Detail předmětu

Biofyzikální chemie

FCH-MC_BFCHAk. rok: 2023/2024

Předmět se zaměřuje na aplikaci základních teoretických poznatků fyzikální chemie na biologické systémy. Jedná se o hraniční předmět mezi fyzikou, chemií a biologií, který umožní získání molekulárního a strukturního pohledu na biologicky důležité a medicínsky významné děje. Klíčová pozornost je věnována přesahu základních teoretických poznatků do analytické (pokročilé metody studia a interpretace struktury a funkce biopolymerů) a aplikační oblasti.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

4

Garant předmětu

doc. Ing. Petr Sedláček, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav fyzikální a spotřební chemie (ÚFSCH)

Vstupní znalosti

Znalosti z vybraných kapitol z předmětů Fyzikální chemie I, II a Biochemie.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Podmínkou udělení zápočtu je prezenční účast na cvičeních, absolvování dvou výpočetních testů s hodnocením alespoň 50% a vypracování a prezentace skupinového semestrálního úkolu.

Předmět je ukončen zkouškou, která se skládá ze dvou částí: písemné části a ústní části ve formě kolokvia. V rámci písemné části zkoušky je ověřena schopnost studenta orientovat se v dané problematice a především aplikovat získané teoretické poznatky na konkrétní praktické úkoly. V případě úspěšného absolvování písemné části (dosažení výsledku odpovídajícímu alespoň 50% z celkového počtu bodů) následuje kolokvium, v jehož průběhu studenti s vyučujícím prochází zadání písemné části a obhajují, případně doplňují svoje odpovědi. Na základě výkonu při této části zkoušky může být studentovi upraveno hodnocení získané z písemné části směrem k vyššímu stupni.


Účast na přednáškách je nepovinná, doporučená. Účast na cvičeních je povinná, kontrolovaná.

Učební cíle

Cílem předmětu je uvést studenty do problematiky aplikace základních poznatků fyzikální chemie na konkrétní biologické systémy a děje. Studenti by si v průběhu kurzu měli vytvořit/zopakovat základní pojmový aparát a seznámit se s klíčovými oblastmi aplikace termodynamických a kinetických principů v biologických vědách.
Znalost základních principů chemické termodynamiky a kinetiky a jejich aplikace na biologické systémy.

Základní literatura

Kodíček M. Karpenko V.: Biofysikální chemie. Academia, 2000 (CS)

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program NKCP_CHCHTE magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, povinný
  • Program NKCP_CHPL magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, povinný
  • Program NPCP_CHCHTE magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program NPCP_CHMA magisterský navazující

    specializace BF , 1 ročník, zimní semestr, povinný
    specializace CHBL , 1 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program NPCP_CHPL magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, povinný
  • Program NPCP_PCHBT magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Jan Zahrádka
doc. Ing. Petr Sedláček, Ph.D.

Osnova

Předmět se zaměřuje na aplikaci základních teoretických poznatků fyzikální chemie na biologické systémy. Jedná se o hraniční předmět mezi fyzikou, chemií a biologií, který umožní získání molekulárního a strukturního pohledu na biologicky důležité a medicínsky významné děje. Klíčová pozornost je věnována přesahu základních teoretických poznatků do analytické (pokročilé metody studia a interpretace struktury a funkce biopolymerů) a aplikační oblasti.

Osnova je členěna podle týdenní výuky (přednášky:)
1. Úvod do biofyzikální chemie
2.–3. Význam nekovalentních interakcí v biofyzikální chemii
4.–5. Biologická termodynamika
6. Bioenergetika
7.–8. Fázové rovnováhy v biologických systémech
9. Vazebné rovnováhy
10. Význam a vlastnosti biologických membrán
11. Nerovnovážná termodynamika
12.–13. Biologická kinetika

Ve cvičení (2 hod. jednou za dva týdny) budou řešeny výpočtové úlohy v rámci probírané tématiky, výuka je členěna do následujících bloků:

  1. Mezičásticové interakce (2 cvičení)
  2. Termodynamické zákony (2 cvičení)
  3. Termodynamika fázových přechodů a rovnováh (1 cvičení)
  4. Termodynamika chemických dějů (1cvičení)

Konzultace v kombinovaném studiu

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Petr Sedláček, Ph.D.

Cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Jiří Smilek, Ph.D.
Ing. Michal Kalina, Ph.D.

Osnova

Ve cvičení (2 hod. jednou za dva týdny) budou řešeny výpočtové úlohy v rámci probírané tématiky, výuka je členěna do následujících bloků:

  1. úvod, chemická vazba (lichý)
  2. úvod, chemická vazba (sudý)
  3. iontová vazba (lichý)
  4. iontová vazba (sudý)
  5. nespecifické interakce (lichý)
  6. nespecifické interakce (sudý)
  7. disperzní interakce a vodíková vazba (lichý)
  8. disperzní interakce a vodíková vazba (sudý)
  9. První a druhá věta termodynamiky s ohledem na biologické systémy (lichý)
  10. První a druhá věta termodynamiky s ohledem na biologické systémy (sudý)
  11. Spojené formulace termodynamiky (lichý)
  12. Spojené formulace termodynamiky (sudý)
  13. závěrečný kontrolní test

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz