Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Biofizyka organizmów autotroficznych
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
JMNB-1-503-s
Wydział:
Fizyki i Informatyki Stosowanej
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Mikro- i nanotechnologie w biofizyce
Semestr:
5
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Prowadzący moduł:
dr Orzechowska Aleksandra (Aleksandra.Orzechowska@fis.agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Biofizyka komórki ze szczególnym uwzględnieniem jej budowy i funkcjonowania w organizmach autotroficznych na poziomie molekularnym mikro i nanostruktur oraz procesów zachodzących przy ich udziale.

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 dysponuje podstawową wiedzą z zakresu fizyki, biologii i chemii MNB1A_W01 Projekt,
Aktywność na zajęciach
M_W002 Student posiada podstawową wiedzę do przeprowadzenia analizy danych eksperymentalnych MNB1A_W01, MNB1A_W03, MNB1A_W02 Projekt
M_W003 Student zna podstawowe zasady bezpieczeństwa pracy w laboratorium biofizycznym MNB1A_W11, MNB1A_W02 Aktywność na zajęciach
Umiejętności: potrafi
M_U001 Student potrafi samodzielnie korzystać z różnorodnych źródeł wiedzy MNB1A_U04, MNB1A_U03, MNB1A_U01 Projekt,
Aktywność na zajęciach
M_U002 Student potrafi dokonać prostej analizy danych eksperymentalnych MNB1A_U04, MNB1A_U06 Projekt,
Aktywność na zajęciach
M_U003 Student posiada umiejętność przygotowania sprawozdania z przeprowadzonych zajęć laboratoryjnych w oparciu o uzyskane dane eksperymentalne oraz wiedzę teoretyczną MNB1A_U04, MNB1A_U05, MNB1A_U06, MNB1A_U01, MNB1A_U10 Projekt
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Student potrafi pracować w grupie MNB1A_K04
M_K002 Student ma świadomość poszerzania wiedzy i podnoszenia kompetencji oraz rozwoju osobistego MNB1A_K02, MNB1A_K01 Projekt,
Odpowiedź ustna,
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
30 20 0 10 0 0 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 dysponuje podstawową wiedzą z zakresu fizyki, biologii i chemii + - + - - - - - - - -
M_W002 Student posiada podstawową wiedzę do przeprowadzenia analizy danych eksperymentalnych + - + - - - - - - - -
M_W003 Student zna podstawowe zasady bezpieczeństwa pracy w laboratorium biofizycznym + - + - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student potrafi samodzielnie korzystać z różnorodnych źródeł wiedzy + - + - - - - - - - -
M_U002 Student potrafi dokonać prostej analizy danych eksperymentalnych + - + - - - - - - - -
M_U003 Student posiada umiejętność przygotowania sprawozdania z przeprowadzonych zajęć laboratoryjnych w oparciu o uzyskane dane eksperymentalne oraz wiedzę teoretyczną + - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student potrafi pracować w grupie + - + - - - - - - - -
M_K002 Student ma świadomość poszerzania wiedzy i podnoszenia kompetencji oraz rozwoju osobistego + - + - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 60 godz
Punkty ECTS za moduł 2 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 30 godz
Przygotowanie do zajęć 10 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 5 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 10 godz
Dodatkowe godziny kontaktowe 5 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (20h):

W ramach wykładu przedstawiony zostanie ogólny podział organizmów autotroficznych w oparciu o ewolucję molekularną rRNA. Omówione zostaną podstawowe zasady funkcjonowania organizmów autotroficznych oraz ich szczególne wymagania w zależności od środowiska i warunków życia. Zaprezentowany zostanie wpływ niektórych czynników zewnętrznych (tj. światło, temperatura, pH) na wzrost i rozwój tych organizmów. Zostaną wprowadzone również podstawy fizjologii roślin, które będą niezbędne dla kontynuowania nauki na module „Środowiskowe uwarunkowania zmienności gatunków”.
W dalszej części wykładu przedstawione zostaną mechanizmy molekularne zachodzące na poziomie błon biologicznych oraz struktur, które są odpowiedziane za przechwytywanie energii świetlnej oraz jej transfer. Omówiona zostanie budowa mikro i nano struktur biologicznych charakterystycznych tylko dla autotrofów wraz z procesami biofizycznymi i biochemicznymi, które w tych strukturach zachodzą na poziomie molekularnym.
Na wykładzie poruszone zostaną także zagadnienia związane z funkcjonowaniem układów współdziałających ze światłem tj. mikroukłady (chloroplasty, chromatofory), błony biologiczne wzbogacone w biofotoukłady , czy też czyste nanokompleksy białkowo-barwnikowo-lipidowe (fotosystem II), „anteny” barwnikowe ,itp.

Ćwiczenia laboratoryjne (10h):

1. Hodowla bakterii fototroficznych
Cel: nauka pracy w warunkach sterylnych, zapoznanie z warunkami pracy z mikroorganizmami (założenie hodowli na podłożu stałym oraz hodowli płynnej – przygotowanie pożywki, inokulacja, wykreślanie bakteryjnych krzywych wzrostowych)
2.Hodowla kultur glonowych w warunkach sterylnych na podłożu stałym i w hodowli płynnej
2. Optymalizacja hodowli roślin wyższych w komorze wzrostowej poprzez dostosowanie odpowiedniej intensywności światła, wilgotności, temperatury, fotoperiodu. Przeprowadzenie podstawowych testów fizjologicznych w oparciu o pomiary fluorescencji chlorofilu.
Na ćwiczeniach laboratoryjnych prowadzona będzie separacja białek, barwników i lipidów z określonych hodowli bakterii fotosyntetycznych, glonów bądź roślin wyższych. W izolacji, poza technikami standardowymi opierającymi się o wirowanie, wytrącanie i krystalizacje, będzie wykorzystywana także chromatografia cienkowarstwowa (TLC) lub zwykła kolumnowa cieczowa. Charakterystyka i wyznaczanie stężenia oraz czystości określonych związków będą odbywać się metodami spektrofotometrycznymi (absorpcja i fluorescencja). Masa białek będzie wyznaczana w oparciu o metodę elektroforezy.

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 laboratoryjne: W trakcie zajęć laboratoryjnych studenci samodzielnie rozwiązują zadany problem praktyczny, dobierając odpowiednie narzędzia. Prowadzący stymuluje grupę do refleksji nad problemem, tak by otrzymane wyniki miały wysoką wartość merytoryczną.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Zaliczenie modułu będzie wystawiane w oparciu o projekt. Ocena z projektu będzie obejmować wiedzę teoretyczną (kolokwium wstępne, waga:0.4) oraz sprawozdanie z projektu w formie prezentacji multimedialnej (waga:0.6).
Zgodnie z Regulaminem Studiów AGH podstawowym terminem uzyskania zaliczenia jest ostatni dzień zajęć w danym semestrze. Termin zaliczenia poprawkowego nie może być późniejszy niż ostatni termin egzaminu w sesji poprawkowej (dla przedmiotów kończących się egzaminem) lub ostatni dzień trwania semestru (dla przedmiotów niekończących się egzaminem).

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 laboratoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci wykonują ćwiczenia laboratoryjne zgodnie z materiałami udostępnionymi przez prowadzącego. Student jest zobowiązany do przygotowania się w przedmiocie wykonywanego ćwiczenia, co może zostać zweryfikowane kolokwium w formie ustnej lub pisemnej. Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie zaprezentowania rozwiązania postawionego problemu. Zaliczenie modułu jest możliwe po zaliczeniu wszystkich zajęć laboratoryjnych.
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocena końcowa będzie wystawiana będzie na podstawie zaliczenia z projektu.
Ocena z projektu obejmuje:
przygotowanie teoretyczne (40%), zaliczenie projektu w formie prezentacji (60%)

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

W przypadku opuszczenia laboratorium konieczne jest uzgodnienie formy i terminu odrobienia zajęć z prowadzącym zajęcia.
Nieobecność na więcej niż 1 zajęciach wymaga od studenta samodzielnego opanowania przerabianego na tych zajęciach materiału i jego zaliczenia w formie ustnej/pisemnej w wyznaczonym przez prowadzącego terminie- lecz nie później jak w ostatnim tygodniu trwania zajęć.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Student powinien posiadać podstawową wiedzę z chemii ogólnej i organicznej oraz fizyki.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

R.E. Blankenship, Molecular mechanisms of photosynthesis,Blackwell Science,2002
K.Roberts, Handbook of plant science vol.1,2,John Wiley&Sons,2007
W.Kunicki-Goldfinger,Życie bakterii, Wydawnictwo naukowe PWN,Warszawa, 2007
D.O.Hall,K.K. Rao, Fotosynteza, WNT,1999.
D.G. Nicholls, J.S.Ferguson, Bioenergetyka 2,Wydawnictwa Naukowe PWN,Warszawa, 1995

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Lack of tocopherols influences the PSII antenna and the functioning of photosystems under low light / Ewa Niewiadomska, Kathleen Brückner, Maria Mulisch, Jerzy Kruk, Aleksandra ORZECHOWSKA, Maria Pilarska, Rafał Luchowski, Wiesław I. Gruszecki, Karin Krupinska // Journal of Plant Physiology ; ISSN 0176-1617. — 2018 vol. 223, s. 57–64. — Bibliogr. s. 63–64, Abstr.. — Publikacja dostępna online od: 2018-02-21. — tekst: https://www-1sciencedirect-1com-1000027v00270.wbg2.bg.agh.edu.pl/science/article/pii/S0176161718300270/pdfft?md5=7ddf56103b2ee70bae8b79d3a4471dfe&pid=1-s2.0-S0176161718300270-main.pdf

Physiological and biochemical responses to high light and temperature stress in plants / Renata SZYMAŃSKA, Ireneusz Ślesak, Aleksandra ORZECHOWSKA, Jerzy Kruk // Environmental and Experimental Botany ; ISSN 0098-8472. — 2017 vol. 139, s. 165–177. — Bibliogr. s. 174–177, Abstr.. — Publikacja dostępna online od: 2017-05-05. — tekst: https://goo.gl/U1q23U

Titanium dioxide nanoparticles (100-1000 mg/l) can affect vitamin E response in \emph {Arabidopsis thaliana} / Renata SZYMAŃSKA, Karolina KOŁODZIEJ, [et al.], Aleksandra ORZECHOWSKA, [et al.], Iwona HABINA, Wiesław KNAP, Květoslava BURDA, [et al.] // Environmental Pollution ; ISSN 0269-7491. — 2016 vol. 213, s. 957–965. — Bibliogr. s. 964–965, Abstr.. — tekst: http://goo.gl/kmgv09

Coupling of collective motions of the protein matrix to vibrations of the non-heme iron in bacterial photosynthetic reaction centers / A. Orzechowska, M. Lipińska, J. FIEDOR, A. Chumakov, M. ZAJĄC, T. ŚLĘZAK, K. MATLAK, K. Strzałka, J. KORECKI, L. Fiedor, K. BURDA // Biochimica et Biophysica Acta. Bioenergetics ; ISSN 0005-2728. — 2010 vol. 1797 iss. 10, s. 1696–1704. — Bibliogr. s. 1702–1704, Abstr.. — tekst: http://www.sciencedirect.com/science/journals

Influence of Cd2+ on the spin state of non-heme iron and on protein local motions in reactions centers from purple photosynthetic bacterium \emph{Rhodospirillum rubrum} / M. Lipińska, A. Orzechowska, J. FIEDOR, A. I. Chumakov, T. ŚLĘZAK, M. ZAJĄC, K. MATLAK, J. KORECKI, A. HAŁAS, K. Strzałka, L. Fiedor, K. BURDA // Journal of Physics. Conference Series ; ISSN 1742-6588. — 2010 vol. 217 art. no. 012021, s. [1–8]. — Bibliogr. s. [7–8], Abstr.. — International conference on the Applications of the Mössbauer effect (ICAME) 2009). — tekst: http://iopscience.iop.org/1742-6596/217/1/012021/pdf/1742-6596_217_1_012021.pdf

The dynamics of the non-heme iron in bacterial reaction centers from \emph {Rhodobacter sphaeroides} / A. HAŁAS, A. ORZECHOWSKA, V. Derrien, A. I. Chumakov, P. Sebban, J. FIEDOR, M. Lipińska, M. Zając, T. ŚLĘZAK, K. Strzałka, K. MATLAK, J. KORECKI, L. Fiedor, K. BURDA // Biochimica et Biophysica Acta. Bioenergetics ; ISSN 0005-2728. — 2012 vol. 1817 iss. 12, s. 2095–2102. — Bibliogr. s. 2101–2102, Abstr.. — tekst: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0005272812010092/pdfft?md5=8b6dcf4982ed2a2c0bd144e54c5e5971&pid=1-s2.0-S0005272812010092-main.pdf

Influence of neutron radiation on the stability of the erythrocyte membrane and an oxyhemoglobin formation – Petkau effect studies / Magdalena KACZMARSKA, Iwona HABINA, Aleksandra ORZECHOWSKA, Katarzyna Niemiec-Murzyn, Maria Fornal, Władysław POHORECKI, Krzysztof MATLAK, Józef KORECKI, Tomasz Grodzicki, Květoslava BURDA // Acta Physica Polonica. B ; ISSN 0587-4254. — Tytuł poprz.: Acta Physica Polonica. — 2016 vol. 47 no. 2, s. 425–440. — Bibliogr. s. 438–440. — tekst: http://www-1actaphys-1uj-1edu-1pl-1atoz.wbg2.bg.agh.edu.pl/fulltext?series=Reg&vol=47&page=425

Synthesis, characteristics and photochemical studies of novel porphyrazines possessing peripheral 2,5-dimethylpyrrol-1-yl and dimethylamino groups / Wojciech Szczolko, [et al.], Aleksandra ORZECHOWSKA, Kvetoslava BURDA, [et al.] // Tetrahedron Letters ; ISSN 0040-4039. — 2012 vol. 53 iss. 16, s. 2040-2044. — Bibliogr. s. 2044, Abstr.. — tekst: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0040403912002201/pdfft?md5=b706cbc75bd76c8595b845662230d5d2&pid=1-s2.0-S0040403912002201-main.pdf

Informacje dodatkowe:

Obecność na wykładzie: zgodnie z Regulaminem Studiów AGH