Тема 1.Вступ до курсу “Біофізика”

Біофізика як наука про фізичні та фізико-хімічні закономірності в живих системах. Предмет,завдання і розділи біофізики. Історія розвитку біофізики. Зв’язок біофізики з біологічними і фізичними науками. Прикладна біофізика, біоніка, біоелектроніка, біосенсорика.

Тема 2. Термодинаміка лінійних процесів

Перший і другий закони термодинаміки в біології. Живий організм як відкрита термодинамічна система. Зв’язок ентропії та інформації в біосистемах. Основні положення лінійної нерівноважної термодинаміки. Стаціонарний стан і термодинамічна рівновага в біосистемах. Теорема Пригожина.

Тема 3. Нелінійна термодинаміка

Нелінійна термодинаміка необоротніх процесів. Біфуркації і дисипативні структури.. Приклади нелінійних процесів у живій природі. Еволюція як послідовність біфуркацій. Синергетика. Модель „хижак – жертва”. Значення термодинаміки і синергетики для проблеми охорони довкілля.

Змістовий модуль 1.2. КВАНТОВА БІОФІЗИКА

Конкретні цілі:

• Використовувати спектральні методи дослідження біологічних зразків;

• Трактувати основні поняття квантової механіки;

• Розуміти роль збуджених станів молекул як первинної фізичної стадії біопроцесів;

• Пояснювати механізми міграції енергії та її значення в біопроцесах (на прикладі фотосинтезу).

Тема 4. Електронні властивості біомолекул.

Основні поняття квантової біофізики. Енергетичні рівні складних молекул, синглетні та триплетні збуджені стани. Шляхи трансформації енергії в біоструктурах.

Тема 5. Міграція енергії.

Механізми міграції енергії: резонансний, екситонний та солітонний. Перенесення електрону в біоструктурах; тунельний ефект. Роль збуджених станів біомолекул та міграції енергії в біологічних процесах.

Тема 6. Спектри біомолекул та їх інформативність.

Закони флуоресценції і природа гіперхромного ефекту біологічно важливих молекул. Спектральні методи в біофізиці.

Змістовий модуль 1.3. КІНЕТИКА БІОЛОГІЧНИХ ПРОЦЕСІВ

Конкретні цілі:

• Трактувати основні положення кінетики біохімічних реакцій;

• Пояснювати фізичні механізми і особливості прояву явищ переносу у живій матерії;

• Застосовувати кінетичні методи вивчення макромолекул;

Тема 7. Особливості кінетики біологічних процесів.

Часова ієрархія і коливні процеси в біології. Поняття „біологічного годинника”. Кінетика ферментативних реакцій. Принцип “вузького місця”.

Тема 8. Моделювання в біофізиці.

Принципи побудови моделей біосистем. Динамічні і тригерні моделі. Математичні моделі екологічних систем.

Модуль 2. БІОФІЗИКА КЛІТИННИХ ПРОЦЕСІВ

Змістовий модуль 2.1. МОЛЕКУЛЯРНА БІОФІЗИКА

Конкретні цілі:

• Трактувати значення молекул у процесах життєдіяльності;

• Аналізувати міжмолекулярні взаємодії в біополімерах;

• Пояснювати фізичні та біофізичні характеристики біомолекул і механізми їх функціювання.

Тема 9. Загальна характеристика структури і функцій біомолекул.

Фізичні властивості макромолекул. Типи структур, умови стабільності конфігурацій біополімерів. Зв’язки і взаємодії в біомолекулах (ковалентні, водневі, електростатичні, гідрофобні, сили Ван-дер-Ваальса).