bigpo.ru
добавить свой файл
1
ДЕМОНСТРАЦИОННАЯ ВЕРСИЯ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ

ОПД “БИОФИЗИКА”


СОДЕРЖАНИЕ


!. Требования Гос. стандарта

2. Принципы и цели

3. Структура и содержание программы

4. Структура деятельности студентов

5. Контролирующие материалы. Рейтинг по курсу «Биофизика»

6. Литература


!. Требования Гос.стандарта


Специалист биолог должен:

  • приобретать новые знания, используя современные информационные образовательные технологии;

  • знать принцип системной организации;

  • занть регуляторные механизмы обеспечить гомеостаза живых систем;

  • иметь представление о молекулярных механизмах физиологических процессов, о принципах регуляции обмена веществ;

  • знать современное учение о клетке;

  • знать механизмы фотосинтеза, дыхания, водообмена;

  • знать о термодинамических особенностях живых систем и биоэнергетике;

  • владеть методами исследования и анализа живых систем;

  • иметь представление о регуляторных механизмах, действующих на каждом уровне;


ПРОГРАММА

дисциплины "БИОФИЗИКА"

Введение

Предмет и задачи биофизики. Биологические и физические про­цессы и закономерности в живых системах. Методологические вопросы биофизики. История развития отечественной биофизики. Задачи био­физики в практике народного хозяйства.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ БИОФИЗИКА Кинетика биологических процессов

Особенности кинетики биологических процессов. Описание дина­мики биологических процессов на языке химической кинетики. Мате­матические модели. Задачи математического моделирования в биоло­гии. Общие принципы построения математических моделей биологиче­ских систем. Понятие адекватности модели реальному объекту. Дина­мические модели биологических процессов. Линейные и нелинейные процессы. Методы качественной теории дифференциальных уравнений в анализе динамических свойств биологических процессов. Понятие о фазовой плоскости и фазовом портрете системы. Временная иерархия и принцип "узкого места" в биологических системах. Управляющие па­раметры. Быстрые и медленные переменные.

Способы математического описания пространственно неоднород­ных систем.

Стационарные состояния биологических систем. Множественность стационарных состояний. Устойчивость стационарных состояли!!.

Модели триггерного типа. Примеры. Силовое и параметрическое переключение триггера. Гистерезисные явления. Колебательные про- / цсссы в биологии. Автоколебательные режимы. Предельные циклы и их устойчивость. Примеры.

Представления о пространственно неоднородных стационарных со­стояниях (диссипативных структурах) и условиях их образования.

Кинегика ферментативных процессов. Особенности механизмов фер­ментативных реакций. Понятие о физике ферментативного катализа.

Кинетика простейших ферментативных реакций. Условия реали­зации стационарности. Уравнение Михаэлиса - Ментен. Влияние моди­фикаторов на кинетику ферментативных реакций. Применение метода графов для исследования стационарной кинетики ферментативных ре­акций. Общие принципы анализа более сложных ферментативных ре­акций.

76

Влияние температуры на скорость реакций в биологических систе­мах. Взаимосвязь кинетических и термодинамических параметров. Роль конформационных свойств биополимеров.

Термодинамика биологических процессов

Классификация термодинамических систем. Первый и второй за­коны термодинамики в биологии. Теплоемкость-и сжимаемость белко­вых глобул. Расчеты энергетических эффектов реакций в биологиче­ских системах. Характеристические функции и их использование в анализе биологических процессов.

Изменение энтропии в открытых системах. Постулат Пригожина. Термодинамические условия осуществления стационарного состояния. АСвязь между величинами химического сходства и скоростями реакций. ^Термодинамическое сопряжение реакций и тепловые эффекты в биоло­гических системах. ^.

Понятие обобщенных сил и потоков. Линейные соотношения и соотношения взаимности Онзагера. Термодинамика транспортных про­цессов. Стационарное состояние и условия минимума скорости приро­ста энтропии. Теорема Пригожина.

Применение линейной термодинамики в биологии. Термодинами­ческие характеристики молекулярно-энергетических процессов в био­системах. Нелинейная термодинамика.

Общие критерии устойчивости стационарных состояний и перехода к ним вблизи и вдали от равновесия.

Связь энтропии и информации в биологических системах.

МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОФИЗИКА Пространственная организация биополимеров

Макромолекула как основа организации биоструктур. Пространст­венная конфигурация биополимеров. Статистический характер кон-формации биополимеров.

• Условия стабильности конфигурации макромолекул. Фазовые пе-еходы. Переходы глобула - клубок. Кооперативные свойства макромо­лекул. Типы объемных взаимодействий в белковых макромолекулах. Водородные связи: силы Ван-дер-Ваальса; электростатические взаимо­действия; поворотная изомерия и энергия"внутреннего вращения. Рас­чет общей конфррмации энергии биополимеров.

Факторы стабилизации макромолекул, надмолекулярных струк­тур и биомембран.

Взаимодействие макромолекул с растворителем. Состояние воды и гидрофобные взаимодействия в биоструктурах. Переходы спираль -клубок.

77

Особенности пространственной организации белков и нуклеино­вых кислот. Модели фибриллярных и глобулярных белков. Количест­венная структурная теория белка.

Динамические свойства глобулярных белков

Структурные и энергетические факторы, определяющие динами­ческую подвижность белков. Гиперповерхности уровней конформаци-онной энергии.

Динамическая структура олигопептидов и глобулярных белков; конформационная подвижность. Численное моделирование молеку­лярной динамики. Методы изучения конформационной подвижности: изотопный обмен, люминесцентные методы. ЭПР, гамма-резонансная спектроскопия, ЯМР высокого разрешения, импульсные методы ЯМР, методы молекулярной динамики. Авто- и кросс-корреляционные фун­кции торсионных углов и межатомных расстояний. Карты уровней сво­бодной энергии пептидов.

Конформационная подвижность биополимеров. Ограниченная диффузия. Типы движения в белках.* Иерархия амплитуд и времен релаксации конформационных движений. Связь характеристик кон­формационной подвижности белков с их функциональными свойства­ми. Динамика электронно-конформационных переходов. Роль воды в динамике белков. Роль конформационной подвижности в формирова­нии ферментов и транспортных белков.

Электронные свойства биополимеров

Электронные уровни в биополимерах. Основные типы молекуляр­ных орбиталей и электронных состояний пи-электроны, энергия дело-кализации. Схема Яблонского для сложных молекул. Принцип Франка - Кондона и законы флуоресценции. Люминесценция биологически важных молекул. Механизмы миграции энергии: резонансный меха­низм, синглет-синглетный и триплет-триплетный переносы, миграция А экситона. Природа гиперхромного и гипохромного эффектов. Оптиче­ская плотность. *

Возбужденные состояния и трансформация энергии в биострукту­рах. Перенос электрона в биоструктурах. Различные физические моде­ли переноса электрона. Туннельный эффект. Туннелирование с участи­ем виртуальных уровней. Электронно-конформационные взаимодейст­вия и релаксационные процессы в биоструктурах.

Современные представления о механизмах ферментативного ката­лиза. Электронно-конформационные взаимодействия в фермент-суб­стратном комплексе. Образование многоцентровой активной конфигу­рации.

78

БИОФИЗИКА КЛЕТОЧНЫХ ПРОЦЕССОВ. БИОФИЗИКА МЕМБРАННЫХ ПРОЦЕССОВ

Структура и функционирование биологических мембран

Мембрана как универсальный компонент биологических систем. Развитие представлений о структурной организации мембран. Харак­теристика мембранных белков. Характеристика мембранных липидов.. Динамика структурных элементов мембраны. Белок-липидные взаи­модействия. Вода как составной элемент биомембран.

Модельные мембранные системы. Монослой на границе раздела фаз. Бислойные мембраны. Протеолипосомы.

' Физико-химические механизмы стабилизации мембран. Особен-

ности фазовых переходов в мембранных системах. Вращательная и трансляционная подвижность фосфолипидов, флип-флоп переходы. Подвижность мембранных белков. Влияние внешних (экологических) факторов на структурно-функциональные характеристики биомембран.

Поверхностный заряд мембранных систем; происхождение элект­рокинетического потенциала. Явление поляризации в мембранах. Дис­персия электропроводности, емкости, диэлектрической проницаемо­сти. Зависимость диэлектрических потерь от частоты. Особенности структуры живых клеток и тканей, лежащие в основе их электрических свойств.

Свободные радикалы при цепных реакциях окисления липидов в мембранах и других клеточных структурах. Образование свободных радикалов в тканях в норме и при патологических процессах. Роль активных форм кислорода. Антиоксиданты, механизм их биологиче­ского действия. Естественные антиоксиданты тканей и их биологиче­ская роль. .

Биофизика процессов транспорта веществ через биомембраны и биоэлектрогенез

Р Пассивный и активный транспорт веществ через биомембраны.

Транспорт неэлектролитов. Проницаемость мембран для воды. Простая диффузия. Ограниченная диффузия. Связь проницаемости мембран с растворимостью проникающих веществ в липидах. Облег­ченная диффузия. Транспорт Сахаров и аминокислот через мембраны с участием переносчиков. Пиноцитоз.

Транспорт электролитов. Электрохимический потенциал. Ионное равновесие на границе мембрана - раствор. Профили потенциала и концентрации ионов в двойном электрическом слое. Равновесие Донна-на. Пассивный транспорт; движущие силы переноса ионов. Электро­диффузионное уравнение Нернста - Планка. Уравнения постоянного

  1. -


поля для потенциала и ионного потока. Проницаемость и проводимость. Соотношение односторонних потоков (соотношение Уссинга).

Потенциал покоя, его происхождение. Активный транспорт. Элек­трогенный транспорт ионов. Участие АТФаз в активном транспорте ионов через биологические мембраны.

Ионные каналы: теория однорядного транспорта. Ионоформы: пе­реносчики и каналообразующие агенты. Ионная селективность мемб­ран (термодинамический и кинетический подходы). Модель параллель­но функционирующих пассивных и активных путей переноса ионов.

Потенциал действия. Роль ионов На и К в генерации потенциала действия в нервных, мышечных волокнах и у других объектов; роль ионов Са и С1. Кинетика потоков ионов при возбуждении. Механизмы активации и инактивации каналов.

Описание ионных токов в модели Ходжкина - Хаксли. Воротные токи. Математическая модель нелинейных процессов мембранного транспорта. Флуктуации напряжения и проводимости в модельных и биологических мембранах.

Распространение возбуждения. Кабельные свойства нервных воло­кон. Проведение импульса по немиелиновым и миелиновым волокнам. Математические модели процесса распространение нервного импульса. Физико-химические процессы в нервных волокнах при проведении ря­дов импульсов (ритмическое возбуждение). Энергообеспечение про­цессов распространения возбуждения.

Основные понятия теории возбудимых сред.

Молекулярные механизмы процессов энергетического сопряжения

Связь транспорта ионов и процесса переноса электрона в хлороп-ластах и митохондриях. Локализация электронтранспортных цепей в мембране; структурные аспекты функционирования связанных с мем­браной переносчиков; ассиметрия мембраны.

Основные положения теории Митчелла; электрохимический гра­диент протонов; энергизированное состояние мембран; роль векторной Н+ - АТФазы.

Сопрягающие комплексы, их локализация в мембране; функции I отдельных субъединиц; конформационные перестройки в процессе об­разования макроэрга.

Протеолипосомы как модель для изучения механизма энергетиче­ского сопряжения. Бактериородопсин как молекулярный фотоэлектри­ческий генератор. Физические аспекты и модели энергетического со пряжения.

Биофизика сократительных систем

Основные типы сократительных и подвижных систем. Молекуляр­ные механизмы подвижности белковых компонентов сократительного

80


аппарата мышц. Принципы преобразования энергии в механохимиче-ских системах. Термодинамические, энергетические и мощностные ха­рактеристики сократительных систем.

Функционирование поперечнополосатой мышцы позвоночных. Модели Хаксли, Дещеревского, Хилла.

Молекулярные механизмы немышечной поодвижности.

Биофизика рецепции

Гормональная рецепция. Общие закономерности взаимодействия лигандов с рецепторами; равновесное связывание гормонов. Рольструк-• туры плазматической мембраны в процессе передачи гормонального сигнала. Рецептор-опосредованный внутриклеточный транспорт. Представления о цитоплазменно-ядерном транспорте. Методы исследо­вания гормональных рецепторов.

Сенсорная рецепция. Проблема сопряжения между первичным взаимодействием внешнего стимула с рецепторным субстратом и гене­рацией рецепторного (генераторного) потенциала. Общие представле­ния о структуре и функции рецепторных клеток. Место рецепторных процесгов в работе сенсорных систем.

Фоторецепция. Строение зрительной клетки. Молекулярная орга­низация фоторецепторной мембраны; динамика молекулы зрительного пигмента в мембране. Зрительные пигменты: классификация, строе­ние, спектральные характеристики; фотохимические превращения ро­допсина. Ранние и поздние рецепторные потенциалы. Механизмы гене­рации позднего рецепторного потенциала.

Механорецепция, Рецепторные окончания кожи, проприорецепто-ры. Механорецепторы органов чувств: органы боковой линии, вестибу­лярный аппарат, кортиев орган внутреннего уха. Общие представления о работе органа слуха. Современные представления о механизмах ме-ханорецепции; генераторный потенциал. Электрорецепция.

Хеморецепция. Обоняние. Восприятие запахов: пороги, классифи­кация запахов.

Вкус. Вкусовые качества. Строение вкусовых клетбк. Проблема вкусовых рецепторных белков.

Рецепция медиаторов и гормонов. Проблема клеточного узнава­ния. Механизмы взаимодействия клеточных поверхностей.

БИОФИЗИКА ФОТОБИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Механизмы трансформации энергии в первичных фотобиологических процессах

Взаимодействие квантов с молекулами. Первичные фотохимиче­ские реакции. Фемптосекундная спектроскопия и механизмы сверхбы­стрых процессов. Эволюция волнового пакета.

81


Основные стадии фотобиологического процесса. Механизмы фото-биологических и фотохимических стадий. Кинетика фотобиологиче­ских процессов.

Проблемы разделения зарядов и переноса электрона в первичном фотобиологическом процессе. Роль электронно-конформационных вза­имодействий.

Биофизика фотосинтеза

Структурная организация и функционирование фотосинтетиче­ских мембран. Фотосинтетическая единица. Два типа пигментных сис­тем и две .световые реакции. Организация и функционирование фото­реакционных центров. Проблемы первичного акта фотосинтеза. Элек-тронно-конформационные взаимодействия. Фотоинформационный пе­реход.

Кинетика и физические механизмы переноса электрона в злектро-нтранспортных цепях при фотосинтезе. Механизмы сопряжения окис­лительно-восстановительных реакций с трансмембранным переносом протона. Механизмы фотоингибирования.

Фотоэнергетические реакции бактериородопсина и зрительного пигмента родопсина.

Фоторегуляторные и фотодеструктивные процессы

Основные типы фоторегуляторных реакций растительных и микро­бных организмов: фотоморфогенез, фототропизм, фототаксис, фотоин-дуцированный каротиногенез. Спектры действия, природа фоторецеп-торных систем, механизмы первичных фотореакций.

Фитохром - универсальная фоторецепторная система регуляции метаболизма растений. Молекулярные свойства и спектральные харак­теристики фитохрома. Механизм обратимой фотоконверсии двух форм фитохрома. Фотоактивация ферментов.

Фотохимические реакции в белках, липидах и нуклеиновых кисло­тах. ДНК как основная внутриклеточная мишень при летальном и мутагенном действии ультрафиолетового света. Фотосенсибилизиро-ванкые и двухквантовые реакции при повреждении ДНК. Механизмы фотодинамических процессов. Защита ДНК некоторыми химическими соединениями. —

Эффекты фоторепарации и фотозащиты. Ферментативный харак­тер и молекулярный механизм фотореактивации. Роль фотоиндуциро-ванного синтеза биологически активных соединений в процессе фотоза­щиты. Механизм фотосинергетических реакций при комбинированном действии разных длин волн ультрафиолетового света.

Экологическая биофизика

Адаптация, устойчивость и надежность биологических систем раз­ного уровня организации: клеток, организмов, популяций. Разнообра-

82

зие ответных реакций индивидуумов в клеточных ансамблях и популя­циях. Энергетическая стоимость физиологических процессов и ее изме­нения в неблагоприятных условиях. Структура популяции как отраже­ние ее функционального состояния. Типизация особей в популяциях. Прогнозирование динамики численности популяции.

Классификация воздействий. Слабые (фоновые) воздействия. Кос­мические и периодические воздействия. Естественный радиационный . фон и уровень радона в среде. Проблема озоновой дыры. ЭМ-излучения космических и земных источников. Магнитные поля Солнца, звезд, галактик и других объектов Вселенной. Циклы солнечной активности, их влияние на Землю. Свет и биоритмы. Биологические часы. ^^ Действие оптического излучения. Фотосинтез в море. Причины ^•лимитирования первичной продукции. Фотоингибирование и фотоде­струкция. Фоторегуляция роста растения. Оптические свойства листьев высших растений и спектральные методы оценки функционального состояния фотосинтетического аппарата.

Окислительный стресс. Молекулярные механизмы повреждающе­го действия кислорода. Пути световой и темновой активации молеку­лярного кислорода. Ферментативные и неферментативные реакции. Роль свободнорадикальных реакций и синглетного кислорода. Методы изучения окислительных деструктивных процессов в биологических системах. Природные фотосенсибилизаторы фотодеструктивных про­цессов. Повреждения растений при действии гербицидов, загрязните­лей атмосферы, токсических веществ, заболеваниях. Фагоцитоз и сверхчувствительность и их роль в иммунном ответе животных и рас­тительных организмов. Старение растений, продукты деградации ли-пидов и пигментов.

Молекулярные механизмы адаптации живых организмов к экстре­мальным факторам внешней среды (температурам, освещению, засоле­нию, действию ксенобиотиков, гипоксии и гипероксии).

Оценка состояния среды обитания. Предельно допустимые концен­трации и биотестирование. Методология биотестирования. Дистакци-«нные методы. Практическое использование биотестирования для ценки качества среды.

РАДИАЦИОННАЯ БИОФИЗИКА

Общая физическая характеристика ионизирующих и неионизиру­ющих излучений. Излучения как инструмент исследований структуры и свойств молекул. Гамма- и рентгеновские лучи.

Использование различных видов излучений в медицине, технике и сельском хозяйстве.

Первичные процессы поглощения энергии ионизирующих излуче­ний. Механизмы поглощения рентгеновских и гамма-излучений, нейт-

83

ронов, заряженных частиц. Экспозиционные и поглощенные дозы из­лучений. Единицы активности радионуклеотидов. Единицы доз иони­зирующих излучений. Фактор изменения дозы облучения. Зависимость относительной биологической эффективности от линейных потерь энергии излучений. Индивидуальные и стационарные дозиметры.

Понятия "малые" и "большие" дозы радиации. Стохастические и статистические эффекты.

- Инактивация молекул в результате прямого и непрямого действия ионизирующих излучений. Дозовые зависимости. Прямое действие ра­диации на ферменты, белки, нуклеиновые кислоты, липиды, углеводы. Первичные процессы, приводящие к инактивации макромолекул при прямом действии радиации.-Первичные продукты радиолиза и дальней­шая судьба облученных макромолекул. Радиочувствительность моле­кул. Радиолиз воды и липидрв. Взаимодействие растворенных молекул ( с продуктами радиолиза растворителей. Эффект Дейла. Образование возбужденных молекул, ионов и радикалов. Количественная характе­ристика непрямого действия радиации в растворах. Роль модификато­ров в радиолизе молекул.

Радиационная биофизика клетки. Количественные характеристи­ки гибели облученных клеток. Репродуктивная и интерфазная гибель клеток. Апоптоз. Принцип попадания, концепция мишени. Эволюция этих понятий. Стохастические модели.

Основы микродрзиметрии ионизирующих излучений. Первичные физико-химические процессы в облученной клетке. Анализ механиз­мов лучевого поражения клеток. Роль молекулярных механизмов репа­рации ДНК и репарационных ферментов в лучевом поражении клетки. Роль повреждения биологических мембран в радиационных нарушени­ях клетки. Окислительные процессы в липидах и антиокислительные . Системы, участвующие в первичных и последующих лучевых реакциях.

Восстановительные процессы при лучевом поражении клетки.

Модификация лучевого поражения клетки.

Радиационная биофизика сложных систем. Временные и дозовые эффекты радиации. Сравнительная радиочувствительность биологиче­ских объектов и систем. Действие малых доз и хронического облучения.^ Отдаленные последствия малых доз радиации на организм. Особенно-™ сти действия внешнего и инкорпорированного, общего и локального, острого и хронического, однократного и многократного облучения орга­низмов разными типами радиации.

Этапы ответных реакций на острое облучение: физический, биофи­зический и общебиологический. Синдромы острого лучевого пораже­ния: костно-мозговой, кишечный и церебральный. Критические органы и системы. Критические процессы лучевого поражения. Лучевой токси­ческий эффект. Математическое моделирование сложных систем в ана­лизе первичных и последующих лучевых процессов. Проблема риска.

84

Факторы, модифицирующие лучевое поражение: радиопротекторы и радиосенсибилизаторы, их химическая природа и биологическое дейст­вие. Эндогенный фон радиорезистентности. Лучевые реакции и стресс. •< Кислородный эффект и механизмы его проявления.

Особенности химической защиты организма от действия малых доз

• и хронического облучения.

ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ЗАДАЧ МАЛОГО ПРАКТИКУМА

I. Изучение спектров и кинетики индукции флуоресценции фото-^игатезирующих организмов.

^^ 2. Замедленная флуоресценция зеленых растений.

3. Фотоиндуцированные изменения рН и редокс-потенциала в сус­пензии фотосинтезирующих объектов.

4. Изучение электрических свойств бислойных липидных мембран.

5. Потенциал покоя и потенциал действия одиночной клетки.

6. Исследование пассивных электрических свойств мышечной ткани.

7. Хемилюминесценция тканей растений и фагоцитирующих кле­ток животных.

8. Метол электронного парамагнитного резонанса (ЭПР).

9. Флуорометрический метод измерения внутриклеточного рН.

10. Математическое моделирование динамики макромолекул.

II. Исследование состояния фотосинтетического аппарата расте­ний методом импульсной флуоресценции.

ЛИТЕРАТУРА Основная

Кудряшов Ю.Б.. Беренфельд Б.С. Основы радиационной биофизи­ки: Учеб, М., 1()82. 30'2 г.

Рубин А.Б. Биофизика: Учеб.: В 2 кн. М., 1987. ^^ Рубин А.Б, Лекции по биофизике: Учеб.пособие. М., 1994. !60 с.

Дополнительная

Антонов В.Ф., Смирнова Е.Ю., Шевченко Е.В. Липидные мембра­ны при фазовых превращениях. М., 1992. 135с.

Артюхов В.Г., Ковалева Т.А., Шмелев В.П. Биофизика. Воронеж. 1994. 135с.

Введение в мембранологию/ Болдырев А.А. и др. М., 1990. 208 с.

Веселова Т.В., Веселовский В.А., Чернавский Д.С. Стресс у расте-

• ний: Биофизический подход. М., 1993. 144 с.

Владимиров Ю.А. и др. Биофизика: Учеб. М., 1983. 272 с.

85

Волькенштейн М.В. Биофизика. М., 1981.575 с.

Гончаренко Е.Н., Кудряшов Ю.Б. Гипотеза эндогенного фона ра­диорезистентности. М., 1980. 176с.

Колье О.Р., Максимов Г.В., РаденоБйчЧ.Н. Биофизика ритмиче­ского возбуждения. М., 1993. 208 с;' '!

Конев С.В., Волотовский И.Д. Фотобиология. Минск, 1979. 383 с.

Ризниченко Г.Ю., Рубин А.Б. Математические модели биологиче­ских продукционных процессов. М„ 1993. 302 с.

Рубин А.Б. Термодинамика биологических процессов: Учеб. посо­бие. М., 1984.2§5 с.

Рубин А.Б., Пытьева Н.Ф., Ризниченко Е.Ю. Кинетика биологиче­ских процессов: Учеб. пособие. М., 1987.302 с.

Ходжкин А. Нервный импульс. М., 1965.125 с.

Программу составил

А.Б.Рубин, проф., чл.-корр. РАН (Московский государственный университет)


Образцы контрольных заданий контрольных заданий

ОПД, Ф-03 «Биофизика»

Составлено в соответствии с требованиями Государственного Образовательного

Стандарта Высшего профессионального образования утвержденной 10..03 2000г.

(№ гос.рег.89 ен/сп) на типовую программу по специальности 011600 – Биология

для государственных университетов (М;МГУ составитель А.Б. Рубин)


Вариант 1

  1. Энергообмен на единицу площади поверхности организма не зависит от массы (з-н Рубнера), что не всегда выполняется, т.к. а) М(О ) S в слабой степени увеличивается с массой; б) с изменением массы тела изменяется площадь поверхности тела не совсем одинакова у животных; в) М(О ) S не только зависит от массы организма, но и от многих факторов.

  2. Субстратное ингибирование ферментативной реакции заключается в том , что а) по теории Кошланда субстрат индуцирует изменение конформации фермента; б) при избытке субстрата высока вероятность образования тупикового комплекса; в) уменьшается скорость ферментативной реакции вследствия образования ES или EP .

  3. Пассивный транспорт описывается уравнением а)


б)


в)


  1. Транспорт катионов и анионов через БМ идет а) по градиентам концентрации и электрического потенциала в мембране; б) по градиентам, суммарный поток J =J Na + + Jk+ + Jci-) по уравнению Нернста-Планка LJk+= -Uk+RT - Ck+Uk+F

  2. Удаление внутриклеточного Nа привело к снижению потребления О -да на 30% по сравнению с контролем, т. к. а) Nа -насос не работает, тканевое дыхание сильно снижается; ослабляется активный транспорт; в) увеличивается градиент концентрации Nа+ усиливается «утечка» Nа+, Na -й насос работает не в полную мощность.

  3. Физические и физико-химические процессы световой стадии ФС локализованы а) мембранных структурах хлоропласта; б) двойных липидных мембранах - ламеллах и в матриксе хлоропласта; в) замкнутых двойных фосфолипидных мембранных структурах - тилакондах, уложенных в стопки-граны в хлоропластах.

  4. АТФ-аза а)фермент белковой природы, впервые обнаружен И.Скоу в нерве краба; б) фермент -интегральный белок мембраны, состоит J и субъ единиц, - субъединица оканчивается на внешней стороне олигосахаридами; в) фермент БМ из и субъединиц, активность зависит от соотношения ионов Na и К, способствует гидролиз АТФ, фосфорилированный фермент является переносчиком Nа+ и К+.

8. Реакционные центры ФС1 и ФС11 представляют собой а) фото активный

, играющий роль акцептора кванта энергии и донора l-на к ближайшему акцептору ЭТЦ ; б) комплекс ПБК1 и ПБК2 ФС1 и ФС11; в) акцептор (Сhla) энергии и первичный акцептор электронов. 9.

9. Приращение энтропии живой системы принимает положительное значение, так как а) процессы носят необратимый характер; б) биохимичес- ких реакциях изменение энтропии равно произведению химического сродства на скорость, что больше нуля; в) производство энтропии не полностью компенсируется притоком энтропии извне с пищей.

10. Конкурентное ингибирование ферментативной реакции от аллостеричес- кого отличается; а) тем, что уменьшает кол-во ФСК; б)т.к. при конкурентном ингибировании Кm не изменяется, а при аллостерическом увеличивается; в) тем ,что по представлению Лайнунвера -Берка с увеличением концентрации ингибитора увеличивается угол наклона, а при аллостерическом изменяется как угол наклона, так и величина, отсекаемая на оси ординат.


Вариант 2.

Cоставитель: к.б.н. доцент К.А.Степанов

1 Отдаваемое количество тепла можно регулировать путем; а) изменения , продуцируемого количества тепла; б) повышения коэффициента теплоизоляции организма; в) изменения интенсивности кровообращения, дыхания, мышечной деятельности и поведенческой реакции.

  1. Гликофорин в энтроците представляет собой; а) гликопротеид с фиксированными отрицательными зарядами, б) гликопротеиновый комплекс с полипептидной цепью из 205 аминокислот, часть из них гидрофобный, в) интегральный белок - гликопротеин с 205 аминокислотными остатками, оканчивается снаружи оллигосахаридами с остатками сиаловой кислоты с отрицательными зарядами.

  2. Трансмембранный потенциал клетки можно оценить количественно по а) формуле Нернста, если известны концентрации; б) уравнению Гендерсона в)формуле Гольдмана – Ходжикина – Катца, если известны коэффициенты проницаемости иона Na, K, CI.

  3. ПД в нервном волокне характеризуется тем, что а) величиной в МВ, формой во времени и скоростью распространения; б) обусловлен drad ионов Na+ и временными параметрами в) реверсивный трансмембран- ный потенциал, величина вычисляется по формуле Гольдмана – Ходжикина.

  4. ПД распространяется по нерву а) благодаря локальному кольцевому току между перехватами Ранвье; б) как волна деполяризации мембраны нервного волокна; в) как процесс изменения по времени мембранного потенциала.

  5. Баланс энергообмена в живой системе можно представить в виде; а) H=T Si, б) Hn= T Si + We (внешняя работа) в) Hn= + T Si

  6. Вывод уравнения Михаэлиса – Ментен на основе а) кинетических уравнений по схеме односубстратной ферментативной реакции; б)закона сохранения вещества и кинетических уравнений; в) того, что по В.Чансу ФСК пребывает в стационарном состоянии с учетом фундаментальных законов природы.

  7. Холестерин в биомембране а) является структурным компонентом; б) встраиван в липидные слои, модулирует вязкость двойного липидного слоя; в) изменяет плотность упаковки фосфолипидного слоя, повышает текучесть мембран, ферменты (АТФ-аза) сохраняют свою активность при его присутствии.

  8. Активный транспорт Na+ и K+ в БМ осуществляется а) против градиента концентрации; б) против градиента концентрации с участием АТФ-азы в) как Na-й и К-й насосы с затратой энергии с участием АТФ-азы по ионным каналам с воротным механизмом.

  9. Механизм генерации ПД состоит в том, что а) при возбуждении Na-ая проводимость мембраны увеличивается, поток Na+ производит перезарядку мембраны; б) деполяризация мембраны аксона выше порога запускает Na-й ток внутрь аксона, процесс деполяризации идет во времени с самоускорением, нарушенное ионное равновесие восстанавливается с нарастающим выходом K+; в) при надпороговом возбуждении мембранный потенциал изменяется во времени вследствие увеличения Na-й проводимости.



ключи ответов к вариантам контрольного задания



Вариант

ВОПРОСЫ

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Первый

в

б

в

а

в

в

в

в

б

в

второй

в

в

в

а

а

в

в

б

в

б



Образцы экзаменационных биолетов


ЯКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

«УТВЕРЖДАЮ»

Зав кафедрой общей биологии _____________»___»___________2002

Предмет БИОФИЗИКА

БИОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ


БИЛЕТ № 1


1. Характерные особенности основного энергообмена у теплокровных животных

2. Фотосинтетическая единицы (ФСЕ) в хлоропластах высших растений.


ЯКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

«УТВЕРЖДАЮ»

Зав кафедрой общей биологии _____________»___»___________2002

Предмет БИОФИЗИКА

БИОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ


БИЛЕТ №2


1. Оценка продуцируемого в организме количества энергии в единицу времени.

2. Световая стадия фотосинтеза Z-схемы ФС.


ЯКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

«УТВЕРЖДАЮ»

Зав кафедрой общей биологии _____________»___»___________2002

Предмет БИОФИЗИКА


БИОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ


БИЛЕТ № 3


1. Отдаваемые в окружающую среду количества тепла и пути его регулирования.

2. Энергетическая эффективность фотосинтеза у высших растений.


ЯКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

«УТВЕРЖДАЮ»

Зав кафедрой общей биологии _____________»___»___________2002

Предмет БИОФИЗИКА


БИОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ


БИЛЕТ № 4


1. Формулировка второго начала неравновесной термодинамики, его доказательство.

2. Количественная характеристика фотосинтеза; спектр действия, квантовый расход, КПД, квантовый выход отдельных реакций.


ЯКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

«УТВЕРЖДАЮ»

Зав кафедрой общей биологии _____________»___»___________2002

Предмет БИОФИЗИКА

БИОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

БИЛЕТ № 5


1. Теорема об изменении энтропии живой системы в стационарном состоянии.

  1. Вискозиметрический метод оценки размера биополимеров.