Biofyzika 

Předmět biofyzika poskytuje studentům fyzikální výklad vybraných biologických a fyziologických dějů a znalosti základních fyzikálních měřicích metodik. Cílem výuky biofyziky je vybavit studenty fyzikálními znalostmi, základy metodiky vědecké práce, základy přístrojové techniky a návyky pro správné vedení experimentů, tak jak to vyžadují navazující předměty i farmaceutická praxe. Biofyzika je v hlavní míře přípravný předmět. Osnovy předmětu byly proto vytvořeny po pečlivé analýze obsahu výuky všech oborů přednášených na Farmaceutické fakultě, tak aby optimálně připravily studenty pro jejich další vzdělávání.

1. Přesnost měření, zpracování výsledků měření (absolutní chyba, relativní chyba, nahodilé a systematické chyby, grafické zpracování výsledků měření)
2. Eliminace a výpočet chyb (nahodilé chyby, vznik a eliminace, elementární chyba, Gaussovo rozdělení, výpočet střední hodnoty a standardní chyby, vznik a eliminace systematických chyb)
3. Elektrické dipóly, parametry a voltampérové charakteristiky
4. Reálný a ideální zdroj napětí, zatěžovací charakteristika, význam z hlediska vzniku systematických chyb u elektrických měření neelektrických veličin, výkonové přizpůsobení
5. Elektrické čtyřpóly, parametry, voltampérové a frekvenční charakteristiky
6. Zesilovače, druhy, význam a charakteristiky
7. Elektrická měření neelektrických veličin, význam, příklady, aktivní a pasivní snímače
8. Regulace a řízení: zpětná vazba, základní schéma regulačního systému, regulační pochod a hodnocení kvality regulačního pochodu
9. Mechanika pevných těles: tuhé těleso, pevné pružné těleso, reálná pevná tělesa. Typy namáhání, Hookeův zákon, typy deformací
10. Mechanika kapalin: ideální, Newtonovská a reálná kapalina, příklady. Viskozita, Stokesův zákon a Stokesův vztah, Hagen-Poiseilleův zákon (aplikace)
11. Visko elastická tělesa a základy reologie: Reologická klasifikace těles a reologické axiomy. Reologická tělesa, křivky toku, reologické modely
12. Klasická termodynamika: termodynamická soustava, druhy soustav podle interakce s okolím, termodynamické věty
13. Lineární nerovnovážná termodynamika. Termodynamické síly a toky, základní rovnice, význam
14. Akustika: základní vztahy a pojmy, akustická vlna, rychlost šíření, ultrazvuk, význam, akustická spektra
15. Biofyzika slyšení: struktura funkce ucha, základní akustické fyziologické veličiny
16. Biologické membrány z fyzikálního hlediska: definice, druhy, termodynamický popis transportu, umělé membrány
17. Difúze v homogenním prostředí a přes propustné a polopropustné membrány, Fickův zákon a Van´t Hoffův vztah. Osmóza a osmotické jevy
18. Kompartmety a kompartmentová analýza: definice kompartmentu, základní vztahy, aplikace
19. Světelné mikroskopy: princip, základní vztahy (zvětšení a rozlišovací mez), druhy, použití
20. Elektronové mikroskopy: princip, základní vztahy (zvětšení a rozlišovací mez), druhy, použití
21. Základy radiologie: radioaktivní rozpad, radioaktivní záření, poločas, polovrstva, základní radiologické veličiny a jednotky
22. Biofyzika vidění: Struktura a funkce komorového oka jako optického přístroje vady čočky a korekce, akomodační šíře, blízký a vzdálený bod. Funkce retiny, zraková ostrost, barevné vidění
23. Centrifugy: princip, druhy, použití, základní vztahy a zákony
24. Lasery: princip, použití
25. Fyzikální základy EPR a NMR přístrojů
26. Kalorimetrie: princip kalorimetrů, použití, základní vztahy a zákony
27. Fyzikální základy spektrofotometrů, použití, základní vztahy a zákony
28. Měření viskozity a viskozimetry, použití, základní vztahy a zákony
29. Ultrazvuk, definice, vznik, zdroje, význam pro biologii, farmacii a medicínu

Praktická cvičení

• Měření viskozity
• Měření hmotnosti a hustoty
• Fotometrie
• Refraktometrie
• Polarimetrie
• Měření velikosti mikročástic mikroskopem, statistické hodnocení výsledků
• Měření akomodační šíře a zrakové ostrosti
• Audiometrie
• Měření reakčních časů
• Měření energetické účinnosti akumulátoru
• Kalorimetrie
• Pasivní a aktivní snímače
• Elektrické dipóly
• Reálné zdroje napětí
• Usměrňovač elektrického napětí

Prezentace přednášek

• Úvod - měření
• Elektrická měření-1
• Elektrická měření-2
• Regulace
• Pevná tělesa
• Hydromechanika
• Reologie
• Termodynamika
• Akustika
• Membrány
• Transport
• Mikroskopy
• Radiologie
• Biofyzika vidění
• Centrifugy
• Lasery, EPR, NMR
• Měření kalorimetrie
• Měření fotometrie
• Měření viskozimetrie

• Ďoubal S.: Vybrané kapitoly z biofyziky, Hradec Králové, 2006
• Kučová D., Dolejš J., Ďoubal S.: Vybrané fyzikální měřící metody, Praha, Karolinum 1999
• Ďoubal S., Klemera P.: Repetitorium středoškolské fyziky, Hradec Králové, GAIA 1998
• Ďoubal S., Horáčková I.: Biofyzika pro farmaceuty. Praha, Karolinum 2000
• Horáčková I., Hamerníková M., Ďoubal S.: Praktická cvičení z biofyziky, Karolinum 2000