Описание
Теоретические задания
I. Биофизика как наука. Молекулярная биофизика
3. Какие основные этапы можно выделить в истории развития биофизики? Опишите историю развития биофизики.
II. Биофизика мембран.
В каждом варианте этого раздела содержится по два вопроса (по
одному из подразделов А и Б).
А.
3. Какие функции выполняют мембранные белки? Приведите примеры.
Б.
3. Обоснуйте утверждение: «Биомембраны непременные участники совокупности процессов возникновения и развития ряда патологических состояний организма человека»
III. Транспорт веществ через биологические мембраны
3. Опишите пассивный мембранный транспорт. Каковы движущие силы и критерии пассивного транспорта веществ и ионов через мембрану?
IV. Биоэлектрические потенциалы.
3. Что описывают уравнение Гольдмана – Ходжкина – Каца и уравнение Томаса? В чем отличие этих уравнений?
V. Квантовая биофизика. Взаимодействие света с веществом. Люминесценция. В каждом варианте этого раздела содержится по три вопроса (по одному из каждого подраздела).
А.
3. Назовите области практического использования идей и методов квантовой биофизики.
Б.
3. Сформулируйте закон Стокса. Почему максимум спектра испускания флуоресценции сдвинут в более длинноволновую область по сравнению со спектром поглощения данного вещества?
В.
3. Из каких стадий состоит фотобиологический процесс? Проанализируйте отдельные стадии фотобиологического процесса.
VI. Термодинамика.
3. Как применяются калориметрические методы в термодинамике биологических процессов?
Задачи
I. Молекулярная биофизика. Биофизика мембран
3. Какое расстояние на поверхности мембраны эритроцита проходит молекула фосфолипида за 1 секунду в результате латеральной диффузии? Коэффициент латеральной диффузии принять равным 10 м 2 /с. Сравните с окружностью эритроцита диаметром 8 мкм.
II. Биоэлектрические потенциалы
3. Рассчитайте величину мембранных потенциалов покоя и действия для аксона кальмара, если концентрация К+ внутри клетки – 400, а во внеклеточной среде – 10 ммоль/л, концентрация Nа + внутри – 50, а снаружи – 460 ммоль/л, а ионы хлора содержатся в клетке в концентрации 100, а вне клетки – 560 ммоль/л.
II. Взаимодействие света с веществом. Люминесценция
3. Коэффициент светопропускания раствора τ = 0,5. Чему равна его оптическая плотность?
III. Термодинамика
3. Образование сахарозы из глюкозы и фруктозы идет с участием АТФ: глюкоза + фруктоза + АТФ→ сахароза + АДФ + Ф. При 298 К изменение стандартной свободной энергии составляет ΔG = 6285 Дж∙моль-1 . Найдите константу равновесия этой реакции.
20 стр.
Фрагмент
3. Какие основные этапы можно выделить в истории развития биофизики? Опишите историю развития биофизики.
Биофизика является синтетической наукой на стыке физики, химии, математики, биологии, физиологии и других наук.
Условно можно выделить три этапа ее развития: I этап — с начала XVII до середины XVIII в.; II этап — с середины XVIII до середины XX в.; III этап — с середины XX в. до наших дней.
1 этап — накопление отдельных фактов. Делались первые попытки количественных измерений характеристик и параметров биологических объектов и систем. Для объяснения установленных фактов и наблюдаемых явлений использовались законы физики.
2 этап — широкое проведение экспериментов и определение многих физико-химических параметров живых организмов. Для объяснения сложных биологических явлений привлекались законы физики и химии.
3 этап — формирование собственного понятийного аппарата, разработка сложных биофизических методов исследования, выделение ряда разделов в самостоятельные научные дисциплины (фотобиология, радиобиология, мембранология и др.). Для объяснения биологических процессов и явлений привлекают не только законы физики, химии, но и математики и биологии. Изучение таких процессов и явлений, как фотосинтез, внутриклеточное дыхание, мышечное сокращение, ионные механизмы биоэлектрогенеза, механизмы мембранной проницаемости и др., потребовало разработки новых биофизических подходов и методов. Анализ полученных результатов привел к созданию системы знаний, которая отличалась от ранее существовавшей в биологии, и в частности в физиологии, переходом на субклеточный, мембранный, молекулярный уровни организации и функционирования биологических объектов. Стало очевидно, что биофизика — это не только физика живого, законов физики недостаточно для понимания процессов жизнедеятельности, необходимо привлекать биологические законы и закономерности деятельности. Стала складываться методология биофизики.
В настоящее время для понимания физико-химических механизмов жизнедеятельности необходимо получать информацию о реальных молекулярных свойствах биологических объектов непосредственно в прямых экспериментах. В этой связи в биофизике стали использовать такие методы, которые позволяют связывать первичные молекулярные механизмы с особенностями конкретных биологических процессов и давать прямую информацию о биохимико-биофизических механизмах жизнедеятельности на субмолекулярном уровне в интактных биологических объектах. В биофизику внедрены ряд сложных высоко информативных методов, такие как: электронный парамагнитный резонанс, ядерный магнитный резонанс, спектрофотометрические методы, метод радиоактивных изотопов, микроэлектродной техники, метод регистрации сверхслабого свечения биологических объектов, флуоресцентные методы, метод математического моделирования и др.
