פרופ' יובל גרעיני - ביופיסיקה וננופוטוניקה 86-895

אתר הקורס באינטרנט:  http://lemida.biu.ac.il/

מטרות הקורס:

הביופיסיקה היא תחום אינטרדיסיפלנארי המאפשר להסביר מגוון רחב של מערכות ביולוגיות בעזרת מודלים וחוקים פיסיקליים, כמו גם תחום שבו מפותחים מודלים וכלים פיסיקליים עבור המערכות הביולוגיות.

הקורס ביופיסיקה מתקדמת מתמקד במספר נושאים ביופיסיקליים בסיסיים הנלמדים הן ברמה התאורתית והן ברמה המעשית הקושרת שיטות ניסוי שונות המאשפרות ללמוד על המערכות הביולוגיות באופן מעשי.

 תוכן הקורס:

  1. מבוא למערכות ביולוגיות, קנה מידה של גדלים בסיסיים בביופיסיקה
  2. תנועה אקראית ודיפוסיה, פיתוח יחסי אינשטיין-סמולוכובסקי
  3. משוואות פיק הראשונה והשנייה, פתרונות שונים של משוואות הדיפוסיה ומשמעויות
  4. מבוא לביולוגיה מולקולרית – מבנה התא, גנטיקה ודינמיקה של ביטוי גנים
  5. משוואות לנג'וין - פיתוח המשוואה, פתרונה ומשמעות התוצאות במערכות שונות.
  6. משוואת סמולוכובסקי – פיתוח המשוואה ופתרונה (אנליטי ובאמצעות מחשב).
  7. מבנה חלבונים ושימוש בתוכנות על בסיס PDB
  8. תנועה בנוזל, מספרי ריינולדס קטנים, משוואת נאבייר-סטוקס ומשמעויות
  9. תרמודינמיקה של מערכות ביופיסיקליות, מערכת שני-מצבים
  10. פולימרים ו- DNA – תכונות, מבנה ותפקוד
  11. שיטות מדידה למולקולות בודדות, מנועים מולקולריים
  12. מעבר על מבחר נושאים שונים (סמינרים המועברים על ידי המשתתפים בקורס). נושאים אלו כוללים שיטות מדידה שונות כמו: א. מלקחיים אופטיות, ב. מעבר אנרגיה פלואורוסנטי רזונטיוי, ג. מלקחיים מגנטיות וטופואיזומרז, ד. שיטות למציאת הרצף הגנטי של DNA, ה. שימוש במקרוסקופ כח אטומי למדידת התכונות המכניות של חלבונים, ו. מדידת תכונות הביטוי של גנים בתאים חיים, ז. שיטות קורלציה ספקטרוסקופית, ח. מציאת מבנה חלבון ועוד.

חובות הקורס:

דרישות קדם: קורסי החובה של תואר ראשון, ובמיוחד מכניקה סטטיסטית, מכניקה אנליטית, אופטיקה, תורת הקוונטים.

חובות / דרישות / מטלות:

 

  1. השתתפות בשעורים
  2. הגשת 4-5 תרגילי בית במהלך הקורס
  3. הכנת סמינר והעברתו מתוך רשימת נושאים נבחרים
  4. מבחן סיום

 

מרכיבי הציון הסופי (ציון מספרי / ציון עובר):

 

60% מבחן + סמינר,    40% תרגילי בית + השתתפות

ביבליוגרפיה:

  1. Random walks in biology. Howard C. Berg, Princeton University Press 1993.
  2. Biological Physics, energy, information, life. Philip Nelson, W.H. Freeman and Company, New York, 2004.
  3. Physical biology of the cell, Rob Phillips, Jane Kondenov and Julie Theriot.
  4. Molecular Driving Forces: Statistical Thermodynamics in Biology, Chemistry, Physics, and Nanoscience. Ken Dill and Sarina Bromberg, Garland Science, 2010.
  5. Journal articles

 

 חומר מחייב למבחנים: החומר שיועבר בקורס