Politechnika
Warszawska

Katalog
ECTS

Nazwa przedmiotu:

Procesy transportowe w organizmach żywych

Koordynator przedmiotu:

prof. dr. hab. inż. Arkadiusz Moskal

Status przedmiotu:

Obowiązkowy

Poziom kształcenia:

Studia II stopnia

Program:

Inzynieria Chemiczna i Procesowa

Grupa przedmiotów:

obowiązkowe

Kod przedmiotu:

1070-ICBIN-MSP-109

Semestr nominalny:

1 / rok ak. 2019/2020

Liczba punktów ECTS:

1

Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:

1. Godziny kontaktowe z nauczycielem akademickim wynikające z planu studiów 15 2. Godziny kontaktowe z nauczycielem akademickim w ramach konsultacji, egzaminów, sprawdzianów etc. 9 3. Godziny pracy samodzielnej studenta w ramach przygotowania do zajęć oraz opracowania sprawozdań, projektów, prezentacji, raportów, prac domowych etc. 6 4. Godziny pracy samodzielnej studenta w ramach przygotowania do egzaminu, sprawdzianu, zaliczenia etc. 10 Sumaryczny nakład pracy studenta 40

Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:

-

Język prowadzenia zajęć:

polski

Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:

-

Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:

• Wykład15h
• Ćwiczenia0h
• Laboratorium0h
• Projekt0h
• Lekcje komputerowe0h

Wymagania wstępne:

brak

Limit liczby studentów:

brak

Cel przedmiotu:

1. Zapoznanie studentów z podstawami matematycznymi procesów transportowych zachodzących w układach ożywionych w odniesieniu do procesów zachodzących w skali komórki oraz skali całego organizmu. 2. Wyjaśnienie i omówienie pojęć podstawowych związanych z bilansem masy, pędu i energii. 3. Zapoznanie studentów z metodami obliczeń procesów transportowych w układach ożywionych.

Treści kształcenia:

Wykład 1. Wprowadzenie. Definicja procesów transportowych i omówienie ich podstawowych mechanizmów. Dyfuzja, konwekcja. Transport masy pomiędzy komórkami. Transport przez membranę komórkową. Przedstawienie podstaw fizjologicznych układów transportowych i organów odpowiedzialnych za transport masy w organizmie człowieka: układ krążenia, układ oddechowy, układ trawienny, wątroba, nerki. 2. Wprowadzenie do biomechaniki płynów. Omówienie podstawowych informacji z mechaniki płynów: kinematyka płynu, zasady zachowania pędu, masy i energii w odniesieniu do elementu płynu. Relacje konstytutywne dla płynów: płyny Newtonowkie i płyny nie Newtonowskie. Reologia krwi i opis modelowania przepływu krwi w układzie krwionośnym. 3. Podstawy transportu masy w układach biologicznych. Wprowadzenie pojęcia strumienia masy. Podstawowe relacje bilansowe. Dyfuzja w układach rozcieńczonych. Dyfuzja jako proces stochastyczny. Wyznaczanie wartości współczynnika dyfuzji w układach rozcieńczonych. Obliczenia prostych problemów transportowych ustalona dyfuzja jednokierunkowa, nieustalona dyfuzja jednokierunkowa. Reakcje biochemiczne limitowane dyfuzją. 4. Transport w układach porowatych. Definicja układów porowatych i podstawowych wielkości je charakteryzujących. Opis matematyczny przepływu przez złoże porowate: (Darcy’s low, Brinkman equation). Transport substancji rozpuszczonej przez złoże porowate – efektywny współczynnik dyfuzji w hydrożelach. 5. Wpływ transportu masy na reakcje biochemiczne. Kinetyka reakcji i mechanizmy reakcji. Kinetyka reakcji enzymatycznych. Wpływ dyfuzji i konwekcji na reakcje chemiczne w szczególności reakcje enzymatyczne. 6. Transport pomiędzy komórkami. Kinetyka oddziaływań ligand – receptor. Receptor – ligand kinetyka oddziaływań. Adhezja komórek do powierzchni. 7. Makroskopowy transport masy w organach. Transport gazów pomiędzy krwią a tkanką. Transport w nerkach. Transport leku w tkance nowotworowej.

Metody oceny:

1.sprawdzian pisemny 2. dyskusja 3. seminarium

Egzamin:

nie

Literatura:

1. G.A. Truskey, F. Yuan, D.F. Katz, Transport Phenomena in Biological Systems, PEARSON, New York, 2010. 2. C.R. Ethier, C.A. Simmons, Introductory Biomechanics. From Cells to Organisms, Cambridge University Press, Cambridge, 2007.

Witryna www przedmiotu:

-

Uwagi:

Przedmiot jest realizowany w formie wykładu (14 wykładów po 1 godz.), na którym obecność nie jest obowiązkowa. Weryfikacja osiągnięcia efektów uczenia się jest dokonywana na podstawie wyniku zaliczenia pisemnego, które odbywa się na ostatnich zajęciach w semestrze. Na zaliczeniu studenci mogą posiadać jedynie klasyczne kalkulatory. Warunkiem zaliczenia przedmiotu jest uzyskanie pozytywnej oceny z zaliczenia pisemnego. Ocenę końcową z przedmiotu Procesy transportowe w organizmach żywych ustala się na podstawie wyniku punktowego zaliczenia pisemnego stosując skalę: < 26 pkt – 2; 26-30 pkt – 3; 31-35 pkt – 3,5; 36-40 pkt – 4; 41-45 pkt – 4,5; 46-50 pkt – 5. W przypadku nieuzyskania zaliczenia przedmiotu konieczne jest jego powtórzenie w kolejnym cyklu realizacji zajęć.

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka W1

Ma wiedzę niezbędną do rozwiązania równań różniczkowych oraz wyprowadzenia zależności matematycznych opartych na bilansie różniczkowym.
Weryfikacja: sprawdzian pisemny, dyskusja, seminarium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K2_W01
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_W, I.P7S_WG.o

Charakterystyka W2

Zna podstawowe aksjomaty bilansowania procesu ustalonego i nieustalonego w czasie dla płynów newtonowskich i płynów o dowolnej reologii.
Weryfikacja: sprawdzian pisemny, dyskusja, seminarium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K2_W04
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_W, I.P7S_WG.o, III.P7S_WG

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka U1

Potrafi przeanalizować wpływ parametrów procesowych na zjawiska transportowe zachodzące w układach ożywionych oraz na podstawie danych literaturowych potrafi zaproponować prosty model reologiczny.
Weryfikacja: dyskusja, seminarium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K2_U01
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_U, I.P7S_UW.o, III.P7S_UW.o

Charakterystyka U2

Potrafi określić kierunki dalszego uczenia się i realizować proces samokształcenia.
Weryfikacja: dyskusja, seminarium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K2_U03
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_U, I.P7S_UU

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka KS1

Rozumie potrzebę dokształcania się i podnoszenia swoich kompetencji zawodowych.
Weryfikacja: dyskusja, seminarium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K2_K01
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_K, I.P7S_KK