Biomateriály a biosystémy

letný semester akad. roku 2014/2015

Základná informácia:

Študijný program	Fyzikálne inžinierstvo
Rozsah:	2-002 z,s
Prednáška:	utorok       13:00 – 14:40   A 320
Laboratórne cvičenia:	pondelok   08:00 – 09:40   A 320
	utorok       10:00 – 11:40
	utorok       15:00 – 16:40

Cieľ predmetu:

Poskytnúť študentom základné informácie potrebné pre pochopenie procesov prebiehajúcich v živej hmote, ktoré súvisia s prenosom el. náboja (javy elektrické, magnetické, optické). Formou laboratórnych cvičení oboznámiť študentov s prácou s biologickými vzorkami a realizáciou elektrických a optických meraní na týchto objektoch.

Nadväznosť predmetu

Predmet nadväzuje na problematiku predmetov Fyzika tuhých látok a Fyzika materálov rozširujúc fyzikálne poznatky a metódy na materiály a systémy živej prírody.

Hodnotenie predmetu, podmienky absolvovania

• Absolvovanie 8 laboratórnych úloh a odovzdanie protokolov z meraní - max. 32 bodov
• Prezentácia vybranej témy – max. 18 bodov
• Záverečná skúška – 50 bodov

Program prednášok v týždňoch semestra:

1.	Biologická evolúcia, vývoj živej hmoty. Stavba biologických buniek: biol. význam bunky, organely.
2.	Väzby v kondenzovaných látkach, fyzikálne a chemické vlastnosti polymérov.
3.	Štruktúra biologických makromolekúl: bielkoviny, priestorová štruktúra.
4.	Nukleové kyseliny, podstata genetického kódu v bunkách, génové inžinierstvo. Polysacharidy.
5.	Biomembrány: fyzikálne základy organizácie a dynamiky membrán, fázové prechody, difúzia + drift + chemická reakcia v popise iónového transportu, Nernstova – Planckova rovnica.
6.	Transport vody – osmóza. Aktívny transport, elektrické pole v membráne.
7.	Depolarizácia membrány, význam iónových kanálov v membráne. Elektrické pole v okolí excitovaných buniek, model ekvivalentného dipólu.
8.	Nervová bunka, synapsa, model Hodgkina – Huxleya, šírenie signálov po nervových vláknach.
9.	Biomechanika: molekulové základy svalovej kontrakcie, myelin, aktin. Bakteriálny motor.
10.	Fotobiofyzika: fotosyntéza, generácia elektrochemického gradientu účinkom svetla.
11.	Mechanizmus recepcie v zmyslových orgánoch: zrakové, sluchové receptory.
12.	Organické fotovoltické systémy. Biosenzory.

Program laboratórnych cvičení

Otázky na skúšku

Literatúra k predmetu

• W. Hoppe, W. Lohmann, H. Markl, H. Ciegler: Biophysics, Springer-Verlag, Berlin-New York-Tokyo, 1983.
• J. Cirák, A. Ottová: Bioelektronika, Edičné stredisko STU, 1992.
• G. B. Benedek, F. M. H. Villars: Physics with Illustrative examples from medicine and biology, Springer Verlag, New York, 2000.
• Donglu Shi: Introduction to biomaterials, World Scientific Publ., Singapore, 2006.
• W. Brütting: Physics of Organic Semiconductors, Wiley-VCH Verlag GmbH, Weinheim.

Obrazová príloha k prednáškam:

týždeň v semestri:
1     2a    2b    3    4    5    6    7    8    9    10    11a    11b    12a    12b   

posledná aktualizácia stránky: 18. mája 2015