Bioelektrické jevy a jejich měření - MB150P30

• Anglický název: Bioelectric Phenomena and Their Measurement
• Český název: Bioelektrické jevy a jejich měření
• Zajišťuje: Katedra fyziologie (31-152)
• Fakulta: Přírodovědecká fakulta
• Platnost: od 2018
• Semestr: letní
• E-Kredity: 4
• Způsob provedení zkoušky: letní s.:
• Rozsah, examinace: letní s.:2/2, Z+Zk [HT]
• Počet míst: neomezen
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: vyučován
• Jazyk výuky: čeština
• Poznámka: povolen pro zápis po webu
• Garant: RNDr. Jan Krůšek, CSc.
• Vyučující: RNDr. Jan Krůšek, CSc.

Anotace

čeština

Poslední úprava: RNDr. Daniela Horníková, Ph.D. (07.12.2022)

Volitelný kurz (přednáška a praktická cvičení) pro bakalářský stupeň studijního programu Biologie a pro magisterský stupeň studijního oboru fyziologie živočichů. Kurz je doporučen pro studenty 3. ročníku zamýšlející pokračovat v magisterském studiu oboru fyziologie živočichů, zejména pro diplomní zaměření neurobiologie. Přednáška je doporučena pro 6. semestr a navazuje na přednášku "Neurobiologie" (MB150P36). V 8. semestru na ni navazuje přednáška "Fyziologie smyslů" (B150P28).

angličtina

Poslední úprava: RNDr. Daniela Horníková, Ph.D. (25.10.2019)

Please note, the lectures are given in czech language only.

Facultative course (lecture and laboratory exercises) for baccalaureate degree of the study program biology. Recommended in the 3rd year for the students planning to continue on the Mgr. degree in the neurobiology or animal physiology. Course is recommended for 6th semester (summer terms) as a subsequent course for course "Neurobiology" (B150P36, 5th semester). In the 8th semester can be supplemented with course "Physiology of senses" (B150P28).

Literatura

čeština

Poslední úprava: RNDr. Daniela Horníková, Ph.D. (07.12.2022)

 J. G. Nichols a kol.: From Neuron to Brain. Od neuronu k mozku (český překlad)

 J. Koryta:  Ionty, elektrody, membrány

 F. Vyskočil a L. Vyklický Jr.: Molekulární podstata buněčné dráždivosti (Skriptum, Přírodovědecká fakulta UK Praha, 1993. )

 Aidley D.J., Stanfield P.R.: Ion Channels - Molecules in Action.  Cambridge University Press 1996

 Hille B.: Ion Channels of Excitable Membranes, Sinauer Associates 2001

 Online databáze iontových kanálů: http://www.guidetopharmacology.org/GRAC/ReceptorFamiliesForward?type=IC

 Přehled lékařské fyziologie (W. Ganong) nebo jiná učebnice fyziologie

Některá z učebnic elektrochemie nebo fyzikální chemie. Například:

 Elektrochemie (J. Dvořák, J. Koryta)

 Biofyzikální chemie (V. Karpenko, M. Kodíček)

 Základy fysikální chemie (R. Brdička, J. Dvořák)

 Fyzikální chemie pro biologické vědy (Z. Vodrážka)

 Fyzikální chemie (W. Moore)

angličtina

Poslední úprava: RNDr. Daniela Horníková, Ph.D. (25.10.2019)

Bureš J. et al.: Electrophysiological methods in biological research, Nakladatelství Československé akademie věd, Praha, 1962.

Kettenmann H. a Grantyn R.: Practical Electrophysiological Methods, Wiley-Liss, Inc.,New York, USA 1992.

Vyklický L. a Vyskočil F.: Molekulární podstata dráždivosti nervového systému. Skriptum, Přírodovědecká fakulta UK Praha, 1993.

Požadavky ke zkoušce

čeština

Poslední úprava: RNDr. Daniela Horníková, Ph.D. (25.10.2019)

Zápočet se uděluje za 100% účast na praktickém cvičení. Zkouška je ústní.

angličtina

Poslední úprava: RNDr. Daniela Horníková, Ph.D. (25.10.2019)

Credit is awarded for 100% participation in practical exercises. The exam is oral.

Sylabus

čeština

Poslední úprava: RNDr. Daniela Horníková, Ph.D. (07.12.2022)

• Historie bioelektrických jevů
• Základní fyzikální a elektrochemické principy potřebné k popisu bioelektrických jevů.
• Membránový potenciál z různých pohledů. Povrchový potenciál
• Metody: Principy měření napětí a proudu. Střídavé signály a impedance. Operační zesilovače a jejich zapojení.
• Měření membránového potenciálu. Elektrody a jejich vlastnosti.
• Měření proudu. Metoda napěťového zámku. Metoda terčíkového zámku a její varianty. Vyhodnocování a zpracování signálu.
• Optické metody v elektrofyziologii. Fluorescence. Fluorescenční sondy. Geneticky kódované fluorescenční sondy. Principy optické mikroskopie. Fluorescenční mikroskopie. Konfokální mikroskopie. Dvoufotonová mikroskopie. Metody mikroskopie se superrozlišením. Digitální zpracování obrazu.
• Iontové kanály.Struktura. Principy funkce, Názvosloví, fyziologické role. Bakteriální kanály - toxiny. Komplexní kanály. Napětím aktivované iontové kanály. Ligandem aktivované iontové kanály. Principy aktivace. Rodiny ligandem aktivovaných kanálů. TRP kanály. Vnitrobuněčné kanály.
• Kinetika kanálů. Principy vyhodnocování záznamů jednotlivých kanálů. Evoluce kanálů.
• Kabelová teorie přenosu signálu. Synaptický přenos.
• Elektrické ryby. Generování elektrických signálů. Citlivost k elektrickým signálům a polím. Citlivost k elektrickým polím u hmyzu a členovců.
• Vnější elektrická pole. Úrazy elektrickým proudem. Působení vnějších elektrických polí na buňky. Přenos energie elektrickou cestou u mitochondrií a bakterií. Vznik makroskopických polí uvnitř organismu a jejich působení.
• Elektrické vyšetřovací metody. Historie. Principy. EKG, EEG, EMG.
• Magnetické a elektromagnetické pole. Vlastnosti magnetického pole. Magnetické pole Země. Orientace organismů podle magnetického pole Země. Polaritní a inklinační magnetický kompas. Vnímá člověk magnetické pole? Vliv elektromagnetických polí na organismy. Magnetoencefalografie. Magnetoterapie

angličtina

Poslední úprava: PUTA (08.04.2004)

Syllabus
INTRODUCTION AND BASIC TERMS. Voltage, current, capacitance, resistance, conductors, Ohm's law, electrochemistry, definition of potentials, electrode potentials, electromotive force, concentration cells, osmotic (Donnan) equilibrium, types of membrane potentials.

MEMBRANE THEORY OF BIOELECTRIC PHENOMENA. Ionic equilibria, ion channels, Nernst equation, passive electrical properties of nerve and muscle membranes. Cable theory. Electrotonus, membrane capacitace, length cocnstant and time constant. Conduction velocity in myelinated/nonmyelinated fibers. Saltatory conduction.

EQUIPMENT FOR BIOELECTRIC MEASUREMENTS. Amplifiers, devices, stimulators, oscilloscopes, microscopes, hardware and software equipment, data acquisition and their analysis.

ELECTROPHYSIOLOGICAL MEASUREMENT TECHNIQUES. Extracellular and intracellular recordings, electrodes for recording of bioelectric signals. Voltage clamp, current clamp, and patch clamp setups.

GENERAL ELECTROPHYSIOLOGY OF CELLS. Measurement of bioelectric phenomena in nerve and muscle cells, membrane potentials of plant cells.

GENERAL ELECTROPHYSIOLOGY OF TISSUES. Electric potentials of animal and plant tissues, electric organs in fish, electrophysiologiac measurements in Xenopus oocytes and chicken embryos, bioelectric phenomena in plants and animals.

ELECTROPHYSIOLOGICAL MEASUREMENTS IN VITRO. Peripheral nerves, neuronal tissue cultures, model synapse: neuromuscular junction, brain slices.

ELECTROPHYSIOLOGICAL MEASUREMENTS IN SITU. Electric activity in peripheral nerves, skeletal muscles, spinal cord, and brain. Sensoric organs and receptor potentials in sensoric organs.

ELECTROPHYSIOLOGICAL MEASUREMENTS IN VIVO. Electrodes implanted to brain, stereotaxis, measurement of electric activity in defined brain area. Organism as a spatial conductor, theory of biopotential measurements in a spatial conductor. Electrocardiography, electroencepahalography, electromyography, electroretinography.