Wydział Medycyny Weterynaryjnej
Wydział Medycyny Weterynaryjnej
Kierunek: Medycyna Weterynaryjna
Nazwa przedmiotu: Biofizyka
Odpowiedzialny za przedmiot: dr Monika Pietrzak
Wymiar zajęć – 30 godzin, w tym:
wykłady – 10 godzin,
ćwiczenia – 20 godzin.
Forma zaliczenia:
Ćwiczenia: na podstawie sprawozdań z przeprowadzonych pomiarów i sprawdzianów pisemnych.
Wykłady: egzamin pisemny.
Ogólny opis przedmiotu:
Biofizyka jest nauką interdyscyplinarną, łączącą wiadomości z fizyki, chemii i biologii. Przy pomocy pojęć i podstawowych praw fizyki próbuje tłumaczyć zjawiska zachodzące w organizmach żywych zarówno na poziomie molekularnym jak i komórek, tkanek, narządów czy całych organizmów. Stosując formalizm matematyczny pozwala na opis zachodzących zjawisk i wykazanie zależności przyczynowo – skutkowych. W rozwoju współczesnej medycyny coraz wyraźniej widać wzrost udziału nauk podstawowych – biofizyki, biochemii. Dostępne stały się nowe narzędzia i metody diagnostyczne, których działanie w przeważającej mierze oparte jest na zjawiskach fizycznych. W ramach realizowanego przedmiotu wybrano tylko kilka podstawowych zagadnień z bardzo szeroko pojętej biofizyki które, zdaniem prowadzącego przedmiot, są potrzebne do szerszego wyjaśnienia i zrozumienia wybranych procesów i mechanizmów ich zachodzenia oraz te, które pozwalają na zapoznanie się z fizycznymi podstawami współczesnych metod diagnostycznych i terapeutycznych.
Harmonogram ćwiczeń z CHEMII oraz BIOFIZYKI dla studentów I roku kierunku Weterynaria
w roku akademickim 2023/2024 (semestr zimowy)
Data | Chemia | Biofizyka |
12 X 2023 13 X 2023 |
| Ćw. 1 gr 13, 10, 3, 6 i 14 Ćw. 1 gr 11, 12 i 16 |
19 X 2023 20 X 2023 | Ćw. 1 gr 13, 10, 3, 6 i 14 Ćw. 1 gr 11, 12 i 16 | Ćw. 1 gr 1, 7, 5, 2 i 8 Ćw. 1 gr 9, 4 i 15 |
26 X 2023 27 X 2023 | Ćw. 1 gr 1, 7, 5, 2 i 8 Ćw. 1 gr 9, 4 i 15 | Ćw. 2 gr 13, 10, 3, 6 i 14 Ćw. 2 gr 11, 12 i 16 |
02 XI 2023 03 XI 2023 | Dni Rektorskie - | Dni Rektorskie - |
09 XI 2023 10 XI 2023 | Ćw. 2 gr 13, 10, 3, 6 i 14 Ćw. 2 gr 11, 12 i 16 | Ćw. 2 gr 1, 7, 5, 2 i 8 Ćw. 2 gr 9, 4 i 15 |
16 XI 2023 17 XI 2023 | Ćw. 2 gr 1, 7, 5, 2 i 8 Ćw. 2 gr 9, 4 i 15 | Ćw. 3 gr 13, 10, 3, 6 i 14 Ćw. 3 gr 11, 12 i 16 |
23 XI 2023 24 XI 2023 | Ćw. 3 gr 13, 10, 3, 6 i 14 Ćw. 3 gr 11, 12 i 16 | Ćw. 3 gr 1, 7, 5, 2 i 8 Ćw. 3 gr 9, 4 i 15 |
30 XI 2023 01 XII 2023 | Ćw. 3 gr 1, 7, 5, 2 i 8 Ćw. 3 gr 9, 4 i 15 | Ćw. 4 gr 13, 10, 3, 6 i 14 Ćw. 4 gr 11, 12 i 16 |
07 XII 2023 08 XII 2023 | Ćw. 4 gr 13, 10, 3, 6 i 14 Ćw. 4 gr 11, 12 i 16 | Ćw. 4 gr 1, 7, 5, 2 i 8 Ćw. 4 gr 9, 4 i 15 |
14 XII 2023 15 XII 2023 | Ćw. 4 gr 1, 7, 5, 2 i 8 Ćw. 4 gr 9, 4 i 15 | Ćw. 5 gr 13, 10, 3, 6 i 14 Ćw. 5 gr 11, 12 i 16 |
21 XII 2023 22 XII 2023 |
| Ćw. 5 gr 1, 7, 5, 2 i 8 Ćw. 5 gr 9, 4 i 15 |
04 I 2024 05 I 2024 |
| Ćw. 6 gr 13, 10, 3, 6 i 14 Ćw. 6 gr 11, 12 i 16 |
11 I 2024 12 I 2024 | Ćw. 5 gr 13, 10, 3, 6 i 14 Ćw. 5 gr 11, 12 i 16 | Ćw. 6 gr 1, 7, 5, 2 i 8 Ćw. 6 gr 9, 4 i 15 |
18 I 2024 19 I 2024 | Ćw. 5 gr 1, 7, 5, 2 i 8 Ćw. 5 gr 9, 4 i 15 | Ćw. 7 gr 13, 10, 3, 6 i 14 Ćw. 7 gr 11, 12 i 16 |
25 I 2024 26 I 2024 |
| Ćw. 7 gr 1, 7, 5, 2 i 8 Ćw. 7 gr 9, 4 i 15 |
Harmonogram wykładów z CHEMII oraz BIOFIZYKI dla studentów I roku kierunku Weterynaria
w roku akademickim 2023/2024 (semestr zimowy)
DATA | WYKŁAD |
11 X 2023 | Chemia – W 1 |
18 X 2023 | Biofizyka – W 1 |
25 X 2023 | Chemia – W 2 |
8 XI 2023 | Biofizyka – W 2 |
15 XI 2023 | Chemia – W 3 |
22 XI 2023 | Biofizyka – W 3 |
29 XI 2023 | Chemia – W 4 |
6 XII 2023 | Biofizyka – W 4 |
13 XII 2023 | Chemia – W 5 |
20 XII 2023 | Biofizyka – W 5 |
3 I 2024 | Chemia – W 6 |
10 I 2024 | Chemia – W 7 |
17 I 2024 | Chemia – W 8 |
Harmonogram zajęć z biofizyki
(Wydział Medycyny Weterynaryjnej)
| I | II | III | IV | V | VI | VII |
1 | WPROWADZENIE | M10 | M2 | M3 | M5/M6 | 15/16 | ODRABIANIE |
2 | M2 | M3 | M5/M6 | 15/16 | M10 | ||
3 | M3 | M5/M6 | 15/16 | M10 | M2 | ||
4 | M5/M6 | 15/16 | M10 | M2 | M3 | ||
5 | 15/16 | M10 | M2 | M3 | M5/M6 | ||
6 | M10 | M2 | M3 | M5/M6 | 15/16 | ||
7 | M2 | M3 | M5/M6 | 15/16 | M10 | ||
8 | M3 | M5/M6 | 15/16 | M10 | M2 | ||
9 | M5/M6 | 15/16 | M10 | M2 | M3 |
Zagadnienia do ćwiczeń z biofizyki dla studentów Wydziału Medycyny Weterynaryjnej
16. Wyznaczanie bezwzględnego współczynnika lepkości metodą Stokesa.
15. Pomiar współczynnika lepkości za pomocą wiskozymetru Ostwalda.
Oddziaływania międzycząsteczkowe. Siły Van der Waalsa.
Zjawisko lepkości. Równanie Newtona dla płynięcia cieczy.
Przepływy laminarne i turbulentne. Równanie ciągłości strugi. Prawo Bernoulliego.
Współczynniki lepkości.
Równanie Poiseuille’a. Ciecze newtonowskie i nienewtonowskie.
Metody wyznaczania współczynników lepkości.
Lepkość krwi. Przepływ krwi. Opory naczyniowe.
15 - materiały do ćwiczenia w skrypcie do ćwiczeń.
M10 Wyznaczanie zmian termodynamicznych funkcji stanu. Wyznaczanie zmiany entropii układu.
Pierwsza zasada termodynamiki. Pojęcia: energia wewnętrzna, ciepło, temperatura.
Zjawisko topnienia. Ciepło topnienia.
Druga zasada termodynamiki.
Entropia jako termodynamiczna funkcja stanu. Zmiany entropii dla przypadku z ćwiczenia.
Przemiana izobaryczna. Pierwsza zasada termodynamiki dla przemiany izobarycznej.
Entalpia jako termodynamiczna funkcja stanu.
Proces rozpuszczania.
Bilans cieplny. Rozpisać bilans dla przypadku z ćwiczenia.
M2 Promieniowanie jonizujące. Wyznaczanie liniowego i masowego współczynnika pochłaniania promieniowania gamma dla różnych materiałów.
Budowa jądra atomowego. Defekt masy.
Rodzaje promieniowania jonizującego. Powstawanie promieniowania α, β, γ.
Prawo rozpadu promieniotwórczego. Czas połowicznego zaniku.
Zmiana natężenia promieniowania po przejściu przez substancję. Współczynniki osłabienia.
Jednostki promieniowania jonizującego dotyczące aktywności źródeł, dawki, równoważnika dawki.
M3. Aktywność elektryczna serca. Elektrokardiografia.
- Podstawowe prawa przepływu prądu elektrycznego.
- Podstawy elektrodynamiki.
- Czynność elektryczna serca: mechanizm powstawania potencjału spoczynkowego i czynnościowego, układ bodźcotwórczo-przewodzący, mechanizmy biofizyczne powstawania i przewodzenia pobudzenia w sercu, wektor elektryczny serca.
- Elektrokardiografia: metody rejestracji, elektrokardiogram.
M5. Podstawy biofizyki zmysłu słuchu. Badanie progu pobudliwości ucha ludzkiego.
- Fala mechaniczna – powstawanie, mechanizm rozchodzenia się, własności, równanie fali harmonicznej.
- Interferencja fal, fala stojąca.
- Zjawisko rezonansu.
- Prawo Webera-Fechnera.
- Efekt Dopplera.
- Budowa ucha i zasada odbierania wrażeń słuchowych, próg słyszalności, próg bólu
- Audiometria obiektywna i subiektywna.
- Cechy dźwięku, poziom natężenia dźwięku.
M6. Fizyczne podstawy stosowania ultradźwięków w medycynie. Ultrasonografia.
- Fala mechaniczna – powstawanie, mechanizm rozchodzenia się, własności, równanie fali harmonicznej.
- Fala akustyczna, ultradźwięki. Wykorzystanie ultradźwięków w diagnostyce i terapii.
- Zjawisko odbicia i załamania fal jako istota obrazowania ultrasonograficznego – współczynnik odbicia, współczynnik przenikania, impedancja akustyczna.
- Zjawiska mające wpływ na interpretację obrazu usg: rozproszenie fali, interferencja, tłumienie fal akustycznych.
- Zjawiska wykorzystywane do otrzymywania ultradźwięków w aparaturze usg.
- Typy prezentacji usg: A, B, M.
- Rozdzielczość w obrazowaniu usg: rozdzielczość przestrzenna, czasowa i dynamika kontrastu.
Wykłady (tematyka)
Fizyczne spojrzenie na struktury biologiczne – rola oddziaływań międzycząsteczkowych. Atomy, cząsteczki, makrocząsteczki, układy wielomolekularne. (2h)
Wstęp (zasady zaliczenia przedmiotu).
Podstawowe pojęcia fizyczne i jednostki układu SI.
Fizyka struktur biologicznych – atomy, cząsteczki, makrocząsteczki.
Oddziaływania wewnątrz i międzycząsteczkowe oraz ich rola w kształtowaniu struktur biologicznych.
Elementy termodynamiki procesów zachodzących w układach biologicznych. (2h)
Układ termodynamiczny, parametry a stan układu.
Zasady termodynamiki. Funkcje stanu.
Procesy odwracalne i nieodwracalne. Entropia, entalpia swobodna.
Entalpia swobodna reakcji chemicznych. Potencjał chemiczny i elektrochemiczny.
Układy biologiczne jako układy otwarte. Elementy termodynamiki nierównowagowej.
Błony biologiczne. (2h)
Budowa błon.
Transport przez błony, dyfuzja, osmoza, transport aktywny.
Zjawiska bioelektryczne w błonach, powstawanie potencjału spoczynkowego, powstawanie i rozprzestrzenianie się potencjału czynnościowego.
Biofizyka zmysłów. (2h)
Biofizyka tkanki nerwowej. Przenoszenie potencjału czynnościowego. Odbieranie wrażeń zmysłowych.
Zmysł wzroku: układ optyczny oka i jego aberracje, biofizyka procesu widzenia.
Zmysł słuchu. Drgania i fale akustyczne. Natężenie dźwięku - decybel. Impedancja akustyczna.
Zmysł węchu i smaku.
Zmysł dotyku.
Biofizyka układu krążenia. (2h)
Fizyczny opis układu krążenia.
Hydrodynamika przepływu krwi: przepływ laminarny i turbulentny, podstawowe prawa hydrodynamiki, przepływ cieczy lepkiej.
Właściwości reologiczne krwi. Prędkości przepływu krwi w różnych naczyniach. Właściwości sprężyste naczyń krwionośnych. Fala tętna.
Literatura i materiały pomocnicze:
W. Moebs et al., Fizyka dla szkół wyższych. Tom 1, OpenStax Poland, 2018:
https://openstax.pl/podreczniki?q=fizyka+tom+1
W. Moebs et al., Fizyka dla szkół wyższych. Tom 2, OpenStax Poland, 2018:
https://openstax.pl/podreczniki?q=fizyka+tom+2
W. Moebs et al., Fizyka dla szkół wyższych. Tom 3, OpenStax Poland, 2018:
https://openstax.pl/podreczniki?q=fizyka+tom+3
F. Jaroszyk (red.), „Biofizyka”, PZWL, Warszawa, 2001.
S. Miękisz, A. Hendrich (red.), „Wybrane Zagadnienia z Biofizyki”, Volumed, Wrocław, 1998.
„Biofizyka dla biologów” (red. M. Bryszewska, W. Leyko), PWN, Warszawa, 1997.
Wybrane zagadnienia z biofizyki – pod red. St. Miękisza , A. Hendricha
Podstawy biofizyki – G. Ibron
Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki - R. Drabent, Z. Machholc, J. Siódmiak, Z. Wieczorek
Fizyka – R. Resnick, D. Holliday, J. Walker