Detail předmětu

Biophysics

FEKT-MPA-BFYAk. rok: 2023/2024

Výklad elektrických jevů v živé tkáni. Aktivní elektrické projevy živé tkáně na molekulární, buněčné, a orgánové úrovni. Metody měření membránových napětí a proudů u izolovaných buněk a diskrétních signálů zaznamenávaných na molekulární úrovni. Analýza impulsů akčních napětí a jejich šíření. Celulární základ vzniku diagnosticky významného elektromagnetického pole orgánů. Vazba mezi elektrickým podrážděním a svalovou kontrakcí. Základy biomechaniky, mechanika svalu, mechanika kardiovaskulárního systému. Úvod do bioetermodynamiky. Význam a příklady použití Gibbsovy energie a elektrochemických potenciálů v biofyzice. Ekosystém z hlediska biotermodynamiky.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

5

Vstupní znalosti

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia.

Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „osoby znalé pro samostatnou činnost“, kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

 

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Výsledné hodnocení předmětu bude stanoveno z bodů získaných z průběžných testů a aktivity
ve cvičeních (celkem max. 30 bodů) a závěrečné písemné zkoušky (max. 70 bodů).   

Pro získání zápočtu je nutné splnit následující podmínky: 

Závěrečnou zkoušku mohou vykonat pouze studenti s uděleným zápočtem.
- získání alespoň 15 bodů v laboratorních cvičení včetně bodů za průběžné písemné testy,
- nenulové hodnocení v průběžných písemných testech,
- nenulové hodnocení za vypracované protokoly nebo domácí úlohy,
- splnění plné docházky.

Bližší podmínky pro úspěšné ukončení předmětu stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu. 

 


Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Učební cíle

Cílem kursu je naučit posluchače aplikovat fyzikální teorie a měřicí metody na živé systémy.
Student, který absolvoval předmět je schopen :
- na základě známých fyzikálních zákonů vysvětlit vznik membránového napětí u živých buněk
- popsat elektrické náhradní schéma buňky,
- vysvětlit vznik akčního napětí u excitabilních buněk a mechanizmus jeho šíření buněčnými vlákny,
- popsat základní metody měření membránových napětí a membránových proudů,
- charakterizovat elektrické signály zaznamenávané na buněčné a molekulární úrovni a popsat jejich vzájemný vztah,
- popsat rozdíly mezi funkcí membránových kanálů a přenašečů,
- popsat vztah mezi šířící se excitací na úrovni buňky a vznikem elektromagnetického pole v okolní tkáni,
- vysvětlit vznik ECG signálu na základě šíření akčního napětí sítí srdečních buněk,
- připravovat fyziologické roztoky, měřit jejich pH, měřit impedanci živé tkáně a vlastnosti elektrod,
- vysvětlit podstatu vazby mezi elektrickou excitací a kontrakcí svalové buňky,
- aplikovat fyzikální zákony na situaci v kardiovaskulárním systému,
- definovat pojmy „chemický potenciál“ a „elektrochemický potenciál“ a ovládat jejich použití pro výklad bioelektrických jevů,
- vysvětlit fungování ekosystému (cirkulaci látek a tok energie) z termodynamického pohledu.

Základní literatura

F. Bezanilla: Electrophysiology and the Molecular Basis of Excitability. (University of California at Los Angeles) http://nerve.bsd.uchicago.edu/ (EN)
Dillon P.F., Biophysics: A Physiological Approach 1st Edition, 978-1107001442 (EN)
Stroobandt, R., S. Serge Barold, Alfons F. Sinnaeve A S. Serge Barold: Implantable cardioverter-defibrillators step by step: an illustrated guide, 978-1-4051-8638-4. (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program MPA-EEN magisterský navazující, 1. ročník, letní semestr, povinně volitelný
  • Program MPA-EAK magisterský navazující, 1. ročník, letní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor