
- •1. Биофизика как наука. Современные достижения биофизики и их значения для биологии и медицины.
- •2. Первое, второе и третье начало термодинамики.
- •3. Термодинамика биологической системы.
- •4. Энтропия. Энтропия и вероятность, скорость продукции энтропии. Соотношение Онзагера между потоком и движущей силой есть взаимосвязь.
- •5. Вязкость жидкости. Уравнение Ньютона. Ньютоновские и неньютоновские жидкости (на примере крови).
- •6. Течение вязкой жидкости по трубам. Уравнение Пуазейля. Гидравлическое сопротивление.
- •7. Ламинарное и турбулентное течение жидкости, число Рейнольдса.
- •9. Строение стенок сосудов и их механические свойства. Закон Лапласа, уравнение Ламе. Функциональные группы сосудов.
- •10. Факторы, обеспечивающие движение крови по кровеносным сосудам. Влияние эластических свойств на гемодинамику. Роль эффекта компрессионной камеры.
- •11. Работа и мощность сердца.
- •12. Пульсовые колебания скорости кровотока. Пульсовые колебания давления. Пульсовая волна. Уравнение для гармонических пульсов волны. Скорость пульсов волны.
- •13. Гидравлическое сопротивление в различных отделах кровеносной системы. Объемная и линейная скорость кровотока в зависимости от поперечного сечения сосудов.
- •14. Электрическая модель сердца.
- •16. Мембранология как наука. Определение понятия биологическая мембрана. Функции мембраны. Современная жидко – кристаллическая мозаичная модель мембраны.
- •17. Химический состав мембран. Липидные и белковые компоненты. Структура молекулы фосфолипида. Вода, как структурный компонент мембраны.
- •18. Поляриметр. Его устройство и принцип работы. Использование поляриметра для определения концентрации оптически активных веществ.
- •19. Текучесть липидного бислоя. Микровязкость мембран. Уравнения Стокса – Эйнштейна. Фазовые переходы в мембране. Значимость жидко – кристаллического состояния мембран для их функционирования.
- •20. Модельные мембранные системы. Использование липосом для транспорта лекарственных веществ.
- •21. Электронная микроскопия в исследовании биологических мембран. Устройство электронного микроскопа. Метод замораживания – скалывания, замораживания – травления.
- •22. Метод дифференциальной сканирующей калориметрии. Применение его для изучения фазовых переходов в биологических мембранах.
- •23. Мембранный транспорт. Виды мембранного транспорта и их особенности.
- •24. Пассивный транспорт неэлектролитов – обычная диффузия. Уравнение Фика.
- •25. Облегченная диффузия. Кинетическая схема транспорта незаряженных частиц с учетом переносчика. Уравнение облегченной диффузии.
- •26. Возможные схемы прохождения ионов через мембраны клеток. Основные подходы для описания транспорта ионов. Структура ионных каналов.
- •27. Пассивный транспорт. Уравнение Теорелла, Нернста – Планка.
- •29. Активный транспорт ионов Ca и н. Значимость ионных градиентов, создаваемых системами активного транспорта, для жизнедеятельности клетки.
- •30. Физические принципы вторично – активного транспорта. Аминокислот, сахаров, Na – Ca – обмен.
- •31. Мембранный потенциал. Методы измерения мембранного потенциала. Микроэлектродная техника.
- •32. Возникновение потенциала покоя. Гипотеза Бернштейна. Уравнение Нернста. Уравнение Гольдмана – Ходжами – Катца. Эквивалентная электрическая схема мембраны.
- •33. Потенциал действия – изменение проницаемости мембраны для ионов Na и k при генерировании потенциального действия.
- •34. Потенциал зависимые ионные каналы мембраны для k и Na. Структура, особенности функции. Изменение проницаемости мембраны для k и Na в различные фазы потенциального действия.
- •35. Свойства потенциала. Действия и его биологическое значение. Распределение нервного импульса по нервному волокну.
22. Метод дифференциальной сканирующей калориметрии. Применение его для изучения фазовых переходов в биологических мембранах.
Для изучения количества теплоты, выделяющегося или поглощаемого в различных физических, химических и биологических процессах, применяют ряд методов, совокупность составляет колориметрию. Калориметрическими методами измеряют теплоемкость тел, теплоты фазовых переходов, растворения, смачивания, адсорбции, теплоты, сопровождающие химические реакции, энергию излучения, радиоактивный распад и так далее.
23. Мембранный транспорт. Виды мембранного транспорта и их особенности.
Важным элементом функционирования мембран является их способность пропускать или не пропускать молекулы (атомы) и ионы. Вероятность такого проникновения частиц зависит как от направления так и от разновидности молекул и ионов. Транспортным переносом частиц называют необратимые процессы в результате которых в физической системе происходит пространственное перемещение (перенос) массы, импульса, энергии, заряда или какой – либо другой физической величины. Как синоним переноса частиц в биофизике широкое распространение получил также термин транспорт частиц. В биофизике мембранных процессов принято различать пассивный и активный транспорт веществ через биологические мембраны. Пассивный транспорт веществ осуществляется за счет энергии, сконцентрированной в каком- либо градиенте и энергии метаболических процессов клеток непосредственно на этот перенос не расходуется. Пассивный транспорт всегда происходит по направлению градиентов химического и электрохимического потенциалов, то есть от более высокого энергетического уровня к более низкому, результатом чего является уменьшение градиентов, если нет других процессов, которые обеспечивают их поддержание на постоянном уровне. Различают следующие типы пассивного транспорта веществ и ионов через биологические мембраны: 1. Простая диффузия. 2. Перенос через поры (каналы) по градиенту концентрации вещества или иона. 3. Облегченная диффузия. Активным транспортом называют процесс переноса веществ или ионов против их градиентов, который может осуществляться за счет энергии метаболического процесса . Следовательно этот процесс может протекать самопроизвольно и является сопряженным с поставляющим для него энергию процессом. Различают 2 разновидности активного транспорта – первично-активный транспорт и вторично – активный транспорт. Под первично – активным транспортом понимают транспорт веществ против градиента их концентраций при непосредственном сопряжении с реакцией типа гидролиза АТФ. При вторично – активном транспорте используется энергия электрохимического градиента, либо какого – то вещества, для “накачивание” другого вещества против градиента его градиента. Химическим потенциалом данного вещества к называется величина, численно равная энергии Гиббса, приходящаяся на 1 моль этого вещества. Математически химический потенциал определяется как частая производная от энергии Гиббса G по количеству какого либо вещества, при постоянстве температуры, давления и количеств всех других веществ m1 (l не = к): к = (G/mк) Р, T, m (l не = к), для разбавленного раствора концентрации вещества С: =0 + RTlnC, где 0 – стандартный химический потенциал, численно равный химическому потенциалу данного вещества при его концентрации 1 моль/л в растворе. Электрохимический потенциал - величина, численно равная, энергии Гиббса G на один моль данного вещества, помещенного в электрическом поле. Для разбавленных растворов: = =0 + RTlnC + ZF, где F – 96500 кл/моль – число Фарадея, Z – заряд иона электролита, - потенциал электрического поля, T [K] – температура.