Введение. Вопросы по курсу “Биофизика”

Вопросы по курсу “Биофизика”

1. Биофизика, как самостоятельная научная дисциплина. Предмет и задачи современной биофизики.

2. Биологические и физические процессы и закономерности в живых системах. Редукционизм и антиредукционизм. Принцип качественной несводимости.

3. Основные направления развития современной биофизики. Уровни биофизических исследований.

Термодинамика биологических процессов.

4. Термодинамика, как ядро современной биофизики. Предмет и задачи биологической термодинамики. Практическое значение термодинамики в биофизических исследованиях.

5. Классификация термодинамических систем; особенности живых организмов, как термодинамических систем.

6. Характеристика термодинамических функций, применяемых для анализа биологических процессов.

7. Внутренняя энергия, теплота и работа, как термодинамические функции.

8. Первый закон термодинамики в биологии; доказательства его применимости к живым системам. Своеобразие проявления первого закона термодинамики в биосистемах.

9. Характеристика энтальпии системы как функция состояния. Тепловой эффект процесса.

10. Закон Гесса, его применимость к биопроцессам. Следствие закона Гесса, его практическое значение.

11. Формулировка второго закона термодинамики. Своеобразие проявления второго закона термодинамики в биосистемах.

12. Энтропия как функция состояния системы. Связь энтропии с термодинамической вероятностью состояния системы.

13. Уравнение второго закона термодинамики. Понятие свободной и связанной энергии.

14. Доказательства применимости второго закона термодинамики к биосистемам.

15. Теория Онзагера. Гетерогенность энтропии в биосистемах. Уравнение второго закона термодинамики для открытых систем.

16. Стационарное состояние живых термодинамических систем, его отличия от термодинамического равновесия; баланс энтропии и свободной энергии. Условия перехода живых систем на новый стационарный уровень.

17. Теорема И. Пригожина и направленность эволюции биосистем. Энтропия и биологический прогресс.

18. Организм и клетка как химическая машина. Химический потенциал живой системы.

19. Критерии спонтанности, самопроизвольности протекания процессов в термодинамических системах.

20. Применение термодинамики в биологии: методы расчета стандартной и реальной свободной энергии биохимических процессов. Свободная энергия Гиббса и Гельмгольца.

21. Потенциал переноса атомных группировок в различных трансферазных реакциях.

22. Понятие о макроэргической связи. Характеристика АТФ как универсального аккумулятора энергии в биосистемах.

Кинетика биопроцессов.

23. Элементарные кинетические уравнения. Скорость реакции. Константа равновесия обратимой реакции.

24. Факторы, определяющие скорость реакций биологических процессов.

25. Зависимость скорости реакции от концентраций реагирующих веществ. Молекулярность реакций. Порядок реакций.

26. Различия скоростей превращения вещества в реакциях различного порядка.

27. Особенности кинетики биологических процессов. Кинетика последовательно- и параллельно-протекающих реакций в многостадийном процессе.

28. Принцип обратной связи и лимитирующего звена (определяющей реакции) и их роль в регуляции скоростей протекания биологических процессов.

29. Зависимость скорости процесса от температуры. Анализ уравнения Аррениуса.

30. Энергия активации реакции (процесса). Экспериментальной определение величины энергии активации.

31. Особенности кинетики ферментативных реакций. Понятие об активности ферментов. Единицы измерения активности и количества фермента.

32. Основные положения теории ферментативной кинетики и общей теории механизма действия ферментов.

33. Вывод и анализ уравнения Михаэлиса-Ментен для односубстратной ферментативной реакции.

34. Графический анализ результатов кинетического исследования ферментативной реакции (V_0, число “оборотов”, V_max, K_m).

35. Физический смысл основных кинетических характеристик ферментативной реакции (V_max, K_m).

36. Использование уравнения Лайнуивера-Берка для определения кинетических характеристик ферментативной реакции.

37. Кинетика ингибирования ферментативных реакций. Обратимое и необратимое ингибирование. Типы обратимого ингибирования.

38. Графический анализ конкурентного ингибирования по уравнению Лайнуивера-Берка.

39. Графический анализ неконкурентного ингибирования по уравнению Лайнуивера-Берка.

40. Определение и физический смысл констатты ингибирования (K_i) ферментативных реакций.

Молекулярная биофизика.

41. Предмет и задачи молекулярной биофизики. Методы исследования.

42. Биополимеры как основа организации биоструктур; особенности строения, функции биологических макромолекул.

43. Типы взаимодействия в биополимерах, их биофизическая характеристика.

44. Факторы стабильности пространственной структуры биологических макромолекул.

45. Биофизика белков: строение полипептидной цепи, разнообразие типов пространственной структуры молекул.

46. Физические свойства белков. Денатурация и ренатурация: механизм, качественная и количественная характеристика, биологическая роль.

47. Биофизика нуклеиновых кислот (НК): строение полипептидной цепи, особенности пространственной структуры.

48. Физические модели НК. Методы изучения ДНК и РНК.

49. Физические свойства НК. Денатурация и ренатурация: механизм, качественная и количественная характеристика, биологическая роль. Метод молекулярной гибридизации НК.

50. Осмотическое давление биологических жидкостей, его измерение и биологическое значение.

51. Поверхностное натяжение воды и биологических жидкостей, его измерение; влияние поверхностно активных веществ на величину поверхностного натяжения; биологическая роль.

Биофизика мембран.

52. Развитие представлений о строении биомембран; типы моделей мембран, их научное значение.

53. Биофизическая характеристика молекулярных компонентов мембран: белков, липидов, углеводов и их комплексов.

54. Вода как составной компонент биомембран: структура, свойства, биологическая роль.

55. Типы межмолекулярных взаимодействий в мембранах, их природа и роль в стабилизации мембранных структур.

56. Физические свойства биомембран. Подвижность компонентов мембраны (вращательное движение, латеральная и вертикальная диффузия).

57. Фазовые переходы в мембранах; факторы, инициирующие фазовые переходы мембран. Жидкие кристаллы в структуре мембран, их свойства.

58. Биофизическая характеристика мембранных липидов: строение, свойства, классификация

59. Искусственные мембраны, их строение, классификация, теоретическое и практическое значение. Отличие от природных мембран.

60. Монослой на границе раздела фаз. Липосомы и протеолипосомы. Бислойные липидные мембраны.

Проницаемость и транспорт веществ.

61. Проблема проницаемости и транспорта веществ через биомембраны. Методы исследования проницаемости.

62. Классификация и краткая характеристика типов транспорта веществ через биомембраны.

63. Диффузия как тип транспорта веществ через биомембраны; скорость и движущие силы диффузии. Закон Фика.

64. Проницаемость клеток для воды, электролитов и неэлектролитов. Физиологическая роль и практическое значение диффузии.

65. Облегченная диффузия и транслокация радикалов как типы транспорта веществ через биомембраны; движущие силы, механизмы, биологическая роль.

66. Активный транспорт молекул и ионов через биомембраны, его характеристика, свойства и функции.

67. Сходства и отличия активного транспорта и облегченной диффузии веществ через биомембраны. Доказательства наличия активного транспора в условиях in vitro.

68. Транспортные АТФ-азы, их классификация и роль в активном транспорте ионов. Представление о бионасосах.

69. Транспорт ионов кальция через биомембраны, его механизмы, регуляция и биологическая роль.

70. Биоэлектрические явления: общая характеристика, классификация.

71. Механизм возникновения электродных и ионных биопотенциалов, их измерение. Формула Нернста.

72. Мембранный потенциал и факторы, определяющие его величину.Передача нервного импульса по миелиновым и немиелиновым нервным волокнам.

73. Электрокинетический потенциал: возникновение, измерение и факторы, определяющие его величину. Примеры электрокинетических явлений, их характеристика и научно-практическое значение.

74. Общая характеристика механомических процессов. Основные типы сократительных и подвижных систем.

75. Биофизическая характеристика мышечных и немышечных сократительных белков.

76. Основные характеристики поперечно-полосатой мышцы как механического преобразователя энергии; структура саркомеров, ее изменение при мышечном сокращении.

77. Молекулярные механизмы мышечного сокращения, его регуляция.

78. Основные особенности строения немышечных сократительных систем. Молекулярный механизм их подвижности.

79. Классификация аминокислот.

80. Химическая структура и физико-химические свойства аминокислот. Стереохимия аминокислот.

81. Характеристика пептидной связи. Пептидная связь, ее энергетика и геометрия.

82. Принципы организации и биологическая роль пептидов (глутатион, пептидные гормоны и др.).

83. Методы разделения пептидов и определения аминокислотной последовательности.

84. Принципы структурно-функциональной организации белков.

85. Первичная структура белка. Ковалентные связи и слабые взаимодействия.

86. Дисперсионные и электростатические взаимодействия, водородная связь. Гидрофобные взаимодействия.

87. Вторичная структура белков. Связи, стабилизирующие вторичную структуру белков.

88. Типы вторичной структуры белков (α-спираль, β-структура и др.

89. Доменная организация белков. Функциональные и структурные домены, глобулярные и олигомерные белки.

90. Третичная структура. Связи, стабилизирующие третичную структуру. Глобулярные и фибриллярные белки.

91. Четвертичная структура белков. Надмолекулярные белковые комплексы. Денатурация и ренатурация белков.

92. Классификация белков. Простые белки. Сложные белки.

93. Строение, свойства и биологическая роль хромопротеинов (флавопротеины и гемопротеины),

94. Методы изучения структуры белков и пептидов. Методы выделения, очистки и анализа белков.

95. Метаболизм белков. Протеолиз. Протеолитические ферменты, протеасомы, сериновые протеиназы.

96. Распространение и локализация нуклеиновых кислот в биообъектах, разнообразие, состав, биологическая роль.

97. Первичная структура нуклеиновых кислот. Строение нуклеотидов, нуклеозидов, оснований, сахаров.

98. Типы нуклеиновых кислот (НК), ДНК, РНК.

99. Природа межнуклеотидной связи в НК. Нуклеотидный состав НК, правила Чаргаффа.

100. Структурная организация нуклеиновых кислот и методы ее изучения.

101. Рибонуклеиновые кислоты. Нуклеотидный состав. Физико-химические свойства РНК. А- и В-формы РНК.

102. Структура и функции матричной (информационной) РНК, рибосомальных РНК, транспортных РНК. Рибозимы.

103. Дезоксирибонуклеиновые кислоты. Характеристика первичной структуры ДНК.

104. Структура ДНК. Двойная спираль Уотсона-Крика. Основные предпосылки ее открытия. Принцип комплементарности и его биологическое значение. Регулярность и кооперативность структуры.

105. А-, В- и Z-формы ДНК. Связи, стабилизирующие структуру ДНК. Физико-химические свойства ДНК.

106. Нуклеопротеиновые комплексы. Структурная организация ДНК в клетках эукариот и прокариот, плазмиды.

107. Методы выделения и очистки нуклеиновых кислот, определение нуклеотидной последовательности НК.

108. Метаболизм нуклеотидов. Деградация нуклеотидов. Образование пуриновых и пиримидиновых оснований. Биосинтез нуклеотидов.

109. Репликация ДНК: молекулярные механизмы и биологическая роль. Механизм действия ДНК-полимеразы.

110. Полимеразная цепная реакция. Клонирование и секвенирование ДНК

111. Локализация и биологическая роль процессов биосинтеза белка.

112. Генетический код, его характеристика.

113. Аппарат трансляции эукариот и прокариот. Функции мРНК в синтезе белка.

114. Структура и функция рибосом. Полисомы. Транспортные РНК.

115. Ферменты трансляции. Факторы трансляции. Активация аминокислот, образование аминоацил-тРНК.

116. Этапы процесса трансляции на рибосомах: инициация, элонгация и терминация.

117. Посттрансляционные модификации белков в клетках. Реакции гликозилирования и фосфорилирования белков.

Поиск по сайту: