Home Oktatás TTIK

Bioenergetika

Tematika az SZTE TTIK fizikus hallgatói számára
TTIK 2010/2011 tanév 1. félév

1. Kapcsolata az ATP szintézissel. Fontos molekulák, kofaktorok.
2. A termodinamika alapjai. Belső energia, entrópia, szabadentalpia (Gibbs potenciál). Főtételek. A spontán folyamatok iránya.
3. A kémiai termodinamika alapjai. Oldatok (keverékek) szabadentalpiája, kémiai potenciál. Egyensúly és szabadentalpia. Általános kémiai reakció iránya. A reakció szabadentalpia.
4. A Gibbs potenciál megjelenési formái: foszforilációs potenciál, ion (proton) elektrokémiai potenciál, szolvatációs potenciál.
5. A Gibbs potenciál megjelenési formái: redoxpotenciál. A redox reakciók leírása, Nernst egyenlet. A protonációs egyensúly, pH, pK, Henderson-Hasselbalch egyenlet.
6. A kemiozmotikus elmélet történeti áttekintése. Mérések oxigén elektródával. Szubsztrátok, ATP, ADP, uncouplerek, ionofórok hatása a mitokondriumok respirációjára. A Mitchell-elmélet legfontosabb kísérleti bizonyítékai.
7. Az energizált állapot két komponensének (membránpotenciál, pH grádiens) mérése. A kettő egymásba alakítása. Ionofórok, uncouplerek, lipofil ionok. A kapcsolt reakciók.
8. A légzési elektrontranszport általános leírása. Szubsztrátok, komplexek, mobilis elektronszállítók. Az elektron/proton arány az egyes lépésekben. A légzési elektrontranszport és a proton áramkör elektromos analógiája.
9. Az I. és a II. komplex szerkezete, működése. Kofaktorok: FMN, vas-kén centrumok, FAD. Az ubikinon/ubikinol szerkezete, tulajdonságai, szerepe.
10. A III. komplex szerkezete, működése. Kofaktorok: Rieske vas-kén centrum, citokrómok (hemek). A szolubilis citokróm c.
11. A IV. komplex szerkezete és működése. Kofaktorok: réz komplex, a típusú hem. Egy protonpumpa minimális modellje. A COX aktív centruma (binukleáris centrum) működésének modellje nagy vonalakban.
12. A bakteriorodopszin fény által hajtott protonpumpa szerkezete, működése.
13. Az elektrontranszfer elmélete, a Marcus elmélet. Alkalmazása fehérjéken belüli és fehérjék közötti hosszú távú elektrontranszferre.
14. Fotoszintetikus elektrontranszfer és csatolt transzmembrán protontranszfer. A zöld növényi fotoszintézis általános leírása. Antennák.
15. A bakteriális és a növényi fotoszintetikus reakciócentrumok szerkezete és működése. Vízbontás.
16. A proton elektrokémiai potenciál felhasználása ATP szintézisre. Az F1Fo ATP-áz szerkezete, működése. Az ATP szintézis katalitikus modellje.
17. Metabolitok, ionok, molekulák transzportja mitokondriális és bakteriális membránon keresztül. Lac permeáz.
18. Forgó fehérjemotorok.


Fizika a társtudományokban

Tematika az SZTE TTIK Fizika tanár MSc szakos hallgatói számára
TTIK 2010/2011 tanév 1. félév

 

1. A Föld belső szerkezete. A szeizmológia alapjai.
2. Hogyan jellemezzük a Föld lapultságát? A geoid alak meghatározása.
3. Milyen összetevőkből áll a földi nehézségi erő és hogyan változik a Föld felszinén?
4. A műholdak, űrfelvételek felhasználási területei.
5. Hogyan mérték meg pontosan a Hold távolságát a Földtől?
6. Ismertesse a földi árapály jelenséget és magyarázatát!
7. A Hold kialakulása és hatásai a Földre.

8. Mit jelent a bifurkáció?
9. Mik az attraktorok?
10. Mit jelent a Poincaret metszet?
11. Hogyan definiálták diffúz ponthalmazok fraktáldimenzióját?
12. Számítsuk ki a Cantor féle triadikus halmaz fraktáldimenzióját!
13. Mik a kaotikus dinamika létrejöttének szükséges feltételei disszipatív rendszer
esetén? Adjon erre példát!
14. Mik a kaotikus dinamika létrejöttének szükséges feltételei konzervatív rendszer
esetén? Adjon erre példát!

16. A keringés sajátságai az élő szervezetekben.
17. Biológiai molekulák spektroszkópiája.
18. Összefüggés a molekulaszerkezet, spektroszkópiai tulajdonságok és a biológiai
funkció között.
19. Transzportjelenségek szilárd testekben és biológiai anyagokban.


Fizika alapjai biológusoknak

az SZTE TTIK Biológia B.Sc. szakos hallgatói számára
TTIK 2010/2011 tanév 1. félév

 

MECHANIKA. Az SI-mértékrendszer. A mozgások leírása, pálya, út, elmozdulás. Az átlag- és pillanatnyi sebesség és gyorsulás fogalma. Az impulzus és megmaradásának tétele. Az erő fogalma, erők felbontása és összegzése, az eredő erő. Newton törvényei. Az egyenes vonalú egyenletes mozgás. Változó vektori mozgások, út-idő, sebesség-idő, gyorsulás-idő összefüggések. A szabadesés. Görbe vonalú mozgások, a körmozgás, a centripetális erő, a kerületi gyorsulás. A munka, a teljesítmény és a hatásfok. A gravitációs, a mozgási és a rugalmassági energia, az energia megmaradásának tétele. Rugalmas és rugalmatlan ütközések. A súrlódás és a közegellenállás. A forgatónyomaték fogalma. A merev testek tengely körüli forgása, a szögsebesség, a szöggyorsulás, a tehetetlenségi nyomaték és a forgási energia fogalma. A perdület megmaradásának a törvénye. A tömegvonzás törvénye, a testek tömege és súlya. A bolygók mozgása, Kepler törvényei. Deformálható testek mechanikája, a nyújtás, hajlítás, csavarás és a nyírás. Periodikus mozgások, a matematikai inga. A harmonikus rezgőmozgás és jellemző mennyiségei. A kényszerrezgés és rezonancia. A hullámok fogalma, jellemző mennyiségei, a visszaverődés és a törés törvényei, a hullámok elhajlása. A Huygens–Fresnel-elv, hullámok interferenciája és a polarizáció.

TERMODINAMIKA. A hőmérséklet fogalma, a hőmérsékleti skálák. A gázok nyomása, a kinetikus gázelmélet. Az ekvipartíció tétele. Az ideális gáztörvény: az izoterm, izochor, izobár és az adiabatikus állapotváltozások. A fajhő és hőkapacitás. Gázok belső energiája, a termodinamika főtételei. Halmazállapot-változások, a lineáris és a köbös hőtágulás.
 
ELEKTROMOSSÁGTAN. Elektromos alapjelenségek, az elektromos töltés. Coulomb törvénye. Az elektromos tér, az elektromos térerősség, elektromos erővonalak. Az elektromos feszültség és potenciál. A kondenzátorok kapacitása, kondenzátorok kapcsolása. Az elektromos tér energiája. Az elektromos áram, az ellenállás fogalma, fogyasztok kapcsolása. Az elektromos erő munkája és teljesítménye. Ohm törvénye, Kirchoff törvénye, Ohm törvénye teljes áramkörre. Mágneses alapjelenségek, a mágneses tér. A magnetométer, a mágneses indukció, a mágneses indukcióvonalak és a mágneses fluxus. Erőhatások mágneses térben lévő vezetők eseten. Az elektromágneses indukció, mozgási és nyugalmi indukció. Faraday és Lenz törvénye. A váltakozó áram előállítása, effektív értékek. A váltakozó áram munkája. Az önindukció, és a transzformátor. Rezgőkörök, rezonancia, az elektromágneses rezgések rezgésideje. Az elektromágneses hullámok, a teljes elektromágneses színkép.

OPTIKA. A fény tulajdonságai, a fény mint elektromágneses hullám. A fényvisszaverődés és a fénytörés törvényei, a teljes visszaverődés. A tükrök képalkotása. A színszóródás. A vékony lencsék tulajdonságai és képalkotása, a vékony lencsék leképezési törvénye. Lencserendszerek fókusztávolsága és a szemhibák. A fény elhajlása, interferencia és polarizáció. A fény- és a polarizációs mikroszkóp felépítése, a feloldás határa.

ATOMFIZIKA. A fényelektromos jelenség. Az elektron töltése, tömege és hullámhossza. Az atomok felépítése. Rutherford és Chadwick kísérletei, az atommag felépítése, a tömeghiány és a kötési energia. A radioaktivitás, láncreakció. Az atomreaktor felépítése. Radioaktív izotópok orvosbiológiai felhasználása. Az ionizáló sugarak mérése, a gamma-kamera.

Az előadások alapjául szolgáló tankönyvek:
Maróti Péter, Laczkó Gábor: Bevezetés a biofizikába. JATE Press, Szeged, 1999.
Budó Ágoston: Kísérleti fizika I–III. Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest.
Hevesi Imre: Elektromosságtan. JATE Press, Szeged, 1999.

A kurzus célja:
az alapvető fizikai fogalmak és jelenségek fogalmi szintű megismertetése a hallgatókkal;
a későbbi biofizikai kurzusok megalapozása;
alapvető fizikai ismeretek nyújtása további (biológiai, kémiai, stb.) kurzusok számára;
a természettudományos szemléletmód elmélyítése.

Vizsgakövetelmények: 

  • A vizsgára való felkészüléshez a tematikában megjelölt tankönyvek, az előadásjegyzetek, valamint az oktatók által a CooSpace-en keresztül megosztott segédanyagok használata javasolt. A közép- vagy felsőfokú általános fizikatankönyvek igénybe vétele erősen ajánlott!
  • A vizsga írásban zajlik, amelyet szóbeli diszkusszió követhet.
  • A vizsgán a hallgatóknak 10 db, előre közölt listából kiválasztott fogalmat, jelenséget kell a rendelkezésükre álló 60 perc alatt röviden ismertetniük.
  •  A válaszokra egyenként maximálisan 2 pont (így összesen 20 pont) adható. Az értékelés ötfokozatú:
       0–10    pont:    elégtelen (1)
      11–12  pont:    elégséges (2)
      13–15  pont:    közepes (3)
      16–17  pont:    jó (4)
      18–20  pont:    jeles (5) 
  • A hallgatóknak az utolsó órán lehetőségük van elővizsgát írni, melyre megajánlott jegy kapható. A hallgatóknak joguk van a megajánlott jegyet elutasítani vagy elfogadni (ez utóbbit a külön erre a célra kijelölt vizsgaidőpontra történő jelentkezéssel jelzik az oktató felé).
  • A vizsga egyéb vonatkozásaira nézve a mindenkor érvényben lévő Tanulmányi és Vizsgaszabályzat az irányadó.

Biofizika (Fizikus BsC levelező - FBL307E-2)
Fizika alapjai (Biológus BsC levelező - FBL107E-1)

TTIK 2010/2011 tanév 1. félév

 

Tételsor:
1) A folyadékok felületi jelenségei; a felületi feszültség (molekuláris értelmezése, mérése, biológiai jelentősége).
2) Folyadékok áramlása (az áramlások leírása és felosztása). Stacionárius áramlás. Ideális folyadékok áramlása. Bernoulli törvénye és alkalmazásai.
3) A folyadékok belső súrlódása. A belső súrlódás molekuláris értelmezése (Frenkel-féle lyukelmélet). A Newton-féle súrlódási törvény. Hagen-Poiseuille törvény. Viszkozimetria.
4) A vér viszkozitása, a vér áramlási tulajdonságai. Áramlás rugalmas és rugalmatlan falú csövekben.
5) A diffúzió (Fick első és második törvénye). A szövetek oxigénellátása. Henry-törvény, Bohr-effektus.
6) Energiaáramlás (hővezetés, hőkonvekció, hősugárzás, párolgás). A Newton-féle lehűlési törvény. A hőközlés/hőelvonás orvosbiológiai vonatkozásai.
7) A termodinamika első főtétele (megfogalmazásai), érvényessége biológiai rendszerekben.
8 ) A termodinamika második főtétele és biológiai vonatkozásai.
9) Az entrópia statisztikus és fenomenológiai értelmezése. A nem-egyensúlyi termodinamika alapjai.
10) A kvantitatív bioenergetika tárgyköre. A szabadenergia-változás megjelenési formái (a foszforilációs potenciál, redoxpotenciál, az ion elektrokémiai potenciálja, fényenergia).
11) A redoxreakciók és az ATP-szintézis kapcsolata: a kemiozmotikus (Mitchell-) elmélet lényege, bizonyítékai.
12) A kvantumfizika kísérleti alapjai, a fekete test hőmérsékleti sugárzása.
13) A molekulák energiaszintrendszere. Jablonski-féle termséma.
14) Az abszorpciós spektrum és mérése (Beer-Lambert törvény és érvényességének korlátai, a spektrométerek általános felépítése).
15) Fluoreszcenciaspektroszkópia. Lumineszcenciajellemzők. A molekulaspektroszkópia biológiai alkalmazásai (immunofluoreszcencia, fluoreszcenciaaktivált sejtanalízis és sejtszeparálás, fehérjék és nukleinsavak fluoreszcenciás vizsgálata, FRAP-módszer).
16) Lézerek és a holográfia, biológiai alkalmazásaik.
17) Radioaktív sugárzások keletkezése és tulajdonságai (bomlási törvény, bomlási módok, sugárzásfajták).
18) Röntgensugárzás (előállítása, spektruma, legfőbb tulajdonságai, orvosbiológiai alkalmazásai, röntgendiffrakció). A sugárkezelés tervezése.
19) Az ionizáló sugárzás biológiai hatásának általános jellemzése. Hatásgörbék. Az ionizáló sugárzás hatásmechanizmusát magyarázó elméletek.
20) Dozimetria (dózisfogalmak, egységek, sugárzásmérők).
21) A membránon keresztüli transzport: a passzív transzport és közvetett diffúzió és az aktív transzport összehasonlítása.
22) Semleges részecskék membránegyensúlya. Ozmózis (van’t Hoff törvény, ozmotikus nyomás). Az ozmózis biológiai jelentősége (plazmolízis, hemolízis, hemodialízis, Starling-törvény.
23) A membránpotenciál eredete. A diffúziós potenciál Donnan-potenciál, Goldmann-potenciál, a Nernst-Planck-egyenlet lényege).
24) A nyugalmi és akciós potenciál (az akciós potenciál általános általános jellemzői, ionáramok az akciós potenciál alatt).
25) A membránpotenciál mérésének módszerei. A membrán elektromos modellje.
26) A látás biofizikája.
27) A hallás biofizikája; zaj mint környezeti tényező.
28) Izomműködés mechanikája; Hill-egyenlet és tulajdonságai