotky

 Ultrazvuk (UZ)

  • vlastnosti UZ, akustické rozhraní, aplikace UZ v diagnostice, typy UZ sond, Dopplerův jev a jeho využití při echografii cévního řečiště (Continuous wave a Pulse wave), aplikace UZ v terapii

Zobrazování pomocí magnetické rezonance (MRI)

  • Nukleární magnetická resonance – princip, paralelní a antiparalelní uspořádání vodíkových protonů, precesní pohyb, Larmorova frekvence, celotělový vektor magnetického momentu tkáně (longitudinální versus příčný), relaxační časy, vážené obrazy, MRI angiografie, Funkční MRI, přístroj MRI, aplikace měření MRI v medicíně

 Biologické membrány a transport

  • Biomembrána- model fluidní mozaiky, funkce, lipidová dvojvrstva – složení a stavba
  • Transport látek přes membránu – pasivní transport (difúze, osmóza), Donnanova rovnováha, aktivní transport (skupinová translokace, transport pomocí membránových váčků, transport pomocí specifických přenašečů)
  • Kompartmentová analýza

 Mechanika tekutin a biofyzika proudění tělních kapalin

  • Hydrodynamika - klasifikace kapalin, rovnice pro ideální a newtonovské kapaliny – rovnice kontinuity, Bernoulliho rovnice, proudění ideálních kapalin, rovnice pro viskózní kapaliny – Navier – Stokesova rovnice, viskozita, proudění reálných kapalin, Hagen –Poiseuillův zákon, Stokesův zákon
  • Proudění tělních tekutin – srdce a srdeční cyklus, kvantifikace srdeční činnosti, krev a krevní tlak, hydromechanické zákony významné pro popis průtoků a tlakových poměrů v krevním řečišti

 Mechanika pevných těles a základy reologie

  • Mechanika pevných těles - klasifikace pevných těles, struktura pevných těles, deformace a mechanická namáhání – absolutní a relativní deformace, normálové a tečné napětí, vztah mezi deformací a namáháním (strain-stress křivka), Hookeův zákon pro různé typy namáhání
  • Základy reologie – význam, reologické rozdělení těles, reologická elementární tělesa a reologické modely, křivky toku

 Termodynamika

  • veličiny stavové a dějové, termodynamické soustavy, ideální plyn, teplota, teplo, práce, děje izotermické, izobarické, izochorické adiabatické, vratné a nevratné procesy, kruhový děj, Carnotův cyklus

 Optika a biofyzika vidění

  • Optika – spektrum a vlastnosti elektromagnetického záření, šíření světla – lom a odraz světla, disperze světla, optická spektra, vlnová optika- interference, difrakce a polarizace světla, základy paprskové optiky, kvantová optika¨
  • Biofyzika vidění – stavba oka, optický systém oka, blízky a vzdálený bod, akomodační šíře, zraková ostrost, stavba sítnice, mechanismus funkce tyčinek a čípků, refrakční vady oka

 Akustika a biofyzika slyšení

  • Akustika - akustické vlnění, vlnění v bodové řadě – harmonický pohyb, interference vlnění, rychlost vlnění, energie vlnění, intenzita zvuku, akustická spektra, fyziologická akustika – výška zvuku, hlasitost
  • Biofyzika slyšení – struktura a funkce ucha, mechanismus slyšení, audiometrie

 Mikroskopy

  • Světelné mikroskopy - popis, zobrazení a chod paprsků, zvětšení a rozlišovací mez světelného mikroskopu, objektivy světelných mikroskopů, speciální typy světelných mikroskopů
  • Elektronové mikroskopy – transmisní elektronový mikroskop, rastrovací elektronový mikroskop, mikroskopie atomárních sil – popis a princip

 

Praktická cvičení z biofyziky

  • Měření hustoty

  • Měření viskozity

  • Měření tepla - kalorimetrie

  • Měření lomu světla - refraktometrie

  • Měření optické otáčivosti - polarimetrie

  • Měření světelné absorpce - spektrofotometrie

  • Měření srdečního tlaku a tepu

  • Biofyzika vidění

  • Audiometrie

  • Vliv velikosti molekuly na rychlost difúze

Studijní opory
 
Univerzita Karlova | Informační systém UK