Вопросы для зачета, собеседования
по дисциплине « БИОФИЗИКА»
Раздел «Биофизика сложных систем»
1.Биофизика как наука. Предмет и задачи биофизики. Основные этапы развития биофизики.
2.Методы исследования в биофизике. Основные разделы в биофизике.
3.Содержание биологической кинетики. Математические модели.
4.Математическая модель открытой системы. Качественный анализ.
5.Временная иерархия процессов. Быстрые и медленные переменные.
6.Кинетика ферментативных процессов. Уравнение Михаэлиса-Ментен.
7.Регуляция ферментативных процессов. Ингибиторы, активаторы.
8.Предмет изучения термодинамики. Термодинамическая система.
9.Первый закон термодинамики. Теплота и работа в биосистемах.
10.Второй закон термодинамики. Свободная энергия и энтропия.
11.Особенности действия второго закона термодинамики в биосистемах.
12.Стационарное состояние и термодинамическое равновесие.
13.Понятие градиента. Виды градиентов в организме.
14.Автоволновые процессы. Биологические триггеры
Раздел «Молекулярная биофизика»
1.Различные состояния макромолекул. Условия образования клубка и глобулы.
2. Общие закономерности формирования макромолекул. Пространственная организация биополимеров. Свободно-сочлененная и червеобразная модель.
3.Опишите факторы конформационной стабилизации макромолекул.
4.Типы взаимодействий в макромолекулах. Ковалентные и нековалентные связи.
5.Состояние воды в биополимерах. Гидрофобные взаимодействия.
6. Особенности структуры воды и ее свойства. Особенности растворения гидрофильных веществ в воде.
7.Электростатические взаимодействия. Роль взаимодействий в поддержании стабильности и функциональной активности биоструктур.
8. Роль сил Ван-дер-Ваальса в формировании пространственной организации биополимеров.
9. Пространственная структура белка и силы ее определяющие. Сворачиваемость белков. Денатурация и ренатурация.
10. Конформационная подвижность белков. Типы движения в белках. Связь характеристик конформационной подвижности белков с их функциональными свойствами. Кооперативный эффект на примере молекулы гемоглобина.
11. Нуклеиновые кислоты. Строение. Функции. Реакция образования. Структура и особенности пространственной организации НК.
12. Механизмы ферментативного катализа. Модели Кошланда и Фишера. Фермент-субстратное взаимодействие. Кооперативный эффект.
Раздел «Биофизика клеточных процессов»
1. Эволюция представлений о строении биомембран.
2.Состав мембраны. Функции ее компонентов. Типы взаимодействий и подвижность мембран.
3.Поверхностный потенциал. Двойной электрический слой.
4.Электрокинетические явления. Электрофорез. Электроосмос.
5.Пассивный транспорт неэлектролитов. Уравнение диффузии. Транспорт воды. Осмос. Фильтрация.
6.Транспорт ионов. Ионные каналы, переносчики.
7.Потенциал покоя. Уравнение Гольдмана.
8.Активный транспорт ионов. Na-K-насос.
9.Потенциал действия. Связь с ионной проницаемостью. Проводимость каналов. Воротные токи.
10. Распространение возбуждения. Скорость проведения возбуждения.
11.Передача возбуждения в синапсах. Генераторный потенциал.
12.Сократительные системы. Механизмы мышечного сокращения.
13.Основные закономерности рецепции. Пример любой сенсорной передачи.
14.Электрон-транспортные цепи в митохондриях и хлоропластах. Механизм образования энергии АТФ.
Комплект разноуровневых задач (заданий)
по дисциплине «БИОФИЗИКА»
Задачи репродуктивного уровня
Задание 1. Опишите принцип разделения макромолекул при помощи электрофореза. Какой рН у буферного раствора должен быть для того чтобы разделить два белка с изоэлектрическими точками 3 и 6 соответственно, ответ поясните.
Задание 2. Опишите метод электронного парамагнитного резонанса. Использование этого метода для изучения внутримолекулярной динамики биологических молекул.
Задание 3.. Опишите метод ядерного магнитного резонанса. Использование этого метода для изучения внутримолекулярной динамики биологических молекул.
Задание 4 Какова будет форма белковой молекулы, если соотношение количества гидрофильных аминокислот к гидрофобным значительно выше, чем в сферической глобуле? Ответ поясните
Задание 5. Метод оценки электрической активности мозга. Ритмы мозга, выявляемые при помощи Фурье-анализа. Функциональные пробы.
Задание 6. Метод оценки электрической активности сердца. Механизмы формирования электрокардиограммы. Электрическая ось сердца.
Задача 7. Чему равен поток формамида через мембрану толщиной 8 нм, если коэффициент диффузии составляет 1,4•10-8 см2/с, концентрация по одну из сторон мембраны равна 2•10-4 М, а по другую сторону мембраны — в десять раз меньше? Рассчитать если коэффициент распределения γ=1 и γ=10-2.
Задача 8. Определите равновесный мембранный потенциал митохондрий, если при 37 °С внутри митохондрий рН = 9, а в окружающей среде 7.
Задача 9. Для большинства химических реакций установлено эмпирическое правило: скорость реакции приблизительно удваивается при повышении температуры на 10 градусов. Рассчитайте величину энергии активации Еа, соответствующую температурному коэффициенту Q=2 в интервале температур 25 °С и 35 °С.
Задача 10. Выращена популяция бактерий численностью 108. Внезапно начинается гибель бактерий, причем за первую минуту число погибших бактерий составило 104. Определить, за какое время погибнет вся популяция, если известно, что скорость гибели пропорциональна численности популяции.
