Ders AdıKodu Yerel KrediAKTS Ders (saat/hafta)Uygulama (saat/hafta)Laboratuar (saat/hafta)
BiyofizikMBG408135300
ÖnkoşullarYok
YarıyılGüz
Dersin Diliİngilizce, Türkçe
Dersin SeviyesiLisans
Dersin TürüSeçmeli @ Moleküler Biyoloji ve Genetik Lisans Programı
Ders KategorisiUzmanlık/Alan Dersleri
Dersin Veriliş ŞekliYüz yüze
Dersi Sunan Akademik BirimMoleküler Biyoloji ve Genetik Bölümü
Dersin KoordinatörüSemiha Erişen
Dersi Veren(ler)
Asistan(lar)ı
Dersin AmacıBu dersin amacı, biyolojik sistemlerin fiziksel temellerini tanıtarak; hücrelerin mekanik, elektriksel, termodinamik ve termal özelliklerini kavratmak, biyolojik olayları fiziksel modellerle açıklama becerisini geliştirmek ve disiplinlerarası bir bakış açısı kazandırmaktır. Biyofiziğin temel ilkelerini anlamak ve biyolojik olayları fiziksel bakış açısıyla yorumlayabilmek hedeflenmektedir.
Dersin İçeriğiHücre yapısı ve biyofiziksel özellikleri; hücrelerin mekanik davranışları (gerilme, elastisite, viskoelastisite); elektriksel özellikler: membran potansiyeli, iyon taşınımı, aksiyon potansiyeli; termodinamik prensipler: enerji dönüşümleri, serbest enerji, entropi; termal özellikler: difüzyon, ısı transferi, biyolojik sistemlerde sıcaklık kontrolü; biyomoleküllerin fiziksel özellikleri (protein, DNA, lipidler); biyofiziksel ölçüm teknikleri (mikroskopi, AFM, patch-clamp, spektroskopi); biyoteknoloji ve tıp uygulamalarında biyofizik örnekleri (ilaç taşıma, biyosensörler, doku mühendisliği); floresans, optogenetik, ışık-madde etkileşimi; sitokeleton biyofiziği, hücre göçü, mekanotransdüksiyon.
Ders Kitabı / Malzemesi / Önerilen Kaynaklar
  • Rodney Cotterill, Biophysics: An Introduction
  • Philip Nelson, Biological Physics: Energy, Information, Life
  • William Bialek, Biophysics: Searching for Principles
  • Roland Glaser, Biophysics: An Introduction
  • Güncel araştırma makaleleri (Nature Biophysics, Biophysical Journal vb.)
  • Ders notları ve öğretim üyesi tarafından sağlanacak ek materyaller
  • Optophysiology: Illuminating cell physiology with optogenetics
  • How cytoskeletal crosstalk makes cells move: bridging cell-free and cell studies
Opsiyonel Program BileşenleriYok

Ders Öğrenim Çıktıları

  1. Bu dersin sonunda öğrenciler fiziksel kavramlar açısından canlı sistemlerde madde, enerji, yapı ve bilgi akışıhakkında kapsamlı bilgi sahibi olacaktır.
  2. Bu dersin sonunda öğrenciler yapısal ve işlevsel açıdan biyomoleküller ve hücre yapıtaşları hakkında kapsamlı bilgi sahibi olacaktır.
  3. Bu dersin sonunda öğrenciler radyoaktivite hakkında kapsamlı bilgi sahibi olacaktır.
  4. Bu dersin sonunda öğrenciler enerji ve metabolik hız hakkında kapsamlı bilgi sahibi olacaktır.
  5. Bu dersin sonunda öğrenciler termodinamik sistemler, entropi hakkında kapsamlı bilgi sahibi olacaktır.

Ders Öğrenim Çıktısı & Program Çıktısı Matrisi

DÖÇ-1DÖÇ-2DÖÇ-3DÖÇ-4DÖÇ-5

Haftalık Konular ve İlgili Ön Hazırlık Çalışmaları

HaftaKonularÖn Hazırlık
1Konu Anlatımı: Biyofiziğe Giriş, Biyolojik Sistemlerde Enerji Kavramı Sınıf-içi Uygulama (5 dk.): Enerji dönüşümüne günlük yaşamdan örnekler Sınıf-içi Tartışma (5 dk.): “Canlı sistemlerde enerji neden sürekli yenilenmelidir?Nelson, Biological Physics (3rd ed.): Bölüm 1, s. 1–25 Bialek, Biophysics: Bölüm 1, s. 1–20
2Konu Anlatımı: Termodinamik İlkeler (1. ve 2. yasa) Sınıf-içi Uygulama (5 dk.): Hücre içi enerji dönüşümleri için örnek hesaplama Sınıf-içi Tartışma (5 dk.): ATP’nin biyolojik önemiNelson: Bölüm 2–3, s. 29–88 Glaser, Biophysics: An Introduction: Bölüm 2, s. 23–54
3Konu Anlatımı: Difüzyon, Ozmoz, Membran Taşınımı Sınıf-içi Uygulama (5 dk.): Fick yasaları ile difüzyon hızı hesabı Sınıf-içi Tartışma (5 dk.): Hücre zarında seçici geçirgenlikNelson: Bölüm 5, s. 117–150 Cotterill, Biophysics: An Introduction: Bölüm 3, s. 65–100
4Konu Anlatımı: Biyomoleküllerin Fiziksel Özellikleri (Protein, DNA, Lipid) Sınıf-içi Uygulama (5 dk.): DNA’nın çift sarmal boyunun hesaplanması Sınıf-içi Tartışma (5 dk.): Protein yapısının biyolojik işlevle ilişkisiBialek: Bölüm 2–3, s. 45–110 Nelson: Bölüm 7, s. 200–240
5Konu Anlatımı: Hücre Zar Potansiyeli, Nernst Denklemi Sınıf-içi Uygulama (5 dk.): Potasyum iyonu için denge potansiyeli hesabı Sınıf-içi Tartışma (5 dk.): Sinir hücresinde elektriksel sinyal iletimiNelson: Bölüm 10, s. 280–310 Glaser: Bölüm 5, s. 101–130
6Konu Anlatımı: Aksiyon Potansiyeli ve Sinir İletimi Sınıf-içi Uygulama (5 dk.): Hodgkin-Huxley modelinden örnek Sınıf-içi Tartışma (5 dk.): İyon kanallarının biyomedikal önemiNelson: Bölüm 11, s. 310–340 Bialek: Bölüm 5, s. 150–180
7Konu Anlatımı: Kas Fizyolojisinin Biyofiziği Sınıf-içi Uygulama (5 dk.): Kas kasılması için güç–enerji ilişkisi hesabı Sınıf-içi Tartışma (5 dk.): ATP tüketimi ve kas performansıNelson: Bölüm 12, s. 350–390 Phillips, Physical Biology of the Cell: Bölüm 11, s. 420–460
8Ara Sınav 1
9Konu Anlatımı: Hücrede Mekanik Özellikler (Elastisite, Gerilme) Sınıf-içi Uygulama (5 dk.): Hücre zarının gerilme–genlik ilişkisi Sınıf-içi Tartışma (5 dk.): Mekanik kuvvetlerin hücre davranışına etkisiBoal, Mechanics of the Cell (2nd ed.): Bölüm 3–4, s. 80–150 Nelson: Bölüm 13, s. 400–440
10Konu Anlatımı: Floresans, optogenetik ve ışık–madde etkileşimi. Sınıf-içi Uygulama: Floresan proteinlerin (GFP) emisyon spektrumunun incelenmesi (örnek veri üzerinden). Sınıf-içi Tartışma: “Optogenetik yöntemler beyin araştırmalarında neden devrimsel kabul edilmektedir?”Optophysiology: Illuminating cell physiology with optogenetics
11Konu Anlatımı: Sitokeleton biyofiziği, hücre göçü ve mekanotransdüksiyon. Sınıf-içi Uygulama: Hücre göçü hızının substrat sertliğine bağlı basit modelle gösterilmesi. Sınıf-içi Tartışma: Mekanik kuvvetler hücre kaderini (örneğin farklılaşma) nasıl etkiler?How cytoskeletal crosstalk makes cells move: bridging cell-free and cell studies
12Konu Anlatımı: Sunumlar Sınıf-içi Uygulama: Gruplar biyofiziksel bir konuyu sunar Sınıf-içi Tartışma: Sunum sonrası tartışmaKonuya göre kaynak seçimi
13Konu Anlatımı: Sunumlar Sınıf-içi Uygulama: Gruplar biyofiziksel bir konuyu sunar Sınıf-içi Tartışma: Sunum sonrası tartışmaKonuya göre kaynak seçimi
14Konu Anlatımı: Sunumlar Sınıf-içi Uygulama: Gruplar biyofiziksel bir konuyu sunar Sınıf-içi Tartışma: Sunum sonrası tartışmaKonuya göre kaynak seçimi
15Konu Anlatımı: Sunumlar Sınıf-içi Uygulama: Gruplar biyofiziksel bir konuyu sunar Sınıf-içi Tartışma: Sunum sonrası tartışma Sınıf-içi Tartışma (5 dk.): Araştırma konularının endüstrideki uygulanabilirliğiKonuya göre kaynak seçimi
16Final

Değerlendirme Sistemi

EtkinliklerSayıKatkı Payı
Devam/Katılım1420
Laboratuar
Uygulama
Arazi Çalışması
Derse Özgü Staj
Küçük Sınavlar/Stüdyo Kritiği
Ödev
Sunum/Jüri120
Projeler
Seminer/Workshop
Ara Sınavlar120
Final140
Dönem İçi Çalışmaların Başarı Notuna Katkısı
Final Sınavının Başarı Notuna Katkısı
TOPLAM100

AKTS İşyükü Tablosu

EtkinliklerSayıSüresi (Saat)Toplam İşyükü
Ders Saati143
Laboratuar
Uygulama
Arazi Çalışması
Sınıf Dışı Ders Çalışması144
Derse Özgü Staj
Ödev
Küçük Sınavlar/Stüdyo Kritiği
Projeler
Sunum / Seminer120
Ara Sınavlar (Sınav Süresi + Sınav Hazırlık Süresi)120
Final (Sınav Süresi + Sınav Hazırlık Süresi)120
Toplam İşyükü :
Toplam İşyükü / 30(s) :
AKTS Kredisi :
Diğer NotlarYok