Podstawy fizyki transportu w układach biologicznych 3900-1PF
Wykład "Podstawy fizyki transportu w układach biologicznych" ma na celu zapoznanie studentów z fundamentalnymi zasadami i mechanizmami związanymi z transportem w kontekście biologii. Fizyka transportu odgrywa kluczową rolę w zrozumieniu procesów zachodzących w organizmach żywych, od ruchu cząsteczek w komórkach po transport substancji przez błony biologiczne.
Podczas wykładu studenci zostaną wprowadzeni w podstawowe pojęcia i definicje związane z fizyką transportu w układach biologicznych. Omówione zostaną różne rodzaje ruchu cząstek, w tym ruch Browna i dyfuzja. Będzie również poruszany temat modelowania ruchu cząstek w układach biologicznych.
Kolejnym ważnym tematem będzie transport przez błony biologiczne. Studenci dowiedzą się o strukturze i funkcji błon komórkowych oraz zrozumieją, jak dyfuzja i transport aktywny odgrywają rolę w przemieszczaniu substancji wewnątrz komórek i międzykomórkowo. Omówione zostaną również procesy transportu pęcherzykowego.
Wykład skupi się również na transporcie płynów w układach biologicznych. Studenci będą mieć okazję zapoznać się z pojęciami przepływu laminarnego i turbulentnego, a także z równaniami Naviera-Stokesa. Zostaną omówione przykłady transportu płynów w naczyniach krwionośnych oraz techniki modelowania przepływu krwi.
Elektrofizjologia układów biologicznych będzie kolejnym istotnym zagadnieniem omawianym podczas wykładu. Studenci dowiedzą się o potencjałach elektrycznych w komórkach i transporcie jonów przez kanały jonowe. Będzie również omówiony potencjał czynnościowy.
Transport energii w układach biologicznych oraz termodynamika w biologii będą kolejnymi tematami wykładu. Studenci zrozumieją, jak energia jest transportowana w organizmach i jak zachowuje się homeostaza termiczna.
Podczas wykładu zostaną również przedstawione zastosowania fizyki w badaniu układów biologicznych, takie jak techniki obrazowania, mikroskopia i spektroskopia. Przykłady badań i eksperymentów związanych z fizyką transportu w układach biologicznych będą również omawiane.
Wykład "Podstawy fizyki transportu w układach biologicznych" ma na celu uświadomienie studentom, jak ważna jest wiedza z dziedziny fizyki w badaniu i zrozumieniu procesów zachodzących w organizmach żywych. Przez zgłębianie zasad transportu w układach biologicznych studenci będą mieć możliwość lepszego zrozumienia różnorodnych aspektów biologii i medycyny.
Rodzaj przedmiotu
Tryb prowadzenia
Koordynatorzy przedmiotu
Efekty kształcenia
B.W5 Student zna i rozumie prawa fizyczne opisujące przepływ cieczy i czynniki wpływające na opór naczyniowy przepływu krwi
B.U1 Student potrafi wykorzystywać znajomość praw fizyki do wyjaśnienia wpływu czynników zewnętrznych, takich jak temperatura, przyspieszenie, ciśnienie, pole elektromagnetyczne i promieniowanie jonizujące, na organizm i jego elementy
K_K7 Student jest gotów do korzystania z obiektywnych źródeł informacji
Osiągnięcie w/w efektów oznacza:
1. Zrozumienie podstawowych zasad fizyki transportu w kontekście biologii: Studenci będą mieli pełne zrozumienie podstawowych pojęć, definicji i zasad związanych z fizyką transportu w układach biologicznych. Będą w stanie opisać różne rodzaje ruchu cząstek, zrozumieć procesy transportu przez błony biologiczne, poznać mechanizmy transportu płynów, elektrofizjologię i transport energii w układach biologicznych.
2. Zdolność do analizy i interpretacji danych związanych z transportem w układach biologicznych: Studenci będą w stanie analizować dane eksperymentalne, modele matematyczne i wyniki badań związanych z transportem w układach biologicznych. Będą w stanie formułować wnioski i wyciągać odpowiednie informacje na temat procesów transportu w biologii.
3. Umiejętność zastosowania fizyki w badaniu układów biologicznych: Studenci będą w stanie zastosować poznane zasady i metody fizyki transportu do badania układów biologicznych. Będą mieli świadomość możliwości zastosowania technik obrazowania, modelowania i innych narzędzi fizyki w badaniach biologicznych i medycznych.
4. Zrozumienie interdyscyplinarnego charakteru fizyki transportu w biologii: Studenci będą zdolni do doceniania i rozumienia interdyscyplinarnego charakteru fizyki transportu w kontekście biologii. Będą świadomi, jak fizyka łączy się z biologią, medycyną i innymi dziedzinami, aby lepiej zrozumieć i wyjaśnić procesy transportu w organizmach żywych.
5. Rozwinięcie umiejętności krytycznego myślenia: Studenci będą rozwijać umiejętność analizowania, oceniania i krytycznego myślenia na temat procesów transportu w układach biologicznych. Będą potrafili zadawać pytania, formułować hipotezy, analizować dane i wyciągać wnioski, co przyczyni się do rozwinięcia ich umiejętności badawczych.
6. Przygotowanie do dalszych studiów i kariery zawodowej: Studenci będą mieć solidne podstawy z zakresu fizyki transportu w układach biologicznych, co przygotuje ich do dalszych studiów lub pracy zawodowej w dziedzinach związanych z biologią, medycyną, biofizyką, badaniami medycznymi, farmacją czy bioinżynierią.
Efekty uczenia się te mają na celu zapewnienie studentom wiedzy, umiejętności i narzędzi niezbędnych do zrozumienia, badania i wykorzystania procesów transportu w układach biologicznych w kontekście biologii, medycyny i innych dziedzin naukowych.
Kryteria oceniania
Podczas wykładu przeprowadzone będzie kilka (3-5) krótkich sprawdzianów w postaci testu, obejmujących materiał wykładu. Ocena końcowa będzie zaproponowana w oparciu o wynik testów.
Literatura
S. Przestalski, Wstęp do biofizyki
E. Ackerman, Zarys biofizyki
S. Przestalski, Elementy fizyki, biofizyki i agrofizyki
J. Ginter, Fizyka 4
A. Molski, Wprowadzenie do kinetyki chemicznej
W. Demtroder, Fizyka doświadczalna
F. Jaroszyński, Biofizyka
oraz dodatkowe pozycje anglojęzyczne:
P. Nelson, Physical Models of Living Systems
G.A. Truskey, F. Yuan, D.F. Katz, Transport Phenomena in Biological Systems
dodatkowo wykładowca będzie udostępniał adekwatne fragmenty innych pozycji, artykuły naukowe itp. w miarę potrzeb.
Więcej informacji
Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb: