Uniwersytet Rolniczy im. Hugona Kołłątaja w Krakowie - Centralny System Uwierzytelniania
Strona główna

Biofizyka

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: O.1s.BIF.SI.OOGXY
Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Biofizyka
Jednostka: Zakład Biochemii
Grupy:
Punkty ECTS i inne: (brak) Podstawowe informacje o zasadach przyporządkowania punktów ECTS:
  • roczny wymiar godzinowy nakładu pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się dla danego etapu studiów wynosi 1500-1800 h, co odpowiada 60 ECTS;
  • tygodniowy wymiar godzinowy nakładu pracy studenta wynosi 45 h;
  • 1 punkt ECTS odpowiada 25-30 godzinom pracy studenta potrzebnej do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się;
  • tygodniowy nakład pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się pozwala uzyskać 1,5 ECTS;
  • nakład pracy potrzebny do zaliczenia przedmiotu, któremu przypisano 3 ECTS, stanowi 10% semestralnego obciążenia studenta.

zobacz reguły punktacji
Język prowadzenia: polski
Skrócony opis:

Wykłady definiują biofizykę i podają jej zakres merytoryczny oraz powiązania z innymi dziedzinami naukowymi. Studenci poznają chemiczne podstawy budowy organizmów, wiązania chemiczne i oddziaływania stabilizujące biopolimery, budowę wody jako środowiska procesów życiowych. Prawa fizyki klasycznej pozwalają wyjaśnić wiele przemian w układach biologicznych, a elementy termodynamiki wprowadzają do bioenergetyki organizmów. Hierarchiczna struktura i zdolność do samoorganizacji materii ożywionej omówiona jest na przykładzie błon biologicznych. Zagadnienia promieniotwórczości oraz zjawisk falowych - akustycznych i elektromagnetycznych - są przedstawione w kontekście działania na organizmy oraz wykorzystania w nauce i medycynie. Podczas ćwiczeń wykonywane są analizy ważnych biologicznie parametrów metodami refraktometrii, polarymetrii, konduktometrii, spektroskopii absorpcyjnej oraz fluorescencyjnej.

Pełny opis:

Definicja i zakres merytoryczny biofizyki, powiązane dziedziny badawcze, podstawowe założenia myślowe i poglądy, początki i rozwój

Chemiczne podstawy budowy materii ożywionej: pierwiastki, atomy, cząsteczki, wiązania chemiczne i oddziaływania oraz ich energia; słabe oddziaływania chemiczne stabilizujące strukturę biopolimerów: Van der Waalsa, wiązania wodorowe, oddziaływania jonowe, hydrofobowe

Budowa i właściwości wody jako dogodnego środowiska procesów życiowych; cząsteczki hydrofobowe, hydrofilowe, amfipatyczne. Pomiar w biofizyce, wielkości i jednostki fizyczne

Elementy fizyki klasycznej w opisie zjawisk i procesów przebiegających w układach żywych: siła, praca, energia, zasady dynamiki, zasady zachowania, równowaga i minimalizacja energii mechanicznej jako podstawa samoorganizacji materii ożywionej

Błony biologiczne: mechanizm tworzenia dwuwarstwy lipidowej, oddziaływania stabilizujące dwuwarstwę, udział białek, model strukturalny mozaikowo-płynny błony biologicznej; podstawowe zagadnienia związane z dynamiką molekularna błon: rodzaje dyfuzji lipidów, przejście fazowe, płynność, rola cholesterolu

Wybrane zagadnienia z termodynamiki - podstawy bioenergetyki organizmów: wielkości fizyczne, pojęcie układu termodynamicznego, procesu i zmian entropii, równowagi termodynamicznej, stanu układu; temperatura i ciepło; pierwsza i druga zasada termodynamiki, przenoszenie się ciepła i przemiany energii w przyrodzie ożywionej

Podstawy fizyczne transportu przez błony komórkowe w powiązaniu z drugą zasadą termodynamiki. Ruchy Browna, transport bierny i aktywny; prawo Ficka, równowaga Gibbsa-Donnana. Potencjał błonowy i powstawanie potencjału czynnościowego.

Fale w biofizyce: charakterystyka fizyczna fali akustycznej; budowa i zasada działania narządu słuchu człowieka; utra- i infradźwięki; wykorzystanie ultradźwięków w medycynie i technice; hałas i jego oddziaływanie na organizm ludzki

Fale elektromagnetyczne: charakterystyka; dualizm korpuskularno-falowy na przykładzie zjawisk optycznych oraz fotoelektryczności, efektu Comptona oraz interferencji fal materii; fale radiowe - charakterystyka i propagacja; promieniowanie mikrofalowe i w podczerwieni - zastosowanie w medycynie i technice; promieniowanie świetlne –fotobiologia, fotoreceptory roślin i zwierząt, narządy zmysłu wzroku - budowa oka

Promieniowanie ultrafioletowe i rentgenowskie: oddziaływanie na organizm ludzki, wykorzystanie w medycynie, przemyśle i nauce: promieniotwórczość - wpływ na organizm ludzki; promieniowanie alfa, beta i gamma, zastosowanie promieniowania jonizującego w medycynie i przemyśle spożywczym; datowanie izotopowe, reakcje jądrowe, promieniowanie kosmiczne; hipoteza hormezy radiacyjnej.

Zastosowanie pomiarów refraktometrycznych do wyznaczania stężeń węglowodanów i alkoholi cukrowych w materiałach biologicznych

Zastosowanie pomiarów polarymetrycznych do kontroli hydrolizy sacharozy i porównywania produktów spożywczych o wysokiej zawartości monosacharydów.

Zastosowanie konduktometrii w badaniach biologicznych: ocena odporności liści roślin na działanie ujemnych temperatur; ocena pochodzenia botanicznego miodu oraz analiza zawartości wybranych składników

Widma absorpcyjne zakresu światła widzialnego jako efekt oddziaływania biologicznie aktywnych związków chemicznych z falami elektromagnetycznymi: zastosowanie spektrofotometrii absorpcyjnej do porównywania widm wybranych barwników roślinnych; analizy położenia maksimum absorpcji chlorofili w zależności od oddziaływań solwatacyjnych rozpuszczalnika i wytwarzania wiązań koordynacyjnych

Podstawy analiz spektrofluorymetrycznych układów biologicznych: pomiary emisji fluorescencji wybranych fluoroforów.

Literatura:

Literatura podstawowa:

1. S. Przestalski. Elementy fizyki, biofizyki i agrofizyki. Wyd. Uniw. Wroc. 2009.

2. Z. Jóźwiak, G. Bartosz. Biofizyka. Wybrane zagadnienia wraz z ćwiczeniami. Wyd. Nauk. PWN W-wa 2012.

3. G. Slósarek. Biofizyka molekularna. Zjawiska – Instrumenty – Modelowanie. Wyd. Nauk. PWN, Warszawa 2011.

Literatura uzupełniająca:

4. W. Bryszewska, W. Leyko. Biofizyka dla biologów. Wyd. Nauk. PWN Warszawa 1997.

5. J. McMurry. Chemia organiczna. Wyd. Nauk. PWN 2003.

6. A. Erndt. Podstawy chemii ogólnej i nieorganicznej, Warszawa, 1986.

7. A.Danek. Chemia Fizyczna. PWN, Warszawa 1972.

8. G. W. Ewig. Metody instrumentalne w analizie chemicznej. PWN, Warszawa, 1980.

9. R. Glaser. Wstęp do Biofizyki. Państwowy Zakład Wydawnictw Lekarskich, Warszawa, 1995.

10. F. Jaroszyk. Biofizyka. Wydawnictwo lekarskie PZWL, Warszawa 2001.

11. Inne podręczniki z podstaw fizyki, chemii ogólnej, fizycznej

Efekty uczenia się:

wiedza

Definiuje biofizykę, podając jej zakres merytoryczny, aspekty poznawcze i aplikacyjne oraz miejsce wśród innych dziedzin naukowych. Wyjaśnia podstawowe prawa i zasady fizyczne w kontekście budowy i funkcji materii ożywionej oraz zjawisk i procesów zachodzących w organizmach. Charakteryzuje parametry, zjawiska i procesy, będące przedmiotem badań biofizyki, omawiane podczas wykładów i ćwiczeń. Opisuje kinetyczno-molekularną teorię materii, zjawiska falowe, siły i oddziaływania stabilizujące struktury biologiczne, hierarchiczną budowę materii ożywionej, problematykę samoorganizacji struktur biologicznych. Wyjaśnia budowę, właściwości fizyczne i chemiczne oraz dynamikę molekularną błon komórkowych wraz z określeniem funkcji tych struktur w komórkach ze szczególnym uwzględnieniem procesów transportu i mechanizmów wytwarzania potencjałów czynnościowych. Charakteryzuje zmysły wzroku i słuchu. Definiuje w szerokim zakresie metodologię badawczą typową dla biofizyki, charakteryzując poznane na kursie metody analityczne oraz podając przykłady wykorzystania zjawisk i metod biofizycznych w medycynie oraz praktyce przemysłowej i naukowej

Umiejętności

Zna metody badawcze poznane podczas ćwiczeń i potrafi zastosować wybrane biofizyczne techniki oraz urządzenia w celu prawidłowego przeprowadzenia eksperymentu analitycznego. Planuje eksperyment naukowy z zakresu biofizyki, właściwie opracowuje i samodzielnie dobiera strategię badawczą, a następnie prawidłowo, jakościowo i ilościowo oraz statystycznie opracowuje i interpretuje wyniki badań, stosując i przeliczając odpowiednio dobrane jednostki fizyczne, a także dokonując poprawnej analizy błędów.

Kompetencje społeczne

Aktywnie uczestniczy w zajęciach, wykazując się inwencją, kreatywnością i zdolnością do pracy w zespole, inicjując i organizując poszczególne aktywności studentów.

Ma świadomość zagrożeń pracy laboratoryjnej, doceniając jednocześnie potrzebę pracy doświadczalnej jako warunku wykorzystania osiągnięć biofizyki w praktyce. Pracuje w sposób zdyscyplinowany, rzetelny i systematyczny, zgodnie z zasadami BHP, przyjmując odpowiedzialność za działania członków grupy laboratoryjnej oraz wykazując aktywną dbałość o stanowisko pracy.

Metody i kryteria oceniania:

101 sprawdzian wiedzy

201 sprawdzian umiejętności: wykonania zadania obliczeniowego, analitycznego

707 test jednokrotnego wyboru

711 rozwiązanie zadania problemowego, analiza przypadku

Przedmiot nie jest oferowany w żadnym z aktualnych cykli dydaktycznych.
Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Rolniczy im. Hugona Kołłątaja w Krakowie.
kontakt deklaracja dostępności USOSweb 7.0.3.0 (2024-03-22)