Biofyzika a bioelektronika

Po­sky­tu­je štu­den­tom zá­klad­né in­for­má­cie po­treb­né na po­cho­pe­nie pro­ce­sov pre­bie­ha­jú­cich v ži­vej hmo­te, hlav­ne tých, kto­ré sú­vi­sia s pre­no­som el. ná­bo­ja (ja­vy elek­tric­ké, mag­ne­tic­ké, optické).
For­mou la­bo­ra­tór­nych cvi­če­ní sa štu­den­ti obo­zná­mia s prá­cou s bio­lo­gic­ký­mi vzor­ka­mi a s mož­nos­ťa­mi a vý­zna­mom elek­tric­kých a optic­kých me­ra­ní na tých­to objektoch.

Pred­met nad­vä­zu­je na prob­le­ma­ti­ku pred­me­tov Ma­te­riá­ly pre elek­tro­ni­ku, Opto­elek­tro­ni­ka a Sen­zo­ri­ka roz­ši­ru­júc po­znat­ky a me­tó­dy na ma­te­riá­ly a sys­té­my ži­vej prírody.

Program prednášok

Bio­lo­gic­ká evo­lú­cia, vý­voj ži­vej hmo­ty. Stav­ba bio­lo­gic­kých bu­niek: biol. vý­znam bun­ky, organely.

Väz­by v kon­den­zo­va­ných lát­kach, fy­zi­kál­ne a che­mic­ké vlast­nos­ti polymérov.

Štruk­tú­ra bio­lo­gic­kých mak­ro­mo­le­kúl: biel­ko­vi­ny, pries­to­ro­vá štruk­tú­ra, enzýmy.

Nuk­le­ové ky­se­li­ny, pod­sta­ta ge­ne­tic­ké­ho kó­du v bun­kách, gé­no­vé in­ži­nier­stvo. Polysacharidy.

Bio­mem­brá­ny: fy­zi­kál­ne zá­kla­dy or­ga­ni­zá­cie a dy­na­mi­ky mem­brán, fá­zo­vé pre­cho­dy, di­fú­zia + drift + che­mic­ká re­ak­cia v po­pi­se ió­no­vé­ho tran­s­por­tu, Nerns­to­va – Planc­ko­va rovnica.

Tran­s­port vo­dy – os­mó­za. Ak­tív­ny tran­s­port, elek­tric­ké po­le v membráne.

De­po­la­ri­zá­cia mem­brá­ny, vý­znam ió­no­vých ka­ná­lov v mem­brá­ne. Elek­tric­ké po­le v oko­lí exci­to­va­ných bu­niek, mo­del ek­vi­va­lent­né­ho dipólu.

Ner­vo­vá bun­ka, sy­nap­sa, mo­del Hodg­ki­na – Hu­xle­ya, ší­re­nie sig­ná­lov po ner­vo­vých vláknach.

Bio­me­cha­ni­ka: mo­le­ku­lo­vé zá­kla­dy sva­lo­vej kon­trak­cie, my­elin, ak­tin. Bak­te­riál­ny motor.

Fo­to­bi­ofy­zi­ka: fo­to­syn­té­za, ge­ne­rá­cia elek­tro­che­mic­ké­ho gra­dien­tu účin­kom svetla.

Me­cha­niz­mus re­cep­cie v zmys­lo­vých or­gá­noch: zra­ko­vé, slu­cho­vé receptory.

Or­ga­nic­ké fo­to­vol­taic­ké sys­té­my. Biosenzory.

Program cvičení

Úvod, roz­de­le­nie štu­den­tov do skupín.

Me­ra­nie vlast­nos­tí li­pi­do­vých mo­novrs­tiev na hla­di­ne vody.

Tran­s­port vo­dy cez biomembrány.

Ur­če­nie hrúb­ky mem­brá­ny z ka­pa­cit­ných meraní.

Me­ra­nie po­vr­cho­vé­ho na­pä­tia v bio­lo­gic­kých roztokoch.

Vy­uži­tie me­tó­dy pa­pie­ro­vej chro­ma­to­gra­fie v biofyzike.

Me­ra­nie bio­elek­tric­kých sig­ná­lov v nervoch.

Štú­dium ab­sorpč­ných spek­tier rast­lin­ných pigmentov.

Vy­uži­tie elip­so­met­rie v bio­sen­zo­ro­vých aplikáciách.

Zá­ve­reč­ný se­mi­nár, vyhodnotenie.

Odporúčaná literatúra

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.

Otázky ku skúške