Biofizika
ID: 0662nosilac predmeta: Vasić- Milovanović I. Aleksandra
nivo studija: osnovne akademske studije
ESPB: 4
oblik završnog ispita: pismeni
katedra: fizika i elektrotehnika
cilj
Upoznavanje studenata sa osnovama biofizike sa posebnim osvrtom na ćelijsku i molekularnu biologiju;opisivanje strukture i funkcije biosistema deskriptivnim, matematičkim i fizičkim modelima. Kroz fizičko modeliranje student ovladava korišćenjem metoda termodinamike, kinetike, klasične i kvantne fizike. Kroz matematičko modeliranje student se upoznaje sa teorijom informacija, kvantnom logikom, i matematičkim opisom sistema. Studentu se ovim omogućuje široko polje primene znanja u kliničkim i naučno – istraživačkim ustanovama.
ishod
Stiče se sposobnost analize i modeliranja biosistema različitim pristupima: deskriptivnim, matematičkim i fizičkim. To podrazumeva ovladavanje osnovnim znanjima iz oblasti molekularne i ćelijske biologije, obradom rezultata merenja i informacionim tehnologijama.sadržaj teorijske nastave
Uvod u biofiziku, predmet biofizike, modelovanje, teorija sistema.Osnovi kvantne mehanike. Biofizika polimera(I): nukleinske kiseline, DNK, RNK;replikacija, transkripcija, translacija;prikaz funkcije i strukture pomoću modela. Biofizika polimera(II): konformacija DNK, tRNK, rRNK;
primarna, sekundarna, tercijarna i kvaternarna struktura nukleinskih kiselina i proteina;
struktura i funkcija nekih posebnih proteina (integrini, tubulin itd ). Biofizika membrane ćelije(I): model membrane ćelije;
građa i hemijski sastav;
funkcija membrane;
provodljivost;
transportni procesi;
struktura citoskeleta. Akcioni potencijal. Biofizika ćelije(I): ćelijski ciklus;
ćelijska deoba, mitoza i mejoza;
struktura i funkcija različitih tubulinskih ansambala (cilija, flagela, centriola...).Biofizika ćelije (II): biohemijske i biofizičke osobine ćelije u celini;
osnovna svojstva ćelijskih organela. Biofizika mišićnog tkiva: građa skeletnog mišića;
struktura i funkcija individualnog mišićnog vlakna;
kontrakcija skeletne muskulature;
aktivnost aktinskih i mijozinskih elemenata uz korišćenje ATP kao izvora energije.
sadržaj praktične nastave
Primeri sistema u biofizici, modelovanje.Teorija informacija, kvantni računari – primeri. Fizičke metode za razdvajanje molekula. Primer regulacije ekspresije gena. Modeliranje povratnom spregom. Replikacija, transkripcija, translacija. Auditorni i video prikaz.Turingova mašina, teorija automata. Fizičke metode ispitivanja konformacije bioloških makromolekula;predviđanje sekundarne i tercijarne strukture biopolimera;
dinamika procesa polimerizacije i depolimerizacije tubulinskih ansambala. Kolagen – primer mehanike kontinuuma. Auditorni i video prikaz, simulacija. Ogled sa nametnutom voltažom – modelovanje električnom šemom. Hočkin – Hakslijev model jonske provodnosti kroz membranu. Programiranje kablovske jednačine, Hočkin -Hakslijevog modela i difuzije. Eksperimentalne vežbe iz elektrofiziologije. Merenje akcionionog potencijala. Osnovi hemijske kinetike. Modelovanje ćelijskog rasta na medijumu u kulturi;
modelovanje ćelijskog ciklusa. Reološki model ćelije. Dinamika fluida - model. Inicijacija grčenja mišićnog vlakna – solitonski koncept.
resursi
1) Pisani materijal sa predavanja (handouti)2) Instrumenti i oprema laboratorije Biomedicinskog inženjerstva
3) MATLAB softver
4) Resursi laboratorija Biološkog fakulteta
fond časova
ukupan fond časova: 45aktivna nastava (teorijska)
novo gradivo: 18razrada i primeri (rekapitulacija): 0
aktivna nastava (praktična)
auditorne vežbe: 0laboratorijske vežbe: 6
računski zadaci: 12
seminarski rad: 1
projekat: 0
konsultacije: 0
diskusija/radionica: 0
studijski istraživački rad: 0
provera znanja
pregled i ocena računskih zadataka: 0pregled i ocena laboratorijskih izveštaja: 0
pregled i ocena seminarskih radova: 3
pregled i ocena projekta: 0
kolokvijum sa ocenjivanjem: 0
test sa ocenjivanjem: 3
završni ispit: 2
provera znanja (ukupno 100 poena)
aktivnost u toku predavanja: 10test/kolokvijum: 45
laboratorijska vežbanja: 0
računski zadaci: 0
seminarski rad: 15
projekat: 0
završni ispit: 30
uslov za izlazak na ispit (potreban broj poena): 35
literatura
1) Wayne M. Becker, Lewis J. Kleinsmith, Jeff Hardin, The World of the Cell, Benjamin Cummings 2003)2) Cristopher T. Fall, Eric S.Marland, John M. Wagner, John J. Tyson, Computational Cell Biology, Springer – Verlag New York Inc, 2002)
3) Stevan D. Popov, Osnovi biohemijskog inženjerstva, Novi Sad, 2000.
4) Gordana Matić, Osnovi molekularne biologije, Biološki fakultet univerziteta u Beogradu, 2004)
5) Charles R. Cantor, Paul R. Shimel, Biophysiacal chemistry, part I,San Francisco 1979
Preuzeto sa www.mas.bg.ac.rs
