Teoretisk biofysik
Theoretical Biophysics

EXTQ02, 7.5 högskolepoäng, A (Avancerad nivå)

Gäller för: 2024/25
Fakultet: Lunds tekniska högskola
Beslutad av: Programledning F/Pi
Beslutsdatum: 2024-04-15
Ikraftträdande: 2024-05-08

Allmänna uppgifter

Fördjupning: Avancerad nivå, kurs/er som inte kan klassificeras
Valfri för: BME5-bf, F4, F4-tf, F4-bm, N4
Undervisningsspråk: Kursen ges på engelska

Syfte

Kursens syfte är att studenten efter avslutad kurs ska ha tillägnat sig kunskap om fysikaliska frågeställningar inom biologin, både från ett teoretiskt, matematiskt perspektiv och med datorsimuleringar. Kursen syftar även till att ge studenten de allmänna biologiska kunskaper som behövs för att förstå sådana frågeställningar.

Mål

Kunskap och förståelse
För godkänd kurs skall studenten

• kunna översiktligt redogöra för grundläggande cell- och molekylärbiologi,
• kunna självständigt redogöra för statistiskt-mekaniska modeller för grundläggande biofysikaliska fenomen,
• kunna självständigt och i detalj redogöra för modeller och ekvationer som beskriver dynamik i celler och rörelser av vätskor i biofysikaliska system.

Färdighet och förmåga
För godkänd kurs skall studenten

• kunna tillämpa fysikaliska lagar för att göra grova uppskattningar av biologiskt relevanta kvantiteter,
• kunna använda enkla statistiskt-mekaniska modeller i biologiska tillämpningar med insikt om bakomliggande antaganden,
• kunna självständigt formulera och använda modellekvationer för dynamik i biofysikaliska system utifrån bakomliggande antaganden.

Värderingsförmåga och förhållningssätt
För godkänd kurs skall studenten

• kunna bedöma hur fysikaliska modeller lämpligast kan tillämpas på biologiska fenomen,
• kunna kritiskt diskutera fysikaliska modellers möjligheter och begränsningar inom biologin.

Kursinnehåll

Kursen behandlar:

• cellens uppbyggnad med organeller och andra strukturer,
• centrala molekylärbiologiska processer,
• grundläggande genetik,
• längdskalor och tidsskalor i biologiska system och processer,
• grundläggande statistisk-mekaniska begrepp inom biofysiken,
• Debye-skärmning av elektriska laddningar i saltlösningar,
• grundläggande strukturbildning hos proteiner och DNA,
• fysikaliska egenskaper hos polymerkedjor,
• elasticitet hos biologiska membran,
• Navier-Stokes ekvationer för att beskriva vätskors rörelse,
• Reynolds-talet och dess innebörd,
• Hagen-Poiseuilles lag för viskösa flöden i vaskulära nätverk,
• Brownsk rörelse, slumpvandring och diffusion,
• Stokes lag och relationen mellan diffusion och viskositet,
• cellulära infångningsprocesser och andra tillämpningar av diffusion inom biologin,
• massverkans lag och dynamik i kemiska interaktionsnätverk,
• fotosyntesen, molekylära motorer och nervsignaler.

Kursens examination

Betygsskala: TH - (U, 3, 4, 5) - (Underkänd, Tre, Fyra, Fem)
Prestationsbedömning:

Examination sker i form av individuella skriftliga inlämningsuppgifter under kursens gång, gruppuppgift med muntlig redovisning under kursens gång samt individuell muntlig tentamen vid kursens slut.

Om så krävs för att en student med varaktig funktionsnedsättning ska ges ett likvärdigt examinationsalternativ jämfört med en student utan funktionsnedsättning, så kan examinator efter samråd med universitetets avdelning för pedagogiskt stöd fatta beslut om alternativ examinationsform för berörd student.

Moduler
Kod: 0124. Benämning: Seminarieuppgift.
Antal högskolepoäng: 1.5. Betygsskala: UG - (U, G). Prestationsbedömning: Godkänd seminarieuppgift.
Kod: 0224. Benämning: Inlämningsuppgifter.
Antal högskolepoäng: 2.5. Betygsskala: TH - (U, 3, 4, 5). Prestationsbedömning: Godkända inlämningsuppgifter.
Kod: 0324. Benämning: Muntlig tentamen.
Antal högskolepoäng: 3.5. Betygsskala: TH - (U, 3, 4, 5). Prestationsbedömning: Muntlig tentamen.

Antagningsuppgifter

Förutsatta förkunskaper: Obligatoriska kurser inom civilingenjörsprogrammet teknisk nanovetenskap eller motsvarande.
Begränsat antal platser: Nej
Kursen kan ställas in: om färre än 5 anmälda.
Kursen överlappar följande kurser: TEK267 EXTQ01

Kurslitteratur

• Rob Phillips, Jane Kondev, Julie Therot, Hernan G. Garcia: Physical Biology of the Cell, second edition. Garland Science, 2013.

Kontaktinfo

Kursansvarig: Carl Troein, carl.troein@cec.lu.se
Hemsida: https://canvas.education.lu.se/courses/2865