Biofyzika pro fyziology

Sylabus

Definice elektrického potenciálu, potenciál kapalinového rozhraní, difúzní potenciál (hrotový potenciál v elektrofyziologii), pohyblivost iontů Stav termodynamické rovnováhy a stacionární rovnováha. Definice elektrochemického potenciálu.

Odvození Nernstovy rovnice a fyziologický význam Nernstova rovnovážného potenciálu Odvození Gibbs-Donnanovy rovnováhy a její aplikace ve fyziologii. Definice osmotického tlaku, van’t Hoffova formule pro výpočet osmotického tlaku, rozdíl aktivita vs. koncentrace iontu, iontová síla Stacionární nerovnovážný potenciál na membráně a teoretický přístup k formálnímu popisu.

Teorellova rovnice a její omezení. Skalárové vs. vektorové pole, definice gradientu.

Nernst-Planckova rovnice elektrodifúze. Hendersonovo a Goldmanovo řešení rovnice elektrodifúze.

Hodkin & Huxley - úprava Goldmanovy rovnice pro membránový potenciál jako funkce extarcelulární a intracelulární koncentrace iontů. Nernstův rozdělovací koeficient.

Definice permeabilitního koeficientu. 1. Fickův zákon difúze jako zjednodušení rovnice elektrodifúze.

Vztah difúzního a permeabilitního koeficientu. Elektrody 1. a 2. druhu, pH elektroda, argentchloridová elektroda, kalomelová elektroda, iontově selektivní mikroelektrody.

Oxidačně-redukční potenciál, volná energie oxidačně redukčních reakcí. Modelování permeabilitních vlastností membrány jako elektrického obvodu, vodivost elektromotorická síla, převodové číslo, voltampérová charakteristika a její využití v elektrofyziologii.

Hodkin-Horowiczova rovnice. Biofyzika transportu vody, osmóza, objemový tok, hydraulická permeabilita, osmotická permeabilita, solvent drag.

Radioaktivita (izotopy a jejich stabilita, štěpné a termojaderné reakce, radioaktivní rozpad, poločas rozpadu, radioaktivní záření a jeho konverze, specifická aktivita, rozpadový zákon, použití izotopů v biologii) Principy kompartmentové analýzy, net uptake, one-way flux, tracer

Anotace

Přednáška spojená s cvičením, kde budou řešeny typické příklady, s kterými se setkává experimentátor v oblasti fyziologického výzkumu a kde využívá fyzikálně chemických přístupů z oblasti elektrochemie, chemické termodynamiky a jaderné chemie.