- •С.П. Серегин,
- •«Биофизика и основы взаимодействия физических полей с биообъектами»
- •Раздел 2. Биофизика сложных систем 238
- •Глава 12. Электрическая активность органов и тканей. Электрокардиография 276
- •Глава 13. Речеобразующая система человека 302
- •Глава 14. Моделирование биофизических процессов 326
- •Предисловие
- •Введение
- •Лекция 1. Общая биофизика. Биофизические процессы, протекающие в организме
- •Механические свойства биологических тканей
- •1.1. Молекулярная структура твердых тел, полимеров и жидких кристаллов
- •1.2. Механические свойства мышц и костного аппарата. Закон Фанга
- •1.3. Механические свойства сосудистой стенки
- •Вопросы для самопроверки
- •Типовые тесты текущего контроля
- •Задачи для закрепления изучаемого материала
- •Лекция 2. Термодинамика биологических сред
- •2.1. Основные термодинамические понятия и величины. Первое начало термодинамики
- •2.1.1. Понятия обратимых и необратимых процессов
- •2.1.2. Внутренняя энергия систем
- •2.2. Понятие теплоемкости. Применение первого начала термодинамики к газовым законам
- •2.2.1. Изохорический процесс
- •2.2.2. Изобарический процесс
- •2.2.3. Изотермический процесс
- •2.2.4. Адиабатический процесс
- •2.3. Применение первого начала термодинамики к биологическим процессам. Физические основы терморегуляции организма
- •2.3.1. Теплопродукция организма
- •2.4. Перенос теплоты в живых организмах. Термометрия
- •2.5. Понятие энтропии. Второе начало термодинамики
- •2.5.1. Круговые процессы
- •2.5.2. Цикл Карно
- •2.5.3. Энтропия
- •2.6. Статистическое содержание второго начала термодинамики
- •2.7. Термодинамические потенциалы
- •2.8. Открытые термодинамические системы. Уравнения Пригожина. Стационарные состояния открытой системы
- •Вопросы для самопроверки
- •Задачи для закрепления изучаемого материала
- •Типовые тесты текущего контроля.
- •Лекция 3. Молекулярная биофизика
- •3.1. Белковые молекулы. Структура белка
- •3.2. Нуклеиновые кислоты
- •3.3. Биосинтез белка
- •Вопросы для самопроверки
- •Тесты текущего контроля
- •Лекция 4. Физические свойства клеток
- •4.1. Строение и функции клеток и клеточных структур
- •4.2. Органеллы клеток
- •4.3. Строение ядра
- •4.4. Мембрана клетки как сферический конденсатор
- •4.5. Физико-химические методы исследования клеточных мембран
- •4.5.1. Электронная микроскопия
- •4.5.2. Рентгеноструктурный анализ
- •4.5.3. Поляриметрия
- •4.5.4. Электронный парамагнитный резонанс
- •4.5.5. Ядерный магнитный резонанс
- •4.5.6. Физическая характеристика клеточных мембран. Искусственные мембраны
- •4.6. Проницаемость клеточной мембраны
- •4.6.1. Пассивный транспорт веществ
- •4.6.2. Активный транспорт веществ в клетках
- •4.6.3. Опыт Уссинга. Ионные каналы
- •Вопросы для самопроверки
- •Тесты текущего контроля
- •Задачи для самопроверки
- •Лекция 5. Электрические явления в клетках и тканях
- •5.1. Виды биопотенциалов. Их природа. Понятие двойного электрического слоя. Дзета-потенциал
- •5.2. Определение поверхности электрического заряда эритроцитов
- •5.3. Мембранные потенциалы. Потенциал покоя и действия. Их регистрация
- •5.4. Регистрация биопотенциалов
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тесты текущего контроля
- •Лекция 6. Специальные методы, используемые для диагностики
- •6.1 Рентгеновские лучи
- •6.2. Взаимодействие рентгеновского излучения с веществами
- •6.3. Рентгеновская компьютерная томография (ркт)
- •6.4. Ангиография
- •6.5. Магнитно-резонансная томография (мрт)
- •6.6. Магнитокардиография
- •6.7. Радионуклидная диагностика
- •6.8. Действие радиации на человека
- •Вопросы для самопроверки
- •Лекция7. Биоакустические процессы
- •7.1. Характеристика звука. Его восприятие. Строение слухового анализатора
- •7.2. Биофизика инфразвука
- •7.3. Получение, распространение и регистрация ультразвука
- •7.4. Звуковое давление и акустическая энергия
- •7.5. Взаимодействие ультразвука с веществом
- •Рассмотрим поглощение ультразвуковых волн.
- •7.6. Ультразвуковые исследования (узи)
- •Вопросы для самопроверки
- •Лекция 8. Фотобиологические процессы. Биофизика зрительного восприятия
- •8.1. Процесс поглощения света
- •8.2. Зрительный аппарат человека
- •8.3. Спектроскопия
- •8.4. Термография
- •8.5. Люминисценция. Миграция энергии
- •Вопросы для самопроверки
- •Лекция 9. Индуцированное излучение. Его взаимодействие с биообъектами
- •9.1. Квантовые генераторы
- •9.2. Влияние лазерного излучения на биообъекты
- •9.3. Терапевтические лазерные приборы
- •Вопросы для самопроверки
- •Раздел 2. Биофизика сложных систем лекция10. Основы гемодинамики и биореологии
- •10.1. Вопросы биореологии
- •10.2. Гемодинамика крови. Уравнение Пуазейля и Бернулли
- •10.2.1. Уравнение Пуазейля
- •10.2.2. Уравнение Бернулли
- •10.3. Физические закономерности движения крови в сосудистой системе. Пульсовая волна
- •10.4. Клинические методы определения вязкости крови
- •Вопросы для самопроверки
- •Задачи для закрепления изучаемого материала
- •Лекция 11. Электропроводность биологических тканей. Импеданс
- •11.1. Электропроводность клеток и тканей для постоянного электрического тока. Лекарственный электрофорез
- •11.2. Электропроводность клеток и тканей для переменного электрического тока
- •11.3. Реография
- •11.4. Измерение электропроводности в медицинских и биологических исследованиях
- •Вопросы для самопроверки
- •Тесты текущего контроля
- •Глава 12. Электрическая активность органов и тканей. Электрокардиография
- •12.1. Теория Эйнтховена
- •12.2. Понятие токового диполя. Кардиография
- •12.3. Аппараты для электрографии
- •12.4. Биопотенциалы головного мозга. Электроэнцефалография
- •12.5. Миография и кожно–гальванический потенциал
- •12.6. Электростимуляция. Закон Лапика и Дюбуа-Реймона
- •Вопросы и задачи для самопроверки
- •Глава 13. Речеобразующая система человека
- •13.1. Механизм речеобразования
- •13.2. Акустическая фонетика
- •13.3. Акустическая теория речеобразования
- •13.3.1. Распространение звуков
- •13.3.2. Возбуждение звуков в голосовом тракте
- •13.3.3. Модели сигнала, основанные на акустической теории
- •Вопросы для самопроверки
- •Глава 14. Моделирование биофизических процессов
- •14.1. Виды моделей. Фармакокинетическая модель
- •14.2. Модель кровотока при локальном сужении сосудов
- •14.3 Движение крови по эластичным сосудам. Модель Франко
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тесты текущего контроля
- •Заключение
- •Библиографический список
Вопросы для самопроверки
1. Перечислите виды «слабых» взаимодействий, существующих между белковыми субстанциями?
2. Что относится к «сильным» взаимодействиям структур надмолекулярных систем, содержащих белки?
3. Какова роль в организме гамма-глобулинов?
4. С помощью какого метода производят разделение белков?
5. Что называется денатурацией белков?
6. Что относится к первичной и вторичной структуре белка?
7. Из каких компонентов состоят нуклеиновые кислоты?
8. Перечислите четыре типа РНК?
9. Что называется геном?
10. В чем сущность биосинтеза белка?
11. Что называется трансляцией?
12. В чем заключается расшифровка генетического кода? Его смысл?
Тесты текущего контроля
Какие силы специфического отталкивания между полярными атомными группами определяют особенности структуры воды как конденсированной системы:
Индукционные силы; 4) Ориентационные силы;
Водородные связи; 5) Дисперсные силы или
Гидрофобные взаимодействия; силы Ван-дер-Ваальса.
Первичная структура белка – это своего рода текст, смысл которого состоит в биологическом функционировании белка, характеризующемся его структурой, написанной:
Пятибуквенным алфавитом;
Пятнадцатибуквенным алфавитом;
Двадцатибуквенным алфавитом.
Вторичными структурами белка являются:
1)
- шпильки; 3)
и
- формы.
2)
- спирали;
Из четырёх типов РНК найдите информационную РНК:
рРНК; 3) тРНК;
мРНК; 4) РНК.
Трансляция – это перевод полинуклеотидного текста ДНКи мРНК в аминокислотный белковый текст. Этот перевод происходит:
В аппарате Гольджи; 4) В метахондриях;
В полисомах; 5) В микротрубочках.
В комплексах рибосом;
Лекция 4. Физические свойства клеток
4.1. Строение и функции клеток и клеточных структур
Живая клетка - это органическая система, которая способна к самостоятельному существованию, развитию и воспроизведению. Клетка - основная биологическая структурная единица может существовать как отдельный организм. Примером являются бактерии, простейшие, некоторые водоросли. Известно, что одноклеточные организмы могут двигаться и защищаться от внешних воздействий. В них происходит обмен веществ. Наблюдается автономность клетки по отношению к окружающей её среде. Как известно, клетка состоит из цитоплазмы и внутриклеточного вещества, которое представляет собой сложный гель, в состав которого входят белки, углеводы, липоиды, органические кислоты, витамины и электролиты. Клетки обладают внешней мембраной, то есть оболочкой, отделяющей ее от окружающей среды, а также клетки имеют внутренние мембраны, отделяющие органеллы от цитоплазмы. Общая площадь мембран очень велика. Например, печень крысы имеет массу шесть грамм, а площадь мембран достигает сотни квадратных метров. Живая клетка – открытая термодинамическая система. В клетках синтезируются низко- и высокомолекулярные соединения, вплоть до белков и нуклеиновых кислот. Этот синтез происходит при участии ферментов, которые образуются внутри клеток. Кроме того, клетка запасает химическую энергию в молекулах (АТФ), за счет которой организм совершает механическую работу. Все эти процессы связаны с переносом веществ в клетку и выбросом из нее продуктов метаболизма.
Внутреннее содержимое клетки представлено цитоплазмой и расположенными в ней органоидами, или органеллами (рис. 4.1). Цитоплазма создает условия для осуществления физиологических реакций клетки и протекания биохимических процессов. Такое свойство цитоплазмы, как буферность, позволяет клетке осуществлять свою жизнедеятельность и поддерживать внутреннее постоянство среды при изменениях внешней, а постоянное движение - осуществлять связь между органоидами.
Рис. 4.1. строение клетки
