Předmět Bioelektrické jevy (FEKT-ABEJ)

Na serveru studentino.cz naleznete nejrůznější studijní materiály: zápisky z přednášek nebo cvičení, vzorové testy, seminární práce, domácí úkoly a další z předmětu FEKT-ABEJ - Bioelektrické jevy, Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, Vysoké učení technické v Brně (VUT).

Materiál	Typ	Datum	Počet stažení

Cíl

Cílem kurzu je naučit posluchače aplikovat poznatky získané předchozím studiem fyziky a matematiky na elektrické děje, probíhající v živých organizmech.

Osnova

A. Bioelektrické jevy na úrovni buňky1 Vznik a funkce elektrických signálů v živých buňkách (membránové napětí, akční napětí excitabilních buněk, šíření akčního napětí, fyziologický význam elektrické aktivity) 2 Metody měření membránového napětí a membránového proudu (možnosti získání elektrického kontaktu s vnitřkem buňky, technické problémy, varianty řešení)3 Fyzikální základy bioelektrických jevů: Klidové membránové napětí (model buňky pro výklad bioelektrických jevů, elektrické náhradní schéma buněčné membrán) Akční napětí (mechanizmus spuštění impulzu akčního napětí, hlavní složky iontového membránového proudu, kvantitativní vztah mezi celkovým iontovým membránovým proudem a průběhem akčního napětí, základní typy kanálů z hlediska časové a napěťové závislosti, šíření akčního napětí buněčnými vlákny)4 Kvantitativní popis elektrické aktivity excitabilní buňky (rovnice Hodgkina a Huxleyho pro nervové vlákno sépie, jejich řešení v podmínkách vnuceného proudu a vnuceného napětí, zobecnění pro jiné vzrušivé buňky, kvantitativní popis šíření vzruchu)5 Termodynamický popis bioelektrických jevů (chemický a elektrochemický potenciál, odvození Nernstova vzorce, Donnanova rovnováha, Nernstova-Planckova rovnice, model membrány s konstantním elektrickým polem)B. Bioelektrické jevy na molekulární úrovni6 Membránové iontové kanály (biologická membrána, struktura a funkce iontových kanálů, vrátkování, interakce látek s kanály, metody měření proudu z jednoho kanálu, princip metody „patch clamp“, analýza proudu registrovaného z jednoho kanálu7 Přenašečové systémy transportu iontů (funkce přenašečových systémů, přenašečové výměnné systémy Na/K a Na/Ca)C. Vazba mezi elektrickým podrážděním a stahem (kontrakcí) svalové buňky8 Struktura a funkce svalu, rozdíly mezi typy svalových buněk9 Hlavní strukturální a funkční prvky vazby mezi excitací a kontrakcí u srdeční buňky a pohyb iontů kalcia v buňce (kvantitativní vyjádření transmembránového přenosu Ca2+, výklad frekvenční závislosti kontrakce)10 Molekulární děje podmiňující svalovou kontrakciD. Bioelektrické jevy na úrovni tkání a orgánů11 Vznik elektromagnetického pole při šíření vzruchu (membránový proud jako zdroj elektrického pole v okolní tkáni, diagnostické metody, pasivní elektrické vlastnosti tkáně)12 Biofyzikální základy elektrokardiografie (vznik a šíření vzruchu v srdci, mechanizmus šíření, postup vlny podráždění, svodové systémy, EKG signál, poruchy rytmu a přirozené ochranné mechanizmy, ekvivalentní generátory elektrického pole srdce)13 Kvantitativní popis elektromagnetického pole generovaného biologickými zdroji (vyjádření jako řešení Maxwellových rovnic, zjednodušení pro elektrické pole srdce)

Literatura

J. Šimurda: Bioelektrické jevy I, CERM Brno, 1995 (CS)S. Silbernagl, A. Despopoulos: Atlas fyziologie člověka, GRADA Publishing a.s. 2004 (CS)F. Bezanilla:Electrophysiology and the Molecular Basis of Excitability. (University of California at Los Angeles) Volně dostupné na adrese http://nerve.bsd.uchicago.edu/ (EN)T. F. Weiss: Cellular Biophysics, Massachusetts Institute of Technology,1996 (vol.2 –ISBN 0-262-23184-0)) (EN)R.Plonsey: Bioelectric Phenomena. McGraw-Hill, New York, 1969 (EN)R.Plonsey, R.C. Barr: Bioelectricity: A Quantitative Approach. Plenum Press, New York, 1988 (EN)J.Šimurda, Bioelektrické jevy, elektronická skripta 2007 (CS)

Požadavky

Jsou předpokládány znalosti z biologie, matematiky a fyziky odpovídající doposud absolvovaným předmětům bakalářského studia.

Garant

doc. RNDr. Ing. Jiří Šimurda, CSc.

Vyučující

Ing. Vratislav Čmieldoc. RNDr. Ing. Jiří Šimurda, CSc.Larisa BaiazitovaIng. Ondřej Svoboda