1.  Предмет и задачи биофизики. 2.  Основы микродозиметрии ионизирующих излучений.

3.  Записать алгоритм расчета доверительного интервала.

4. Методологические вопросы биофизики. История развития отечественной биофизики.

5. Первичные процессы поглощения энергии ионизирующих излучений. 6.  Охарактеризовать программу расчета доверительного интервала.

7. Основные особенности кинетики биологических процессов.

8.  Общая характеристика процессов поглощения энергии различных видов ионизирующей радиации.

9. Записать и охарактеризовать модель роста массы человека

10. Математические модели. Принципы построения математических моделей биологических систем. 11. Механизмы поглощения рентгеновского и гамма- излучений, нейтронов, ускоренных заряженных частиц.

12. Записать программу расчета массы и роста человека.

13. Динамические модели биологических процессов. Линейные и нелинейные процессы.

14. Относительная биологическая эффективность различных видов ионизирующей  радиации. 15. Записать уравнение реакции 1-го и 2-го порядка. Как определить константу химической реакции из эксперимента

16. Методы качественной теории дифференциальных уравнений в анализе динамических свойств биологических процессов.

17.  Действие ионизирующих излучений на многоклеточный организм.

18. Нарисовать принципиальную схему для определения электроемкости биомембран.

19. Понятие о фазовой плоскости.Стационарные состояния биологических систем. Устойчивость стационарных состояний.

20. Особенности и механизмы фотоэнергетических реакций бактериородопсина и пигмента родопсина

21. Нарисовать простейшие эквивалентные схемы биообъектов.

22. Кинетика ферментативных реакций.

23. ДНК как основная внутриклеточная мишень при летальном действии  ультрафиолетового света. Эффекты фоторепарации и фотозащиты.

24. В чем сущность метода определения электроемкости при замыкании на сопротивление

25.  Колебательные процессы в биологии. Автоколебательные процессы.

26.  Структурная организация и функционирование фотосинтетических мембран.

27.  Каковы основные электрокинетические явления в биологических объектах. Методы их регистрации и измерения. ξ  - потенциал дрожжевых клеток.

28. Модели экологических систем.

29. Основные стадии фотобиологического процесса Механизмы фотобиологических и фотохимических стадий.

30. Описать схему для электрофореза и назначение каждого элемента этой схемы. 31. Эпизоотии в экосистемах.

32. Проблемы первичного акта фотосинтеза.

33.  Что такое реобаза и хронаксия? Как их определить экспериментально.

34. Первый и второй законы термодинамики в биологии. Характеристические функции и их использование в анализе биологических процессов. Энтропия.

35. Рецепция медиаторов и гормонов. Проблема клеточного узнавания. Механизмы взаимодействия клеточных поверхностей. 36. Какой вид имеет дифференциальное уравнение, описывающее простейшие представления Бернштейна?

37. Изменение энтропии в открытых системах. Постулат Пригожина

38. Фоторецепция. Строение зрительной клетки.

39. Сформулируйте закон Био. Покажите на ЭВМ изменение интенсивности светового пучка при прохождении через оптически активную среду.

40.  Понятие обобщенных сил и потоков. Линейные соотношения и соотношения   взаимности Онзагера.

41. Электрорецепция.

42. Как влияет удаление малозначащих признаков из обучающей выборки на процесс обучения нейросети. Пример на ЭВМ.

43. Пространственная конфигурация биополимеров. Типы объемных взаимодействий в белковых макромолекулах. Водородные связи.

44. Хеморецепция. 45. Показать последовательность обучения и тестирования нейронной сети. Что такое внешняя выборка. 46. Взаимодействие макромолекул с растворителем. Состояние воды и гидрофобные взаимодействия в биоструктурах.

47. Восприятие запахов: пороги, классификация запахов. 48. Каким параметром характеризуется быстрота затухания колебаний, и какие процессы в живой природе имеют колебательный характер

49. Особенности пространственной организации белков и нуклеиновых кислот. Модели фибрилляторных и глобулярных белков. Качественная структурная теории белка.

50. Бактериородопсин как молекулярный фотоэлектрический генератор.

51.  По каким физическим параметрам классифицируются биопотенциалы и какие требования предъявляются к усилителям биопотенциалов в этой связи. 52. Структура и функционирование биологических мембран. Мембрана как универсальный компонент биологических систем.

53. Вкус. Вкусовые качества. Строение вкусовых клеток. 54.  Какие механизмы обеспечивают изменение потенциала яблока после нарушения целостности кожуры, и какие механизмы обеспечивают восстановление первоначального потенциала по истечении промежутка времени.

55.  Бислойные мембраны. Протеолипосомы. Поверхностный заряд мембранных систем.

56. Фотохимические превращения родопсина. Рецепторные потенциалы.

57. Описать методику выполнения измерений длительности сенсомоторных реакций (Р-тест).

58. Антиоксиданты, механизм их биологического действия. Естественные антиоксиданты тканей и их биологическая роль.

59.   Закон Вебера-Фехнера. 60.  Как проверить экспериментально закон Вебера-Фехнера.

61 Простая диффузия. Облегченная диффузия.

62.  Сенсорная рецепция. Проблема сопряжения между первичным взаимодействием внешнего стимула с рецепторным субстратом и генерацией рецепторного  (генераторного) потенциала. 63.  Каков механизм окраски фенолфталеина при освещении элодеи. Пояснить его суть.

64. Электрохимический потенциал. Равновесие Доннана. Пассивный транспорт. 65. Основные типы сократительных и подвижных систем. 66. Почему принято делить общий процесс фотосинтеза на световые и темновые стадии? Что делает энергетически возможным протекание темновых стадий фотосинтеза?

67. Потенциал покоя, его происхождения. Взаимодействие квантов с молекулами.

68. Первичные фотохимические реакции. 69.  Что такое фоновая радиоактивность и как она определяется?

70.  Потенциал действия. Роль ионов Na и К в генерации потенциала действия в нервных и мышечных волокнах: роль ионов Са и CI.

71 Восстановление от радиационного поражения. 72. Основные методы регистрации радиоактивных излучений и частиц Их характеристика.

73. Функционирование поперечнополосатой мышцы позвоночных. Молекулярные механизмы немышечной подвижности.

74. Проблема вкусовых рецепторных белков.

75. Описать методику измерения степени близости к хаосу или к стохастике в динамике поведения ВСОЧ. Продемонстрировать на ЭВМ.

76. Общие представления о структуре и функции рецепторных клеток в работе сенсорных систем.

77. Понятие фазатона мозга и движение аттрактора ВСОЧ в фазовом пространстве с возрастом человека

78. Описать методику расчета объема параллелепипеда, внутри которого находится аттрактор поведения ВСОЧ. Продемонстрировать на ЭВМ.

79.    Оценка коэффициента асинергизма χ с помощью матрицы А в рамках компартментного подхода. 80. Методы изучения конформационной подвижности: изотопный обмен, люминесцентные методы, спиновая метка, гамма-резонансная метка ЯМР высоко разрешения, импульсные методы ЯМР.

81. Определение с помощью ЭВМ показателей асимметрии в аттракторах метеофакторов Югры (Р и Т).  

http://5ballov.qip.ru/referats/preview/90652/1

1. Предмет и задачи биофизики.

Биофизика – это наука, изучающая физические и физико-химические процессы, протекающие в биосистемах на разных уровнях организации и являются основой физиологических актов. Возникновение биофизики произошло, как прогресс в физике, вклад внесли математика, химия и биология. Живые огранизмы – открытая, саморегулирующаяся, самовоспроизводящаяся и развивающаяся гетерогенная система, важнейшими функциональными веществами в которой являются биополимеры: белки и нуклеиновые кислоты сложного атомно-молекулярного строения. Задачи биофизики: 1.Раскрытие общих закономерностей поведения открытых неравновесных систем. Теоретическое обоснование термодинамических (т/д) основ жизни.) 2.Научное истолкование явлений индивидуального и эволюционного развития, саморегуляции и самовоспроизведения. 3.Выяснение связей между строением и функциональными свойствами биополиметов и других биологически активных веществ. 4.Создание и теоретическое обоснование физ-хим методов исследования биообъектов. 5.Физическое истолкование обширного комплекса функциональных явлений (генерация и распределение нервного импульса, мышечное сокращение, рецепция, фотосинтез и др.) Разделы биофизики: ·                  Молекулярная – изучает строение и физ-хим свойства, биофизику молекул. ·                  Биофизика клетки – изучает особенности строения и функционирования клеточных и тканевых систем. ·                  Биофизика сложных систем – изучает кинетику биопроцессов, поведение во времени разнообразных процессов присущих живой материи и термодинамику биосистем.   2. Основы микродозиметрии ионизирующих излучений.

Ионизирующие излучения условно подразделяются на электромагнитные излучения и корпускулярные излучения: ·       Ионизирующие излучения представлены электромагнитными волнами высокой частоты. Рентгеновское – 3х106 – 3х109 ГГц и γ-излучение – >3х109 ГГц ·       Корпускулярные излучения представлены частицами с ненулевой массой, обладающими высокими скоростями. Такими частицами могут быть электроны, позитроны, нейтроны, α-частицы, ускоренные ионы. В результате радиоактивного распада образуется три типа излучения, различных по своим характеристикам. Линейная плотность ионизации. Эта величина показывает число ионов одного знака, образованных ионизирующей частицей или фотоном на элементарном пути. Наибольшей линейной плотностью ионизации обладает α-излучение, поскольку оно образовано тяжёлыми ядрами гелия и обладает большой кинетической энергией. Величина линейной плотности ионизации пропорциональна энергии излучения. Средний линейный пробег. Величина, отражающая проникающую способность излучения. Самым проникающим излучением является γ-излучение. Средний пробег в воздухе 300м., в тканях – 1 метр. β-излучение обладает промежуточными значениями линейной плотности и линейного пробега. Для оценки величины ионизирующего излучения и его влияния на вещество используют дозиметрические показатели. 1.     Доза излучения или экспозиционная доза. Это величина, которая даёт представление о количестве энергии излучения, падающей на объект. Фактически равно полному заряду ионов одного знака, возникающих в элементарном объёме воздуха в отношении к массе воздуха. Измеряется в Кулонах на килограмм. Внесистемная единица: рентген. 1рентген=2,58х10-4Кл/кг. Интенсивность излучения определяют в единицах рентген в секунду. 2.     Доза облучения или поглощённая доза. Это величина энергии ионизирующего излучения, переданная веществу. Эта величина измеряется в единицах Грей. 1Грей равен дозе любого ионизирующего излучения при котором в 1кг вещества поглощается 1Дж энергии этого излучения. Внесистемная единица: 1Рад = 10-2Грей. 3.     Эквидозиметрические показатели. Это показатели биологического действия ионизирующего излучения. ·       Относительная биологическая эффективность – коэффициент, показывающий во сколько раз излучение данного типа отличается от стандартного рентгеновского излучения при 180-250 кэВ. ·       Эквивалентная доза – поглощённая в органах и тканях доза излучения умноженная на взвешенный коэффициент для данного вида излучения, отражающий качественное воздействие излучения на объект. Единица измерения Зиверт = 1Дж/кг. Внесистемная: БЭР = 1/100 Зиверт.  

3. Записать алгоритм расчета доверительного интервала. Расчет доверительного интервала: 1. Среднее арифметическое 2. D*(t) – дисперсия 3. σ*t – среднее квадратичное отклонение K= n-1 4. Средняя погрешность, Δt tk,β – критерий Стьюдента 5. Доверительный Интервал    

 

4. Методологические вопросы биофизики. История развития отечественной биофизики.

В биофизике выделяют 3 основных направления  исследований – молекулярная, биофизика клетки, биофизика сложных систем. Основными объектами исследования молекулярной биофизики являются функционально  активные вещества и среди них белки  и нуклеиновые кислоты. Биофизика клетки  имеет дело с надмолекулярными структурами живой клетки,  среди которых особое место занимают мембранные структуры клеток и субклеточных структур.

Биофизика сложных систем рассматривает живые организмы различного уровня организации с позиции физико-математического моделирования. Объектами исследования в этом случае являются сообщества клеток, живые ткани, физиологические системы, популяции организмов. Построение моделей является одним из главных этапов биофизического исследования. Живой организм представляет собой очень сложную систему, не всегда доступную для точного физического эксперимента. В этом случае плодотворным становится использование  физических, аналоговых ,математических моделей. Любое крупное открытие в биофизике получено путём применения моделей. Представление биомакромолекул в виде кристаллов позволило установить молекулярную структуру гемоглобина  миоглобина. Важную роль сыграла аналоговая электрическая модель возбудимой мембраны в исследованиях Ходжкина и Хаксли. В биофизике мембран широкое применение получили физические модели мембран в виде моно- и  бимолекулярных липидных плёнок. С развитием и совершенствованием вычислительной техники моделирование получает новое развитие.  Такие науки как биология, медицина, сельскохозяйственные науки становятся всё более точными. Трудно переоценить в этом случае роль биофизики призванной исследовать явления жизни с использованием физических представлений и методов. История развития  биофизики. Первый научно-исследовательский биофизический институт в Советской  России был создан в системе Наркомата здравоохранения академиком П.П. Лазаревым, которым в 1922 году был прочитан первый курс по биофизике врачам клиники Московского  университета. В 1927 г. также П.П. К концу 30-ых годов стали читать отдельные главы биофизики и в других учебных заведениях. Так началась подготовка биофизиков в нашей стране. В 1953 г. была организована первая специализированная кафедра биофизики на биолого-почвенном  факультете в МГУ. В 1959 г. была создана кафедра на физическом факультете МГУ, затем были созданы специализированные кафедры биофизики в Московском физико-техническом институте, в ряде медицинских ВУЗов и университетов по всей стране. В 1982 г. в стране существовало свыше 20 кафедр биофизики. В.В. Шулейкин был сотрудником первого Биофизического института, созданного П. П. Лазаревым. По инициативе В.В. Шулейкина и при поддержке П.П. Лазарева при этом Институте была основана в Кацивелли (на Южном берегу теперь уже не российского Крыма) морская станция, которой руководил В. В. Шулейкйн, где он сделал ряд работ по физике и биофизике моря. Были получены ответы на многие вопросы, которые имели в том числе и существенное значение для создания новых образцов военно-морской техники, например, сверхскоростных сторожевых катеров на подводных крыльях. Перечень этих вопросов был обширен: почему некоторые рыбы, например, дельфины, могут развивать большую скорость при низких энергетических затратах; как осуществляется движение летучих рыб; почему движение стай птиц или косяков рыб выгоднее, чем движение одиночной особи; как и почему морские животные чувствуют задолго до начала шторма его приближение и уходят на глубину, чтобы не разбиться о прибрежные камни и т.п. Распад СССР, конечно, повлиял на биофизику, но главная беда заключалась в резком снижении финансирования. В наше время  биофизика продолжает развиваться.