angličtina

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 z termodynamického pohledu fungování ekosystému: cirkulaci látek a tok energie.

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia.

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Podmínky pro úspěšné ukončení předmětu stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Vymezení oboru biofyziky, vznik a funkce el. signálů v živých buňkách.
Fyzikální základy bioelektrických jevů, model, elektrické náhradní schéma. Fyzikální výklad vzniku klidového a akčního napětí. Šíření akčního napětí buněčnými vlákny a syncytiem. Kvantitativní popis.
Metody měření a analýzy membránových napětí a proudů.
Výklad bioelektrických jevů na molekulární úrovni. Membránové kanály a přenašečové systémy. Měření a analýza membránového proudu na molekulární úrovni. Interakce látek s kanály.
Excitabilní buňka jako zdroj elektromagnetického. pole v okolním prostředí.
Kvantitativní popis elektromagn. pole generovaného biologickými zdroji na základě Maxwellových rovnic.
Biomechanika svalu. Vazba mezi excitací a kontrakcí. Molekulární děje podmiňující svalovou kontrakci. Mechanika kardiovaskulárního systému (KVS). Architektura a fyzikální vlastnosti KVS, kvantitativní modelování KVS.
Úvod do termodynamiky živých systémů. Gibbsův potenciál, chemický potenciál, elektrochemický potenciál. Základy bioenergetiky. Energetika chemických reakcí. Tok energie v ekosystému. Odvození Nernstova vztahu, Nernstova-Planckova rovnice a její důsledky. Termodynamický popis elektrických jevů na biologických membránách. Vedení el. proudu živou tkání.

Cílem kursu je naučit posluchače aplikovat fyzikální teorie a měřicí metody na živé systémy.

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

Biophysics - Wikipedie - the free encyklopedia http://en.wikipedia.org/wiki/Biophysics
F. Bezanilla: Electrophysiology and the Molecular Basis of Excitability. (University of California at Los Angeles) http://nerve.bsd.uchicago.edu/
J.Šimurda: Bioelektrické jevy I, CERM Brno, 1995
Peusner L.: Základy bioenergetiky, Alfa Bratislava, 1984