4.3. Термодинамика биологических процессов. Молекулярная биофизика. (Решение задач)

Решение задач закрытого типа на вычисление термодинамических характеристик (энергии Гиббса, электрохимического потенциала, количества теплоты, энтальпии, температуры, энтропии, диссипативной функции) различных процессов и систем, в том числе открытых систем.

Решение задач закрытого типа по оценке статистических параметров биополимеров (белков и нуклеиновых кислот): среднеквадратичных размеров клубка и плотной глобулы в сравнении с развернутой молекулой биополимера определенной первичной структуры. Оценка величины потенциальной энергии и силы взаимодействия между различными молекулами.

4.4. Теория Дебая –Хюккеля о равновесных свойствах электролитов. (Решение задач)

Решение задач закрытого типа по теории Дебая-Хюккеля: определение ионной силы растворов электролитов, параметра Дебая-Хюккеля, радиуса экранирования заряда; сравнение различных электролитов по указанным параметрам. Рассмотрение качественных теоретических вопросов.

4.5. Биофизика мембранных процессов: диффузионный перенос, ионные равновесия – уравнение Нернста и Доннановский потенциал. (Решение задач)

Решение задач закрытого типа с использованием уравнения Фика пассивной диффузии незаряженных частиц, уравнений для оценки потенциала Нернста и потенциала Доннана при переносе заряженных частиц через мембрану. Определение параметров, характеризующих диффузионный перенос (коэффициента диффузии, разности концентрации, толщины мембраны, проницаемости, коэффициента распределения), и параметров, характеризующих ионные равновесия (внутриклеточных и внеклеточных концентраций ионов и макромолекул, трансмембранной разности потенциалов). Рассмотрение качественных теоретических вопросов.

4.6. Биофизика мембранных процессов: механизмы формирования потенциала покоя клетки. (Решение задач)

Закрепление лекционного материала по пассивной электродиффузии ионов (уравнение Нернста-Планка; уравнение Теорелла и уравнение Гольдмана). Рассмотрение качественных теоретических вопросов и решение задач закрытого типа по механизмам формирования потенциала покоя клетки. Применение стационарного уравнения Гольдмана-Ходжкина-Катца для оценки величины потенциала покоя различных клеток и оценки относительной проницаемости ионов. Учет влияния активного транспорта ионов Na⁺ и K⁺ и различных веществ – блокаторов ионных каналов.

4.7. Биофизика мембранных процессов: механизмы формирования потенциала действия, распространение возбуждения по нервному волокну. (Решение задач)

Рассмотрение качественных теоретических вопросов и решение задач закрытого типа по механизмам формирования и свойствам потенциала действия возбудимой клетки. Закрепление следующих понятий: порог возбуждения, деполяризация, гиперполяризация, реполяризация, рефрактерность, возбудимость, проводимость, ЭДС, трансмембранный потенциал, равновесный потенциал Нернста. Использование уравнения Гольдмана-Ходжкина-Катца для оценки амплитуды потенциала действия. Оценка коэффициентов проницаемости и удельных проводимостей мембраны для различных ионов при формировании потенциала действия, сравнение с условиями формирования потенциала покоя. Оценка мембранных токов (ёмкостного и ионных). Решение задач на применение стационарного решения телеграфного уравнения распространения потенциала действия по нервному волокну; качественные теоретические вопросы.