Ústav lekárskej biofyziky

1. Ústav lekárskej biofyziky

2. Lekárska biofyzika – obsah štúdia Biofyzika bunky, transportné mechanizmyPokojový membránový potenciál Ján Jakuš (www.jfmed.uniba.sk/index.php?id=2642) Martin 2008

3. 1. Lekárska biofyzika - nie je FYZIKA, ani MATEMATIKA - je časť BIOFYZIKY- vedy, ktorá skúma fyzikálne procesy v živých organizmoch - interdisciplinárny odbor štúdia medicíny - skúma fyzikálne zákonitosti v biologických systémoch a účinok fyzikálnych javov na živé systémy (ekobiofyzika) - princípy Lekárskej biofyziky využívajú predmety ako biológia, fyziológia a biochémia, etc - vysvetľuje fyzikálne vlastnosti a biologické účin- ky ionizujúceho a neionizujúceho žiarenia - prináša nové metódy diagnózy a liečby ochorení, dáva návrhy na konštrukciu nových lekárskych prístrojov a nástrojov

4. 2. Lekárska biofyzika v systéme vied

5. Rozvoj mikro- a nanotechnológií - štruktúry o veľkosti 10-6 a 10-9 m - nanorúrky a fulerény sú zlúčeniny uhlíka - do nanorúrky alebo fulerénu môžeme "vložiť iný atóm či atómy, čím zmeníme ich vlastnosti. - v medicíne - mohli by slúžiť ako "doprav-covia" liekov na presne určené miesto v ľudskom tele. Fulerén by predstavoval obal, vo vnútri ktorého by bol prepravo-vaný liek a po dopravení na dané miesto by liek uvoľnil, alebo by vytvoril “ nano-robot“ – liečenie ochorení

6. Fulerén Nanorúrka DNA – nanočip

7. Nanoroboty v genetickom inžinierstve

8. Nanorobot „opravuje“ chorý neurón

9. 4. Ľudská bunka - základná anatomická a funkčná jednotka - veľkosť 5-120 µm, počet 60000 miliárd - znaky: metabolizmus, dráždivosť, reprodukcia - súbor buniek tvorí tkanivo, súbor tkanív orgány (206 kostí a cca 600 svalov ) - zloženie: povrchová membrána,cytoplaz-ma,organely(jadro, jadierko, mitochon-drie, Golgiho komplex, endoplazmatické retikulum, ribozómy...pozri biológiu)

10. Bunková membrána - intracelulárna (na povrchu organel) • plazmatická, pokrýva povrch buniek • polopriepustná (semipermeabilná), hrúbka cca 7,5 ηm - zloženie: 2 vrstvy lipidov (lipidická dvojvrstva) + 2 vrstvy bielkovín + cukry + cholesterol - u lipidickej 2-vrstvy rozlišujeme tzv. hydrofilné hlavy a hydrofóbne chvosty • „hlavy“ sú tvorené fosfátmi, vo vode sú roz-pustné, s kladným (+) nábojom, „chvosty“ sú mastné kyseliny so záporným (– )nábojom

11. Plazmatická membrána -

13. Chemické zloženie a funkcia membrán • 45% tukov (fosfolipidy + cholesterol) • 55% proteínov (na povrchu a vo vnútri sú plazmatické proteíny, prestupujúce membrá-nou sú integrálne). Proteíny vytvárajú stabilné otvory v membráne, ale aj nestabilné dynamic-ké iónové kanále (pre Na+,K+,Ca2+...). • Glykoproteíny na povrchu slúžia ako receptory pre väzbu hormónov a prenášačov. Iné tvoria enzýmy (Na-K ATP-áza čo je tzv. Na - pumpa) • Funkcia membrán: rozdeľovacia(voda, soli, el. náboj),integračná(transportné mechanizmy) Membrány sú elektricky polarizované(zvonka sú kladne a zvnútra záporne nabité) a poloprie-pustnostné - semipermeabilné.

14. 5. Transportné mechanizmy bunky - sú vitálne dôležité pre metabolizmus buniek, pre tvorbu pokojového membrá-nového, ako aj činnostného elektrické-ho potenciálu - Rozdelenie: A.PASÍVNY transport (jednoduchádifúzia, uľahčená difúzia, osmóza, filtrácia) – nevyžadujú dodanie voľnej energie B. AKTÍVNY transport (Na-K pumpa, Ca-pumpa, H-pumpa, exocytóza, fagocytóza, pinocytóza)- vyžadujú dodanie voľnej energie (z ATP)

15. Pasívny transport – Jednoduchá difúzia Definícia: je to samovoľný, pasívny pohyb vody a rozpus- tených látok cez bunkovú membránu, z miesta s vyššou do miesta s nižšou konc.v smere koncen- tračného gradientu, ktorá sa riadi Fickovým záko- nom: Q = -d.A.(S1-S2) [Q- hustota dif. toku, -d- koef.difúzie, A- difúz. plocha,S1,S2 - konc.gradient] Difúzia sa zastaví pri vyrovnaní konc. látok v oboch kompartmentoch, pričom objem roztoku v nich zostáva rovnaký. Difundujú: plyny,ióny, chem. Látky - cez lipid. dvojvrstvu a bielk.kanále. 3 druhy: Jednoduchá, Cez bielk. kanál, Uľahčená

16. Jednoduchá difúzia cez lipidickú dvojvrstvu