Treści merytoryczne przedmiotu: Przykłady procesów nieodwracalnych mających
znaczenie w biologii i medycynie. Procesy nieodwracalne
zachodzące daleko od stanu równowagi i
samoorganizacja. Pojęcie chaosu, układy chaotyczne w
biologii i medycynie. Pojęcie informacji, informacja a
entropia, nadmiar informacji.. Elementy biofizyki
molekularnej: ordanizacja przestrzenna błon
biologicznych, struktura przestrzenna białek i kwasów
nukleinowych, cytoszkielet komórkowy jako przykład
struktur samoorganizujących się w komórce. Mechanizm
i energetyka skurczu mięśnia. Homeostaza i układy ze
sprzężeniem zwrotnym. Transport substancji przez błonę
biologiczną. Regulacja procesów życiowych przez układ
nerwowy i hormonalny człowieka. Pojęcie receptora,
rodzaje receptorów, funkcjonowanie receptorów.
Kodowanie i przetwarzanie informacji w receptorze. Oko
ludzkie jako układ optyczny. Chemia i energetyka
procesu widzenia. Podstawy fizyczne metod
diagnozowania zmysłu wzroku. Funkcjonowanie i diagnozowanie zmysłu słuchu. Czynność bioelektryczna
mózgu i metody jej badania. Czynność bioelektryczna
serca i metody jej badania. Czynność bioelektryczna
układu pokarmowego Czynność mechaniczna serca i
metody jej badania. Mechanika przepływu krwi w
naczyniach krwionośnych. Przepływ krwi przez mózg i
fizyczne metody jego badania. Przepływ krwi przez nerki
i homeostat nerkowy. Pojecie spektroskopii, wstępna
systematyka metod spektroskopowych stosowanych w
biologii i medycynie.
W ramach konwersatorium, oprócz rozwiązywania
problemów związanych z tematami omawianymi na
wykładzie, zaplanowano przeprowadzenie prelekcji z
udziałem studentów na temat własności ludzkich tkanek
oraz hormonów i witamin. Przewidziana jest też
prezentacja badań o znaczeniu biologicznym i
medycznym prowadzonych z wykorzystaniem
mikroskopu sił atomowych w Instytucie Fizyki
Doświadczalnej Uniwersytetu Wrocławskiego. Założenia i cele przedmiotu: W wyniku zaliczenia przedmiotu student powinien:
- Rozumieć pojęcie procesów nieodwracalnych. Znać
podstawowe mechanizmy rządzące procesami
nieodwracalnymi zachodzącymi w warunkach bliskich
stanu równowagi. Umieć przeanalizować ilościowo
przykłady takich zjawisk spotykanych w biologii i
medycynie. Wiedzieć, jakie zachowania mogą pojawić się
w układzie znajdującym się daleko od stanu równowagi
(wymagany jest opis jakościowy typowych zachowań,
np. oscylacje czasowo-przestrzenne, przejścia w chaos).
Znać przykłady występowania zachowań chaotycznych w
przyrodzie, również tych o znaczeniu medycznym.
- Rozumieć pojęcie samoorganizacji, umieć wskazać i
opisać jakościowo przykłady samoorganizujących się
układów biologicznych.
- Rozumieć pojęcie informacji , znać podstawowe
jednostki informacji, rozumieć związek pomiędzy
informacją i entropią.
- Rozumieć naturę oddziaływań stabilizujących struktury
przestrzenne białek i kwasów nukleinowych, znać
organizacje przestrzenną błony biologicznej. Znać
podstawowe struktury cytoszkieletu komórkowego.
- Rozumieć mechanizm skurczu mięśnia.
- Znać pojęcie homeostazy, identyfikować zjawiska
pomagające organizmowi ludzkiemu utrzymać
homeostazę, rozumieć znaczenie układu nerwowego i hormonalnego dla utrzymania homeostazy. Rozumieć
role sprzężenia zwrotnego dodatniego w procesach
życiowych. Rozumieć zasady i prawa dotyczące
funkcjonowania receptorów, znać specyfikę
poszczególnych typów receptorów ludzkich. Rozumieć
związki pomiędzy budową i funkcjonowaniem zmysłu
wzroku u człowieka. Umieć wyjaśnić przyczyny typowych
wad i schorzeń wzroku, znać podstawy fizyczne metod
diagnozowania zmysłu wzroku. Znać zasady doboru
szkieł korekcyjnych.
- Rozumieć związki pomiędzy budową i funkcjonowaniem
zmysłu słuchu u człowieka. Umieć wyjaśnić przyczyny
typowych wad i schorzeń słuchu, znać podstawy fizyczne
metod diagnozowania zmysłu słuchu. Rozumieć
podobieństwa i różnice dotyczące czynności
bioelektrycznej serca, układu nerwowego i mózgu, oraz
układu pokarmowego człowieka. Znać zasady
przeprowadzania badań EEG i EKG. Umieć
zinterpretować najprostszy elektrokardiogram.
- Posiadać ogólną wiedzę dotyczącą podstaw fizycznych
innych metod diagnozowania pracy serca
(mechanokardiografia, magnetokardiografia itp) i
mózgu. Rozumieć zależność pomiędzy strukturą a
funkcją naczyń krwionośnych, znać własności krwi i ich
wpływ na jej transport w naczyniach krwionośnych.
Umieć poprawnie stosować prawa fizyczne do opisu
przepływu krwi Znać podstawy fizyczne wybranych
metod stosowanych do diagnozowania przepływu krwi u
człowieka.
- Rozumieć podstawy fizyczne omawianych metod
spektroskopowych. Być przygotowanym do korzystania
z literatury fachowej w celu dalszego pogłębiania wiedzy. Forma i warunki zaliczenia zajęć: - Konwersatorium – stopień opanowania przedmiotu oceniany jest podczas sprawdzianów pisemnych oraz odpowiedzi ustnych. W trakcie trwania semestru przeprowadza się dwa sprawdziany - do zaliczenia przedmiotu wymaga się uzyskania pozytywnej oceny z obu sprawdzianów. Warunkiem koniecznym otrzymania zaliczenia jest też uzyskanie pozytywnej oceny końcowej z odpowiedzi ustnych. Na notę końcową wpływa też ogólna aktywność studenta wykazywana podczas zajęć.
- Wykład Egzamin – pisemny. Zakres egzaminu obejmuje treści przekazane na wykładzie, omawiane w ramach konwersatorium oraz zawarte w literaturze wskazanej przez prowadzącego.
Wykaz literatury podstawowej: 1. K. Gumiński, Termodynamika procesów
nieodwracalnych, Państwowe Wydawnictwo
Naukowe, Warszawa 1986.
2. L. Kisza, A. Sobczyk, Chemia fizyczna dla
przyrodników. Państwowe Wydawnictwo Naukowe,
Warszawa 1975.
3. M. Podolak, Termodynamiczny opis zjawisk
transportu w przyrodzie. Uniwersytet Opolski, Studia
i monografie nr 346. Opole 2004.
4. F. Jaroszyk (red.), Biofizyka, Wydawnictwo Lekarskie
PZWL, Warszawa 2002.
5. Wł. Z. Traczyk, A. Trzebski (red.), Fizjologia
człowieka z elementami fizjologii stosowanej i
klinicznej. Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa
2004.
6. W. Leyko (red.), Biofizyka dla biologów,
Wydawnictwo Naukowe PWN, 1997.
7. J. M. Berg, J. L. Tymoczko, L. Stryer, Biochemia,
Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2005.
8. Z. Kęcki, Podstawy spektroskopii molekularnej.
Wydawnictwo naukowe PWN, Warszawa 1998.
Literatura dodatkowa polecana przez prowadzącego. |