Podmienky na úspešné absolvovanie predmetu zahŕňajú získanie zápočtu, ktorý sa udeľuje na základe uspokojujúceho priebežného hodnotenia praktických cvičení.

Záverečným hodnotením je skúška. Skúšku nemožno absolvovať bez získania zápočtu. Hranica úspešnosti je daná študijným poriadkom a predstavuje dosiahnutie minimálne 51% v prípade zápočtu aj skúšky. Ostatné známky sú určované podľa tabuľky danej študijným poriadkom.

Absolvent predmetu biofyzika získa vedomosti o biofyzikálnych javoch, zákonoch a procesoch prebiehajúcich v živých organizmoch a súčasne nadobudne praktické vedomosti a zručnosti na praktických cvičeniach. Po absolvovaní predmetu by mal mať študent dostatočné množstvo vedomostí z nasledujúcich oblastí:

-interakcie medzi základnými časticami hmoty (štruktúra hmoty s dôrazom na molekulovú štruktúru a disperzné systémy)

- termodynamika a bioenergetika ako základ pre fyzikálnu chémiu

- transportné procesy na úrovni bunky, tkaniva, orgánu a organizmu

- biofyzika excitačných procesov a kreovanie elektrických potenciálov na biologickej membráne

- elektromagnetické a časticové žiarenie a jeho aplikácia v medicíne a farmácii

Zručnosti a znalosti získané aplikáciou praktických metód s využitím prístrojového vybavenia

na vysokej edukačnej úrovni porovnateľnej s inými fakultami farmaceutického a medicínskeho zamerania.

V rámci našej univerzity sú vedomosti získané na biofyzike podmieňujúce pre štúdium ďalších odborných predmetov pre farmaceutov – fyzikálna chémia, analytická chémia, biochémia, fyziológia, rádiobiológia, analýza liečiv, farmakológia a ďalšie.

Teoretický výklad postupuje od jednoduchých problematík ku zložitejším. V prvých častiach prednášok je vysvetlenie štruktúry hmoty s dôrazom na štruktúru živej hmoty a metód štruktúrnej analýzy, ktoré túto štruktúru odhaľujú.

Ďalšie kapitoly sa venujú transportným procesom na úrovni živého organizmu (krvný obeh a dýchanie), roztokov (difúzia, osmóza) a transportov cez bunkovú membránu. Posledný zo spomínaných transportov je príčinou genézy elektrických potenciálov, ktoré sú základom pre biofyziku excitačných procesov. Kapitole o transportných procesoch predchádza termodynamika ako teoretický základ transportných procesov, ktorá je tiež základom pre fyzikálnu chémiu .

Osobitná kapitola je venovaná žiareniu a jeho aplikácii v medicíne. Študentom sú vysvetlené základné pojmy rádiobiológie a rádiografie, ako aj celkový pohľad na rôzne druhy vlnenia a žiarenia.

Pozornosť sa venuje aj vysvetleniu fyzikálnych princípov diagnostických metód využívajúcich rontgenové žiarenie a ultrazvuk.

Na praktických cvičeniach študenti individuálne robia jednotlivé úlohy, z ktorých niektoré majú fyzikálno-chemický charakter (refraktometria, polarimetria, kalorimetria, absorpčná spektrofotometria, meranie hustoty a ďalšie) a niektoré sú diagnostické (elektrokardiografia, ultrazvuk, meranie krvného tlaku). Vypracovaním protokolov z merania sa študenti učia ako precízne spracovať a interpretovať výsledky a vyvodiť záver.

Sylabus prednášok:

1. ŠTRUKTÚRA A FUNKCIA HMOTY. Atómová a molekulová štruktúra živej hmoty.

Metódy štruktúrnej analýzy. Základné formy hmoty. Atómy. Základné princípy kvantovej teórie.

Ionizácia a excitácia. Atómové jadro. Rádioaktívne izotopy. Zákon rozpadu. Biologický polčas

rozpadu.

2. ŠTRUKTÚRA A FUNKCIA HMOTY – POKRAČOVANIE

Molekuly. Makromolekuly. Fyzikálne skupenstvá: Plyny. Univerzálny plynový zákon a jeho

interpretácia pri dýchaní. Voda: štruktúra, fyzikálne vlastnosti a funkcia v biologickom systéme.

Disperzné systémy. Emulzie a suspenzie. Povrchové napätie a pľúca. Viskozita. Sedimentácia.

3. TERMODYNAMIKA a BIOENERGETIKA

Základné pojmy - termodynamický systém, stavové veličiny. Termodynamické vety. Vnútorná

energia, entalpia, entropia, voľná energia, voľná entalpia, chemický potenciál. Premeny rôznych

druhov energií.

4. TRANSPORTNÉ PROCESY. Termodynamický základ transportných procesov

Biologický systém ako otvorený termodynamický systém. Vzťah medzi termodynamickými silami

a tokmi.

Prúdenie kvapalín a plynov. Laminárne a turbulentné prúdenie. Srdce ako zdroj mechanickej

energie. Krvný tlak. Krvný obeh. Dýchanie.

5. TRANSPORTNÉ PROCESY - POKRAČOVANIE

Difúzia a osmóza. Osmotický a onkotický tlak. Osmotická práca. Izotonický roztok. Dialýza.

Umelá oblička.

6. TRANSPORTNÉ PROCESY – POKRAČOVANIE

Transport látok cez biologickú membránu. Štruktúra a funkcia bunkovej membrány. Pasívny

transport cez membránu. Difúzia neutrálnych látok cez membránu. Pasívny transport iónov.

Aktívny transport. Sodíková pumpa.

7. BIOFYZIKA EXCITAČNÝCH PROCESOV

Elektrické vlastnosti buniek v stave fyziologického pokoja. Iónové zloženie bunky. Donnanova

rovnováha. Nernstova a Goldmanova rovnica. Pokojový membránový potenciál.

8. BIOFYZIKA EXCITAČNÝCH PROCESOV - POKRAČOVANIE

Akčný membránový potenciál – vznik a šírenie. Akčné potenciály svalov, srdca a mozgu.

Elektrokardiografia. Elektromyografia. Elektroencefalografia. Svalová kontrakcia.

9. ŽIARENIE. APLIKÁCIA ŽIARENIA V LEKÁRSTVE

Elektromagnetické spektrum. Viditeľné svetlo. Odraz a lom svetla a ich význam v mechanizme

videnia. Mechanizmus videnia na molekulovej úrovni. Vnímanie svetla u nižších živočíchov.

10. ŽIARENIE – POKRAČOVANIE – NEIONIZUJÚCE ŽIARENIE

Biologické príklady emisie, absorpcie a luminiscencie žiarenia. Absorpčná spektrofotometria.

Infračervené žiarenie. Termografia. Biologické účinky ultrafialového žiarenia.

11. ŽIARENIE – POKRAČOVANIE – IONIZUJÚCE ŽIARENIE

Interakcia fotónov a nabitých častíc s hmotou. Fotoelektrický jav, Comptonov efekt, tvorba

elektrón-pozitrónových párov. Interakcia alfa-častíc s atómami. Interakcia beta-častíc. Brzdné

žiarenie.

12. RONTGENOVE ŽIARENIE V LEKÁRSTVE

Výroba rtg-žiarenia. Absorbovaná dávka a ožiarenie. Vytvorenie obrazu pre diagnostiku.

Rádiografia a fluoroskopia. Klasická tomografia. Počítačová tomografia. Radiačná terapia.

Ochrana pred ionizujúcim žiarením. Dozimetria.

13. ZVUK A ULTRAZVUK. Diagnostické využitie ultrazvuku vo veterinárnom lekárstve

Základné pojmy. Mechanizmus počutia. Ultrazvuk. Účinky ultrazvuku. Diagnostické využitie

ultrazvuku. UZ sonda. Typy zobrazenia.

Sylabus praktických cvičení:

1. Matematické a štatistické spracovanie experimentálnych výsledkov, chyby merania, grafické

spracovanie.

Študenti sa striedajú na nasledujúcich úlohách:

2. Meranie hmotnosti a hustoty.

3. Meranie špecifického tepla (Kalorimetria).

4. Meranie povrchového napätia a viskozity.

5. Sedimentácia. Centrifugácia.

6. Meranie vlhkosti vzduchu.

7. Refraktometria.

8. Polarimetria.

9. Spektrofotometria I., II.

10 Meranie krvného tlaku nepriamou metódou.

11. Elektrokardiografia.

12. Ultrazvuk I., II., III.

13. Záverečný test a vyhodnotenie cvičení.

• Staničová, J.: Biofyzika, UVL Košice, 2009, 179 s.

- Staničová, J. a kol: Biofyzika - Učebné texty k praktickým cvičeniam, UVLF Košice 2014

• Navrátil L., Rosina, J. a kol.: Medicínska biofyzika, Grada, Praha, 2005

• Prosser, V.: Experimentální metódy biofyziky, Academia Praha, 1989, 712 s.

Obsahová prerekvizita:

Vedomosti z fyziky, matematiky, chémie a biológie na úrovni strednej školy.

Priebežné hodnotenie:

Praktické cvičenia:

Účasť študentov na cvičeniach je povinná, možnosť prípadných absencií je daná študijným poriadkom univerzity. Študent môže mať maximálne tri vyučujúcim ospravedlnené absencie, z toho dve si musí nahradiť. Za 3. absenciu mu bude udelených nula bodov v konečnom hodnotení za úlohu, ktorú mal v tom čase odcvičiť.

Testovanie pripravenosti na každé praktické cvičenie. V prípade nepripravenosti na cvičenie, má vyučujúci právo neuznať študentovi cvičenie.

Protokoly:

Študent je povinný odovzdať on-line protokoly zo všetkých úloh, ktoré odcvičí. Protokoly sú hodnotené – bodované. V návode každej úlohy je uvedené, aká je požadovaná presnosť merania. Pre udelenie zápočtu je potrebné získať minimálne 51 % z možného bodového hodnotenia protokolov.

Zápočtová písomka:

Úspešnosť má byť minimálne 51 % a študent má nárok na dva opravné termíny.

Celkové hodnotenie praktických cvičení pozostáva z hodnotenia protokolov (40%) a z hodnotenie zápočtovej písomky (60%).

Počet bodov získaný za zápočet pripočítaný ku skúške: 10 – 20 bodov.

Podmienky na absolvovanie predmetu:

Podmienky na úspešné absolvovanie predmetu zahŕňajú získanie zápočtu, ktorý sa udeľuje na základe uspokojujúceho priebežného hodnotenia praktických cvičení.

Záverečným hodnotením je skúška. Skúšku nemožno absolvovať bez získania zápočtu. Hranica úspešnosti je daná študijným poriadkom a predstavuje dosiahnutie minimálne 51% v prípade zápočtu aj skúšky. Ostatné známky sú určované podľa tabuľky danej študijným poriadkom.

Záverečné hodnotenie:

Záverečným hodnotením predmetu je skúška.

Skúška pozostáva z písomnej a ústnej časti, ktorá sa môže konať až po úspešnom vykonaní písomnej časti (minimum 51%). Písomná skúška sa píše prostredníctvom platformy Moodle. Nesplnenie ústnej časti (minimum 51% z každej otázky) znamená opakovanie celej skúšky vrátane jej písomnej časti.

Hodnotenie skúšky pozostáva z 80% výsledkov získaných zo skúšky (aritmetický priemer písomnej a ústnej časti) a 20% získaných za udelenie zápočtu.