Вопросы к экзамену по биофизике, 2017: Дата: 3 июня, суббота!

1. Биофизика как наука. Предмет, задачи и объект исследования биофизики. Философские проблемы биофизики.

2. История становления биофизики как науки. Методы изучения в биофизике.

3. Термодинамические системы. Параметры состояния.

4. Внутренняя энергия, работа и тепло.

5. Обратимые и необратимые процессы.

6. Понятие термодинамического равновесия. Равновесные и неравновесные системы.

7. Первый закон термодинамики. История открытия. Формулировка, физический и биологический смысл.

8. Термодинамические функции состояния (термодинамический потенциал). Свободная энергия Гиббса. Примеры использования термодинамических представлений

9. Энтальпия. Закон Гесса. Примеры использования в биологических системах.

10. Виды теплоты, теплопродукция. Удельная теплопродукция. Примеры.

11. Второе начало термодинамики. История открытия. Формулировка, физический и биологический смысл.

12. Энтропия. Свойства энтропии. Её физический и биологический смысл с позиций термодинамики и молекулярной физики.

13. Изменение энтропии в открытых системах. Определение скорости продукции энтропии в открытых системах.

14. Работоспособность биологических систем. Градиенты.

15. Баланс энтропии при росте и развитии организмов.

16. Сравнительная характеристика стационарного состояния и термодинамического равновесия.

17. Термодинамический подход к анализу сопряжённых процессов. Связь между потоками, движущими силами и скоростью продуцирования энтропии при сопряжении. Соотношения Онзагера. Биологические примеры сопряжённых процессов.

18. Характеристики устойчивого и неустойчивого стационарного состояния системы. Диссипативная структура.

19. Скорость продуцирования энтропии вблизи стационарного состояния системы. Теорема Пригожина.

20. Общие свойства систем вблизи от термодинамического равновесия. Общие свойства систем вдали от термодинамического равновесия.

21. Флуктуации в термодинамической системе. Свойства и значения флуктуаций вблизи и вдали от термодинамического равновесия.

22. Феномен белка в биофизике. Уникальность строения и свойств белка.

23. Фибриллярные белки. Мембранные белки. Глобулярные белки. Характеристика, примеры.

24. Элементарные взаимодействия в белках: ковалентные, координационные связи в белках.

25. Силы Ван-дер-Ваальса, характеристика, примеры на белковых молекулах.

26. Энергия Ван-дер-Ваальсова взаимодействия: взаимодействие сил отталкивания и притяжения в белках, формула Леннард-Джонса.

27. Элементарные взаимодействия в белках: водородные связи, их характеристика.

28. Элементарные взаимодействия в белках: гидрофобные взаимодействия, их характеристика.

29. Первичная структура белка. Пептидная связь и её свойства. Пространственная конфигурация полипептидной цепи. Факторы её определяющие.

30. Вторичная структура белка. Типы вторичной структуры, их особенности.

31. Третичная структура белка, характеристика. Четвертичная структура белка, характеристика, отличия от агрегатов.

32. Общие закономерности, наблюдаемые в структуре белков. Мотивы укладки. Термодинамические характеристики образования структур белковых молекул.

33. Физическая теория фазовых переходов. Понятие фазового перехода. Типы фазовых переходов. Образование и разрушение пространственной структуры белка с позиции теории фазовых переходов.

34. Денатурация белка. Термодинамическая характеристика денатурации. Этапы денатурации белка. Механизмы денатурации. Способы денатурации. Ренатурация.

35. Строение атома, теории Томсона, Резерфорда. Первый и второй постулаты Бора. Атомные спектры.

36. Фотофизические и фотохимические превращения биосистем. Классификация фотобиологических процессов.

37. Физические аспекты поглощения света молекулами вещества при протекании фотобиологических процессов. Особенности строения хроматофорных групп, типы электронных переходов.

38. Фотофизическая дезактивация электронно-возбужденной молекулы. Типы. Характеристика.

39. Люминесценция. Фосфоресценция, флуоресценция. Классификация видов люминесценции в зависимости от вида возбуждения.

40. Механизмы люминесценции. Возможные варианты протекания этого процесса. Правило Стокса. Энергетический выход, закон Вавилова.

41. Применение люминесценции в биологии и медицине.

42. Лазеры. Типы лазеров. Определение. Принцип действия лазера. Инверсная нацеленность. Активная среда. Системы возбуждения.

43. Особенности лазерного излучения.

44. Первичные механизмы и биологическое действие лазерного излучения.

45. Изменения свойств ткани и ее температуры под действием непрерывного мощного лазерного излучения. Фазы.

46. Использование лазерного излучения. Лазерная диагностика. Лазерное излучение в биологии, в терапии и хирургии.

47. Рентгеновское излучение. Общие понятия, история открытия. Источники рентгеновского излучения.

48. Тормозное рентгеновское излучение, характеристика. Спектр тормозного рентгеновского излучения.

49. Характеристическое рентгеновское излучение, характеристика. Спектр характеристического рентгеновского излучения. Закон Мозли.

50. Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом. Закон ослабления. Физические основы использования рентгеновского излучения в биологии и медицине.

51. Радиоактивность. История открытия. Основной закон радиоактивного распада. Постоянная распада. Период полураспада. Активность.

52. Основные виды радиоактивного распада. Характеристика.

53. Количественные характеристики взаимодействия ионизирующего излучения с веществом (линейная тормозная способность вещества, линейная плотность ионизации, средний линейный пробег).

54. Биофизические основы действия ионизирующего излучения. Основные стадии. Общие закономерности биологической стадии.

55. Естественная и искусственная радиоактивность. Примеры.