Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Biofizyka procesów życiowych
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
JMNB-1-305-s
Wydział:
Fizyki i Informatyki Stosowanej
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Mikro- i nanotechnologie w biofizyce
Semestr:
3
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
dr hab. Szymańska Renata (Renata.Szymanska@fis.agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

W ramach modułu zostaną omówione biofizyczne podstawy procesów życiowych niezbędne do zrozumienia korzyści, ograniczeń i zagrożeń związanych ze stosowaniem mikro– i nano–technologii.

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
M_W001 Student umie wyjaśnić genetyczne podstawy procesów życiowych MNB1A_W01, MNB1A_W02 Aktywność na zajęciach,
Udział w dyskusji,
Odpowiedź ustna,
Kolokwium
M_W002 Student zna czynniki wpływające na stabilność funkcjonowania organizmu i wybrane metody ich badania. MNB1A_W01, MNB1A_W03, MNB1A_W02 Wykonanie projektu,
Udział w dyskusji,
Odpowiedź ustna,
Kolokwium,
Aktywność na zajęciach
M_W003 Student zna biofizyczne podstawy strukturalno-funkcjonalne procesów życiowych na poziomie komórkowym, tkankowym i całego organizmu, ze szczególnym uwzględnieniem endogennych mikro- i nano-struktur MNB1A_W01, MNB1A_W05, MNB1A_W03, MNB1A_W02 Wykonanie projektu,
Udział w dyskusji,
Odpowiedź ustna,
Kolokwium,
Aktywność na zajęciach
Umiejętności: potrafi
M_U001 Student potrafi powiązać informacje dotyczące struktury i funkcji na różnych poziomach złożoności organizmu. MNB1A_U04, MNB1A_U11, MNB1A_U02, MNB1A_U01, MNB1A_U10, MNB1A_U05, MNB1A_U06 Wykonanie projektu,
Udział w dyskusji,
Odpowiedź ustna,
Kolokwium,
Aktywność na zajęciach
M_U002 Student potrafi wykazać wpływ czynników endo- i egzogennych na funkcjonowanie organizmu. MNB1A_U04, MNB1A_U11, MNB1A_U02, MNB1A_U01, MNB1A_U09, MNB1A_U10, MNB1A_U05 Wykonanie projektu,
Udział w dyskusji,
Odpowiedź ustna,
Kolokwium,
Aktywność na zajęciach
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Student potrafi konstruktywnie współpracować w zespole omawiającym złożone problemy dotyczące funkcjonowania organizmów. MNB1A_K04, MNB1A_K03, MNB1A_K05, MNB1A_K01 Wykonanie projektu,
Udział w dyskusji,
Odpowiedź ustna,
Aktywność na zajęciach
M_K002 Student angażuje się w dyskusję w grupie i z prowadzącym zajęcia, potrafi dobrze sformułować swoje argumenty i ocenić ich wagę. MNB1A_K04, MNB1A_K03, MNB1A_K01 Zaangażowanie w pracę zespołu,
Wykonanie projektu,
Udział w dyskusji,
Projekt,
Odpowiedź ustna,
Kolokwium,
Aktywność na zajęciach
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
60 30 0 0 15 15 0 0 0 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
M_W001 Student umie wyjaśnić genetyczne podstawy procesów życiowych + - - + + - - - - - -
M_W002 Student zna czynniki wpływające na stabilność funkcjonowania organizmu i wybrane metody ich badania. + - - + + - - - - - -
M_W003 Student zna biofizyczne podstawy strukturalno-funkcjonalne procesów życiowych na poziomie komórkowym, tkankowym i całego organizmu, ze szczególnym uwzględnieniem endogennych mikro- i nano-struktur + - - + + - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student potrafi powiązać informacje dotyczące struktury i funkcji na różnych poziomach złożoności organizmu. + - - + + - - - - - -
M_U002 Student potrafi wykazać wpływ czynników endo- i egzogennych na funkcjonowanie organizmu. + - - + + - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student potrafi konstruktywnie współpracować w zespole omawiającym złożone problemy dotyczące funkcjonowania organizmów. + - - + + - - - - - -
M_K002 Student angażuje się w dyskusję w grupie i z prowadzącym zajęcia, potrafi dobrze sformułować swoje argumenty i ocenić ich wagę. - - - + + - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 112 godz
Punkty ECTS za moduł 4 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 60 godz
Przygotowanie do zajęć 15 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 15 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 15 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Dodatkowe godziny kontaktowe 5 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (30h):

1.Komórka jako układ fizyczny. Budowa komórki. Energetyka komórki i błony komórkowej. Strukturalno-funkcjonalne powiązania organelli komórkowych. Transport komórkowy. Transport aktywny i bierny. Białka pośredniczące w transporcie przez błony.
2.Całkowita przemiana materii i jej składowe. Połączenia komórkowe. Transdukcja sygnału. Receptory. Oddychanie komórkowe. Fotosynteza. Synteza ATP. Metabolizm podstawowych związków chemicznych w organizmie, wpływ zaburzeń na funkcjonowanie organizmu, równowaga energetyczna.
3.Biofizyka tkanek nerwowej, mięśniowej i łącznej. Właściwości tkanek a ich funkcje.
4.Homeostaza. Regulacja gospodarki hormonalnej w organizmie i wpływ na funkcje organizmu. Równowaga mineralna. Metabolizm wapniowo-fosforanowy.
5.Układ pokarmowy i regulacja jego funkcji. Bilans płynów w organizmie.
6.Przepływ krwi w organizmie. Obwód krążenia. Metody pomiaru przepływu krwi. Krążenie krwi w niektórych narządach. Bariera krew-mózg. Krążenie w małych i dużych naczyniach. Regulacja czynności naczynioruchowej.
7.Biofizyka układu oddychania. Mechanizm oddychania. Wymiana gazowa w płucach.
8.Fizyka nerek. Wydalanie wody i substancji toksycznych. Klirens. Równowaga kwasowo-zasadowa.
9.Ciągłość życia w aspekcie genetycznym. Budowa kwasów nukleinowych. Horyzontalny i wertykalny transfer informacji genetycznej. Podstawy dziedziczenia. Stabilność genomu i czynniki mutagenne, w tym nanocząstki. Sekwencjonowanie i mapowanie genomów.
10.Wpływ wybranych czynników patofizjologicznych na funkcje organizmu. Zmiany wydajności narządowej z wiekiem.
11.Kliniczne badania eksperymentalne w naukach biologicznych. Problemy etyczne. Przykładowe wyniki badań naukowych z wykorzystaniem mikro– i nano–cząstek.
12.Wpływ czynników zewnętrznych na organizm ze szczególnym uwzględnieniem mikro– i nano–cząstek. Elementy nanotoksykologii. Narzędzia badawcze

Ćwiczenia projektowe (15h):

Zajęcia projektowe będą dostosowane do zainteresowań studentów. Alternatywnie mogą obejmować:
- poglądowe przedstawienie wybranego procesu życiowego;
- zaprojektowanie eksperymentu naukowego pokazującego wpływ czynników egzogennych na podstawowe procesy życiowe;
- statystyczne opracowanie wyników badań naukowych;
- opracowanie modelu komórkowego lub zwierzęcego powiązanego z tematyką wykładu;
- opracowanie modelu matematycznego jednego z omawianych na wykładzie procesów życiowych.

Konwersatorium (15h):

Studenci przygotowują krótkie informacje związane z tematyką wykładu, na podstawie aktualnych publikacji w renomowanych czasopismach naukowych, które są następnie dyskutowane na forum grupy, przy moderacji prowadzącego.

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Ćwiczenia projektowe: Studenci wykonują zadany projekt samodzielnie, bez większej ingerencji prowadzącego. Ma to wykształcić poczucie odpowiedzialności za pracę w grupie oraz odpowiedzialności za podejmowane decyzje.
  • Konwersatorium:
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Ćwiczenia projektowe: Warunkiem zaliczenia zajęć projektowych jest realizacja projektu za zadany przez prowadzącego lub zaproponowany przez studenta temat. Realizacja projektu obejmuje jego wykonanie, przeprowadzenie, opracowanie i prezentację uzyskanych rezultatów.
Konwersatorium: Warunkiem zaliczenia konwersatorium jest przygotowanie referatu/prezentacji na zadany temat i zaprezentowanie go na forum grupy. Dodatkowo, oceniania jest aktywność w dyskusji podczas prezentacji pozostałych uczestników zajęć.
Wykład: Warunkiem przystąpienia do zaliczenia treści omawianych na wykładzie jest uzyskanie pozytywnej oceny z zajęć projektowych oraz konwersatorium. Zaliczenia ma formę testową (zadania otwarte i zamknięte). Zaliczenie poprawkowe odbywa się w sesji poprawkowej.
Skala ocen zgodnie z Regulaminem Studiów AGH.

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Ćwiczenia projektowe:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci wykonują prace praktyczne mające na celu uzyskanie kompetencji zakładanych przez syllabus. Ocenie podlega sposób wykonania projektu oraz efekt końcowy.
  • Konwersatorium:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach:
Sposób obliczania oceny końcowej:

Średnia ważona z oceny z ćwiczeń projektowych (P), konwersatorium (K) i oceny z wiedzy z wykładu (W), kończącego się zaliczeniem (W) tzn. OK = 0.3xP+0.3xK+ 0.4xW

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

Nieobecność na jednych zajęciach wymaga od studenta samodzielnego opanowania przerabianego na tych zajęciach materiału. Nieobecność na więcej niż jednych zajęciach wymaga od studenta samodzielnego opanowania przerabianego materiału i jego zaliczenia w formie pisemnej w wyznaczonym przez prowadzącego terminie, lecz nie później jak w ostatnim tygodniu trwania zajęć. Student, który bez usprawiedliwienia opuścił więcej niż 10% zajęć i jego cząstkowe wyniki w nauce były negatywne może zostać pozbawiony, przez prowadzącego zajęcia, możliwości wyrównania zaległości.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Do realizacji modułu wymagana jest wiedza z podstaw fizyki.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. Jaroszyk F. Biofizyka. PZWL, Warszawa 2007
2. Pilawski A. Podstawy biofizyki. Warwszawa, 1986.
3. Alberts B. Podsatwy biologii komórki. PWN, Warszwa 2013.
4. Michajlik A. Ramotowski W. Anatomia i fizjologia człowieka. PZWL, Warszawa 2013.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

1. Function of isoprenoid quinones and chromanols during oxidative stress in plants / Jerzy Kruk, Renata SZYMAŃSKA, Beatrycze Nowicka, Jolanta Dłużewska // New Biotechnology ; ISSN 1871-6784. — 2016 vol. 33 no. 5 part B, s. 636–643
2. Improving photosynthesis, plant productivity and abiotic stress tolerance – current trends and future perspectives / Beatrycze Nowicka, Joanna Ciura, Renata SZYMAŃSKA, Jerzy Kruk // Journal of Plant Physiology ; ISSN 0176-1617. — 2018 vol. 231, s. 415–433.
3. Novel and rare prenyllipids – occurrence and biological activity / Renata SZYMAŃSKA, Jerzy Kruk // Plant Physiology and Biochemistry ; ISSN 0981-9428. — 2018 vol. 122, s. 1–9.
4. Vitamin E – occurrence, biosynthesis by plants and functions in human nutrition / Renata SZYMAŃSKA, Beatrycze Nowicka, Jerzy Kruk // Mini-Reviews in Medicinal Chemistry ; ISSN 1389-5575. — 2017 vol. 17 iss. 12, s. 1039–1052.
5. Analiza aktywności fali wolnej w przewodzie pokarmowym szczura z zastosowaniem metody — Analysis of the slow wave activity in the alimentary tract of rats with application of the \emph {FFT} method / Aleksandra JUNG, Grzegorz Królczyk, Piotr Thor // Bio-Algorithms and Med-Systems (Print) / Jagiellonian University. Medical College ; ISSN 1895-9091. — 2005 vol. 1 no. 1/2, s. 87–88.
6. Application of compartmental models for positron emission tomography (PET) / A. JUNG, K. MATUSIAK // Nuclear Medicine Review ; ISSN 1506-9680. — 2012 vol. 15 suppl. A, s. A54
7. Bilirubin kinetics in Extracorporeal Liver Support / A. JUNG, P. Krisper, [et al.] // The International Journal of Artificial Organs ; ISSN 0391-3988. — 2004 vol. 27 no. 7 spec. iss., s. 588.
8. Comparative diagnostic value of the breath test and the urine test with 14C-urea in the detection of the Helicobacter pylori infection / Zbigniew Kopański, Aleksandra JUNG, Marta WASILEWSKA-RADWAŃSKA, Tadeusz KUC, Małgorzata Schlegel-Zawadzka, Bożena Witkowska // Nuclear Medicine Review ; ISSN 1506-9680. — 2002 vol. 5 no. 1, s. 21–24.
9. Comparison of MCP-Ns and MCP-N detectors usefulness for beta rays detection / Katarzyna MATUSIAK, Aneta Patora, Aleksandra JUNG // Radiation Measurements ; ISSN 1350-4487. — 2017 vol. 102, s. 10–15.
10. In vivo quantification of liver dialysis: comparison of albumin dialysis and fractionated plasma separation / Peter Krisper, Bernd Haditsch, Rudolf Stauber, Aleksandra JUNG, Vanessa Stadlbauer, Michael Trauner, Herwig Holzer, Daniel Schneditz // Journal of Hepatology ; ISSN 0168-8278. — 2005 vol. 43 iss. 3, s. 451–457.

Informacje dodatkowe:

Obecność na wykładzie: zgodnie z Regulaminem Studiów AGH.