БИОФИЗИКА

СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЗАОЧНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

БИОФИЗИКА

 

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС

 

 

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЗАОЧНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

Кафедра медико-технических систем

и безопасности жизнедеятельности

 

БИОФИЗИКА

  Институт приборостроения и систем обеспечения безопасности Специальность

Предисловие

Дисциплина «Биофизика» (ЕН.Ф.07) изучается студентами специальности 200402.65 и направления подготовки бакалавра 200300.62 в одном семестре. Дисциплина включает в себя разделы: единство принципов структуры и функционирования живых организмов; основы термодинамики процессов жизнедеятельности; основы молекулярной биофизики; мембранология; биофизика сенсорных систем; биофизика морфофизиологических систем.

Целью изучения дисциплины является рассмотрение основных физических и физико-химических закономерностей, лежащих в основе функционирования биологических объектов, функций живого организма, механизмов получения информации о состоянии внутренней и внешней среды, характеристик медико-биологических параметров, определяющих состояние организма и его адаптацию к меняющимся условиям внешней и внутренней среды.

Программа учитывает колоссальную сложность биологических объектов, физических и химических процессов, лежащих в основе функционирования биологических систем, механизмов нормального функционирования и регулирования деятельности морфофизиологических систем. Знания эти необходимы для осмысленного применения физических и биофизических методов исследования состояния биологических объектов, диагностики состояния и управления им при использовании энергетических, вещественных и информационных воздействий.

Задачи изучения дисциплины: усвоение основных положений современной биофизики.

В результате изучения дисциплины студент должен овладеть основами знаний по дисциплине, формируемыми на нескольких уровнях:

Иметь представление:

- об основных проблемах, современном состоянии и перспективах развития биофизики;

 

Знать:

- термины и определения, используемые в биофизике;

- физические принципы строения и биофизические основы функционирования клеточных структур, клеток, органов и систем организма;

- основные физические и физико-химические законы, лежащие в основе функционирования биологических систем;

- молекулярные механизмы транспорта веществ, дыхания, обмена веществ и энергии;

- ионные механизмы генерации биопотенциалов;

- физические основы дыхания, кровообращения;

- механизмы преобразования и кодирования информации в биологических системах.

Уметь:

- вскрывать физические и главным образом физико-химические механизмы жизнедеятельности и закономерности функционирования биологических объектов и систем;

- применять законы механики, оптики, акустики, термодинамики, гидродинамики для описания происходящих в биологических системах процессов;

- осуществлять кинетический и аналитический подход к изучению сложных систем и предсказание их поведения;

- применять методические приемы проведения биофизических исследований.

Владеть современными методами биофизического анализа состояния морфофизиологических систем организма и параметров окружающей среды.

Место дисциплины в учебном процессе:

Для освоения дисциплины «Биофизика» необходимы знания биологии человека и животных, математики, химии, биохимии. Знание биофизики, в свою очередь, необходимо для освоения таких дисциплин как «Моделирование биологических процессов и систем», «Технические методы диагностических исследований и лечебных воздействий», «Управление в биологических и медицинских системах» и др.

1.2. Содержание дисциплины и виды учебной работы

Содержание дисциплины по ГОС

Биофизические процессы в организме; молекулярная биофизика: белковые молекулы; структура белка; нуклеиновые кислоты; биосинтез белка; физические свойства клеток: функции клеток и клеточных структур; клеточные мембраны; мембранный транспорт веществ; пассивные электрические свойства биотканей: электрическое сопротивление клеток, нервного волокна, явление поляризации; активные биоэлектрические явления: механизмы возникновения биоэлектрических потенциалов; распространение нервного импульса; термодинамика процессов жизнедеятельности; теплообразование и механизмы регуляции температуры в живых системах; биофизика мышечного сокращения; биофизика органов чувств: зрительный и слуховой анализаторы; рецепция запаха и вкуса; тактильный анализатор; электрорецепторы; кодирование информации в органах чувств; биофизика сложных систем: кровообращения, дыхания и других.

 

Объем дисциплины и виды учебной работы

    1.2.3. Перечень видов практических занятий и контроля:

Рабочие учебные материалы

2.1. Рабочая программа(170 ч)

 

Введение (10 ч)

[1] с. 3 … 7; [2] с. 3 … 4; [4] с. 3 …8

 

Структура, содержание дисциплины, её связь с другими дисциплинами учебного плана. Биофизические процессы в организме. Методы биофизических исследований. Задачи биофизики. История и методология биофизики. Биофизика сложных систем: кровообращения, дыхания и других.

 

Раздел 1. Единство принципов структуры и функционирования

живых организмов(10 ч)

[1], с. 7 … 13; [4], с. 44 … 54

 

Единство элементарного состава. Единство типов химических связей. Единство мембранного типа строения субклеточных образований. Единство клеточного строения. Единство строения многоклеточных организмов. Единство биохимических реакций и циклов. Единство дыхания.

 

Раздел 2. Основы термодинамики процессов жизнедеятельности(30 час.)

[1], с. 15 … 31; [4], с. 56 … 70; [5], с. 125 … 135

 

2.1. Классическая термодинамика(10 ч)

 

Термодинамические системы. Функции состояния систем. Первый закон термодинамики, энтальпия, закон Гесса. Второе начало термодинамики и живые организмы.

 

2.2. Термодинамика стационарных состояний(10 ч)

Основные закономерности термодинамики открытых систем. Баланс энтропии при росте и развитии организмов. Стационарное состояние. Теорема Пригожина.

 

2.3. Теплообразование и механизмы регуляции температуры в живых системах(10 ч)

Теплообразование в живых системах. Основной обмен. Условия теплообмена организма с окружающей средой. Регуляция температуры в живых организмах.

 

Раздел 3. Основы молекулярной биофизики(10 ч)

[1], с. 31 … 50; [5], с. 46 … 54

 

Физические свойства клеток. Макромолекулы, их физические свойства. Состав белковых молекул, структура белка, сильные и слабые взаимодействия, связь между первичной и пространственной структурами белка. Нуклеиновые кислоты, генетический код, биосинтез белка. Мутации. Проблемы молекулярной биофизики.

Раздел 4. Мембранология(40 ч)

 

4.1. Функции клеток и клеточных структур(10 ч)

[1], с. 50 … 63; [2], с. 8 … 31; [4], с. 146 … 151, 171 … 184

Клетка как структурная и функциональная единица живого организма. Единые принципы строения клеток. Клеточные мембраны, их структура. Виды биологических мембран. Биофизические методы выделения и изучения биологических мембран. Искусственные мембраны и их роль в изучении свойств биологических мембран.

Мембранный транспорт веществ. Диффузия и уравнения диффузии.

Электрохимический градиент. Фильтрация и осмос, осмотическое и онкотическое давления, водный обмен. Активный транспорт веществ, его роль в поддержании ионных градиентов.

 

4.2. Биоэлектрические явления(20 ч)

[1], с. 63 … 83; [2], с. 67 … 111

 

Электрические свойства и электрическая активность биологических объектов. Пассивные электрические свойства биотканей: электрическое сопротивление клеток, сопротивление нервного волокна, явление поляризации. Экспериментальное определение проводимости клеточных мембран.

Электрорецепторы. Активные биоэлектрические явления: механизмы возникновения биоэлектрических потенциалов. Распространение нервного импульса. Донановский равновесный потенциал. Расчёт мембранной разности потенциалов.

Потенциал покоя клеток, его физиологические функции. Особенности регистрации биопотенциалов. Микроэлектроды и микроэлектродная техника. Ионные механизмы возникновения мембранного потенциала.

Потенциал действия. Ионные механизмы генерации тока действия. Моделирование процессов нервного возбуждения.

 

4.3. Биофизика мышечного сокращения(10 ч)

[1], с. 83 … 94; [2], с. 143 … 163; [4], с. 178 … 216

 

Структура мышц и мышечных белков. Механизм мышечного сокращения, роль кальция. Энергетика сокращения. Связь между силой сокращения и удлинением саркомера. Теплота активации и теплота укорочения мышечного волокна.

 

Раздел 5. Биофизика органов чувств. Кодирование информации

в органах чувств (50 ч)

5.1. Зрительный анализатор(20 ч)

[1], с. 94 …110; [3], с. 270 … 282; [5], с. 290 … 305

 

Строение глаза, оптической системы. Ход лучей в оптической системе глаза. Свет и его восприятие. Строение сетчатки, фоторецепторная система глаза. Формирование изображения на сетчатке. Фотохимические реакции в рецепторных клетках сетчатки. Восприятие и обработка сигналов сетчаткой. Рецептивные поля сетчатки. Биофизика, нейрофизиология и психофизика восприятия света и темноты.

Разрешающая способность глаза. Спектральная чувствительность. Субъективные и физические характеристики цвета. Субъективные эффекты при цветовых ощущениях. Трехкомпонентная теория цветового зрения, векторное представление цвета. Понятие о колориметрических системах.

Кодирование информации в органе зрения. Роль движения глаз в зрительном восприятии.

 

5.2. Слуховой анализатор(18 ч)

[1], с. 110 … 134; [3], с. 283 … 294; [5], с. 216 … 240

 

Акустические явления и биофизика. Ухо как акустическая система. Восприятие звука. Этапы преобразования сигнала в органе слуха. Роль среднего уха в восприятии акустических раздражений. Слуховой процесс во внутреннем ухе. Процесс преобразования в волосковых клетках. Кодирование слуха в волокнах слухового нерва. Современные теории восприятия звука. Вестибулярный аппарат, его строение и функции.

 

5.3. Рецепция запаха и вкуса. Тактильный анализатор(12 ч)

[1], с. 134 …144; [6], с. 304 … 311

 

Рецепция запаха и молекулярное узнавание. Квантовая и стереохимическая теории восприятия запаха. Экспериментальные исследования рецепции запаха.

Вкусовой анализатор, рецепторы вкусовых сосочков. Вкусовая адаптация. Химическое строение вещества и его вкус.

Тактильный анализатор. Тактильная, болевая и температурная рецепции. Кожные рецепторы. Дифференцированная возбудимость кожного анализатора.

 

Раздел 6. Биофизика сложных морфофизиологических систем (19 ч)

6.1. Биофизика кровообращения(10 ч)

[1], с. 144 …209; [7], с. 5 … 12, 44 … 46, 148 … 163

 

Общие принципы гидродинамики. Гемодинамика. Особенности кровообращения в различных участках сосудистого русла.

Сердце как насос. Ударный и минутный объемы сердца.

Должные величины гемодинамики. Энергетика кровообращения.

Структурный анализ движущейся крови. Динамика кровотока и энергетика эритроцитов. Геометрия кровотока.

 

6.2. Биофизика дыхания(9 ч)

[1], с. 209 …243; [10], с. 89 … 115, 130 … 141

 

Физика внешнего дыхания. Схематическая модель дыхательной системы. Физика газообмена. Легочные объемы и дебеты. Биомеханика дыхания. Работа дыхания. Легочная вентиляция.

 

Заключение(1 ч)

Роль и значение биофизики для описания физиологических процессов в биологических системах.

Тематический план дисциплины

Тематический план дисциплины

  № п/п Наименование раздела, (отдельной темы) Кол-во часов по очной форме обучения Виды занятий и… 2.3. Структурно-логическая схема дисциплины «Биофизика»

Временной график изучения дисциплины

При использовании информационно-коммуникационных технологий

2.5. Практический блок   2.5.1. Практические занятия

Балльно-рейтинговая система оценки знаний

Базисный рейтинг равен 100 баллам, в том числе: - 65 баллов – лекционные занятия (теоретический материал) – по результатам… - 35 баллов – практические занятия. Для получения баллов по практическим занятиям студент должен успешно справиться с…

Информационные ресурсы дисциплины

Библиографический список

1. Гуткин, В. И. Биофизика: учеб. пособие / В.И. Гуткин. – СПб.: Изд-во СЗТУ, 2010. 2. Биофизика: учебник для вузов / В.Ф. Антонов [и др.]. - М.: ВЛАДОС, 2003. …  

Средства обеспечения освоения дисциплины (ресурсы Internet)

12. http://www.library.biophys.msu.ru/rubin/

13 .http://biofizika.ru/

14. http://www.diclib.com/cgibin/d1.cgi?l=ru&base=bse&page=showid&id=8046

Опорный конспект

Введение

Более подробно материал, изложенный во введении, рассмотрен в учебном пособии, входящем в состав данного учебно-методического комплекса, см. [1], с. 7 … 13.

Биофизика – наука междисциплинарная, и для работы в ней требуются знания физики, биологии, химии и медицины. Поэтому биофизически ориентированные исследования проводятся не только в специализированных институтах, но также и в биологических, химических, фармакологических и медицинских.

Задачами биофизикиявляются: изучение фундаментальных процессов, обеспечивающих основу жизнедеятельности всех без исключения живых организмов, независимо от уровня развития, эволюционной ступени, среды обитания; изучение на молекулярном уровне структуры субклеточных образований и механизмов их функционирования; выявление общих законов обмена веществ и энергии на уровне клетки и организма; исследование молекулярных механизмов транспорта ионов, молекул через многочисленные и многообразные поверхности разделов и фаз; изучение молекулярных механизмов дыхания, подвижности; исследование поглощения и обмена энергии, влияние их на жизнедеятельность органов и систем организма; термодинамический анализ сложных систем с использованием законов классической термодинамики и термодинамики неравновесных процессов.

Опирается биофизика на законы физики и химии, широко используя их методы исследования. Поскольку эта наука занимается изучением общих фундаментальных межмолекулярных и субклеточных механизмов функционирования живых систем, то в ней, как правило, отсутствуют сравнительные исследования, проводимые с эволюционных позиций, - нет эволю­ционной биофизики.

В биофизике человека также тесно связано учение о тех изменениях, которые происходят в организме при заболе­ваниях – патология. Поэтому биофизические исследования используются при изучении механизмов возникновения болезней человека, разработке новых лекарственных средств, методов лечения и диагностики, а также при создании современной медицинской техники.

Биофизика включает квантовую биофизику, молекулярную биофизику, биофизику клетки и биофизику сложных систем (органов, тканей, организма), биофизику мембран, фотобиологию, радиационную биофизику, биофизику сократительного процесса.

 

Раздел 1. Единство принципов структуры и функционирования живых

Организмов

При работе с теоретическим материалом следует ответить на вопросы для самопроверки, приведенные в конце раздела, а затем выполнить тренировочный… В разделе подробно рассмотрены принципы структуры живых организмов: принцип…

Вопросы для самопроверки к разделу 1

1. Почему биофизику относят к биологическим и физическим наукам?

2. Разделы современной биофизики.

3. Общий план строения и функционирования субклеточных структур.

4. Понятия методология, метод, методика.

5. Принципы, положенные в основу единства структурной организации живых организмов.

6. Клеточный принцип строения живых систем.

7. Единство биосинтетических процессов у всех живых существ.

8. Сущность процесса дыхания.

9. Сущность процесса пищеварения.

10. Молекулярные механизмы движения живых организмов.

 

Раздел 2. Основы термодинамики процессов жизнедеятельности

В разделе рассматриваются три темы:

1. Классическая термодинамика.

2. Термодинамика стационарных состояний.

3. Теплообразование и механизмы регуляции температуры в живых системах.

При работе с теоретическим материалом после изучения каждой темы следует выполнить соответствующий тренировочный тест (№№ 2, 3 и 4). После изучения материала раздела рекомендуется ответить на вопросы для самопроверки, приведенные в конце раздела. Изучение раздела заканчивается контрольным мероприятием: необходимо ответить на вопросы контрольных тестов №№ 2, 3 и 4. Максимальное количество баллов, которое Вы можете получить по данному разделу, равно 15 (за тестирование).

 

2.1. Классическая термодинамика

Более подробно материал данной темы изложен в [1], с. 15 … 27.

В рамках данной темы рассматриваются: первое начало термодинамики – закон сохранения, запрещающий создание вечного двигателя первого рода, а также, с позиций классической термодинамики: основной обмен, специфически динамическое действие пищи, закон Гесса, энтальпия.

 

2.2. Термодинамика стационарных состояний

Более подробно материал данной темы изложен в [1], с. 27 … 29.

Рассматриваются: второе начало термодинамики, запрещающее создание вечного двигателя второго рода, энтропия, применимость второго начала термодинамики к живым организмам, энтропия открытых систем, определение понятия «жизнь».

 

2.3. Теплообразование и механизмы регуляции температуры

В живых системах

Более подробно материал данной темы изложен в [1], с. 29 … 32.

Рассматриваются: теплообразование в живых системах, основной обмен, условия теплообмена организма с окружающей средой, регуляция температуры в живых организмах.

 

Вопросы для самопроверки к разделу 2

1. Термодинамические системы.

2. Термодинамические процессы.

3. Закон сохранения энергии.

4. Закон Гесса.

5. Энтальпия.

6. Уравнение Клаузиуса.

7. Уравнение Больцмана.

8. Второе начало термодинамики и биологические процессы.

9. Термодинамика открытых систем.

10. Уравнение Пригожина.

11. Стационарное состояние.

12. Баланс энтропии при росте и развитии организма.

13. Экспериментальное определение термодинамических параметров биологических систем.

14. Калориметрические методы в термодинамике биологических процессов.

15. Факторы, определяющие величину основного обмена.

16. Теплообразование.

17. Терморегуляция.

18. Сократительная терморегуляция.

19. Несократительная терморегуляция.

20. Физическая терморегуляция.

21. Химическая терморегуляция.

22. Поведенческая терморегуляция.

23. Гуморальная и нервная терморегуляции.

 

Раздел 3. Основы молекулярной биофизики

Более подробно материал данного раздела изложен в [1], с. 31 … 50.

При работе с теоретическим материалом следует ответить на вопросы для самопроверки, приведенные в конце раздела, а затем выполнить тренировочный тест № 5. Изучение раздела заканчивается контрольным мероприятием - необходимо ответить на вопросы контрольного теста № 5. Максимальное количество баллов, которое Вы можете получить по данному разделу, равно 5 (за тестирование).

В разделе рассматриваются задачи молекулярной биофизики, уровни молекулярной организации, биотические потоки, аминокислоты и их классификация, первичная, вторичная, третичная и четвертичная структуры белков, их размеры и денатурация, физико-химические свойства белков и их функции (структурная, каталитическая, защитная, регуляторная, рецепторная, запасная, транспортная, моторная и сократительная), ДНК и РНК, липиды, их классификация и биологические функции.

 

Вопросы для самопроверки к разделу 3

1. Состав и структура клеточных образований.

2. Состав и структура белков.

3. Состав и структура углеводов.

4. Состав и структура жиров.

5. Состав и структура нуклеиновых кислот.

6. Первичная и вторичная структуры белков.

 

Раздел 4. Мембранология

 

В разделе рассматриваются три темы:

1. Функции клеток и клеточных структур.

2. Биоэлектрические явления.

3. Биофизика мышечного сокращения.

 

При работе с теоретическим материалом после изучения каждой темы следует выполнить соответствующий тренировочный тест (№№ 6, 7 и 8).

После изучения материала раздела рекомендуется ответить на вопросы для самопроверки, приведенные в конце раздела. Изучение раздела заканчивается контрольным мероприятием: необходимо ответить на вопросы контрольных тестов №№ 6, 7 и 8. Максимальное количество баллов, которое Вы можете получить по данному разделу, равно 15 (за тестирование).

 

 

4.1. Функции клеток и клеточных структур

 

Более подробно материал данной темы изложен в [1], с. 50 … 63.

Рассматриваются: биофизика мембран, биологические мембраны, их виды и функции, методы их выделения и изучения, структура мембран, мембранные системы внутриклеточных органелл, обмен веществ между клеткой и окружающей средой (трансмембранный транспорт веществ, диффузия и активный транспорт).

 

4.2. Биоэлектрические явления

 

Более подробно материал данной темы изложен в [1], с. 63 … 83.

В данной теме рассмотрены: электрогенез (биоэлектрические потенциалы, биоэлектрогенез), потенциал покоя, роль обмена веществ в генезе и поддержании потенциала покоя (натриевый насос мембраны), ионные каналы, потенциал действия, ионный механизм возникновения потенциала действия, природа ионной проницаемости мембраны, механизмы изменения ионной проводимости во время генерации потенциала действия, критический уровень деполяризации, изменение критического уровня деполяризации, изменения возбудимости при возбуждении, механизмы проведения возбуждения.

 

4.3. Биофизика мышечного сокращения

Более подробно материал данной темы изложен в [1], с. 83 … 94.

В данной теме рассмотрены: макроскопическая структура мышц (свойства поперечно-полосатых мышц, механика и энергетика мышечного сокращения), структура сократительного аппарата (мостовая гипотеза генерации силы, модели мостика, генерирующего силу), молекулярный мотор мышц (типы молекулярных моторов, трёхмерная структура субфрагментов, молекулярная модель рабочего цикла мостика).

Вопросы для самопроверки к разделу 4

1. Структура клеточных мембран.

2. Виды биологических мембран.

3. Роль белков в структуре клеточных мембран.

4. Роль фосфолипидов в структуре клеточных мембран.

5. Пути проникновения веществ через клеточные мембраны.

6. Движущие силы мембранного транспорта.

7. Закономерности, установленные при прохождении электрического тока через биологические объекты.

8. Суммарное сопротивление живых клеток и тканей.

9. Донановское равновесие.

10. Методы изучения электрической активности клеток.

11. Уравнение Нернста.

12. Роль калия в возникновении мембранного потенциала.

13. Механизм поддержания постоянства внутриклеточного содержания ионов.

14. Ионные механизмы генерации потенциалов действия.

15. Роль натрия, калия и кальция в генерации токов действия.

16. Изменение возбудимости в течение одиночного акта возбуждения.

17. Распространение нервного импульса в безмякотных волокнах.

18. Распространение нервного импульса в мякотных волокнах.

19. Механизм синаптической передачи возбуждения.

20. Особенности передачи возбуждения в синаптических структурах.

21. Возбуждающие синапсы.

22. Тормозящие синапсы.

23. Структура и ультраструктура мышечного волокна.

24. Экспериментальные методы исследования мышц.

25. Физические свойства мышц.

26. Молекулярный механизм сокращения мышц.

27. Роль ионов в развитии мышечного сокращения.

28. Тепловые процессы при мышечном сокращении.

 

Раздел 5. Биофизика органов чувств. Кодирование информации

В органах чувств

1. Зрительный анализатор. 2. Слуховой анализатор. 3. Рецепция запаха и вкуса. Тактильный анализатор.

Вопросы для самопроверки к разделу 5

1. Ход лучей в оптической системе глаза.

2. Формирование изображения на сетчатке.

3. Фоторецепторная система сетчатки.

4. Фотохимические реакции в сетчатке.

5. Роль биполярных клеток в формировании восприятия.

6. Роль ганглиозных клеток в формировании восприятия.

7. Рецептивные поля сетчатки.

8. Биофизика восприятия света.

9. Спектральная чувствительность глаза.

10. Цветоощущение и современные теории цветоощущения.

11. Акустическая система.

12. Роль наружного уха в восприятии звука.

13. Роль среднего уха в восприятии звука.

14. Роль внутреннего уха в восприятии звука.

15. Слуховой процесс во внутреннем ухе.

16. Теория локализации.

17. Гидродинамическая теория слухового восприятия.

18. Кодирование информации в слуховом анализаторе.

19. Психофизика слухового восприятия.

20. Современная теория восприятия запахов.

21. Строение вкусовых рецепторов.

22. Современная теория вкусового восприятия.

23. Современная теория восприятия боли.

24. Современная теория восприятия прикосновения.

25. Современная теория температурной рецепции.

26. Современная теория рецепции боли.

 

Раздел 6. Биофизика сложных морфофизиологических систем

В разделе рассматриваются две темы:

1. Биофизика кровообращения.

2. Бибиофизика дыхания.

При работе с теоретическим материалом после изучения каждой темы следует выполнить программу практического занятия (№№3 и 4) и соответствующий тренировочный тест (№№ 12 и 13). После изучения материала раздела рекомендуется ответить на вопросы для самопроверки, приведенные в конце раздела. Изучение раздела заканчивается контрольным мероприятием: необходимо ответить на вопросы контрольных тестов №№ 12 и 13. Максимальное количество баллов, которое Вы можете получить по данному разделу, равно 26 (10 баллов за тестирование и 16 баллов за практические занятия).

6.1. Биофизика кровообращения

Более подробно материал данной темы изложен в [1], с. 144 … 208.

В данной теме рассматриваются: биофизические параметры внутренней среды (кровь, лимфа и тканевая жидкость, гематокрит, относительная плотность, осмотическое давление крови, онкотическое давление, реакция крови, буферные системы крови, плазма крови), механические свойства стенки кровеносных сосудов, артериальный, венный и объёмный пульс, сердце, сердечный цикл (фазы сердечного цикла, диастола желудочков, период наполнения желудочков кровью, фаза быстрого наполнения, фаза медленного наполнения, общая пауза), сердечные объёмы (минутный объём крови, сердечный индекс, конечно-диастолический объём, систолический объём сердца, ударный индекс, конечно-систолический объём, остаточный объём, резервуарный объём), внешние проявления деятельности сердца (апекскардиография, аускультация тонов сердца, баллистокардиография, векторкардиография, электрокардиография: электрокардиографические отведения, теории генеза ЭКС, нормальная электрокардиограмма, электрическая ось сердца), электрокимография, фонокардиография, эхокардиография (m-сканирование, b-сканирование, v-сканирование, доплеркардиография), поликардиография, зондирование полостей сердца, работа сердца, КПД сердца, а также вопросы гемодинамики: давление крови (систолическое (максимальное) давление, диастолическое (минимальное) давление, пульсовое давление, среднее артериальное давление, внутрисердечное давление, АД в центральных артериях, капиллярное давление, венозное давление, давление крови при вертикальном положении), методы измерения давления крови (прямое измерение давления крови, измерение давления в полостях сердца и центральных сосудах, измерение капиллярного давления, непрямое измерение АД, компрессионные методы измерения АД, волюмометрический метод, осцилляторный метод, тахоосциллографический метод, фазовый метод, метод измерения систолического давления в легочной артерии, метод исследования динамической структуры венозного возврата, измерение капиллярного давлении), периферическое сопротивление, вязкость крови, радиус сосудов, гидродинамическое сопротивление в системе сосудов, объёмная скорость, линейная скорость, течение крови по сосудам (ламинарное течение, стационарное течение, турбулентное течение, число Рейнольдса), физиологические особенности кровотока (особенности движения крови в венах, центральное венозное давление, факторы, способствующие движению крови в венах, скорость кровотока в венах, особенности кровотока при локальном сужении сосудов, фильтрационно-реабсорбционные процессы в капиллярах), кривая артериального давления (волны первого, второго и третьего порядка), скорость кругооборота, движение крови в капиллярах.

 

6.2. Биофизика дыхания

 

Более подробно материал данной темы изложен в [1], с. 208 … 241.

В данной теме рассматриваются: легочные объёмы (статические легочные объёмы, динамические легочные объёмы), легочные ёмкости (жизненная ёмкость, функциональная остаточная ёмкость, ёмкость вдоха, объём закрытия лёгких, общая ёмкость лёгких, дыхательный объём, жизненная ёмкость лёгких, остаточный объём лёгких, функциональная остаточная ёмкость, мёртвое пространство), минутный объём дыхания, максимальная вентиляция лёгких, альвеолярная вентиляция и вентиляция мёртвого пространства, парциальное давление, напряжение (парциальное давление) газов в жид­кости (напряжение кислорода и углекислого газа), содержание газов в альвеолах, содержание физически растворенных газов в крови, закономерности газообмена в лёгких, диффузионная способность лёгких, сосудистое сопротивление, механика вдоха, эластические свойства аппарата вентиляции (эластические свойства грудной клетки, измерение давления в плевральной полости, эластические свойства лёгких, поверхностное натяжение, функции сурфактанта), поток газа в воздухоносных путях, объёмная скорость тока воздуха, механика выдоха, растяжимость лёгкого (динамическая растяжимость, статистическая растяжимость, показатель растяжимости), сопротивление дыханию (дыхательное сопротивление, фрикционное сопротивление, эластическое сопротивление, инерциальное сопротивление, неэластическое сопротивление, динамическое сопротивление, тканевое динамическое сопротивление, аэродинамическое сопротивление, методы измерения динамического сопротивления, сопротивление тканей, сопротивления, связанные с гравитацией и инерцией), работа, совершаемая при дыхании.

 

Вопросы для самопроверки к разделу 6

1. Биофизические параметры внутренней среды.

2. Кровь.

3. Механические свойства стенки кровеносных сосудов.

4. Артериальный, венный и объёмный пульс.

5. Сердце.

6. Сердечный цикл и его фазы.

7. Сердечные объёмы.

8. Апекскардиография.

9. Аускультация тонов сердца.

10. Баллистокардиография.

11. Векторкардиография.

12. Электрокардиография.

13. Электрокимография.

14. Фонокардиография.

15. Эхокардиография.

16. Доплеркардиография.

17. Поликардиография.

18. Работа сердца.

19. Основные уравнения гидродинамики.

20. Факторы, определяющие величину гидростатического давления и сопротивления.

21. Законы гемодинамики.

22. Особенности движения крови в сердце.

23. Особенности движения крови в венах.

24. Насосная функция сердца.

25. Ориентировочные скорости кровотока в сосудах разного диаметра.

26. Геометрия ламинарного и урбулентного движения.

27. Легочные объёмы.

28. Легочные ёмкости.

29. Жизненная ёмкость лёгких.

30. Альвеолярная вентиляция.

31. Парциальное давление газов.

32. Напряжение (парциальное давление) газов в жид­кости.

33. Содержание газов в альвеолярной смеси в условиях покоя.

34. Механика вдоха.

35. Эластические свойства аппарата вентиляции.

36. Функции сурфактанта.

37. Поток газа в воздухоносных путях.

38. Механика выдоха.

39. Сопротивление дыханию.

40. Работа, совершаемая при дыхании

 

Заключение

Биофизика – наука междисциплинарная, и для работы в ней требуются знания математики, физики, химии, биологии и медицины. Поэтому биофизически ориентированные исследования проводятся не только в технических специализированных институтах, но также и в биологических, химических, фармакологических и медицинских.

Важнейшим содержанием биофизики являются: нахождение общих принципов биологически значимых взаимодействий на молекулярном уровне, раскрытие их природы в соответствии с законами современной физики, химии с использованием новейших достижений математики и разработка на основе этого исходных обобщённых понятий, адекватных описываемым биологическим явлениям. Без знания этих вопросов невозможно быть хорошим специалистом в области инженерного дела в медико-биологической практике.

 

Учебное пособие

Материалы по данной дисциплине подробно изложены в учебном пособии [1], входщем в состав данного УМК.

 

3.4. Глоссарий

(краткий словарь основных терминов и положений)

Аккомодация глаза – приспособление глаза к ясному видению разноудаленных предметов.

Апекскардиография (АКГ) – метод регистрации низкочастотных колебаний грудной клетки в пятом межреберье в области верхушечного толчка.

Баллистокардиография (БКГ) – метод, основанный на том, что изгнание крови из желудочков и её движение в крупных сосудах вызывают колебания всего тела, зависящие от явлений реактивной отдачи, подобных тем, которые наблюдаются при выстреле из пушки.

Биоэлектричество – естественные электрические процессы, происходящие в живых организмах и лежащие в основе многих физиологических и поведенческих реакций.

Биоэлектрические потенциалы – электрические потенциалы, возникающие в тканях и отдельных клетках человека, животных и растений, являющиеся важнейшими компонентами процессов возбуждения и торможения; разность потенциалов между двумя точками живой ткани, отражающая её биоэлектрическую активность.

Биоэлектрогенез – комплекс механизмов, приводящих к генерации биопотенциалов.

Вязкость крови – свойство крови оказывать сопротивление перемещению одной её части относительно другой.

Гематокрит– часть объёма крови, приходящаяся на долю эритроцитов.

Глаз (oculus) – орган зрения, воспринимающий световые раздражения, является частью зрительного анализатора, который включает также зрительный нерв и зрительные центры, расположенные в коре большого мозга, представляя собой весьма несовершенную оптическую систему, тем не менее успешно служит в качестве органа чувств.

Диастолическое (минимальное) давление – величина давления крови в период общей паузы (60-80 мм рт. ст.).

Диффузионная способность лёгкого – это количество миллилитров газа, переносимого из альвеол в кровь в 1 минуту при градиенте альвеолярно-капил-лярного давления газа, равном 1 мм рт. ст. (1 кПа).

Ёмкость вдоха (Е_вд) – максимальное количество воздуха, которое можно вдохнуть после спокойного выдоха.

Жизненная ёмкость лёгких (ЖЕЛ) – наибольшее количество воздуха, которое можно выдохнуть после максимального вдоха.

Закрытые системы обмениваются через свои границы энергией с окружающей средой, но непроницаемы для веществ.

Запах – свойство вещества вызывать специфическое ощущение при воздействии на рецепторы обонятельного анализатора, расположенного в верхних носовых ходах.

Звук – колебания молекул упругой среды (в частности, воздуха), распространяющиеся в ней в виде продольной волны давления.

Звуковое поле – область среды, в которой распространяются механические волны.

Зрачок (pupilla) – отверстие в центре радужки, которой позволяет лучам света проникать внутрь глаза для их восприятия сетчаткой.

Изолированные си­стемы не обмениваются с окружающей средой ни веществом, ни энергией, то есть границы такой системы непроницаемы.

Инфразвук– колебательные процессы с частотами ниже 20 Гц не воспринимаемый слухом человека.

Диастолическое (минимальное) давление – величина давления крови в период общей паузы (60-80 мм рт. ст.).

Дыхательный объём - (глубина дыхания) объём, обеспечивающий поддержание определенного уровня парциального давления О₂ и СО₂ в альвеолярном воздухе и нормальное напряжение этих газов в артериальной крови (при соответствующей частоте дыхания).

Внутрисердечное давление. В полости левого желудочка у здоровых взрослых людей величина давления крови составляет в период систолы в среднем 120 мм рт. ст., в период диастолы – 4 мм рт. ст.; в правом желудочке – 25 и 2 мм рт. ст. соответственно. Различия величин давления крови в желудочках сердца при малой разнице объёмов их наполнения соответствует большей (примерно в 5-6 раз) мощности левого желудочка по сравнению с правым.

Искусственные мембраны – мембраны, получаемые в экспери­менте из смеси липидов.

Конечно-диастолический объём – максимальный объём крови перед началом систолы желудочков.

Конечно-систолический объём – количество крови, которое остаётся в желудочке после систолы.

Ламинарное течение – упорядоченное течение жидкости, при которой она перемещается как бы слоями, параллельными направлению течения.

Линейная скорость – путь, проходимый частицами крови в единицу времени.

Мембранный потенциал – транс­мембранная разность потенциалов, существующая между цитоплазмой и окружающим клетку раствором.

Матрикс – цитоплазма, внутриклеточное содержимое, за исклю­чением органоидов.

Мёртвое (вредное) пространство – объём воздухоносных путей, которые содержат воздух, не принимающий участия в газообмене.

Метод – планомерный путь научного познания и установления истины, спо­соб исследования явлений природы, подход к изучаемым явлениям, трактовке, объяснению, толкованию полученных результатов.

Методика – совокупность способов целесооб­разного проведения какой-либо работы с целью достижения конеч­ного практического результата.

Методология – учение о структуре, логической организации, методах и средствах деятельности.

Минутный объём дыхания (МОД) – объём воздуха, вдыхаемого (или выдыхаемого) за 1 мин.

Минутный объём крови (МОК) – количество крови, выбрасываемого из каждого желудочка в течение одной минуты.

Модифицированные мембраны – мембраны с включением раз­личных веществ, изменяющих их структуру и функции.

Молекулярная биофизика – часть комплексной биологической науки (молекулярной биологии),изучающей явления жизни на молекулярном уровне, механизмы хранения, передачи и реализации генетической информации, строение и функции нерегулярных биополимеров (белков и нуклеиновых кислот).

Нуклеиновые кислоты – носители генетической информации, защифрованной в виде молекул ДНК.

Объём закрытия лёгких (ОЗЛ) – часть ёмкости лёгких, содержащая последние порции воздуха, выдыхаемые после того, как начинается закрытие мелких дыхательных путей перед окончанием выдоха.

Объёмная скорость – количество крови, которое протекает в единицу времени через суммарное сечение.

Общая ёмкость лёгких (ОЕЛ) – объём воздуха в лёгких по окончании полного вдоха.

Обоняние(olfactus) – вид чувствительности, направленной на восприятие запахов; осуществляется обонятельным анализатором; способность воспринимать и различать запахи веществ, находящихся в окружающей среде.

Окружающая среда – область вне оболочки клетки.

Онкотическое давление – осмотическое давление создаваемое коллоидами – белками плазмы.

Орган обоняния – область слизистой оболочки полости носа, которая содержит рецепторы обоняния и представляет собой периферическую часть анализатора обоняния.

Осмотическое давление крови – сила, которая обусловливает движение растворителя через мембрану, разделяющую два раствора с различной концентрацией, пропускающую растворитель, но не пропускающую растворенное вещество.

Остаточный объём – объём, который остаётся в сердце даже после самого мощного сокращения.

Открытые термодинамические системы – системы, осуществляющие обмен как веществом, так и энергией.

Парциальное давление газа (partialis – ча­стичный) – часть общего давления воздуха, соответствующая процентному содержанию этого газа в смеси.

Первичная теплота – это результат неизбежного рассеивания энергии в ходе ре­акций диссимиляции из-за необратимо протекающих биохимиче­ских реакций.

Потенциал действия – волна возбуждения, перемещающаяся по мембране живой клетки.

Проницаемость мембран – способность мембран пропускать ато­мы, ионы, молекулы как в прямом, так и в обратном направлениях.

Пульсовое давление – это разность между си­столическим и диастолическим давлением. В норме пульсовое давление составляет 35-55 мм рт. ст.

Радужная оболочка (iris) – передняя часть сосудистой оболочки.

Резервуарный объём – это тот объём крови, который может выбрасываться из желудочка при усиленной его работе, в дополнение к систолическому объёму в условиях покоя.

Ресничное тело (corpus ciliare) находится между радужкой и собственно сосудистой оболочкой.

Роговица (cornea) – выпукло-вогнутая линза - важная составная часть оптического аппарата глаза.

Селективные мембраны – мембраны, избирательно переносящие одни ионы, молекулы и не пропускающие другие.

Сердечный индекс – количество крови в расчёте на площадь поверхности тела за одну минуту, выбрасываемое в каждый круг.

Сетчатка (retina) – внутренняя оболочка глаза, являющаяся периферическим отделом зрительного анализатора; содержит фоторецепторные клетки, обеспечивающие восприятие и преобразование электромагнитного излучения видимой части спектра в электрические импульсы, а также их первичную обработку.

Сила звука – это количество энергии, проходящей через единицу поверхности за единицу времени.

Систолический объём сердца (СтО) – количество крови, которое сердце вы­брасывает в магистральные сосуды (аорту или легочную артерию) при каждом со­кращении.

Систолическое(максимальное) давление – величина давления крови в период изгнания (110-130 мм рт. ст.).

Среднее артериальное давление. Среднее артериальное давление равняется сумме диастолического и 1/3 пульсового давления.

Стационарное состояниесистемы характеризуется тем, что её параметры также не изменяются во времени, но происходит обмен веществ и энергии с окружающей средой.

Стационарное течение – поток, скорость которого в любой точке не меняется.

Стекловидное тело(corpus vitreum) – прозрачная желеобразная масса, покрытая оболочкой и пронизанная сетью нежных волоконец, заполняющая полость глазного яблока кзади от хрусталика.

Термодинамическая система - часть пространства с материаль­ным содержимым, ограниченная поверхностью раздела (клетка, митохондрия).

Термодинамическое равновесие – это состояние системы, при ко­тором её параметры не изменяются, и она не обменивается с окру­жающей средой ни веществом, ни энергией.

Тоны сердца – звуковые проявления деятельности сердца, определяемые при выслушивании (аускультации) и графической записи (фонокардиографии).

Транспорт веществ через мембрану – перенос веществ через мембрану.

Транспорт веществ активный – перенос веществ через мембра­ну против градиентов с затратой энергии АТФ при участии специ­альных молекулярных структур.

Транспорт веществ пассивный – перенос через мембрану веществ по градиенту, главным образом за счёт механизма диффузии и осмоса; идет за счёт уменьшения свободной локальной энергии.

Турбулентное течение – течение, сопровождающееся интенсивным перемещением отдельных слоев, возникновением завихрений.

Ультразвук – колебательный процесс, осуществляющийся в определенной среде с частотой колебаний выше верхней границы частот, воспринимаемых при их передаче по воздуху ухом человека.

Функциональная остаточная ёмкость (ФОЕ) – количество воздуха, остающееся в лёгких после спокойного выдоха. ФОЕ является суммой резервного объёма выдоха и остаточного объёма.

Число Рейнольдса – безразмерная характеристика потока жидкости, при верхнем критическом значении которого ламинарный режим переходит в турбулентный; при нижним критическом значении, в случае снижения скорости движения жидкости, турбулентный режим переходит в ламинарный.

Хрусталик (lens) – прозрачное преломляющее свет эластичное образование, имеющее форму двояковыпуклой линзы, расположенное во фронтальной плоскости за радужкой.

Электрогенез – способность мембраны осуществлять процессы, приводящие к возникновению разности потенциалов по обе стороны.

Электрокардиография(ЭКГ) – метод графической регистрации изменений величины и направления электродвижущей силы (ЭДС) возбужденных участков миокарда во времени соответственно определённой оси отведения.

Электрокимография – метод, позволяющий изучить сократительную функцию миокарда путём фазового анализа движений избранных точек сердца и крупных сосудов.

Энтальпия – термодинамический потенциал, характеризующий состояние термодинамической системы при выборе в качестве основных независимых переменных давления, энтропии и числа частиц.

Энтропия– мера неупорядоченности или вероятности состоя­ния системы.

 

Технические средства обеспечения дисциплины

Практические занятия в ходе изучения дисциплины проводятся с использованием компьютерной обучающей программы «Human 3D».

 

Методические указания к практическим занятиям

Студенты, обучающиеся с применением ДОТ, выполняют программу практических занятий по заданиям, приведенным на учебном сайте СЗТУ.

 

Практическое занятие № 1

Оптические свойства зрительного анализатора

2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ: 2.1. С помощью обучающей программы «Human 3D», имеющейся на кафедре,… - ознакомиться с глазом как оптической системой: выпукло-вогнутой линзой (роговицей), двояковыпуклой линзой…

Практическое занятие № 2

Акустические свойства слухового анализатора

2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ: 2.1. С помощью обучающей программы «Human 3D», имеющейся на кафедре,… - ознакомиться с ухом как акустической системой: наружным слуховым проходом, барабанной перепонкой, косточковым…

Практическое занятие № 3

Особенности гемодинамики в различных участках сосудистого русла

2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ: 2.1. С помощью обучающей программы «Human 3D», имеющейся на кафедре: - ознакомиться с параметрами движения крови (величиной давления крови в различных участках сосудистого русла,…

Практическое занятие № 4

Биомеханика дыхания

2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ: 2.1. С помощью обучающей программы «Human 3D», имеющейся на кафедре,… - пониженного содержания кислорода;

БЛОК КОНТРОЛЯ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Общие указания

Блок контроля освоения дисциплины включает:

 

Блок тестов текущего контроля.

Приведены тринадцать тестов текущего контроля (по одному тесту по каждой теме дисциплины). Они предлагаются студентам в качестве тренировочных (репетиционных). После работы с этими тестами можно проверить ответы, они приведены на стр. 55.

Завершив работу с тренировочным тестом по теме, студент должен пройти аналогичный контрольный тест. Время ответа и число попыток ответа для контрольного теста ограничено. Задания на контрольное тестирование студенты получают у преподавателя, либо на учебном сайте СЗТУ.

2. Блок итогового контроля.

Изучение дисциплины завершается сдачей зачёта и экзамена.

Вопросы для подготовки к сдаче зачёта и экзамена приведены в данном блоке.

 

Текущий контроль

Текущий контроль уровня знаний осуществляется с использованием тестирования. Тест по каждой теме дисциплины содержит 5 вопросов. Время ответа ограничено. Для подготовки к тестированию студентам предлагаются тренировочные тесты.

Тест № 1 (по разделу 1)

Принцип единства элементарного состава живых организмов заключается в том, что

В - из одинакового набора ато­мов могут образовываться примерно одинаковые соединения; С - все живое или представляет со­бой клетку, или состоит из клеток; D - из 109 элементов в организмах всех животных и растений обнаружено порядка 30.

Тест № 2 (по теме 2.1)

А. dE = dQ + dA; В. G = g0 (k1·k2);  

Тест № 3 (по теме 2.2)

А. dS = diS + deS; В. dS = k · ln w; С. dS/dt = diS/dt + deS/dt;

Тест № 4 (по теме 2.3)

А. g = QT / μT; В. H = U + P · V; С. Q = ΔН = ΣiHi,k – ΣjHj,u;

Тест № 5 (по разделу 3)

1. Квантовая биофизика изучает:

А - структуру макромолекул, их физические свойства и связь строения молекул с их функцией;

В - электронную структуру биологически важных соединений и её связь с их химическими свойствами;

С - структуру и функции биологических мемб­ран;

D - электрические поля в органах и тканях.

2. Молекулярная биофизика изучает:

А - электронную структуру биологически важных соединений и её связь с их химическими свойствами;

В - особенности электрических полей в органах и тканях;

С - структуру биополимеров (белков, нуклеиновых кислот, углеводов, липидов, их комплексов, надмолекулярных образований);

D - структуру и функции биологических мемб­ран.

3. Биофизика сложных систем изучает:

А - электронную структуру биологически важных соединений и её связь с их химическими свойствами;

В - особенности функционирования сердечно-сосудистой, дыхательной и других систем организма;

С - структуру и функции биологических мемб­ран;

D - структуру биополимеров (белков, нуклеиновых кислот, углеводов, липидов, их комплексов, надмолекулярных образований).

4. Фотобиология изучает:

А - особенности электромагнитных полей в органах и тканях;

В - процессы взаимо­действия ионизирующего излучения с биовеществом;

С - различные формы биологической подвижности;

D - влияние видимого и ультрафиоле­товою излучений на биообъекты.

5. Радиационная биофизика изучает:

А - влияние видимого и ультрафиоле­товою излучений на биообъекты;

В - особенности электрических полей в органах и тканях;

С - различные формы биологической подвижности;

D - процессы взаимо­действия ионизирующего излучения с биовеществом.

Тест № 6 (по теме 4.1)

А - структуру и функции биологических мемб­ран; В - структуру макромолекул и связь строения молекул с их функцией; С - вопросы взаимодействия биологических структур;

Тест № 7 (по теме 4.2)

А - работой калиево-натриевого насоса; В - диффузией по градиенту концентрации; С - активным мембранным транспортом;

Тест № 8 (по теме 4.3)

А. E = R · T / z ·F ln сi / co; В. Е = Ео + ΔV; С. (P + a) v = b (P – P0);

Тест № 9 (по теме 5.1)

А. 1/f = (1/R1 + 1/R2) (n1,2, - 1); В. dR/dt = kαIR; С. S = a log R + b;

Тест № 10 (по теме 5.2)

А. S = k ∙ ln W; В. dE = const · dR/R; С. S = a log R + b;

Тест № 11 (по теме 5.3)

А - верхних носовых ходах; В - средних носовых ходах; С - нижних носовых ходах;

Тест № 12 (по теме 6.1)

А. V = (ΔΖ ·Ζ) / V; В. Аж = ηl/r4; С.Аж = V ∙ S;

Тест № 13 (по теме 6.2)

А. МП = ОД (%СО2альв - %СО2выд) / %СО2альв; В. VA = f (Vt - VМП); С. Vo = К·Wb;

Ответы на тренировочные тесты

Итоговый контроль

Вопросы для подготовки к зачёту и экзамену В приведенном ниже перечне для подготовки к зачету предназначены вопросы №№ 1…  

СОДЕРЖАНИЕ

1. Информация о дисциплине . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.1. Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.2. Содержание дисциплины и виды учебной работы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.2.1. Содержание дисциплины по ГОС . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.2.2. Объем дисциплины и виды учебной работы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.2.3. Перечень видов практических занятий и контроля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2. Рабочие учебные материалы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2.1. Рабочая программа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2.2.Тематический план дисциплины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2.3. Структурно-логическая схема дисциплины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2.4. Временной график изучения дисциплины при использовании

информационно-коммуникационных технологий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

2.5. Практический блок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

2.5.1. Практические занятия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

2.5.2. Лабораторный практикум . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

2.6. Балльно-рейтинговая система оценки знаний . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

3. Информационные ресурсы дисциплины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

3.1. Библиографический список . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

3.2. Опорный конспект . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

Раздел 1. Единство принципов структуры и функцио­нирования

живых организмов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

Раздел 2. Основы термодинамики процессов жизнедеятельности . . . . 18

Раздел 3. Основы молекулярной биофизики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

Раздел 4. Мембранология . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

Раздел 5. Биофизика органов чувств. Кодирование информации

в органах чувств . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

Раздел 6. Биофизика сложных морфофизиологических систем . . . . . . . . 26

Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

3.3. Учебное пособие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

3.4. Глоссарий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

3.5 Технические средства обеспечения дисциплины ………………………….38

3.6. Методические указания к практическим занятиям . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

4. Блок контроля освоения дисциплины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

4.1. Общие указания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41

4.2. Текущий контроль . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . … .42

4.3. Итоговый контроль . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .56

 

Владимир Ильич Гуткин

 

 

БИОФИЗИКА

Учебно-методический комплекс

 

 

Редактор Н. В. Мариничева

Сводный темплан 2010 г.

Лицензия ЛР № 020308 от 14.02.97

 

Подписано к печати Формат 60Х84 1/16 Б. кн.-журн. П.л. 3,75 Б.л. 1,875 Изд-во СЗТУ Тираж Заказ

Северо-Западный государственный заочный технический университет

Издательство СЗТУ, член Издательско-полиграфической ассоциации

университетов России

191186, Санкт-Петербург, ул. Миллионная д. 5