Geum.ru

Н. Г. Чернышевского Физический факультет утверждаю проректор сгу по учебно-методической работе Е. Г. Елина " " 20 11 г. Рабочая программа

Вид материалаРабочая программа

Содержание


1. Цели освоения дисциплины
2.Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата
3 Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
Знать: основные физические принципы, положенные в основу методов исследования биообъектов. •Уметь
4. Структура и содержание дисциплины
4.1. Структура дисциплины
Формы текущего контроля успеваемости
Оптические методы исследования биотканей и биожидкостей.
Ультразвуковые методы исследования биотканей.
Методы исследования биомолекул.
Методы определения коэффициентов диффузии
Рентгеновские методы исследования. Электронная микроскопия.
Магнетохимические, электрооптические и резонансные методы исследования.
5. Образовательные технологии
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Подобный материал:

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского


Физический факультет


УТВЕРЖДАЮ

Проректор СГУ по учебно-методической работе

________________Е.Г. Елина

"__" ________________2011 г.


Рабочая программа дисциплины


ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ МАКРОМОЛЕКУЛ И БИОЛОГИЧЕСКИХ СРЕД


Направление подготовки

011200 Физика


Профиль подготовки

Медицинская фотоника


Квалификация (степень) выпускника

Бакалавр


Форма обучения

очная


Саратов, 2011 г.

1. Цели освоения дисциплины


Целями освоения дисциплины «Физические методы исследования макромолекул и биологических сред»

являются: знакомство студентов с различными методами, используемыми при исследовании биообъектов, в том числе оптическими, биофизическими, рентгеновскими, магнетохимическими и электрооптическими, резонансными и другими; получение высшего профессионально профилированного образования в области медицинской фотоники, позволяющего выпускнику успешно работать в избранной сфере деятельности в РФ и за рубежом, обладать универсальными и предметно специализированными компетенциями, способствующими его социальной мобильности, востребованности на рынке труда и успешной профессиональной карьере.


2.Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата


Дисциплина «Физические методы исследования макромолекул и биологических сред» относится к профессиональному циклу Б3, вариативной части Б3В3, читается в 3 семестре. Форма итоговой аттестации — экзамен.

Изучение дисциплины «Физические методы исследования макромолекул и биологических сред» логически вытекает из курса «Введение в медицинскую фотонику» читаемого в 1 семестре.

Студенты должны иметь навыки самостоятельной работы с учебными пособиями и монографической литературой.

Полученные в результате освоения данной дисциплины знания являются основой более углубленного изучения данной темы, которую развивают следующие дисциплины: «Основы колориметрии», «Лазеры и волоконная оптика в биомедицине», «Функциональная оптическая томография», «Оптика биотканей и оптическая медицинская томография», «Современные методы спектроскопии биологических сред», «Когерентные методы мониторинга биологических потоков и структуры биотканей», «Спектроскопия биологических молекул», «Спектральные методы диагностики в медицине», «Оптические приборы для биомедицины», «Поляризационная оптика биологических сред».


3 Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины «Физические методы исследования макромолекул и биологических сред»


В результате освоения дисциплины «Физические методы исследования макромолекул и биологических сред» должны формироваться в определенной части следующие компетенции:


общекультурные:

способность использовать в познавательной и профессиональной деятельности базовые знания в области математики и естественных наук (ОК-1);

способность приобретать новые знания, используя современные образовательные и информационные технологии (ОК-3);

способность к письменной и устной коммуникации на родном языке (ОК-13);

способность использовать в познавательной и профессиональной деятельности навыки работы с информацией из различных источников (ОК-16).


общепрофессиональные:

способность понимать и излагать получаемую информацию и представлять результаты физических исследований (ПК-19).


В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

• Знать: основные физические принципы, положенные в основу методов исследования биообъектов.

•Уметь: описывать и анализировать основные методы исследования биообъектов.

•Владеть: навыками поиска литературы и самостоятельной подготовки реферата на заданную тему.


4. Структура и содержание дисциплины «Физические методы исследования макромолекул и биологических сред»


Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетных единицы 72 часа, включая 36 часов лекций и 9 часов на самостоятельную работу и 27 часов на экзамен.


4.1. Структура дисциплины


№

п/п
Раздел дисциплины
Семестр
Неделя семестра
Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах)
Формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра)

Формы промежуточной аттестации (по семестрам)

1
Введение. Классификация физических методов исследования.
3
1
Л (2)












2
Теоретические основы спектроскопических методов исследования.
3
2, 3
Л (4)












3
Распространение света в биоткани.
3
4, 5
Л (4)












4
Оптические методы исследования биотканей и биожидкостей.
3
6-10
Л (10)



СР

(2)






5
Ультразвуковые методы исследования.
3
11
Л (2)



СР (2)






6
Биофизические методы исследования крови и биожидкостей.
3
12
Л (2)












7
Методы исследования биомолекул.
3
13, 14
Л (4)












8
Методы определения коэффициентов диффузии.
3
15
Л (2)












9
Рентгеновские методы исследования. Электронная микроскопия.
3
16
Л (2)



СР (2)






10
Магнетохимические, электрооптические и резонансные методы исследования.

3
17
Л (2)












11
Биофизические нанотехнологии.
3
18
Л (2)



СР (3)



Сдача реферата

12
Экзамен
3












Э (27)



13
Итого






Л (36)



СР (9)
Э (27)





    1. Содержание дисциплины



  1. Введение. Классификация физических методов исследования. Введение. Классификация физических методов исследования.
  2. Теоретические основы спектроскопических методов исследования. Фундаментальные оптические свойства биотканей. Взаимодействие света с биотканью.
  3. Распространение света в биоткани. Распространение немодулированного света в биоткани. Распространение коротких импульсов. Диффузные волны фотонной плотности. Распространение поляризованного излучения.
  4. Оптические методы исследования биотканей и биожидкостей. Спектрометр. Инструментальные компоненты. Методы измерения оптических параметров биотканей. Управление оптическими свойствами биотканей. Оптическая томография. Оптическая микроскопия. Фотосенсорные методы. Лазерный мониторинг скорости кровотока и лимфотока.
  5. Ультразвуковые методы исследования биотканей. Понятие ультразвука. УЗИ. Допплеровский метод измерения скорости кровотока. Акустооптическая и оптоакустическая томографии.
  6. Биофизические методы исследования крови и биожидкостей. Седиментация. Ультрацентрифугирование.
  7. Методы исследования биомолекул. Трехмерная структура белков. Жидкостная хроматография. Методы масс-спектрометрии. Методы колебательной спектроскопии. Инфракрасные (ИК) спектры и комбинационное рассеяние света.
  8. Методы определения коэффициентов диффузии. Типы диффузии. Молекулярные механизмы диффузии. Уравнения диффузии. Методы исследования свободной диффузии.
  9. Рентгеновские методы исследования. Электронная микроскопия. Преобразование Фурье. Рентгеновская кристаллография белков. Рассеяние рентгеновских лучей. Электронная микроскопия. Сканирующая зондовая микроскопия.
  10. Магнетохимические, электрооптические и резонансные методы исследования. Релеевское рассеяние и эффект Керра. Эффект Фарадея и магнитный круговой дихроизм. Метод ядерного магнитного резонанса. Метод электронного парамагнитного резонанса.
  11. Биофизические нанотехнологии. Типы наночастиц. Использование наночастиц в биомедицине.



5. Образовательные технологии


1. Лекционные занятия с использованием мультимедийных средств.

2. Поиск информации в библиотеке и через Интернет для подготовки рефератов на темы, предложенные для самостоятельного изучения.


6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.


Самостоятельная работа студентов должна включать: изучение теоретического материала по конспектам лекций, рекомендованным учебным пособиям и монографической литературе, справочным источникам; самостоятельное изучение некоторых теоретических вопросов программы курса, не рассмотренных на лекциях и подготовка рефератов на предложенные темы. Контроль выполнения осуществляется на последнем занятии.


Темы рефератов:

  1. Возможно ли сделать биоткани прозрачными для оптического излучения?
  2. Оптическая биопсия.
  3. Неинвазивные оптические методы измерения глюкозы в крови.
  4. Ультразвуковые исследования в медицине
  5. Компьютерная томография.
  6. Фотосенсоры.
  7. Рентгеновское излучение в медицине.
  8. Как увидеть структуру белка?
  9. Использование наночастиц в диагностике.
  10. Компьютерная микроскопия



Учебно-методическое обеспечение для подготовки рефератов:

  1. Нолтинг Б. Новейшие методы исследования биосистем   М.: Техносфера, 2005   256 с.
  2. Оптическая биомедицинская диагностика в 2 т. / под ред. В.В. Тучина   М.: Физматлит, 2007.
  3. Тучин В.В. Лазеры и волоконная оптика в биомедицинских исследованиях – М.: Физматлит, 2010, 488 с.
  4. Хилл К., Бэмбер Дж., Хаар Г. Ультразвук в медицине. Физические основы применения – М.: Физматлит, 2008.
  5. Степанов Е.В. Диодная лазерная спектроскопия и анализ молекул-биомаркеров – М.: Физматлит, 2009.
  6. Кудряшов Ю.Б. Радиационная биофизика (ионизирующие излучения) – М.: Физматлит, 2004.
  7. Пантелеев В.Г., Егорова О.В., Клыкова Е.И. Компьютерная микроскопия – М.: Техносфера, 2005.
  8. Эггинс Б. Химические и биологические сенсоры. Пер. с англ. – М.: Техносфера, 2005.
  9. Хлебцов Н.Г. Оптика и биофотоника наночастиц с плазмонным резонансом // Квантовая Электроника, Т. 38, № 6, С. 504-529, 2008.



7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины «Физические методы исследования макромолекул и биологических сред»


а) основная литература:
  1. Нолтинг Б. Новейшие методы исследования биосистем   М.: Техносфера, 2005   256 с.
  2. Оптическая биомедицинская диагностика в 2 т. / под ред. В.В. Тучина   М.: Физматлит, 2007.
  3. Тучин В.В. Лазеры и волоконная оптика в биомедицинских исследованиях – М.: Физматлит, 2010, 488 с.
  4. Гладкова Н.Д., Сергеев А.М. Руководство по оптической когерентной томографии – М.: Физматлит, 2007.
  5. Хилл К., Бэмбер Дж., Хаар Г. Ультразвук в медицине. Физические основы применения – М.: Физматлит, 2008.
  6. Тигранян Р.Э. Вопросы электромагнитобиологии – М.: Физматлит, 2010.
  7. Степанов Е.В. Диодная лазерная спектроскопия и анализ молекул-биомаркеров – М.: Физматлит, 2009.


б) дополнительная литература:
  1. Рангайян Р.М. Анализ биомедицинских сигналов. Практический подход. Пер. с англ. – М.: Физматлит, 2010.
  2. Тиноко И., Зауэр К., Вэнг Дж., Паглиси Дж., Физическая химия. Принципы и применение в биологических науках. Пер. с англ. – М.: Академкнига, 2005.
  3. Кудряшов Ю.Б. Радиационная биофизика (ионизирующие излучения) – М.: Физматлит, 2004.
  4. Кудряшов Ю.Б., Перов Ю.Ф., Рубин А.Б. Радиационная биофизика: радиочастотные и микроволновые электромагнитные излучения – М.: Физматлит, 2008.
  5. Пантелеев В.Г., Егорова О.В., Клыкова Е.И. Компьютерная микроскопия – М.: Техносфера, 2005.
  6. Эггинс Б. Химические и биологические сенсоры. Пер. с англ. – М.: Техносфера, 2005.
  7. Шмидт В., Оптическая спектроскопия для химиков и биологов. Пер. с англ. – М.: Техносфера, 2007.
  8. Зимняков Д.А., Тучин В.В. Оптическая томография тканей // Квант. Электр., Т. 32, № 10, С. 849-867, 2002.
  9. Хлебцов Н.Г. Оптика и биофотоника наночастиц с плазмонным резонансом // Квантовая Электроника, Т. 38, № 6, С. 504-529, 2008.


в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы

1. Шендрик А.Н. Инструментальные методы исследования в биохимии / ссылка скрыта


8. Материально-техническое обеспечение дисциплины «Физические методы исследования макромолекул и биологических сред»:

  1. Мультимедиа-проектор
  2. Ноутбук



Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и Примерной ООП ВПО по направлению и профилю подготовки _Физика, Медицинская фотоника.


Автор: доцент кафедры оптики и биофотоники

к.ф.-м.н. Э.А. Генина


Программа одобрена на заседании кафедры оптики и биофотоники СГУ

от _14 января_2011_года, протокол № _1/11_.


Подписи:


Зав. кафедрой д.ф.-м.н. проф. В.В. Тучин


Декан факультета

(факультет, где разрабатывалась

программа) д.ф.-м.н., проф. В.А. Аникин


Декан факультета

(факультет, где реализуется

программа) д.ф.-м.н., проф. В.А. Аникин