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, 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
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
14. Akustika: základní vztahy a pojmy, akustická vlna, rychlost šíření, ultrazvuk, 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. Detektory snímače záření alfa, beta a gama. Principy a použití
23. Interakce záření alfa, beta a gama s biologickými systémy. Mechanismy absorpce, účinky na organismus
24. Interakce ionizujícího elektromagnetického záření s biologickými systémy. Mechanismy absorpce, účinky na organismus
25. Interakce neionizujícího elektromagnetického záření s biologickými systémy. Mechanismy absorpce, účinky na organismus
26. Volné radikály. Vznik, detekce, a účinky na organismus
27. Základní principy kybernetiky: Pojem kybernetický systém, syntéza, analýza a identifikace systémů, metody popisu systémů, stabilita systémů se zpětnou vazbou
28. Nerovnovážná termodynamika. Základní principy, význam pro popis vývoje systémů
29. Biofyzika vidění: struktura a funkce komorového oka jako optického přístroje, vady čočky a jejich korekce, akomodační šíře, blízký a vzdálený bod. Funkce retiny, zraková ostrost, barevné vidění

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

Prezentace přednášek

• Úvod - měření
• Elektrická měření-1
• Elektrická měření-2
• Regulace
• Pevná tělesa
• Hydromechanika
• Reologie
• Termodynamika
• Akustika
• Membrány
• Transport
• Mikroskopy
• Radiologie
• Biofyzika vidění
• Interakce záření
• Volné radikály
• Regulace - kybernetika
• Termodynamika nerovnovážná

• 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