biofizyka - Operacja Sukces

Projekt „OPERACJA SUKCES – unikatowy model kształcenia na Wydziale Lekarskim Uniwersytetu Medycznego w Łodzi odpowiedzią na potrzeby
gospodarki opartej na wiedzy” współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego, w ramach Programu Operacyjnego
Kapitał Ludzki.
KARTA PRZEDMIOTU
1. Nazwa przedmiotu
BIOFIZYKA
2. Numer kodowy
BIO02c
3. Język, w którym prowadzone są zajęcia
polski
4. Typ kursu
obowiązkowy
5. Grupa treści kształcenia
nauki podstawowe
6. Poziom studiów według klasyfikacji bolońskiej
studia magisterskie
7. Rok studiów/semestr
I rok/ semestr 1
8. Formuła przedmiotu
wykłady/ćwiczenia
9. Liczba godzin zajęć
60
10. Rodzaj zajęć z uwzględnieniem podziału godzin
wykłady w wymiarze 30 godzin (2 godziny tygodniowo); ćwiczenia w wymiarze
30 godzin, realizowane przez 8 tygodni - 1 zajęcia 2-godzinne; 7 zajęć 4godzinnych
11. Liczba punktów ECTS
7
12. Jednostka dydaktyczna prowadząca przedmiot
Zakład Biofizyki Molekularnej i Medycznej
Katedra Biofizyki Molekularnej i Medycznej
13. Imię i nazwisko osoby egzaminującej lub zaliczającej przedmiot
prof. dr hab. Czesław S. Cierniewski
14. Imię i nazwisko osoby prowadzącej wykłady
prof. dr hab. Czesław S. Cierniewski
15. Osoby prowadzące zajęcia
pracownicy kadrowi Zakładu: prof. dr hab. Czesław S. Cierniewski, prof. dr hab.
Bogdan Walkowiak, dr hab. prof. Jolanta Niewiarowska, dr hab. Maria
Świątkowska, dr hab. Urszula Kralisz, dr Marta Stasiak, dr Lidia Michalec,
dr Izabela Sacewicz-Hofman, dr Magdalena Wiktorska, dr Katarzyna Sobierajska,
dr Wiktor Koziołkiewicz, dr Radosław Bednarek
16. Wymagania wstępne i wymagania równoległe
wiadomości z fizyki w zakresie programu liceum ogólnokształcącego
17. Zaliczenie przedmiotu jest wymagane przed rozpoczęciem zajęć z:
biochemii, fizjologii
18. Cele i założenia nauczania przedmiotu
Opanowanie
umiejętności
interpretowania
podstawowych
procesów
fizjologicznych zachodzących na różnym poziomie struktury organizmu
(molekularnej, komórkowej, tkankowej) w oparciu o prawa biofizyczne.
19. Metody dydaktyczne
wykłady, ćwiczenia praktyczne (zespoły 2 osobowe), opracowanie wyników,
przedstawienie wniosków
20. Wykaz literatury podstawowej i uzupełniającej
• Podstawy biofizyki. Pilawski A;
• Fizyka. Kapuścińska M;
• Fizyka medyczna i elementy biofizyki. Adamczewski I;
• Biofizyka medyczna. Jaroszyk F;
• Materiały do ćwiczeń z biofizyki. Kędzia B;
• Wybrane zagadnienia z biofizyki. Miękisz S;
• Biofizyka dla biologów. Bryszewska M, Leyko W;
• Wstęp do biofizyki. Glaser R, PZWL.
21. Forma i warunki zaliczenia przedmiotu, w tym zasady dopuszczenia do egzaminu
Ćwiczenia: 4 kolokwia z czterech bloków tematycznych.
Warunki dopuszczenia do egzaminu: obecność na sześciu ćwiczeniach,
zaliczenie kolokwium z każdego bloku tematycznego.
Egzamin: pisemny. I i II termin w sesji zimowej. III termin w sesji letniej. Cztery
pytania z zestawu 160 pytań obejmujących wiedzę uzyskaną na wykładach.
22. Treści merytoryczne budujące wiedzę
Termodynamika.
Rodzaje układów termodynamicznych. Parametry a funkcje stanu układu
termodynamicznego.
Rodzaje
bodźców
termodynamicznych.
Procesy
termodynamiczne (odwracalne, kołowe, quasistatyczne, nieodwracalne).
Energia wewnętrzna i energia swobodna. Różne znaczenia entropii. Energia
swobodna i procesy izotermiczno – izochoryczne. Entalpia swobodna i procesy
izotermiczno - izobaryczne. Zmiana energii swobodnej i entropii swobodnej
w procesach egzoergicznych i endoergicznych. Entropia a uporządkowanie
układu. Przykłady różnych prac termodynamicznych.
Termodynamika.
Procesy termodynamicznie sprzężone - termodyfuzja. Stany stacjonarne i stan
równowagi. Krążenie energii w przyrodzie. I, II i III zasada termodynamiki. Związki
wysoko i niskoenergetyczne. I zasada termodynamiki w procesach
biologicznych. Organizm jako układ otwarty, zmiana entropii w czasie rozwoju
organizmu.
Teoria informacji.
Ilościowe ujęcie informacji. Jednostka informacji, średnia zawartość informacji,
przenoszenie informacji. Sposoby kodowania informacji. Funkcje przenoszenia
statyczne i dynamiczne podczas regulacji przepływu informacji. Pojecie kodu
optymalnego. Pojęciem homeostazy. Różnice między sterowaniem i regulacją
przepływu informacji. Entropia a informacja /Demon Maxwella/. Entropia
względna i nadmiar informacji. Sprzężenie zwrotne, schemat układu
samoczynnie regulującego się. Układy oscylacyjne. Regulacja procesów
biologicznych.
Energia cząsteczek.
Dynamika cząsteczek, translacje o trzech stopniach swobody. Charakterystyka
widma rotacyjnego cząsteczek. Dyskretna budowa pasmowego widma
cząsteczek.
Charakterystyka
widma
oscylacyjnego
cząsteczek.
Siły
międzycząsteczkowe /siły van der Waalsa/. Energia wiązania dipol - jon, dipol dipol. Oddziaływania bliskiego i dalekiego zasięgu. Podstawy luminescencji,
reguły wyboru rządzące przejściami elektronów. Fluorescencja, fluorescencja
opóźniona a fosforescencja. Stan elektronów walencyjnych i podatność na
wzbudzenie. Wykorzystanie sond fluorescencyjnych w metodach obrazowania
(FRET, SPECT). Rozpoznanie cząsteczkowe – wykorzystanie w poszukiwaniu
nowych tarcz terapeutycznych.
Ośrodek wodny.
Charakterystyka ośrodka wodnego (struktura tetraedryczna, heksagonalna,
pentagonalna, kulista). Stała dielektryczna wody. Lepkość i napięcie
powierzchniowe
wody.
Podwójna
warstwa
Helmholtza.
Potencjał
elektrokinetyczny. Potencjał przepływu. Przewodnictwo równoważnikowe a
promienie hydratacji jonów.
Błony lipidowe.
Charakterystyka monomolekularnej warstwy lipidowej, warstwy LangmuiraBlodgetta. Otrzymywanie podwójnych warstw lipidowych. Metody oceny
grubości błon lipidowych. Zmiany strukturalne w warstwie lipidowej po
skompleksowaniu z białkami. Właściwości fizykochemiczne podwójnej warstwy
lipidowej i błony biologicznej. Kinetyka powstawania domen lipidowych.
Czynniki wpływające na przepuszczalność błony. Czynniki wpływające na
przejścia fazowe lipidów. Dyfuzja cząsteczek w płaszczyźnie błony. Potencjał
powierzchniowy błony i skok potencjału wewnątrz błony. Płynność błony i jej
znaczenie dla procesów receptorowych. Znaczenie sztywności błony
erytrocytarnej dla przepływu krwi.
Transport.
Rodzaje systemów transportujących substancje przez membrany biologiczne –
sposób rozróżnienia. Dyfuzja prosta substancji przez błonę. Modele dyfuzji
ułatwionej. Pompa sodowo-potasowa. Przykłady transportu typu uniport,
symport i antyport. Kanały jonowe utworzone przez niektóre antybiotyki.
Współdziałanie kanałów jonowych podczas wydzielania kwasu solnego do
wnętrza żołądka. Transport wody przez błonę. Zjawisko filtracji i ultrafilitracji,
współczynnik odbicia. Działanie leków jako blokerów kanałów wapniowych i
innych.
Polaryzacja i depolaryzacja błony komórkowej.
Potencjał spoczynkowy i czynnościowy błony, pompa sodowo-potasowa.
Równanie Goldmana. Typy kanałów sodowych. Bezpośrednie i pośrednie
bramkowanie (białka G). Przemieszczanie się potencjału czynnościowego
wzdłuż włókna – rola kanałów sodowych. Potencjał czynnościowy mięśnia
sercowego, włókna nerwowego, węzła zatokowo - przedsionkowego. Synapsy
hamujące i aktywujące.
Biofizyka krążenia krwi.
Prawa opisujące przepływ cieczy. Prawo Poiseuille'a. Czynniki wpływające na
opór naczyniowy przepływu krwi. Lepkość krwi, akumulacja osiowa krwinek.
Rodzaje współczynników lepkości. Powstawanie i rozchodzenie się fali tętna.
Rozkład ciśnień i prędkości w łożysku naczyniowym. Praca i moc serca. Ruch
burzliwy krwi. Wpływ przyśpieszenia ziemskiego na ciśnienie krwi. Fala tętna,
ciśnienie tętnienia. Czynniki wpływające na lepkość krwi oraz geometrię naczyń
jako przyczyna zaburzeń naczyniowo-sercowych.
Biofizyka procesu słyszenia.
Charakterystyka fali głosowej (równanie fali, prędkość fali). Fala podłużna jako
fala ciśnień (ciśnienie akustyczne, natężenie dźwięku, gęstość energii). Granice
słyszalności ucha, funkcje poszczególnych obszarów ucha w procesie słyszenia.
Analiza dźwięku w uchu środkowym. Rola ślimaka w procesie słyszenia. Teoria
rezonansowa Helmholtza analizy dźwięków. Teoria fali wędrującej Bekesy’ego.
Zamiana sygnału mechanicznego na elektryczny w narządzie spiralnym.
Biofizyka procesu widzenia.
Powstawanie plamek dyfrakcyjnych i konstrukcja obrazu. Zdolność rozdzielcza optyczna i siatkówki. Widzenie fotopowe i skotopowe. Właściwości
fotoreceptorów – widmo i próg pobudliwości. Zmiany zachodzące w rodopsynie
pod wpływem fotonu. Rodzaje kanałów kationowych i ich współdziałanie
podczas aktywacji fotoreceptorów. Rola białek G w procesie widzenia.
Powstawanie cGMP i jego rola podczas regulacji pobudzenia fotoreceptorów.
Trójkąt barw BGR. Mechanizm powstawania barw złożonych na przykładzie bieli
ekwienergetycznej. Widzenie przestrzenne.
Biofizyka procesu oddychania.
Właściwości sprężyste tkanki płucnej. Histereza ciśnieniowo-objętościowa płuc.
Fizyczne podstawy wymiany gazowej w płucach.
Wpływ różnych czynników na organizm.
Wpływ temperatury. Termoregulacja, zakres i mechanizm działania. Wymiana
ciepła między organizmem a otoczeniem. Schemat termoregulacji. Wpływ
przyśpieszeń na organizm. Wpływ podwyższonego i obniżonego ciśnienia na
organizm.
Właściwości elektryczne i magnetyczne materii.
Dielektryki, moment dipolowy, polaryzacja. Zachowanie się dielektryka między
okładkami kondensatora. Właściwości elektryczne komórki. Dyspersja stałej
dielektrycznej
i
przewodności
elektrycznej
komórek.
Promieniowanie
ultrafioletowe, zastosowanie. Efekty biologiczne i progi czułości dla różnych pól
elektromagnetycznych
Promieniowanie jonizujące i zmiany wywołane w układach ożywionych.
Źródła promieniowania jonizującego - naturalne i sztuczne. Jednostki
charakteryzujące promieniowanie jonizujące. Stadia radiolizy: fizyczne,
fizykochemiczne, chemiczne i biologiczne. Ilościowa charakterystyka
bezpośredniego działania promieniowania. Promienioczułość a pojęcie tarczy.
Ilościowa
charakterystyka
działania
pośredniego.
Oddziaływanie
promieniowania jonizującego z układem biologicznym. Teorie tłumaczące
działanie promieniowania jonizującego na komórki. Biologiczne zmiatacze
wolnych rodników. Popromienne uszkodzenia DNA. Aberracje chromosomowe
wywołane
promieniowaniem
jonizującym.
Czynniki
wpływające
na
promienioczułość białek. Efekt tlenowy przy promieniowaniu jonizującym.
Radioliza wody. Reakcje produktów radiolizy wody z aminokwasami i białkami.
Efekty towarzyszące działaniu promieniowania jonizującego na białka. Założenia
chemicznej radioochrony.
Nieinwazyjne metody obrazowania (USG, PET).
Generacja ultradźwięków oraz ich detekcja. Współczynnik odbicia. Budowa
sondy ultradźwiękowej. Obrazy ultrasonograficzne uzyskane za pomocą głowicy
rotacyjnej i liniowej. Omówienie podstawy prezentacji TM. Zjawisko Dopplera –
ultrasonografia dopplerowska. Pomiar prędkości przepływu krwi za pomocą
ultrasonografii dopplerowskiej. Najczęstsze artefakty obserwowane podczas
badań USG. Efekty działania ultradźwięków na materiał biologiczny. Infradźwięki
i wibracje.
23. Zagadnienia integrujące wiedzę podstawową i kliniczną na zajęciach z biofizyki
− Termodynamika układów żywych – choroba jako zaburzenie homeostazy
ustrojowej;
− Szlaki przepływu i przetwarzania informacji w organizmie – podstawy
samoczynnej regulacji procesów fizjologicznych i ich zaburzenia;
− Energia cząsteczek, fluorescencja i fosforescencja, wykorzystanie sond
fluorescencyjnych w metodach obrazowania (FRET, SPECT). Rozpoznanie
cząsteczkowe - wykorzystanie w poszukiwaniu nowych tarcz terapeutycznych;
− Błony lipidowe - ich skład i znaczenie podczas aktywacji niektórych procesów
fizjologicznych, np. krzepnięcia krwi. Dyfuzja składników błony – znaczenie
podczas aktywacji komórek, np. podczas odpowiedzi immunologicznej na
antygen. Płynność błony i jej znaczenie dla procesów receptorowych.
Znaczenie sztywności błony erytrocytarnej dla przepływu krwi;
− Mechanizmy transportu, działanie leków jako blokerów kanałów wapniowych
i innych;
− Reaktywność komórek – potencjał czynnościowy;
− Prawa regulujące przepływem krwi - czynniki wpływające na lepkość krwi oraz
geometrię naczyń jako przyczyna zaburzeń naczyniowo-sercowych;
− Wpływ promieniowania jonizującego na organizm żywy;
− Ochrona radiologiczna;
− Wpływ różnych czynników fizycznych (temperatury, przyśpieszenia,
obniżonego oraz podwyższonego ciśnienia) na organizm.
− Biofizyczne podstawy procesu widzenia. Wady wzroku i ich korygowanie;
− Elementy morfotyczne krwi – budowa i zastosowanie mikroskopu;
− Wymiana ciepła przez organizm człowieka – kalorymetria;
− Ultradźwięki i ich wykorzystanie w celach terapeutycznych (diatermia) oraz
diagnostycznych – podstawy ultrasonografie;
− Podstawy nieinwazyjnych metod obrazowania.
24. Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje
Student po zakończeniu kursu biofizyki powinien:
– umieć zastosować prawa biofizyki w odniesieniu do układów żywych, określać
konsekwencje zaburzeń stanu równowagi procesów biologicznych i
znajdować związek między czynnikami zaburzającymi stan równowagi a
zmianami patofizjologicznymi (chorobowymi).
– rozumieć ogólny mechanizm działania podstawowych zmysłów, tj. słuchu i
wzroku, które wykorzystują fizyczne nośniki informacji (odpowiednio fale
dźwiękowe i elektromagnetyczne) podczas zbierania informacji o
otaczającym nas świecie;
– umieć wyjaśnić wpływ czynników zewnętrznych na organizm, takich jak
temperatura, przyśpieszenie, ciśnienie, pole elektromagnetyczne oraz
promieniowanie jonizujące; rozumieć mechanizm ich działania, oszacować
ich zagrożenie i wykorzystać wyuczone informacje w aktualnej sytuacji;
– umieć samodzielnie wykonać pomiary na różnych przyrządach fizycznych,
opracować uzyskane wyniki, porównać z odpowiednimi kontrolami, a
następnie zinterpretować kierunek ich zmian; znać podstawowe metody
służące identyfikacji substancji lub określania jej ilości, określać właściwości
fizyczne badanych substancji (obliczanie bezwzględnego współczynnika
lepkości dla badanej cieczy), wyznaczać natężenie badanego zjawiska
fizycznego (wyznaczanie światłości, luminancji i natężenia oświetlenia);
– rozumieć podstawy nieinwazyjnych metod obrazowania oraz ich zapis,
potrafić ogólnie zinterpretować powstały obraz.
25. Opis efektów kształcenia na poszczególnych zajęciach w grupach studenckich (1012 osobowych)
Ćwiczenie: Pomiar maksymalnej energii cząstek β.
Wiedza: student zna podstawy promieniotwórczości naturalnej, a także budowę
i zasadę działania licznika Geigera-Müllera, rozumie oddziaływanie cząstek β
z materią; przedstawia budowę i opisuje zasadę działania detektorów
śladowych, komory Wilsona, komory pęcherzykowej, a także licznika
scyntylacyjnego.
Umiejętności i kompetencje: student potrafi wyznaczyć grubość absorbenta
całkowicie pochłaniającego cząstki β oraz znając grubość i rodzaj absorbenta
wyliczyć maksymalną energię cząstek β emitowanych przez izotop.
Ćwiczenie: Absorpcja promieniowania γ w substancjach o różnych liczbach
atomowych.
Wiedza: student zna prawo pochłaniania promieniowania X i γ oraz definicję i
znaczenie
dawki
ekspozycyjnej,
dawki
pochłoniętej,
biologicznego
równoważnika dawki pochłoniętej; charakteryzuje bezpośrednie działanie
promieniowania jonizującego.
Umiejętności i kompetencje: student umie sprawdzić, w jaki sposób rodzaj
substancji wpływa na pochłanianie promieniowania γ, a także potrafi wyliczyć i
porównać warstwę połówkowego osłabienia różnych absorbentów.
Ćwiczenie: Pomiar dozy i mocy dozy promieniowania.
Wiedza: student zna i charakteryzuje prawo rozpadu promieniotwórczego;
opisuje
aktywność
pierwiastka
promieniotwórczego;
zna
podstawy
promieniowania rentgenowskiego – otrzymywanie, widmo ciągłe, hamowania,
charakterystyczne, liniowe.
Umiejętności i kompetencje: student zapoznaje się z obsługą radiometru EKO-D;
umie wykonać pomiary dozy i mocy dozy w różnych odległościach od źródła;
na podstawie pomiarów potrafi wyznaczyć zależności dozy i mocy dozy od
odległości od źródła promieniowania.
Ćwiczenie: Dioda lampowa. Dioda półprzewodnikowa. Układy prostujące.
Wiedza:
student
zna
budowę
i
działanie
diod
lampowych
i
półprzewodnikowych.
Umiejętności i kompetencje: student potrafi zmontować samodzielnie układy
prostujące oparte na diodach lampowych lub półprzewodnikowych, a także
sprawdzić poprawności tych układów przy pomocy oscyloskopu; potrafi
porównać stopień wygładzenia uzyskanego prądu jednokierunkowego
w zależności od użytych elementów gładzących.
Ćwiczenie: Wady odwzorowań w soczewkach.
Wiedza: student zna konstrukcję obrazów w soczewkach grubych, wady
odwzorowań soczewek i ich korygowanie; rozumie podstawy powstawania
obrazu w oku; zna układ optyczny oka (zdolność rozdzielcza oka, kryterium
Rayleigha, zdolność skupiająca oka, akomodacja oka, amplituda akomodacji
oka, refrakcja oka).
Umiejętności i kompetencje: student umie zbadać główne wady odwzorowań
obrazów występujących w soczewkach, tj. aberrację chromatyczną, aberrację
sferyczną i astygmatyzm.
Ćwiczenie: Mikroskop optyczny: wyznaczanie powiększenia liniowego, pomiar
małej długości i apretury obiektywu.
Wiedza: student zna budowę mikroskopu optycznego, bieg promieni w
mikroskopie optycznym, powiększenie mikroskopu, zdolność rozdzielczą
mikroskopu; zna budowę mikroskopu optycznego o jasnym polu widzenia,
definiuje zdolność rozdzielczą mikroskopu, kryterium Rayleigha, aperturę
numeryczną mikroskopu, kąt aperturowy, ciecz immersyjną, obiektyw
immersyjny; zna charakterystykę i zasadę działania mikroskopu: z ciemnym
polem widzenia, z kontrastem fazowym, polaryzacyjnego i elektronowego.
Umiejętności i kompetencje: student umie wyznaczyć powiększenie liniowe
mikroskopu, zdolność rozdzielczą i apreturę numeryczną mikroskopu oraz
średnicę elementów morfotycznych.
Ćwiczenie: Badanie poziomu ubytku słuchu za pomocą audiometru.
Wiedza: student zna równanie fali płaskiej, jednostkę energii fali, jednostkę
gęstości energii; posiada wiedzę o ciśnieniu akustycznym, akustycznej oporności
falowej; zna prawo Webera-Fechnera; zna fizyczne i odpowiadające im
fizjologiczne cechy dźwięku.
Umiejętności i kompetencje: student umie określić progi słyszenia za pomocą
audiometrii przewodnictwa powietrznego (określenie zdolności słyszenia dla
różnych częstotliwości) i kostnego (określenie progu słyszenia dla ucha
wewnętrznego).
Ćwiczenie: Wyznaczanie wielkości fotometrycznych światłości, luminancji i
natężenia oświetlenia.
Wiedza: student zna wielkości fotometryczne odnoszące się do źródła światła i
powierzchni oświetlanej. Zna budowę i zasadę działania fotoogniwa; rozumie
zasadę pomiaru światłości źródła światła metodą fotometryczną oraz zasadę
pomiaru natężenia oświetlenia za pomocą fotoogniwa.
Umiejętności i kompetencje: student umie wyznaczyć wielkości fotometryczne,
takie jak światłość, luminancja, strumień świetlny, natężenie oświetlenia.
Ćwiczenie: Wyznaczenie liczby erytrocytów za pomocą elektrohemoskopu
Hellige’a.
Wiedza: student zna właściwości roztworów koloidowych oraz metody ich
otrzymywania; rozumie efekt Tyndalla; zna budowę i zasadę działania
elektrohemoskopu Hellige'a.
Umiejętności
i
kompetencje:
student
potrafi
wykorzystać
turbidymetryczną do pomiaru liczby erytrocytów obecnych we krwi.
metodę
Ćwiczenie: Spektrofotometryczna analiza ludzkiej hemoglobiny.
Wiedza: student zna podstawy spektrofotometrii białek.
Umiejętności i kompetencje: student umie zmierzyć widmo różnych form
hemoglobiny (utlenowanej, odtlenowanej oraz utlenionej) i zinterpretować
obserwowane zmiany na poziomie molekularnym.
Ćwiczenie: Wyznaczanie długości fali promieniowania podczerwonego.
Wiedza: student zna budowę i działanie termoogniwa, umie cechować
termoogniwa; potrafi opisać wpływ promieniowania podczerwonego na
organizm; zna podstawy emisji i absorpcji energii przez ciała doskonale czarne;
rozumie budowę widma elektronowo – oscylacyjno - rotacyjnego.
Umiejętności i kompetencje: student potrafi wyznaczyć długość fali
promieniowania podczerwonego oraz temperaturę grzejnika elektrycznego za
pomocą termoogniwa.
Ćwiczenie: Wyznaczanie stężenia roztworu cukru przy pomocy polarymetru.
Wiedza: student zna podstawowe sposoby polaryzacji światła i ciał optycznie
czynnych; zna właściwości ciał optycznie czynnych; zna budowę i zasadę
działania polarymetru.
Umiejętności i kompetencje:
Umiejętności praktyczne: student potrafi wykorzystać znajomość zjawiska
polaryzacji światła do wyznaczania stężenia roztworów związków optycznie
czynnych; przeprowadzić pomiar za pomocą polarymetru, przygotować roztwór
wzorcowy o określonej procentowości.
Umiejętności kognitywne: student potrafi obliczyć stężenie roztworu optycznie
czynnego w oparciu o wyznaczoną wielkość kąta skręcenia płaszczyzny
polaryzacji światła oraz wartość skręcalności właściwej; potrafi przygotować
raport z przeprowadzonego doświadczenia przedstawiając wyniki końcowe
oznaczeń w sposób znormalizowany.
Ćwiczenie: Wyznaczanie stężenia roztworu za pomocą refraktometru.
Wiedza: student zna podstawowe prawa opisujące bieg promieni świetlnych
w ciałach o różnym współczynniku załamania światła; definiuje pojęcie
polaryzacji światła; opisuje zjawisko załamania światła na granicy dwóch
ośrodków, prawo załamania światła; definiuje kąt graniczny i całkowite
wewnętrzne odbicie; zna budowę i zasadę działania refraktometru Abbego;
definiuje refrakcję molową substancji; zna zasadę pomiaru stężeń roztworów za
pomocą refraktometru.
Umiejętności i kompetencje: student umie wykorzystać zjawisko fizyczne do
praktycznego pomiaru stężenia różnych substancji.
Ćwiczenie: Wyznaczanie bezwzględnego współczynnika lepkości cieczy
metodą Stokes’a oraz pomiar względnego współczynnika lepkości cieczy
za pomocą wiskozymetru Ostwalda.
Wiedza: student zna prawa opisujące przepływ cieczy; wymienia różnice między
cieczą doskonałą a rzeczywistą, definiuje siłę lepkości; potrafi wyjaśnić
znaczenie bezwzględnego i względnego współczynnika lepkości; zna zasady
pomiaru bezwzględnego współczynnika lepkości metodą Stokes’a oraz
względnego współczynnika lepkości za pomocą wiskozymetru Arrheniusa –
Ostwalda.
Umiejętności i kompetencje: student potrafi wyznaczyć bezwzględny i względny
współczynnik lepkości cieczy przy użyciu różnego rodzaju wiskozymetrów.
Ćwiczenie: Pomiar współczynnika napięcia powierzchniowego cieczy.
Wiedza: student definiuje zjawisko napięcia powierzchniowego; wyjaśnia
znaczenie
bezwzględnego
i
względnego
współczynnika
napięcia
powierzchniowego i rozumie zasadę metody ich pomiaru; potrafi wyjaśnić
zjawiska adsorpcji, absorpcji i włoskowatości.
Umiejętności i kompetencje: student wyznacza bezwzględny i względny
współczynnik napięcia powierzchniowego.
Ćwiczenie: Wyznaczanie współczynnika przewodnictwa cieplnego powietrza.
Wiedza: student zna prawo Fouriera, a także równania stanu gazu i przemiany
gazu doskonałego; wymienia sposoby wymiany energii cieplnej między
ośrodkami.
Umiejętności i kompetencje: student wyznacza współczynnik przewodnictwa
cieplnego powietrza.
Ćwiczenie: Wyznaczanie ilości ciepła wydzielonego z organizmu człowieka
przez oddychanie.
Wiedza: student rozumie znaczenie I i II zasady termodynamiki w odniesieniu do
układu zamkniętego; zna źródła energii w procesach biologicznych, a także
rozkład temperatury w organizmie człowieka; potrafi wymienić drogi wymiany
ciepła między organizmem a otoczeniem.
Umiejętności i kompetencje: student wyznacza ilości ciepła wydzielonego z
organizmu podczas oddychania.
Ćwiczenie: Wyznaczenie rozmiarów makrocząsteczek.
Wiedza: student definiuje pojęcie ciśnienia powierzchniowego; zna metody
wytwarzania i zastosowanie liposomów; opisuje budowę detergentów, i ich
aktywność powierzchniową; zna zasadę pomiaru wielkości cząsteczek
organicznych (kwasu stearynowego).
Umiejętności i kompetencje: student wyznacza wielkość cząsteczki organicznej
na przykładzie kwasu stearynowego.
Ćwiczenie: Pomiar siły elektromotorycznej ogniw stężeniowych oraz potencjału
elektrodowego i dyfuzyjnego.
Wiedza: student wyjaśnia znaczenie potencjału chemicznego i elektrochemicznego; charakteryzuje ogniwa stężeniowe bez przenoszenia i z
przenoszeniem; zna zasadę i metodę pomiaru siły elektromotorycznej ogniwa
stężeniowego oraz zasadę pomiaru potencjału dyfuzyjnego.
Umiejętności i kompetencje: student wyznacza siłę elektromotoryczną ogniwa
stężeniowego z przenoszeniem i bez przenoszenia.
Ćwiczenie: Sprawdzanie praw elektrolizy.
Wiedza: student opisuje zjawisko dysocjacji elektrolitycznej, zjawisko elektrolizy
(prawa Faraday'a, równoważnik elektrochemiczny, jednostka, równoważnik
chemiczny) oraz przewodność elektryczną (przewodnictwo właściwe,
jednostka); definiuje potencjał elektrokinetyczny; zna zjawiska elektrokinetyczne
(elektroosmozę, elektroforezę, potencjał przepływu, potencjał sedymentacji);
wymienia zastosowanie prądu stałego i zmiennego w medycynie.
Umiejętności i kompetencje: student wykonuje proste pomiary przewodnictwa
właściwego elektrolitów.
Ćwiczenie: Wyznaczanie liczby hematokrytowej krwi metodą Maxwella.
Wiedza: student wymienia metody pomiaru liczby hematokrytowej (metoda
Maxwell, wirówka hematokrytowa); opisuje metody pomiaru oporu za pomocą
amperomierza, woltomierza i za pomocą mostka Wheatstone’a, a także
pomiaru przewodnictwa właściwego elektrolitów metodą mostkową; zna
związek liczby hematokrytowej z przewodnictwem właściwym krwi i osocza.
Umiejętności i kompetencje: student wykonuje pomiar liczby hematokrytowej
metodą wirówkową oraz metodą Maxwella, porównuje wyniki.
Ćwiczenie: Termostat. Zasada sprzężenia zwrotnego.
Wiedza: student definiuje pojęcia sprzężenia zwrotnego dodatniego i ujemnego;
opisuje schemat blokowy układu samoczynnie regulującego się na przykładzie
schematu układu termoregulacji; zna budowę i zasadę działania termometru
kontaktowego i działanie termostatu.
Umiejętności i kompetencje: student wykonuje proste doświadczenie
pokazujące zasadę sprzężenia zwrotnego.
Ćwiczenie: Pomiar współczynnika samoindukcji L i pojemności C.
Wiedza: student charakteryzuje właściwości prądu stałego; opisuje metody
pomiaru oporu; zna prawa Kirchhoffa; opisuje właściwości prądu zmiennego;
opisuje elektryczny układ zastępczy tkanki, oraz zjawiska zachodzące podczas
przepływu prądu stałego i zmiennego przez tkankę.
Umiejętności i kompetencje: student wykonuje pomiar oporu omowego, zawady
obwodów RC i RL, współczynnika samoindukcji zwojnicy i pojemności
kondensatora za pomocą amperomierza i woltomierza.
UWAGA: student wykonuje 10 z 23 ćwiczeń.
26. Kontynuacja przedmiotu przewidziana na zajęciach z:
biochemii, fizjologii
27. Zalecane kursy fakultatywne i zajęcia uzupełniające
28. Informacje dodatkowe dostępne są pod adresem
http://zdn.am.lodz.pl/~biophysics/