Вопросы для подготовки к занятиям по термодинамике

Вопросы для самостоятельной подготовки к занятиям

Тема 1. Термодинамика биологических процессов

1.  Предмет, методология и задачи биофизики.

2.  Физические и физико-химические закономерности и процессы в живых системах. методические проблемы биофизики.

3.  История развития биофизики как науки. Связи биофизики с другими науками и с практической деятельностью человека.

4.  Основные понятия классической термодинамики. Первый закон термодинамики.

5.  Доказательства применимости первого закона в биологии.

6.  Закон Гесса и его использование в биологии.

7.  Формулировки и математическое выражение второго закона термодинамики.

8.  Вероятностно-статистический смысл энтропии. Уравнение Больцмана.

9.  Свободная энергия Гиббса и Гельмгольца, их использование в биологии.

10.  Термодинамика открытых систем. Поведение энтропии в открытых системах. Термодинамические условия осуществления стационарного состояния.

11.  Термодинамическое сопряжение реакций в биологических системах.

12.  Диссипативная функция и диссипативные системы. Понятие обобщенных сил и потоков.

13.  Линейные феноменологические уравнения и соотношения взаимности Онзагера.

14.  Теорема Пригожина о минимуме внутреннего производства энтропии при стационарном состоянии открытых систем.

15.  Критерий устойчивости стационорного состояния. Связь внутреннего производства энтропии с теплопродукцией.

Тема 2. Кинетика биологических процессов

1.  Основные понятия химической кинетики.

2.  Кинетика простейших ферментативных реакций. Уравнение Михаэлиса-Ментен.

3.  Кооперативные свойства аллостерических ферментов. Уравнение Хилла.

4.  Кинетика последовательных реакций и принцип "узкого места" в биохимических реакциях.

5.  Особенности кинетики биохимических реакций в открытых системах.

6.  Кинетика параллельных биохимических реакций. Принцип Хиншельвуда.

7.  Циклические, аутокаталитические, цепные и автоколебательные процессы в живых системах.

8.  Влияние температуры на скорость биологических процессов.

9.  Температурный коэффициент Вант-Гоффа.

10.  Уравнение Аррениуса. Определение энергии активации различных биологических процессов.

Тема 3. Молекулярная биофизика

1.  Основные задачи молекулярной биофизики. Пространственная организация биополимеров.

2.  Типы взаимодействий в биологических макромолекулах.

3.  Характеристика сил слабого и сильного взаимодействия.

4.  Взаимодействия макромолекул с растворителем. Состояние воды и гидрофобные взаимодействия в биоструктурах.

5.  Участие гидрофобных взаимодействий в формировании пространственной структуры биологических макромолекул.

6.  Вторичная, сверхвторичные, третичная и четвертичная структуры макромолекул.

7.  Предполагаемые механизмы формирования пространственной структуры биологических макромолекул.

8.  Значение молекулярного подхода для решения прикладных задач.

Тема 4. Квантовая и радиационная биофизика

1.  Биофизика фотобиологических процессов. Основные стадии фотобиологических процессов. Зависимость фотобиологических реакций от энергии квантов.

2.  Физические основы взаимодействия фотонов с макромолекулами.

3.  Пути реализации энергии возбужденного состояния: люминесценция, внутримолекулярная конверсия, фотохимические реакции, миграция энергии.

4.  Механизмы миграции энергии. Поглощение света веществом. Спектры поглощения и спектры излучения.

5.  Общая характеристика ионизирующих излучений. Источники ионизирующей радиации.

6.  Электромагнитные и корпускулярные излучения.

7.  Поглощение рентгеновских и гамма-излучений, нейтронов, заряженных частиц высоких энергий.

8.  Экспозиционная и поглощенная доза радиации.

9.  Относительная биологическая эффективность различных видов ионизирующей радиации.

10.  Зависимость поражающего действия излучений от линейных потерь энергии.

11.  Непрямое действие радиации на биологические макромолекулы в результате образования активных продуктов радиолиза воды.

12.  Первичные продукты, образующиеся при прямом действии радиации на органические молекулы.

13.  Первичные физико-химические процессы в облученной клетке.

14.  Репродуктивная и интерфазная гибель клеток. Восстановительные процессы при лучевом поражении клеток.

15.  Факторы, модифицирующие лучевое поражение: кислородный эффект, радиопротекторы и радиосенсибилизаторы, их химическая природа и биологическое действие.

16.  Временные и дозовые эффекты действия радиации на сложные организмы. Сравнительная радиочувствительность биологических объектов и систем.

17.  Острое облучение. Синдромы острого лучевого поражения: костно-мозговой, кишечный, церебральный.

18.  Стадии развития острой лучевой болезни. Отдаленные последствия острого лучевого поражения.

19.  Действие малых доз радиации на организм. Теоретические представления о механизмах биологического действия ионизирующей радиации.