Программа дисциплины "биофизика" Для специальности №040900 Медицинская биофизика
| Вид материала | Программа |
- Государственный образовательный, 426.07kb.
- Программа по общей патологии для студентов медико-биологических факультетов с экзаменационными, 908.24kb.
- Примерная программа наименование дисциплины Информатика, медицинская информатика Рекомендуется, 454.18kb.
- Федеральный государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования, 567.35kb.
- Курс лекции по дисциплине биофизика для специальности медико-биологическое дело, 663.76kb.
- Физика биологических систем, 39.45kb.
- Теоретическая и прикладная биофизика, 694.34kb.
- Программа опд ф. 9 Биофизика и биохимия клетки для студентов специальности 020803 «Биоэкология», 79.1kb.
- Рабочая учебная программа дисциплины «физика и биофизика» для специальности 060108, 596.52kb.
- Государственный образовательный, 727.41kb.
Введение
Предмет биофизики, основные разделы биофизики. История развития биофизики. Методы биофизики. Взаимоотношения биофизики с другими биологическими дисциплинами. Биофизика и медицина.
I. Фотобиофизика
1. Поглощение света в биологических системах
Основные фотобиологические процессы. Стадии фотобиологических процессов. Фотобиологические явления, используемые в фотомедицине. Электронные переходы в биомолекулах при поглощении света и люминесценции. Пути растраты энергии электронного возбуждения в биомолекулах.
Количественные закономерности поглощения света. Закон Бугера-Ламберта-Бера. Количественные показатели поглощения света. Спектры поглощения биомолекул. Особенности поглощения света в биологических системах: влияние неравномерного распределения молекул и светорассеяния, влияние ориентации молекул. Дифференциальная и производная спектрофотометрия многокомпонентных биологических объектов. Области применения спектрофотометрии в биологии и медицине.
2. Люминесценция в биологических системах
Зависимость потока и интенсивности фотолюминесценции от концентрации. Квантовый выход фотолюминесценции. Влияние экранирующих соединений на поток фотолюминесценции. Спектры фотолюминесценции и спектры ее возбуждения. Люминесцирующие биомолекулы.
Перенос энергии электронного возбуждения в биологических системах. Кинетическая схема процессов, происходящих при поглощении света и люминесценции. Теория кинетического переноса энергии электронного возбуждения. Уравнение Штерна-Фольмера. Миграция энергии электронного возбуждения в биологических системах. Миграция энергии в фотосинтетической единице. Механизмы миграции энергии электронного возбуждения в биологических системах: индуктивно-резонансная миграция энергии по синглетным уровням и обменно-резонансная миграция энергии по триплетным уровням.
Хемилюминесценция в биологических системах. Основные характеристики хемилюминесценции: поток излучения, квантовый выход, спектр излучения. Физические и химические активаторы хемилюминесценции. Биолюминесценция и биохемилюминесценция.
Свободные радикалы и их свойства. Роль свободных радикалов в генерации биохемилюминесценции. Биохемилюминесценция при перекисном окислении липидов, ее количественные закономерности, роль перекисных свободных радикалов. Биохемилюминесценция при активации фагоцитов: реакции, приводящие к генерации активных форм кислорода и свободных радикалов, спектр свечения. Использование хемилюминесцентных методов в биологии и медицине. Биолюминесценция светляков: схема основных превращений люциферина и генерации возбужденного продукта, квантовый выход свечения и спектр излучения. Биолюминесценция бактерий.
3. Первичные и начальные стадии фотопревращений биомолекул
Основные характеристики фотопревращений биомолекул, различные виды квантовых выходов фотопревращений. Кинетика необратимых однофотонных фотопревращений биомолекул, поперечное сечение фотолиза молекул. Кинетика обратимых однофотонных фотопревращений биомолекул. Спектры действия фотопревращений биомолекул.
Характеристики солнечного ультрафиолетового излучения за пределами атомосферы и на поверхности Земли. Спектр пропускания солнечного излучения кислородом и озоном атмосферы Земли. Изменение ультрафиолетового излучения в результате истощения озонового слоя Земли. Различные диапазоны биологически активного ультрафиолетового излучения.
Инактивирующее действие УФ-излучения на белки. Кинетика фотоинактивации белков. Теория фотоинактивации молекул белков при фотолизе аминокислотных остатков. Спектры дейстия фотоинактивации белков. Первичные фотопревращения аминокислотных остатков в белках под действием УФ-излучения.
Фотодимеризация пиримидиновых оснований в нуклеиновых кислотах, роль в этом процессе триплетных состояний. Фотогидратация цитозина и урацила. Роль димеризации тимина в инактивации ДНК под действием УФ-излучения. Использование фотоповреждений ДНК при медицинском применении УФ-излучения. Механизм мутагенного действия ультрафиолетового излучения на клетки. Фотореактивация фотохимических повреждений ДНК.
Индукция ультрафиолетовым излучением перекисного окисления ненасыщенных липидов. Схема элементарных реакций перекисного фотоокисления липидов. Роль фотолиза антиоксидантов и фотопревращений гидроперекисей жирных кислот в свободные радикалы в развитии перекисного фотоокисления липидов в биомембранах. Общая формула для оценки концентрации перекисных радикалов и скорости изменения концентрации гидроперекисей. Кинетика перекисного фотоокисления липидов при обрыве цепей на антиоксиданте. Модификация свойств биомембран при перекисном фотоокислении их липидов.
4. Механизмы фотобиологических процессов при действии ультрафиолетового излучения
Спектры действия фотобиологических процессов, задачи их исследования. Теория спектров действия фотобиологических процессов при постоянной дозе облучения, формулы для слабопоглощающих и сильнопоглощающих объектов. Теория спектров действия фотобиологических процессов при постоянной величине фотобиологического эффекта. Спектры действия фотобиологических процессов, определяемых скоростью превращения активных молекул.
Общие закономерности эритемы, индуцированной УФ-излучением. Дозовые зависимости и спектры действия эритемы. Влияние экранирующих неактивных слоёв кожи на форму спектра действия эритемы, теория спектра действия эритемы. Роль фотостимуляции темнового перекисного окисления липидов в развитии эритемы.
Пигментация кожи под действием ультрафиолетового и видимого света. Спектры действия прямой и непрямой пигментации кожи. Молекулярный механизм образования меланина при непрямой пигментации.
Канцерогенное действие ультрафиолетового излучения на кожу при высоких суммарных дозах облучения. Спектр канцерогенного действия ультрафиолетового излучения. Фотохимические основы канцерогенного действия ультрафиолетового излучения.
Лечебное действие ультрафиолетового излучения на организм животных и человека. Антирахитический эффект при облучении кожи ультрафиолетовым излучением. Спектр антирахитического действия ультрафиолетовго излучения. Зависимость формы этого спектра от особенностей образования витамина D3. Молекулярный механизм фотохимического образования превитамина D3, витамина D3 и других продуктов фотопревращения 7-дегидрохолестерина. Теория дозовой зависимости фотосинтеза превитамина и витамина D3.
Механизм фотоизомеризации и окислительных фотопревращений билирубина в коже при фототерапии желтухи новорождённых ультрафиолетовым и видимым светом.