Корреляционной называется зависимость между переменными, когда определенному значению одной величины соответствует несколько значений другой величины.

1. Использование законов гидродинамики для описания движения крови по кровеносным сосудам с учетом ограничений. Уравнение БЕРНУЛЛИ.
2. Строение стенок сосудов и их механические свойства. Закон ЛАПЛАСА, уравнение ЛАМЕ. Функциональные группы сосудов.
3. Факторы, обеспечивающие движение крови по кровеносным сосудам. Влияние эластических свойств на гемодинамику. Роль эффекта компрессионной камеры.
4. Работа и мощность сердца.
5. Пульсовые колебания скорости кровотока. Пульсовые колебания давления (систолическое, диастолическое и среднее артериальное давление крови). Пульсовая волна. Уравнение для гармонической пульсовой волны. Формула скорости пульсовой волны.

13. Гидравлическое сопротивление в различных отделах кровеносной системы. Объемная и линейная скорость кровотока в зависимости от поперечного сечения сосудов.

1. Эквивалентная электрическая модель сердечно-сосудистой системы. Дипольный генератор электрического поля. Уравнение для потенциала электрического поля дипольного генератора на поверхности объёмного проводника. Схема электрического поля сердца.
2. Мембранология, как наука. Определение понятия биологические мембраны. Функции мембран. Современная жидко-кристаллическая мозаичная модель мембраны.
3. Химический состав мембран. Липидные и белковые компоненты. Структура молекулы фосфолипида. Типы мембранных белков и их функции. Вода как структурный компонент биологической мембраны.
4. Текучесть липидного бислоя мембраны. Микровязкость мембран. Уравнение СТОКСА-ЭНШТЕЙНА. Фазовые переходы в мембранах. Значимость жидко-кристаллического состояния мембран для их функционирования.
5. Модельные мембранные системы. Использование липосом для транспорта лекарственных веществ.
6. Электронная микроскопия в исследовании биологических мембран. Устройство электронного микроскопа. Метод замораживания-скалывания, замораживания-травления.
7. Метод дифференциальной сканирующей калориметрии и применение его для изучения фазовых переходов в биологических мембранах.
8. Понятие мембранного транспорта и его биологическое значение. Виды мембранного транспорта и их особенности. Химический и электрохимический потенциал веществ. Уравнение для расчета химического и электрохимического потенциалов.
9. Пассивный транспорт неэлектролитов - обычная диффузия. Уравнение ФИКА.
10. Облегченная диффузия. Кинетическая схема транспорта незаряженных молекул с участием переносчика. Уравнение облегченной диффузии.
11. Возможные механизмы прохождения ионов через мембраны клеток. Основные подходы для описания транспорта ионов. Структура ионных каналов.
12. Пассивный транспорт ионов. Уравнение ТЕОРЕЛЛА, НЕРНСТА - ПЛАНКА.
13. Активный транспорт ионов Na⁺ и К⁺. Структура и работа Nа⁺и К⁺-зависимой АТФазы.
14. Значимость ионных градиентов, создаваемых системами активного транспорта, для жизнедеятельности клеток. Физические принципы вторично-активного транспорта. Транспорт аминокислот, сахаров. Na⁺- Са⁺⁺-обмен.
15. Мембранный потенциал. Методы измерения мембранного потенциала. Микроэлектродная техника.
16. Возникновение потенциала покоя. Гипотеза БЕРНШТЕЙНА. Уравнение НЕРНСТА. Уравнение ГОЛЬДМАНА-ХОДЖКИНА-КАТЦА.
17. Потенциал действия. Изменение проницаемости мембраны для ионов Na⁺ и К⁺ при генерировании потенциала действия.
18. Потенциал-зависимые ионные каналы мембраны для К⁺ и Na⁺. Структура, особенности функционирования. Изменения проницаемости мембраны для К ⁺ и Na⁺ в различные фазы потенциала действия.
19. Свойства потенциала действия и его биологическое значение. Распространение нервного импульса по нервному волокну.
20. Нормальная ЭКГ, записанная в стандартных отведениях. Основные зубцы ЭКГ и их происхождение.
21. Понятие об электрокардиографических отведениях. Стандартные, усиленные и грудные электрокардиографические отведения. Требования, предъявляемые к электродам, используемым для регистрации биопотенциалов.
22. Особенности распространения возбуждения в сердечной мышце. Суммарный вектор ЭДС сердца. Электрическая ось сердца. Определение положения электрической оси сердца по результатам анализа ЭКГ, снятой в стандартных отведениях.
23. Свет. Природа света. Волновые и корпускулярные свойства света. Уравнение электромагнитной волны.
24. Свет естественный и поляризованный. Закон Малюса. Закон Брюстера.
25. Поляриметр – его устройство и принцип работы. Использование поляриметра для определения концентраций оптически активных веществ. Законы преломления света. Рефрактометр – его устройство и назначение.
26. Закон Бугера-Ламберта-Бера. Фотоэлектроколориметр. Его устройство и принцип работы.
27. Радиоактивность. Основной закон радиоактивного распада.
28. Тормозное рентгеновское излучение. Устройство и принцип работы рентгеновской трубки. Использование рентгеновских лучей для изучения структуры веществ и в медицине.
29. Виды ионизирующих излучений. Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом.
30. Дозиметрия. Дозы ионизирующих излучений. Дозиметры ионизирующих излучений.
31. Биофизический механизм повреждающего воздействия ионизирующих излучений на биологические объекты.

 

Основная литература:

1. Ремизов, А.Н. и др. Медицинская и биологическая биофизика. М.: ДРОФА», 2004. – 560 с. Гриф МО.

2. Биофизика /под. ред. В.Ф. Антонова. М.: «ВЛАДОС», 2003. – 228 с. Гриф МО

Дополнительная:

1. Основы физики и биофизики/ ред. А. И. Журавлев. - Москва: БИНОМ. Лаборатория знаний: МИР, 2008. - 384 с. Гриф МО.

2. Рубин, А.Б. Биофизика: в 2 т./ Андрей Борисович Рубин; А. Б. Рубин. - Москва: Университет. Т. 2: Биофизика клеточных процессов. - 2000. - 468 с. Гриф МО РФ

3. Шалабодов, А. Д. Биологические мембраны и мембранный транспорт. Тюмень: ТГУ, 1999. – 156 с. Гриф МО

4. Джаксон, М. Молекулярная и клеточная биофизика. М.: Мир "БИНОМ", 2009. - 551 с.

 

Корреляционной называется зависимость между переменными, когда определенному значению одной величины соответствует несколько значений другой величины.

Чтобы установить наличие связи между величинами строят корреляционное поле.

…. …… ….. …..

У

Чтобы установить характер связи между величинами,

находят величину коэффициента корреляции по формуле:

` r = å(Xi - `X)(Yi - `Y) / Ö å(Xi - `X)²å (Yi -`Y)²

х При этом, если r> 0,мы имеем положительную связь. Если r< 0, мы имеем отрицательную связь. При линейной зависимости, если r = 1, то связь функциональная. 0,7£ r <1 – связь сильная. 0,3 £ r <; 0,7 – связь средняя. 0 < r < 0,3 – связь слабая. Если r = 0, то связи нет.

Информация –мера неопределенности, которая устраняется после получения сообщения. Информация – это совокупность сведений, сообщений о явлениях, процессах, предметах, привносящих новые знания об этих явлениях. Мерой неопределенности событий является энтропия. Энтропия является мерой неопределенности событий. Если система может находиться только в одном состоянии, то энтропия имеет минимальное значение равное нулю. Энтропия системы принимает максимальное значение в случае, если все состояния системы равновероятны. Информация, содержащаяся в сообщении, численно равна энтропии, исчезающей после получения сообщения. Количество информации, соответствующее наступлению какого-либо одного из N равновероятных событий, рассчитывается по формуле Хартли: Н = log N = - logР. (Так как Р = 1/ N = N ^-1). Если события неравновозможные, то информационная энтропия рассчитывается по формуле К.Шеннона:

Н = - S P_ilogP_i, где P_i – вероятность i -того события.

Пропускной способностью С канала связи называется максимальное количество информации, которое можно передать по каналу связи в единицу времени: С = H / t [бит/с ]. Где Н – количество информации, а t – время, за которое оно было передано.

Абсолютный порог - это минимальное значение силы стимула вызывающее ощущения. Болевой или максимальный порог - максимальное значение силы стимула, вызывающее ощущение (выше этого уровня появляется чувство боли). Дифференциальный порог - минимальное отличие между силой, действующих стимулов, при котором они воспринимаются как различные. Дифференциальный временной порог – наименьшее время между действием двух раздражителей, при котором последние воспринимаются как раздельные. Дифференциальный пространственный порог - наименьшее расстояние между раздражителями, при котором они воспринимаются как раздельные.

Закон Вебера: отношение между приростом раздражителя, едва заметно отличающимся от его исходного значения и исходным значением раздражителя есть величина постоянная: D S / S = const

Закон Вебера - Фехнера E = k ln I / I o, Закон Стивенса: I = k (S - So)ⁿ, в котором, I - интенсивность ощущения, Sо - пороговая и S - действующая сила раздражения, k - константа.

Показатель степени n в этой функции для различных сенсорных систем и различных видов раздражений может отличаться от единицы как в большую, так и в меньшую сторону.

С точки зрения термодинамики, системой называют любую часть пространства окруженного оболочкой. Системы могут быть изолированные -не обмениваются с окружающей средой ни энергией, ни веществом; замкнутые системы - обмениваются только энергией и открытые - обмениваются и энергией и веществом.Первый закон термодинамики: DU = DQ ± W, где DQ - тепло поглощенное системой, DU - изменение внутренней энергии системы, W – работа, взятая со знаком “минус”, если она совершена системой над ее окружением, и со знаком “плюс”, если работа совершена над системой. Внутренняя энергия - это сумма кинетической и потенциальной энергии всех атомов и молекул термодинамической системы.

Термодинамическая система характеризуется экстенсивными и интенсивныит термодинамическими параметрами. ЭКСТЕНСИВНЫМИ называют параметры, которые зависят от общего количества вещества в системе (например, масса m, объем V). ИНТЕНСИВНЫМИ называют параиетры, не зависящие от общего количества вещества в системе (температура, давление, молярная концентрация). ОБРАТИМЫМИ называют циклические процессы, при которых обратный переход системы в первоначальное положение не требует затрат энергии извне. НЕОБРАТИМЫМИ называют циклические процессы, при которых возврат системы в исходное состояние требует затрат энергии извне.

Мерой необратимости процессов является ЭНТРОПИЯ (S) - равная отношению тепла Q, производимого в обратимом изотермическом процессе, к абсолютной температуре T, при которой протекает процесс:

S = Q/T. Кроме энтропии, в термодинамике используется понятие приведенной теплоты, под которой подразумевают величину: Qпр = Q / T

СТАТИСТИЧЕСКОЕ ТОЛКОВАНИЕ ЭНТРОПИИ: S = k ln W, где k - постоянная Больцмана (1,38х 10 ^-²³ Дж/ К), ln - натуральный логарифм (по основанию e = 2,71...), а W - термодинамическая вероятность, она представляет собой количество способов, комбинаций элементов системы, с помощью которых реализуется данное состояние.

Общее изменение энтропии в открытой системе, обменивающейся с внешней средой энергией и веществом, может быть равно нулю, больше нуля, или меньше нуля. Состояние системы, при котором ее параметры со временем не изменяются, но происходит обмен веществом и энергией с окружающей средой называется стационарным. Критерием стационарности системы является равенство нулю общего изменения энтропии и свободной энергии внутри системы. Теорема Пригожина: в стационарном состоянии скорость возрастания энтропии, обусловленная протеканием необратимых процессов, имеет положительное и минимальное из всех возможных значение. Для живого организма характерно постоянство параметров состояния во времени, которое называется гомеостазом. Гомеостаз – это стационарное состояние организма

БИОРЕОЛОГИЯ - учение о деформациях и текучести жидких сред организма. При течении реальной жидкости отдельные ее слои воздействуют друг на друга с силами, касательными к слоям. Это явление называется внутренним трением или вязкостью (h).Сила внутреннего трения (F_тр) пропорциональна площади S взаимодействующих слоев и тем больше, чем больше скорость их относительного движения, т.е. dv/dx: F_тр = h S dv/dx - Это уравнение Ньютона. Ньютоновскими называют жидкости, вязкость которых зависит только от ее природы и температуры. Неньютоновскими называют жидкости, вязкость которых зависит не только от ее природы и температуры, но и от градиента скорости. Основными методами измерения вязкости крови в настоящее время являются: капиллярный, вискозиметр Гесса и ротационный.

 

 

 

Основной причиной, передвижения реальной жидкости по сосудам является разностью давлений в начале и в конце сосудов. В кровеносной системе эту разность давлений обеспечивает работа сердца.

Течение крови зависит как от свойств крови, так и от свойств кровеносных сосудов. Механические свойства кровеносных сосудов определяются главным образом свойствами коллагена, эластина и гладких мышечных волокон.

Деформация кровеносного сосуда как результат действия давления изнутри на упругий сосуд определяется уравнением Ламе:

d = pr/h, где d - механическое напряжение, p - давление, r - радиус внутренней части сосуда, h - толщина сосуда. Считая, что при растяжении сосуда объем его стенки не изменяется (площадь стенки возрастает, а толщина убывает), можно записать, что:

d = pr/h = prr/rh = pr ² / b, где rh = b - площадь сечения стенки сосуда.

Капиллярный метод основан на формуле Пуазейля и заключается в измерении времени протекания через капилляр жидкости известной массы под действием силы тяжести при определенном перепаде давлений. Капиллярными вискозиметрами измеряют вязкость от

10^-5 до 10⁴ Па·с.

Вискозиметр Гесса состоит из двух капилляров, один из которых заполняется дистиллированной водой, а второй исследуемой жидкостью.

Ротационные вискозиметры состоят из двух соосных тел, например, цилиндров, между которыми находится жидкость. Один из цилиндров (ротор) вращается, а другой неподвижен. Вязкость определяют по угловой скорости ротора, создающего определенный момент силы на неподвижном цилиндре, или по моменту силы, действующему на неподвижный цилиндр, при заданной угловой скорости вращения ротора.