Biofizyka
Informacje ogólne
Kod przedmiotu: | O.BCH.BFIZ1.NI.OOGXY |
Kod Erasmus / ISCED: | (brak danych) / (brak danych) |
Nazwa przedmiotu: | Biofizyka |
Jednostka: | Zakład Biochemii |
Grupy: |
Ogrodnictwo 1 sem. niestacjon. inż. obowiazkowe |
Punkty ECTS i inne: |
(brak)
|
Język prowadzenia: | polski |
Skrócony opis: |
Student zapoznaje się z opisem podstawowych struktur – atomów i cząsteczek w nawiązaniu do praw mechaniki kwantowej, oraz oddziaływaniami międzycząsteczkowymi i wewnątrzcząsteczkowymi, co stanowi podstawę do zrozumienia układów znacznie bardziej złożonych (białek, kwasów nukleinowych, błon biologicznych, aparatu fotosyntetycznego, układu antyoksydacyjnego) w kolejnych wykładach. Student uczy się podstaw fizycznych i zastosowań metod spektroskopowych w badaniach biofizycznych (spektroskopii rotacyjnej, spektroskopii w podczerwieni, spektroskopii elektronowej UV-VIS, spektroskopii elektronowego rezonansu paramagnetycznego). Student poznaje własności, oddziaływania oraz mechanizmy funkcjonowania układów biologicznych. Na przeprowadzonych ćwiczeniach laboratoryjnych i seminariach student poznaje metodykę, zasady działania przyrządów oraz przykłady zastosowań omówionych metod biofizycznych w badaniach układów biologicznych. |
Pełny opis: |
Treści kształcenia Wykład Omówienie budowy atomu, ze szczególnym uwzględnieniem struktury elektronowej atomu w oparciu o zasady mechaniki kwantowej (liczby kwantowe, postulat Pauliego, reguły Hundta, poziomy energetyczne w atomie, równanie Bohra). Mechanizm tworzenia, rodzaje i własności wiązań molekularnych (wiązania kowalencyjne σ, π, niepolarne, polarne, hybrydyzacja, układ wiązań sprzężonych, elektrony zlokalizowane, zdelokalizowane i ich wpływ na własności cząsteczek, elektroujemność, moment dipolowy cząsteczki). Promieniowanie elektromagnetyczne – (własności, dowody eksperymentalne korpuskularnej i falowej natury światła, oddziaływanie promieniowania z materią i z układami biologicznymi, procesy fotobiologiczne). Poziomy rotacyjne i oscylacyjne w cząsteczce (wykorzystanie widma absorpcyjnego w podczerwieni do badania układów biologicznych). Spektroskopia elektronowa UV/VIS – Schemat Jabłońskiego - (przejścia dozwolone, wzbronione, zasada Stokesa, wydajność kwantowa przejść, zastosowanie w badaniach układów biologicznych). Biofizyka aparatu fotosyntetycznego. Mechanizmy przekazywanie wzbudzeń między cząsteczkami (oddziaływania między antenami w aparacie fotosyntetycznym, ochronna i antenowa rola karotenoidów). Podstawy fizyczne spektroskopii elektronowego rezonansu paramagnetycznego (EPR), omówienie zastosowania metody w badaniach biologicznych. Wiązania międzycząsteczkowe i wewnątrzcząsteczkowe (oddziaływania jon– jon, jon– dipol, dipol– dipol, wiązania Van der Waalsa, wiązania wodorowe, mechanizm tworzenia wiązań, charakterystyka, rola w biologii). Biofizyka błony biologicznej – mechanizm tworzenia dwuwarstwy lipidowej, rodzaje wiązań tworzących i stabilizujących dwuwarstwę (własności dwuwarstwy lipidowej, typy ruchliwości w błonie, przejście fazowe). Błony zastępcze (liposomy jedno i wielowarstwowe, micele, błona czarna) i ich zastosowanie w badaniach biofizycznych. Model błony biologicznej (płynnej mozaiki) Wolne rodniki (powstawanie, własności, wpływ na układy biologiczne, metody detekcji). Tlen oraz reaktywne formy tlenu w układach biologicznych. Stres oksydacyjny, antyoksydanty. Biofizyka aparatu fotosyntetycznego roślin. Parametry fluorescencji chlorofilu. Pomiar parametrów fluorescencji chlorofilu w liściu jako metoda oceny uszkodzeń aparatu fotosyntetycznego w wyniku działania stresu (niskiej temperatury, metali ciężkich). Podstawy teoretyczne i zasada pomiaru wygaszania fluorescencji. Pomiar wygaszania fluorescencji ryboflawiny na skutek oddziaływań z jonami Cr(VI). Układ antyoksydacyjny u roślin. Metoda pomiaru aktywności antyoksydacyjnej metodą elektronowego rezonansu paramagnetycznego. Pomiar aktywności antyoksydacyjnej wybranych antyoksydantów oraz ekstraktów z roślin metodą elektronowego rezonansu paramagnetycznego. Wstep teoretyczny do pomiaru aktywności antyoksydacyjnej metodą spektroskopii absorpcyjnej UV/VIS. Pomiar aktywności antyoksydacyjnej wybranych antyoksydantów oraz ekstraktów z roślin metodą spektrofotometryczną. Omówienie metody i zastosowania w badaniach biologicznych pomiaru skręcenia płaszczyzny polaryzacji światła przy użyciu polarymetru. Wyznaczenie wartości współczynnika polaryzacji właściwej dla mono– i disacharydów oraz oznaczenie stężenia cukrów w badanych roztworach przy użyciu polarymetru. |
Literatura: |
Literatura podstawowa: 1. M. Bryszewska, W. Leyko; Biofizyka dla biologów. PWN, Warszawa 1997. 2. G. W. Ewing; Metody instrumentalne w analizie chemicznej. PWN, Warszawa, 1980. 3. S. Paszyc; Podstawy fotochemii, PWN, Warszawa 1981. 4. R. Glaser; Wstęp do Biofizyki. Państwowy Zakład Wydawnictw Lekarskich, Warszawa, 1995. 5. A. Erndt; Podstawy chemii ogólnej i nieorganicznej, Warszawa, 1986. 6. A. Danek; Chemia Fizyczna. PWN, Warszawa 1972. 7. G. Bartosz; Druga twarz tlenu. PWN, Warszawa 2006. 8. S. Przestalski; Elementy fizyki, biofizyki i agrofizyki. Wydawnictwo Uniwersytetu Wrocławskiego, Wrocław 2001. 9. F. Jaroszyk; Biofizyka. Wydawnictwo lekarskie PZWL, Warszawa 2001. 10. M. H. Kalaji, T. Łoboda; Fluorescencja chlorofilu w badaniach stanu fizjologicznego roślin. Wydawnictwo SGGW, Warszawa, 2010. Literatura uzupełniająca: 1. L. Stryer; Biochemia. PWN, Warszawa, 2000. 2. J. Kopcewicz, S. Lewak; Fizjologia roślin, PWN, Warszawa, 2002. |
Efekty uczenia się: |
Opis efektów kształcenia Wiedza Zna podstawowe własności atomów, cząsteczek, makromolekuł i struktur biologicznych, mechanizmy oddziaływań między- i wewnątrzcząsteczkowych oraz wpływ czynników fizycznych i chemicznych na własności i oddziaływania w badanych układach. Rozumie mechanizmy tworzące struktury biologiczne oraz oddziaływania w roślinnych układach biologicznych. Rozumie mechanizmy funkcjonowania i procesy zachodzące w wybranych roślinnych układach biologicznych. Rozumie podstawy fizyczne i zna zastosowanie wybranych technik badawczych określających właściwości surowców roślinnych. Posiada wiedzę dotyczącą oddziaływań środowiska na funkcjonowanie organizmów roślinnych i wpływu środowiska na jakość produktów roślinnych. Umiejętności Potrafi analizować oraz jakościowo i ilościowo zinterpretować procesy zachodzące w organizmach roślinnych w oparciu o metody biofizyczne. Potrafi przedstawić i przedyskutować uzyskane wyniki zarówno w formie werbalnej na seminarium, jak i pisemnej w formie sprawozdania. Potrafi korzystać z wybranych technik badawczych oraz prawidłowo przeprowadzić eksperyment. Potrafi wykonać obliczenia oraz jakościowo i ilościowo opracować i zinterpretować wyniki badań. Kompetencje społeczne Aktywnie uczestniczy w zajęciach oraz wykazuje umiejętność pracy zespołowej. Przestrzega zasad BHP i wykazuje dbałość o stanowisko pracy. |
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Rolniczy im. Hugona Kołłątaja w Krakowie.