Аннотация рабочей программы дисциплины

Аннотация рабочей программы дисциплины
«Общая и медицинская биофизика»
по направлению (специальности) подготовки 060601 «Медицинская биохимия»
(квалификация «специалист»)
Цель и задачи освоения дисциплины.
Цель: подготовить квалифицированного специалиста медицинского биохимика,
знающего основные разделы общей и медицинской биофизики, умеющего анализировать
и исследовать биофизические процессы организма человека в норме и при патологии,
владеющего основными современными научными биофизическими методами исследования и диагностики.
Задачи:
 приобретение студентами знаний по общей биофизике, включая те биофизические принципы, которые лежат в основе функционирования клеток, органов и тканей организма человека;
 приобретение студентами знаний по медицинской биофизике, включая рассмотрение биофизических процессов и свойств, касающихся органов, систем и тканей организма человека в норме и патологии, а также биофизических механизмов патологических состояний организма на молекулярном и
клеточном уровне и биофизического обоснования методов функциональной
диагностики;
 обучение студентов основным методам биофизического исследования;
 обучение студентов статистическим методам обработки результатов биофизических измерений;
 приобретение студентами научного кругозора; умения вести активный диалог по научным вопросам биофизических исследований; умений представлять получаемые результаты в форме письменных (научная статья) и устных сообщений (доклады).
Место учебной дисциплины (модуля) в структуре ООП университета.
Учебная дисциплина (модуль) «Общая и медицинская биофизика» относится к математическому и естественно-научному учебному циклу (базовая часть).
Для изучения данной учебной дисциплины (модуля) необходимы следующие знания, умения и навыки, формируемые предшествующими дисциплинами:
экспериментальная и теоретическая физика, экспериментальная и теоретическая химия,
высшая математика, биология, биохимия, физиология, общая патология и патологическая
физиология, информатика, микробиология, гигиена и экология человека.
Знания: законов физических процессов, протекающих в живых организмов, методов математического описания этих законов, знание законов химической кинетики, биохимических основ метаболизма, основ патогенеза заболеваний, анатомии и физиологии человека
Умения: планирование и проведение биофизических исследований, анализ полученного
результата и его статистическая обработка.
Владение: основными методами современного биофизического оборудования, планированием и проведением биофизического эксперимента, различными программами персонального компьютера.
Содержание дисциплины. Дисциплина состоит из двух разделов: общая биофизика и медицинская биофизика. Изучение осуществляется в 5-6 семестрах
I. «Общая биофизика».
1. « Фотобиофизика». Предмет и методы биофизики. Курс посвящен биофизическим основам биологических процессов, протекающих под действием света или в ходе которых
генерируется свет. Рассматриваются количественные закономерности поглощения света
2
биологическими объектами и внутримолекулярные и межмолекулярные механизмы
трансформации энергии поглощенных фотонов. Излагаются принципы оптических методов исследования, применяемых в биологии и медицине.
2. «Молекулярная биофизика». Конформационная потенциальная энергия белковых
молекул. Структура воды и гидрофобное взаимодействие. Структура и функции различных ферментов. «Международная белковая база данных», работа с ней. Программы визуализации структуры белков. Принципы работы с программой RasTop. Основные методы
изучения структуры и функций биомакромолекул.
3. «Биофизика клетки». Современные представления о строении биологических мембран. Функции мембран в клетке. Модели биологических мембран: монослои, бислойные
липидные мембраны (БЛМ), липосомы. Использование моделей биомембран в биологии и
медицине. Фазовые переходы липидов в мембранах. Активный транспорт. Электродиффузия. Профиль электрического потенциала в мембране в приближении Гольдмана. Вывод
основного уравнения диффузии с использованием дискретного подхода. Вывод основного
уравнения диффузии в сплошной среде. Решение основного уравнения электродиффузии
в приближении постоянного электрического поля (уравнение Гольдмана для потока
ионов). Соотношение Уссинга–Теорелла. Вольт–амперные характеристики мембраны.
II. Медицинская биофизика. Этот раздел состоит из двух подразделов.
1.
Клеточная и молекулярная медицинская биофизика.
Теория повреждения клеток. История биоэнергетики. Функции митохондрий. Роль ионов
Са2+ в работе митохондрий. Работа митохондрий при гипоксии. Классификация свободных радикалов. Активные формы кислорода. Оксид азота. Перекисное окисление липидов. Схема реакций ПОЛ и способы ее упрощения. Электрический пробой. Антиоксиданты. Митохондрии и апоптоз. АФК и апоптоз. Свободнорадикальные механизмы старения.
Болезни, вызываемые свободными радикалами. Врожденные и приобретенные заболевания, возникающие при нарушении структуры и функции ионных каналов. Чужеродные
каналы как способ жизнеобеспечения внутриклеточных патогенов.
2. Медицинская биофизика органов, систем и тканей.
Материал курса включает биофизические процессы и свойства, касающиеся органов и
их систем. Излагаются биофизические клеточные механизмы генеза электрических биопотенциалов органов. Рассматриваются биофизические основы регистрации электрокардиограмм и электроэнцефалограмм и количественные показатели, получаемые на основе математического анализа электрограмм, функционального состояния сердца и головного
мозга. Раскрываются особенности биомеханических явлений деформации тканей и течения жидкостей. Демонстрируется значение деформационных характеристик и показателей
вязкости для анализа состояния тканей и органов: кровь, легкие, кожа, кровеносные сосуды, система хрусталика и цилиарной мышцы и др. Даются количественный анализ генерации и распространения пульса и гемодинамическое обоснование применения скорости
распространения пульса для оценки состояния артериальных сосудов. Значительное внимание уделяется исследованию состояния центрального и регионального кровотока путем
математического анализа кардиогенных изменений ряда показателей: сфигмограмма, импедансная реограмма, реактивное смещение тела и др. Излагаются биофизические законы
теплопродукции и укорочения скелетной мышцы при разных силовых нагрузках, объясняется связь генерации звука мышцей с работой сократительного аппарата мышечных волокон.
Общая трудоёмкость дисциплины составляет 11 зачётныx единиц .
2