Cieľ predmetu

Poskytnúť študentom základné informácie potrebné na pochopenie procesov prebiehajúcich v živej hmote, hlavne tých, ktoré súvisia s prenosom el. náboja (javy elektrické, magnetické, optické).
Formou laboratórnych cvičení oboznámiť študentov s prácou s biologickými vzorkami a ukázať možnosti a význam elektrických a optických meraní na týchto objektoch.

Forma výučby

Prednášky aj laboratórne cvičenia sa uskutočňujú on-line formou. Podrobnosti pripojenia sú uverejnené na stránkach GoogleClassroom Biofyzika a Biomateriály.

Nadväznosť predmetu

Predmet nadväzuje na problematiku predmetov Materiály pre elektroniku, Optoelektronika a Senzorika rozširujúc poznatky a metódy na materiály a systémy živej prírody.

Hodnotenie predmetu a podmienky absolvovania

• Absolvovanie 4 laboratórnych úloh a odovzdanie protokolov z meraní - max. 40 bodov
• Prezentácia vybranej témy – max. 15 bodov
• Záverečná skúška - 45 bodov

Program prednášok

1. Biologická evolúcia, vývoj živej hmoty. Stavba biologických buniek: biol. význam bunky, organely.
2. Väzby v kondenzovaných látkach, fyzikálne a chemické vlastnosti polymérov.
3. Štruktúra biologických makromolekúl: bielkoviny, priestorová štruktúra, enzýmy.
4. Nukleové kyseliny, podstata genetického kódu v bunkách, génové inžinierstvo. Polysacharidy.
5. Biomembrány: fyzikálne základy organizácie a dynamiky membrán, fázové prechody, difúzia + drift + chemická reakcia v popise iónového transportu, Nernstova – Planckova rovnica.
6. Transport vody – osmóza. Aktívny transport, elektrické pole v membráne.
7. Depolarizácia membrány, význam iónových kanálov v membráne. Elektrické pole v okolí excitovaných buniek, model ekvivalentného dipólu.
8. Nervová bunka, synapsa, model Hodgkina – Huxleya, šírenie signálov po nervových vláknach.
9. Biomechanika: molekulové základy svalovej kontrakcie, myelin, aktin. Bakteriálny motor.
10. Fotobiofyzika: fotosyntéza, generácia elektrochemického gradientu účinkom svetla.
11. Mechanizmus recepcie v zmyslových orgánoch: zrakové, sluchové receptory.
12. Organické fotovoltaické systémy. Biosenzory.

Program laboratórnych cvičení

Literatúra k predmetu

W. Hoppe, W. Lohmann, H. Markl, H. Ciegler: Biophysics, Springer-Verlag, Berlin-New York-Tokyo, 1983.

J. Cirák, A. Ottová: Bioelektronika, Edičné stredisko STU, 1992.

G. B. Benedek, F. M. H. Villars: Physics with Illustrative examples from medicine and biology, Springer Verlag, New York, 2000.

Donglu Shi: Introduction to biomaterials, World Scientific Publ., Singapore, 2006.

Obrazová príloha k prednáškam

týždeň v semestri:
1a    1b    2a    2b    3    4    5    6    7    8    9    10    11    12