- •Биофизика Авторы: Сафонова Лариса Петровна, Щукин Сергей Игоревич
- •Раздел 3. Содержание дисциплины
- •3.1. Введение. Общие свойства живых систем
- •3.2. Термодинамика биологических процессов
- •3.3. Основы молекулярной биофизики
- •3.4. Элементы физической химии
- •3.5. Структурные основы функционирования мембран
- •3.6. Основы биофизики мембранных процессов
- •3.6.1. Транспорт веществ через биологические мембраны.
- •3.6.2. Механизмы электрогенеза в клетках.
- •3.7. Пассивные электрические и магнитные свойства биологических тканей
- •3.8. Механизмы формирования внешних электрических полей тканей и органов
- •3.9. Основы биофизики мышечного сокращения
- •3.10. Автоволновые процессы в активных средах
- •3.11. Биофизика органов чувств
- •3.12. Биофизика сложных систем
- •Раздел 4. Семинары
- •4.1. Пассивные электрические и магнитные свойства биологических тканей
- •4.2. Биофизика системы кровообращения
- •4.3. Термодинамика биологических процессов. Молекулярная биофизика. (Решение задач)
- •4.4. Теория Дебая –Хюккеля о равновесных свойствах электролитов. (Решение задач)
- •4.5. Биофизика мембранных процессов: диффузионный перенос, ионные равновесия – уравнение Нернста и Доннановский потенциал. (Решение задач)
- •4.6. Биофизика мембранных процессов: механизмы формирования потенциала покоя клетки. (Решение задач)
- •4.7. Биофизика мембранных процессов: механизмы формирования потенциала действия, распространение возбуждения по нервному волокну. (Решение задач)
- •4.8. Биофизика мышечного сокращения. Автоволновые процессы в активных средах. (Решение задач)
- •4.9. Механизмы формирования сигнала электрокардиограммы, эквивалентный электрический генератор сердца. (Решение задач)
- •Раздел 5. Лабораторные работы
- •5.1. Исследование дисперсии электропроводности биологической ткани
- •5.2. Моделирование, анализ и исследование информативности сигналов импедансной реографии (реовазограммы и реокардиограммы)
- •5.3. Определение оптических параметров фантомов биотканей спектрофотометрическим методом
- •Раздел 6. Самостоятельная работа
- •6.1. Самостоятельная проработка лекций и литературы для подготовки к рубежному контролю
- •6.3. Самостоятельная подготовка к выполнению и защите лабораторных работ
- •6.4. Самостоятельная проработка курса лекций и литературы для подготовки к экзамену
- •Раздел 7. Курсовой проект, курсовая работа
- •7.1. Расчет биофизических характеристик внешних полей организма/внешних диагностических, терапевтических воздействий
- •Раздел 8. Учебно-методические материалы
- •8.1. Основная литература
- •8.2. Дополнительная литература
3.7. Пассивные электрические и магнитные свойства биологических тканей
Электропроводность живых тканей, удельное сопротивление, частотная дисперсия электропроводности. Диэлектрические свойства живых тканей, типы поляризации в биотканях и их характеристические частоты релаксации, частотная дисперсия диэлектрической проницаемости биоткани. Прохождение постоянного и переменного тока через биоткань. Импеданс биоткани, дисперсия импеданса. Магнитные свойства живых тканей.
3.8. Механизмы формирования внешних электрических полей тканей и органов
Биофизические принципы исследования электрических полей в организме. Потенциал электрического поля токового униполя в однородной неограниченной среде. Потенциал электрического поля, создаваемого конечным диполем. Дипольный эквивалентный электрический генератор сердца. Стандартные отведения Эйнтховена регистрации сигналов ЭКГ. Векторная электрокардиография. Мультипольный и многодипольный электрические эквивалентные генераторы сердца. Внешнее электрическое поле коры головного мозга, многодипольный эквивалентный электрический генератор головного мозга, электроэнцефалография.
3.9. Основы биофизики мышечного сокращения
Поперечно-полосатая мускулатура, структура сократительного аппарата, молекулярная организация. Феноменологические соотношения между нагрузкой, скоростью сокращения и общей мощностью мышцы, эмпирическое уравнение Хилла. Упругие свойства мышцы, режимы сокращения и их характеристики, понятие тетануса. Скольжение толстых и тонких нитей, мостиковая гипотеза генерации силы, этапы мышечного сокращения. Кинетическая теория мышечного сокращения В.И. Дещеревского.
3.10. Автоволновые процессы в активных средах
Понятия активной среды и автоволны. Модель Винера-Розенблюта для описания распространения автоволн в активных средах. Математическая модель описания автоволнового процесса. Механизмы распространения автоволн в однородных и неоднородных средах; свойства автоволн; ревербератор, автоволновые вихри в миокарде.
3.11. Биофизика органов чувств
Общие принципы функционирования сенсорных систем. Механизмы преобразования информации в рецепторах сенсорных систем. Рецепторы сенсорных систем, классификация рецепторов. Кодирование информации в органах чувств, передача и обработка информации в нервных центрах. Биофизика слуха: строение слухового анализатора; распространение механических колебаний; слуховая рецепция. Биофизика зрения: светопреломляющая система глаза; биофизический механизм восприятия света фоторецепторами: фоторецепторная мембрана; реакция родопсина на действие света; рецепторные потенциалы и распространение сигнала по сетчатке; особенности колбочек.
3.12. Биофизика сложных систем
Биофизика кровообращения: элементы биомеханики сердца; особенности сократимости миокарда; фазы сердечного цикла; параметры насосной функции сердца. Биофизические закономерности движения крови по сосудам: основные показатели гемодинамики, основные гемодинамические соотношения. Метод импедансной реографии: модели обобщенного сосудистого участка и участка конечности; основное реографическое уравнение; количественные параметры реографической кривой; неинвазивное пределение параметров насосной функции сердца методом импедансной реокардиографии. Биофизика дыхания: аппарат вентиляции, течение воздуха в каналах, условие неразрывности струи, критический уровень ветвления, диффузия кислорода и углекислого газа.