Экзаменационные ыопросы

Вопросы к экзамену
1. Предмет и задачи биофизики. Биологические и физиологические процессы и
закономерности в живых системах. Принципы автоматической регуляции в живых
системах.
2. Основные особенности кинетики биологических процессов. Описание динамики
биологических процессов на языке химической кинетики.
3. Термодинамические системы. Классификация термодинамических систем. Состояние
системы. Стационарные состояния биологических систем. Первый закон
термодинамики.
4. Стационарное состояние биологических систем.
Организм как открытая
термодинамическая система. Общие критерии устойчивости стационарных состояний.
Стационарное состояние и условие минимума прироста энтропии. Уравнение
Пригожина.
5. Второй закон термодинамики. Энтропия. Изменение энтропии в открытых системах.
Диссипация энергии.
6. Регулирование скорости реакции в организме. Принцип узкого места. Особенности
механизмов ферментативных реакций.
7. Кинетика простейших реакций ферментативного катализа. Уравнение МихаэлисаМентена. Влияние модификаторов на кинетику ферментативных реакций.
8. Влияние температуры на скорость реакций в биологических системах.
9. Явления переноса в биологических системах, потоки и обобщенные силы. Их роль в
функционировании организма как стационарной термодинамической системы.
10. Тепловой баланс организма. Способы теплообмена. Уравнение теплового баланса.
11. Термодинамическое сопряжение реакций и тепловые эффекты в биологических
системах. Механизмы теплообразования и регуляции температуры в живых организмах.
12. Энерготраты организма. Основной обмен. Методы измерения основного обмена Физикохимическое обоснование метода непрямой калориметрии..
13. Макромолекула как основа организации биоструктур. Основные классы органических
соединений, входящие в состав биоструктур. Электрофизические свойства биоструктур.
14. Структура и пространственная организация биополимеров. Пространственная
конфигурация биополимеров. Оптические свойства биополимеров.
15. Типы взаимодействия в макромолекулах. Водородная связь. Силы Ван-дер-Вальса.
Электростатические взаимодействия. Роль взаимодействий в поддержании стабильности
и функциональной активности биоструктур.
16. Внутренне вращение и поворотная изомерия. Роль конформационных подвижностей в
функционировании ферментов и транспортных белков. Роль воды в динамике белков.
17. Состояние воды и гидрофобные взаимодействия в биоструктурах. Переходы спиральклубок. Факторы стабилизации макромолекул.
18. Белок. Строение. Функции. Реакция образования. Пептидная связь. Пространственная
организация белка. Кооперативность.
19. Структурные и энергетические факторы определяющие динамическую подвижность
белков. Роль конформационной подвижности в функционировании ферментов и
транспортных белков.
20. Нуклеиновые кислоты. Строение. Функции. Реакция образования. Структура и
особенности пространственной организации НК.
21. Биологические мембраны, их основные функции. Физические характеристики
биологических мембран (толщина, диэлектрическая проницаемость, электрическое
сопротивление). Жидкостно - мозаичная модель мембраны.
22. Фазовое состояние фосфолипидов в мембране. Фазовые переходы мембранных липидов.
Модельные липидные мембраны: плоские бислойные липидные мембраны (БЛМ),
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
31.
32.
33.
34.
35.
36.
37.
38.
39.
40.
41.
42.
43.
44.
45.
липосомы; использование их для изучения свойств биологических мембран. Липосомы в
медицине.
Жидкостно - мозаичная модель мембраны. Особенности фазовых переходов в
мембранных системах Подвижность фосфолипидов в мембранах, флип-флоп переходы.
Подвижность мембранных белков.
Транспорт веществ через мембраны. Электрохимический потенциал. Биофизические
механизмы трансмембранного переноса. Пассивный и активный транспорт,
принципиальные различия между ними.
Связь проникновения веществ через мембрану с особенностями ее строения и природой
переносимого вещества. Роль переносчиков и каналов в пассивном транспорте
гидрофильных веществ через биологические мембраны.
Движущие силы переноса при пассивном транспорте. Связь проницаемости мембран с
растворимостью проникающих веществ в липидах. Проницаемость мембран для воды.
Виды пассивного транспорта: диффузия (простая, облегчённая), осмос, фильтрация.
Диффузия незаряженных частиц. Градиент концентрации. Закон Фика.
Простая диффузия. Облегченная диффузия. Транспорт через мембраны с участием
переносчиков. Осмос. Пиноцитоз.
Диффузия частиц через полупроницаемую мембрану. Коэффициент распределения,
коэффициент проницаемости. Закон Фика для этого случая. Методы изучения
проницаемости мембран.
Транспорт электролитов. Электрохимический потенциал. Ионные каналы. Ионная
селективность мембран.
Электродиффузионная теория, ее основные допущения. Диффузия заряженных частиц.
Уравнение Теорелла. Уравнение Нернста - Планка.
Активный транспорт веществ через биологическую мембрану. Опыт Уссинга.
Активный транспорт. Участие АТФаз в активном транспорте веществ через мембраны.
Биоэлектрические потенциалы. Возникновение биопотенциалов. Мембранный
потенциал. Электрическая модель мембраны.
Биопотенциалы. Микроэлектродный метод регистрации биопотенциалов. Формула
Нернста для расчёта биопотенциалов, уравнение Гольдмана.
Биопотенциал покоя, его физическая природа. Уравнение Нернста-Планка для состояния
покоя. Роль градиентов концентрации и электрического потенциала при формировании
потенциала покоя.
Биопотенциалы действия, их природа, свойства. Регистрация потенциалов действия в
аксоне.
Потенциал действия. Роль ионов Na+ и K+ в генерации потенциала действия в нервных и
мышечных волокнах. Кинетика изменения потоков ионов при возбуждении.
Биопотенциалы действия. Калиевый, натриевый и суммарный ионные токи в процессе
возбуждения мембраны (графики). Блокаторы ионных потоков через мембрану.
Графики изменения натриевого и калиевого тока через мембрану аксона при различных
значениях фиксированного трансмембранного потенциала.
Структура натриевых каналов, их свойства: размер, дискретность и взаимонезависимость
действия, время открытого состояния, время жизни, зависимость активации от
мембранного потенциала.
Биопотенциал действия. Уравнение Ходжкина - Хаксли. Метод фиксации потенциала.
Связь между дискретным изменением тока через одиночные натриевые каналы с
непрерывным изменением натриевого тока через мембрану (ансамбль каналов).
Ионные насосы в биологических мембранах: их виды, схемы действия. Сопряжённые
процессы в ионных насосах.
Механизм распространения потенциалов действия вдоль нервного волокна, локальные
токи, сальтаторное распространение. Скорость распространения потенциалов действия
по нервному волокну.
46. Электротонический потенциал. Зависимость электротонического потенциала от
координаты волокна, формула, график. Постоянная длины волокна.
47. Механизм передачи сигнала через синапс.
48. Роль ионных каналов в биоэлектрогенезе. Биофизические основы рефрактерности.
49. Особенности потенциала действия кардиомиоцита. Состояния каналов и направления
потоков ионов Na , Ca и K в различные фазы потенциала действия кардиомиоцита.
50. Электропроводность клеток и тканей. Импеданс живых тканей, его компоненты и
дисперсия. Применение метода электропроводности в биологических исследованиях.
51. Электропроводность клеток и тканей для постоянного и переменного токов. Влияние
состава и свойств ткани на электропроводность. Электрические схемы замещения
биоткани.
52. Особенности структуры живых клеток и тканей, лежащие в основе их электрических
свойств. Суммарное сопротивление живых клеток и тканей. Точки акупунктуры.
53. Биологическое действие электромагнитных полей низкой частоты. Биофизические
механизмы электротравм.
54. Биологическое действие электромагнитных полей высокой частоты. Биофизические
основы различных методов высокочастотной электротерапии.
55. Электрокинетические явления. Методы электрофореза (аналитический, лекарственный)
и их применение.
56. Происхождение электрокинетического потенциала. Явление поляризации в мембранах.
Физико-химические механизмы поляризационных явлений.
57. Поверхностный заряд мембранных систем. Изоэлектрическая точка. Причины и
последствия потери заряда частицами.
58. Действие постоянного электрического тока на биологические объекты. Катэлектрон,
анэлектрон. ПротивоЭДС. Кривая I(t). Биологические эффекты.
59. Действие переменного электрического поля на биологические объекты. Поляризация
диэлектриков в организме, виды поляризации. Дисперсия диэлектрической
проницаемости.
60. Первичные эффекты действия ВЧ, УВЧ и СВЧ электромагнитных полей на организм.
Механизмы нагревания различных тканей при действии ВЧ токов и полей..
61. Звук, его природа. Физические характеристики звуковой волны. Характеристики
слухового ощущения и их связь с физическими характеристиками звука. Закон Вебера Фехнера.
62. Громкость звука. Зависимость громкости от интенсивности и частоты звуковой волны.
Кривая порога слышимости, кривые равной громкости. Аудиометрия.
63. Структура натриевых каналов, их свойства: размер, дискретность и взаимонезависимость
действия, селективность, время открытого состояния канала, время жизни каналов. Связь
между дискретным изменением тока через одиночные натриевые каналы с непрерывным
изменением натриевого тока через мембрану (ансамбль каналов).
64. Тормозящий
и
возбуждающий
постсинаптический
потенциалы.
Механизм
возникновения. Физиологическая роль.
65. Классификация раздражителей по модальности. Классификации рецепторов.
66. Первичночувствующие рецепторы. Механизм восприятия и передачи сигнала в
первичночувствующих рецепторах.
67. Вторичночувствующие рецепторы. Механизм восприятия и передачи сигнала во
вторичночувствующих рецепторах.
68. Кодирование информации в рецепторах.
69. Реографические методы исследования. Физические принципы. Требования к
зондирующему току. Реографическая кривая.
70. Фильтрационно-реабсорбционное равновесие в кровеносных сосудах.
71. Причины и механизмы отеков тканей.
72. Механизм реабсорбции воды в почках.
73. Механизм транспорта газов через альвеолярно-капиллярную мембрану. Условия
необходимые для обеспечения поступления кислорода в кровь (эритроцит). Кислородная
емкость крови. От чего зависит?
74. Механизм всасывания углеводов через стенку кишечника.
75. Всасывание ионов Na+ через стенку кишечника.
76. Механизм всасывания белков через стенку кишечника.