Fakulteta za podiplomski študij

Izbrana poglavja iz biofizike

Predmet se izvaja v programu:
Podiplomski študijski program Fizika (tretja stopnja)

Cilji in kompetence

Predmet bo omogočil pregled določenih tem v sklopu biofizike (to je vede, ki se ukvarja s poučevanjem fizikalnih procesov znotraj bioloških sistemov) ter se osredotočil na področje bioelektrike in celičnih membran.

Cilj predmeta je poznavanje temeljnega znanja fizike in bioloških modelov, ki zahtevajo kvantitativne in matematične priostope.

Del predmeta bo posvečen spoznavanju številnih klasičnih ter sodobnih metod, ki se uporabljajo v celični biologiji in fiziologiji.

Pogoji za vključitev v delo oz.
za opravljanje študijskih obveznosti

/

Vsebina

Elementi bioelektrike. Zakoni pretoka ionskih raztopin in električna difuzija: od Ficka do Nernst-Planka. Ravnovesni potenciali in Nernstova enačba. Difuzija in transporti preko celične membrane (ionski kanali, aktivni transport).

Električna vzburjenost membran: mehanizmi nevronske in mišične električne aktivnosti. Hodgkinov in Huxleyev model. Vzdražljivost celic v omrežju.

Postopki za nadzorovanje električne aktivnosti v celicah (metoda vpete krpice, več enotno snemanje, optične tehnike).

Elementi mehanske biologije. Mehanske lastnosti biološko pomembnih makromolekul. Struktura in mehanika citoskeleta. Molekularni motorji. Proizvodnja sile v mišičnih celicah. Celična rast in adhezija.

Metode v mehanski biologiji (AFM, optične manipulacije).

Sodobne metode v biofiziki. Molekularne sonde v biologiji. Od optične mikroskopije do nanoskopije.

Predvideni študijski rezultati

Znanje in razumevanje:

Ob zaključku tečaja bodo študenti prodobili specifična znanja na področju bioelektrike in mehanske biologije. Študenti bodo spoznali tudi osnovne postopke, ki se uporabljajo v biofizikalnih študijah, vse od elektrofiziologije do optičnih pincet ter nanoskopije.

Temeljna literatura in viri

1. Nelson PC, Radosavljević M, Bromberg S, Goodsell D. Biological physics: energy, information, life. New York: Freeman, 2014.

2. Alberts B. Molecular biology of the cell. Sixth edition. New York, NY: Garland Science, Taylor and Francis Group, 2015.

3. Hille B. Ion channels of excitable membranes. 3rd ed. Sunderland, Mass: Sinauer, 2001.

4. Johnston D, Wu SM. Foundations of cellular neurophysiology. Cambridge, Mass: MIT Press, 1995.

5. Jacobs CR. Introduction to cell mechanics and mechanobiology. New York: Garland Science, 2013.

Načini ocenjevanja

Ustni izpit, seminarsko delo, (60/40)

Reference nosilca

Docentka s področja biofizike na Univerzi v Novi Gorici.

1. DIFATO, Francesco, PINATO, Giulietta, COJOC, Dan. Cell signaling experiments driven by optical manipulation. International journal of molecular sciences, ISSN 1661-6596, 2013, vol. 14, no. 5, str. 8963-8984. [COBISS.SI-ID 2725883]

2. PINATO, Giulietta, COJOC, Dan, LIEN, Linh Thuy, ANSUINI, Alessio, BAN, Jelena, D’ESTE, Elisa, TORRE, Vincent. Less than 5 Netrin-1 molecules initiate attraction but 200 Sema3A molecules are necessary for repulsion. Scientific reports, ISSN 2045-2322, 2012, vol. 2, str. 1-10, doi: 10.1038/srep00675. [COBISS.SI-ID 2563835]

3. PINATO, Giulietta, PEGORARO, Silvia, IACONO, Giovanni, RUARO, Maria Elisabetta, TORRE, Vincent. Calcium control of gene regulation in rat hippocampal neuronal cultures. Journal of cellular physiology, ISSN 0021-9541, 2009, vol. 220, no. 3, str. 727-747. [COBISS.SI-ID 2561787]

4. BAN, Jelena, BONIFAZI, Paolo, PINATO, Giulietta, BROCCARD, Frederic D., STUDER, Lorenz, TORRE, Vincent, RUARO, Maria Elisabetta. Embryonic stem cell-derived neurons form functional networks in vitro. Stem cells, ISSN 1066-5099, 2007, vol. 25, no. 3, str. 738-749. [COBISS.SI-ID 2560251]

5. PINATO, Giulietta, MIDTGAARD, Jens. Dendritic sodium spikelets and low-threshold calcium spikes in turtle olfactory bulb granule cells. Journal of neurophysiology, ISSN 0022-3077, 2005, vol. 93, no. 3, str. 1285-1294, doi: 10.1152/jn.00807.2004. [COBISS.SI-ID 2564347]

Univerzitetna koda predmeta: 3FIi23

Letnik: 1

ECTS: 6

Obseg:

  • Predavanja: 30 ur
  • Vaje: 20 ur
  • Samostojno delo: 130 ur

Vrsta predmeta: izbirni predmet

Jeziki: slovenščina/angleščina

Metode poučevanja in učenja:
predavanja, ki jih bo izvajal/a predavatelj/ka ter seminarje, ki jih bodo predstavljali študenti pod mentorstvom predavatelja/ke. praktične vaje, kjer bodo študenti seznanjeni z osnovnimi metodami za karakterizacijo celičnih funkcij.