PředmětyPředměty(verze: 853)
Předmět, akademický rok 2019/2020
  
Chemicko-inženýrské studium biologických pochodů - M409024
Anglický název: Chemical engineering studies on biological processes
Zajišťuje: Ústav chemického inženýrství (409)
Platnost: od 2019
Semestr: letní
Body: letní s.:4
E-Kredity: letní s.:4
Způsob provedení zkoušky: letní s.:
Rozsah, examinace: letní s.:2/1 Z+Zk [hodiny/týden]
Počet míst: neurčen / neurčen (neurčen)
Minimální obsazenost: neomezen
Jazyk výuky: čeština
Způsob výuky: prezenční
Úroveň:  
Pro druh:  
Poznámka: předmět je možno zapsat mimo plán
povolen pro zápis po webu
Garant: Hasal Pavel prof. Ing. CSc.
Přibyl Michal prof. Ing. Ph.D.
Záměnnost : N409082
Termíny zkoušek   Rozvrh   
Anotace
Poslední úprava: Přibyl Michal prof. Ing. Ph.D. (18.01.2018)
V rámci předmětu je přednesen inženýrský, fyzikální a biologický základ vybraných problémů souvisejících s transportem a vzájemnými interakcemi biologických molekul, buněk a tkání. Předmět je rozčleněn na čtyři základní části podle typu studované problematiky: (i) difúzní transport, (ii) difúzního transportu kombinovaný s povrchovými a objemovými reakcemi, (iii) kombinovaný difúzně-konvektivní transport a (iv) interakce biologických systémů s elektrickými poli. V rámci přednášek jsou studenti seznámeni s potřebným matematickým, fyzikálním a biologickým základem. Na cvičeních pak budou řešeny pomocí analytických technik a numerických řešičů matematické modely nejrůznějších biologických reakčně-transportních systémů. Hlavním cílem vytvářeného předmětu je naučit studenty inženýrskému přístupu k řešení praktických problémů souvisejících s vývojovými procesy v organizmu, reakcemi organizmu na vnější stimul, dávkováním léčiv a jejich pronikání do tkání nebo patologickými stavy organizmu.
Výstupy studia předmětu
Poslední úprava: Přibyl Michal prof. Ing. Ph.D. (01.02.2018)

Studenti budou umět:

Posoudit vliv a význam fyzikálně-chemických dějů na chování živých organizmů - buněk a buněčných populací.

Fyzikálně popsat interakce reakčních a transportních dějů v organizmech vedoucí například k šíření chemických signálů nebo morfogenetickým změnám.

Vyřešit typické úlohy související s reakčně-konvektivně-difúzními ději v živých organizmech.

Fyzikálně popsat a vyřešit situace, kdy jsou biologické makromolekuly nebo buňky ovlivňovány vnějším elektrickým polem nebo elektrickým nábojem vázaným v membránách.

Literatura
Poslední úprava: Přibyl Michal prof. Ing. Ph.D. (18.01.2018)

[1] Grodzinsky A.J., Fields, forces, and flows in biological systems, Garland Science, London and New York, 2011.

[2] Alberts B. a kol., Základy buněčné biologie - Úvod do molekulární biologie buňky, Espero Publishing, Ústí nad Labem, 1998.

[3] Gierer A., Meinhardt H., A theory of biological pattern formation, Kybernetik 12, 30-39, 1972.

Studijní opory
Poslední úprava: Přibyl Michal prof. Ing. Ph.D. (01.02.2018)

http://uchi.vscht.cz/index.php/cs/studium/magisterske-studium

Sylabus
Poslední úprava: Přibyl Michal prof. Ing. Ph.D. (18.01.2018)

1. Pole, síly a toky v biologických systémech. Základní fyzikální a matematický popis.

2. Difúzní transport, difúze kyslíku ve tkáni, hypoxie, charakteristický difúzní čas růstových faktorů ve tkáni.

3. Chemotaxe, koncentračního pole chemoatraktantu VEGF, vytváření vaskulárního systému v okolí nádorového útvaru, chemotaxe v Boydenově komoře.

4. Buňka, struktura, tkáně.

5. Mezibuněčná komunikace, signální kaskády, model autokrinní mezibuněčné komunikace.

6. Teorie vzniku Turingových struktur, model vzniku párového orgánu.

7. Vliv konvektivního transportu na chování biologických systémů, model šíření bakteriální infekce, koncentrační podvrstvy metabolických odpadů v dialyzačním modulu.

8. Elektrická a magnetická pole v biologických systémech, Maxwellovy rovnice, dielektrika.

9. Pseudoelektrostatická aproximace, okrajové podmínky na rozhraní fází, relaxace elektrického náboje v biologických systémech.

10. Elektrické pole okolo nabité buňky/molekuly , chování molekuly DNA v elektrickém poli.

11. Transport iontů v biologických elektrolytech, membránách a tkáních. Membránový potenciál, Donnanova rovnováha, Donnanův potenciál.

12. Elektrodifúze v biologických systémech a v planární biologické membráně.

13. Sférická buňka v homogenním elektrickém poli, dielektroforéza, síly působící na separovanou buňku.

Studijní prerekvizity
Poslední úprava: Přibyl Michal prof. Ing. Ph.D. (18.01.2018)

Matematika pro chemické inženýry

Fyzika I

Biochemie I

Podmínky zakončení předmětu
Poslední úprava: Přibyl Michal prof. Ing. Ph.D. (22.02.2018)

K udělení zápočtu je nutné splnit jeden kontrolní test minimálně na 50 % bodového hodnocení. Pro splnění ústní zkoušky musí student úspěšně zodpovědět dvě otázky ze seznamu otázek. Výsledná známka je vypočítána z úspěšnosti kontrolního testu a ústní části zkoušky.

Zátěž studenta
Činnost Kredity Hodiny
Účast na přednáškách 1 28
Příprava na přednášky, semináře, laboratoře, exkurzi nebo praxi 1,5 42
Příprava na zkoušku a její absolvování 1 28
Účast na seminářích 0,5 14
4 / 4 112 / 112
Hodnocení studenta
Forma Váha
Zkouškový test 50
Ústní zkouška 50

 
VŠCHT Praha