Wymagania na egzamin wykłady i ćwiczenia


Ewa Brzeziańska
Wymagania do egzaminu z biofizyki (wykład I, II oraz ćwiczenia z antropometrii
fizycznej oraz elementy biofizyki ukł. krążenia)
I. Oddziaływanie czynników fizycznych na żywy organizm.
1. Wpływ drgań mechanicznych na organizm. Cechy fal i pola ultradzwiękowego.
Generowanie ultradzwięków w medycynie  efekt piezoelektryczny. Efekt
mechaniczny i fizykochemiczny ultradzwięków. Biologiczne działanie ultradzwięków.
Wpływ ultradzwięków na komórki, tkanki i narządy.
2. Ruch drgający. Przykłady ruchu drgającego. Okres drgań, częstotliwość amplituda
drgań. Wahadło matematyczne jako przykład ruchu okresowego. Drgania
harmoniczne przykłady drgania gasnące i drgania niegasnące. Prędkość i
przyspieszenie w ruchu harmonicznym. Okres drgań w ruchu harmonicznym
własności ruchu harmonicznego  oscylator harmoniczny. Prawo Hooke'a. Oscylator
Morse a. Potencjał Morse a. Spektroskopia oscylacyjna, spektroskopia w
podczerwieni (IR). Widma spektroskopowe: emisyjne, absorpcyjne, optyczne
rentgenowskie. Drgania oscylacyjne w cząstce. Widma oscylacyjne. Równanie ruchu
harmonicznego prostego. Równanie ruchu oscylatora harmonicznego prostego. Ruch
drgający a fale : interferencja, superpozycja fala stojąca.
3.Wibracje. Działanie biologiczne. Częstości rezonansowe. Choroba wibracyjna.
Zespoły wibracyjne. Rezonans magnetyczny i mechaniczny a przemiany energii.
Wartość energii w polu magnetycznym.
4. Wpływ przyspieszeń na organizm. Zasady dynamiki Newtona .pojecie ciężaru,
masy. Siły bezwładności. Stan nieważkości. Przyspieszenia krótkotrwałe, o średnim
czasie trwania: podłużne, poprzeczne, dodatnie i ujemne. Przyspieszenia o długim
czasie trwania.
5. Wpływ zmienionego ciśnienia na organizm człowieka. Działanie fizyczne i
biochemiczne zmiennego ciśnienia (hipobaria i hiperbaria).Aeroembolizm. Ebulizacja.
Hipoksja. Wpływ hiperbarii: choba kesonowa. Hiperoksja. Narkoza azotowa. Prawo
Boyle'a - Mariotte'a. Efekt Berta. Prawo Pascala. Prawo Arhimedesa. Prawo
Toricelli ego. Prawo Henry ego. Prawo Fick a
6. Wpływ temperatury i wilgotności na organizm. Wpływ temperatury na szybkość
procesów biochemicznych, prawo Arrheniusa. Energia aktywacji. współczynnik van't
Hoffa . Stan entalpii i entropii. Przewodnictwo cieplne. Przewodność właściwa tkanki.
Drogi wymiany ciepła: przewodzenie ciepła, konwekcja, promieniowanie, parowanie
wody. Wzór na strumień ciepła przy konwekcji, parowanie, promieniowanie (wzór
Boltzmanna).Układ termoregulacyjny u człowieka.
II. Wpływ promieniowania jonizującego i niejonizującego na żywy organizm.
1. Podział promieniowania. yródła promieniowania jonizującego korpuskularnego
(alpha, beta, neutronowego, protonowego) . yródła jonizujących promieni
elektromagnetycznych (RTG, gamma). Powstawanie promieniowania
rentgenowskiego. Przechodzenie promieniowania jonizującego przez substancję.
Prawo osłabienia. Współdziałanie promieniowania jonizującego z materią. Jonizacja i
wzbudzanie( oddziaływania niesprężyste). LET jako miara ilości przekazywanej
energii. Współdziałanie ciężkich cząstek naładowanych z materią: niesprężyste
zderzenia z elektronami powłok atomów, reakcja jądrowa, sprężyste zderzenia
Współdziałanie jonizującego promieniowania z materią: efekt fotoelektryczny,
rozproszenie comptonowskie, zjawiska tworzenia par elektron-pozytron. Podstawowe
wielkości stosowane w dozymetrii promieniowania jonizującego. Pojęcie dawki,
jednostki dawki: pochłonięta, ekspozycyjna, równoważna, efektywna, LD50, LD100.
Biologiczne działanie promieniowania jonizującego: zasady pomiaru dawki w
praktyce lekarskiej (komora jonizacyjna). Metody pomiaru dawki: luminescencyjna,
fotograficzna. Względna skuteczność biologiczna promieniowania (RBE  Relative
biological effectivenes). Teoria trafień teoria tarczy. Działanie promieniowania
pośrednie i bezpośrednie. Radioliza wody ustrojowej. Radioliza białek, lipidó1),
uszkodzenia DNA. Efekt tlenowy  wrażliwość komórek na natlenowanie. Stres
oksydacyjny. Wolne rodniki. Nuklidy promieniotwórcze. Sztuczne izotopy
promieniotwórcze, wykorzystanie w radioterapii. Typy rozpadów promieniotwórczych.
Powstanie promieniowania rentgenowskiego i wykorzystanie w medycynie. Wpływ
promieniowania joniującego: efekt scholastyczny i deterministyczny.
2. Wpływ promieniowania niejonizującego na żywy organizm.
Podział promieniowania niejonizującego. yródła promieniowania niejonizującego.
Absorpcja promieniowania niejonizującego przez atomy i cząsteczki. Stan
wzbudzenia. Zjawiska fizyczne zachodzące w cząsteczkach wzbudzonych:
wzbudzenie termiczne (świecenie termiczne) oraz wzbudzenie nietermiczne-
luminescencja, diagram Jabłońskiego. Reakcje
fotochemiczne.Fotosensybilizacja.(fotouczulanie). Tlen singletowy. Melanina jako
indywidualny fotoprotektor. Fotomedycyna. Leczenie światłem IR. Przykłady
biologiczne ważnych reakcji fotochemicznych. Fotodimeryzacja tyminy pod wpływem
UV, Wytwarzanie Wit D3. Reakcja fotochemiczna widzenia. Fototerapia i
fotochemoterapia: fototerapia żółtaczki, fotokancerogeneza, fitotoksyczne działanie
porfiryn.Promieniowanie laserowe: właściwości promieniowania laserowego,. Wpływ
promieniowania laserowego na tkanki: efekt fotobiochemiczny, fototermiczny,
fotojonizacyjny .Efekt biostymulacyjny promieni laserowych. Zastosowanie laserów w
medycynie.
3. Podstawy fizyczne metod obrazowania tkanek i narządów.
Rentgenowska transmisyjna tomografia komputerowa KT. Spektroskopia i
tomografia NMR.
III Promieniowanie jonizujące i niejonizujące  wpływ na strukturę DNA
Promieniowanie jako fizyczny czynnik mutagenny. Promieniowanie jako zródło
niestabilności mtDNA i niestabilności genomowej. Powstawanie pseudogenów
mt DNA pod wpływem promieniowania jonizującego. Uszkodzenia radiacyjne
kwasów nukleinowych: powstawanie uszkodzeń pośrednich i bezpośrednich DNA.
Pęknięcia jednoniciowe (ssb), dwuniciowe (dsb) nici DNA, wiązania krzyżowe,
powstanie dimerów DNA, uszkodzenia chromosomów wywołanych promieniowaniem
(translokacje, chromosomy dicentryczne, przedwczesna kondensacja
chromosomów). Kowalencyjne modyfikacje zasad zmieniające parowanie się
zasad komplementarnych nici. Kowalencyjne modyfikacje uniemożliwiające
tworzenie par zasad pomiędzy komplementarnymi nićmi. Przerwanie wiązania N-
glikozydowego (hydroliza) i usunięcie zasady z DNA. Systemy naprawcze uszkodzeń
radiacyjnych w komórce. Oznaczanie fluorescencyjne uszkodzeń radiacyjnych DNA
w komórce metody: kometowa, FISH (hybrydyzacja in situ). Wpływ promieniowania
jonizującego na cykl komórkowy: śmierć reprodukcyjna: zaburzenia morfologii
chromosomów. Promieniowanie o wysokim i niskim LET. Wpływ mocy dawki oraz
LET na efekt komórkowy promieniowania jonizującego. Teoria hormezy radiacyjnej.
Promieniowanie jonizujące jako czynnik w apoptozie mitochondrialnej i nekrozie
komórki. Skutki biochemiczne i biofizyczne napromieniowania bezpośrednie oraz
radiotoksyczność (ROS, RNS).Popromienne procesy peroksydacyjne jako zjawisko
efektu odwrotnie zależnego od mocy dawki (IDRE) . Radioterapia  wykorzystanie w
diagnostyce i leczeniu nowotworów. Najczęstsze typy uszkodzeń DNA wywołane
promieniowaniem UV. Cyklobutanowe dimery pirymidynowe. Fotoproduktytypu 6-4
Uszkodzenia oksydacyjne. Pęknięcia nici DNA. Efekt karcinogenny promieniowania
UV - nowotwory skóry.
IV Właściwości elektryczne i magnetyczne materii oraz organizmów żywych
1 Charakterystyka pola elektrycznego i magnetycznego i ich wpływ na organizm
żywy
Ia Właściwości magnetyczne materii
- właściwości magnetyczne substancji biologicznych
- zjawisko rezonansu magnetycznego
- biomagnetyzm
-hipertermia magnetyczna
-magnetoforeza
Ib właściwości elektryczne materii
-dielektryki
- przewodniki jonowe, zjawisko dysocjacji
-przewodność i przenikalność elektryczna komórek i tkanek
- zjawiska elektrokinetyczne: elektroosmoza, elektroforeza
- impedancja
Ic współdziałanie pola magnetycznego i elektrycznego
-zjawisko Halla
-prądy wirowe
2 Charakterystyka promieniowania elektromagnetycznego i jego oddziaływania z
materią:
- przewodność oraz przenikalność elektryczna komórek i tkanek
- działanie pól elektromagnetycznych na żywe organizmy
- oddziaływanie pól elektromagnetycznych wysokiej częstotliwości ( skutki termiczne,
diatermia krótkofalowa, diatermia mikrofalowa)
- zagrożenia wtórne spowodowane przez pole elektromagnetyczne
- promieniowanie elektromagnetyczne PEM
- zamiana promieniowania elektromagnetycznego w ciepło
3 Zastosowanie spektrofotometrii UV-Vis
- przejścia elektronowe w cząsteczkach
- prawa absorpcji promieniowania elektromagnetycznego ( prawa: Bouguera-
Lamberta, Bouguera-Lamberta  Beera oraz prawa addytywności)
- odchylenia od prawa Bouguera-Lamberta-Beera
- chromofory
- przesunięcie Stokesa
- postulaty Bohra
4 Spektroskopia elektronowego rezonansu paramegnetycznego EPR
- podstawy spektroskopii EPR (zjawisko Zeemana, warunek rezonansu, wielkości
charakteryzujących widma elektronowe)
- typy relaksacji (oddziaływanie spin-sieć- czas relaksacji podłużnej T1,
oddziaływanie spin-spin- czas relaksacji poprzecznej T2)
- wykorzystanie spektroskopii w medycynie
-metoda pułapkowania spinowego
-znaczniki spinowe- zastosowanie
Ćwiczenia
1. Zjawiska fizyczne towarzyszące przepływowi krwi w układzie krążenia,
biofizyczne właściwości krążenia krwi.
Elementy akustyki: fizyczne podstawy drgań i fal akustycznych (ruch drgający),
charakterystyczne właściwości fal (amplituda, okres, częstotliwość, długość), Zasada
Huygensa, fala tętna, fala stojąca, efekt Dopplera, prędkość rozchodzenia się fali
tętna. Ciśnienie jako wielkość fizyczna: definicja ciśnienia (wzór), jednostki
ciśnienia w układzie SI, prawo Pascala, ciśnienie hydrostatyczne, przepływ cieczy
(laminarny, burzliwy), liczba Reynolds a (wzór), równowaga sił w układzie
krwionośnym (równanie Lame a- wzór, związek między zmianą ciśnienia krwi i
zmianą naprężenia sprężystego), ciśnienie tętnicze krwi u człowieka. Zjawiska
elektryczne w organizmach biologicznych: bioimpedancja elektryczna, natężenie
i napięcie prądu, opór elektryczny, obwód elektryczny, prawo Ohma, I i II prawo
Kirchhoffa, przepływ laminarny krwi a opór elektryczny.
2. Antropometria fizyczna
I. Zakres badań antropologii : fizycznej , klinicznej, kryminalnej i medyczno-sądowej.
Antropometria: klasyczna dynamiczna i statyczna, ergonomiczna. Podstawowe
instrumenty do pomiarów cech antropometrycznych. Kefalometria. Osteometria.
Metody i techniki rekonstrukcyjne w kryminalistyce: technika superprojekcji , metody
graficzno-opisowe na podstawie zdjęć , rekonstrukcja 2D (metody Gierasimowa/
Taylor / F.A.C.E. ), Rekonstrukcje 3D ( Metoda nakładania  Superimposition.
Metody analogiczne do metody Gierasimowa lub Taylor ale z komputerowym
nakładaniem warstw . Age-Progressed Imagery . Postmortem Facial Reconstruction.
Creaform 3D MegaCapturor.
3. Budowa ciała i jego poszczególnych części w ujęciu antropometrycznym a
wybrane zespoły aberracji chromosomowych i zaburzeń endokrynnych
Charakterystyczne punkty antropometryczne: twarzy, kończyny górnej, kończy
dolnej, tułowia, dłoni, stopy . Fotogrametria przestrzenna. Zjawiska Moire'a,
Wykorzystanie fotogrametrii w medycynie. Fotogrametria w analizie wad postawy
ciała. Wskazniki antropometryczne które znalazły zastosowanie w medycynie
(nosa, morfologiczny twarzy, głowy, międzykończynowy, wysklepienia czaszki).
Wskazniki wagowo-wzrostowe (wskaznik Queteleta I, wskaznik Queteleta II (BMI),
wskaznik smukłości, wskaznik dystrybucji tłuszczu WHR, wskaznik Rohrera. Typ
budowy ciała człowieka (wg. typologii Kretschmera- pykniczny, leptosomiczny,
atletyczny, dysplastyczny, wg. Typologii Sheldona: endomorficzna, mezomorficzna,
ektomorficzna . Kraniometria, kranioskopia. Siatki centylowe . Główne zaburzenia
cech antropometycznych charakterystycznych dla zespołów: Downa, Turnera,
Klinefeltera oraz akromegalii, gigantyzmu przysadkowego, dysplazji szkieletowych,
krzywicy hipofosfatemicznej.
Literatura dotycząca treści wykładów
1. Podstawy biofizyki. Podręcznik dla studentów medycyny. Pod red A.
Pilawski
2. Biofizyka. Podręcznik dla studentów. Pod red F. Jaroszyka


Wyszukiwarka