Потенциал действия и возбудимость

1. Электродиффузионная теория транспорта ионов через мембрану. Электрохимический потенциал и его компоненты. Взаимодействие ионов с растворителем. Уравнение Нернста-Планка. Диффузионный потенциал. Уравнения для ионных потоков и мембранного потенциала.
2. Потенциал покоя, его происхождение и интерпретация на основе эквивалентной электрической схемы мембраны. Равновесные потенциалы для ионов К и Na. Активный транспорт. Электрогенный транспорт ионов. Роль АТФ-аз в активном транспорте ионов через биологические мембраны. Цикл работы Na/K насоса и Са- насоса.
3. Основные фазы потенциала действия (локальный ответ, ПД, следовые потенциалы). Роль локального потенциала в генерации потенциала действия, рецепторного и синаптического потенциала. Ритмическое возбуждение и спонтанная активность нервной и растительной клетки.
4. Потенциал действия. Роль ионов Na, Са и K в генерации потенциала действия в нервных и мышечных клетках; роль ионов Ca и Cl в генерации потенциала действия в клетках водоросли. Кинетика изменений потоков ионов при потенциале действия. Описание ионных потоков в модели Ходжкина-Хаксли.
5. Ионные токи в модели Ходжкина-Хаксли. Воротные токи. Флуктуации напряжения и проводимости в модельных и биологических мембранах.
6. Физико-химические процессы в нервном волокне при возбуждении (теплопродукция, светорассеяние, энергообеспечение). Состояние мембраны, ионный транспорт.
7. Физико-химические процессы в нервных волокнах при проведении потенциала действия и ритмического возбуждения. Теплопродукция и светорассеяние белков и липидов при генерации потенциала действия. Энергообеспечение процесса ритмического возбуждения.

Биофизика фотосинтеза

1. Структурная организация и функционирование фотосинтетических мембран. Фотосинтетическая единица. Два типа пигментных систем и две световые реакции.
2. Физические механизмы переноса электрона при фотосинтезе. Сопряжение окислительно-восстановительных реакций с трансмембранным переносом протона. Механизмы фотоингибирования.
3. Механизмы переноса электрона при фотосинтезе. Сопряжение окислиотельно-восстановительных реакций с трансмембранным переносом протона.

4. Разделение зарядов и перенос электрона в первичных стадиях процессах фотосинтеза. Роль электронно-конформационных взаимодействий.

1. Фотосенсибилизаторы. Фотодинамическое действие.
2. Механизмы миграции энергии в фотосинтетической системе. Реакционные центры фотосистемы 1 и 2.

Фоторегуляторные и фотодеструктивные процессы

1. Фотохимические реакции повреждения белков и нуклеиновых кислот.

Радиационная биофизика

1. Виды ионизирующих излучений. Общая физическая характеристика. Граница между ионизирующим и неионизирующим электромагнитным излучением.
2. Дозы ионизирующих излучений (экспозиционная, поглощенная, эквивалентная, эффективная) и их единицы. Мощность дозы.
3. Дозовая зависимость продолжительности жизни млекопитающих при действии ионизирующего излучения. Синдромы острого лучевого поражения. Понятие критических органов и тканей.
4. Основные радиационные факторы, определяющие радиобиологические эффекты: внешнее и внутреннее облучение, вид ионизирующего излучения, доза облучения (основные характеристики дозовой кривой гибели), пространственное распределение дозы облучения в организме, временнóе распределение дозы облучения.
5. Прямое и непрямое действие ионизирующих излучений. Радиолиз воды. Эффект Дейла. Радиационно-индуцированные окислительные процессы в липидах. Антиокислительные системы, участвующие в регуляции активных форм кислорода.
6. Основные биологические факторы, определяющие радиобиологические эффекты: вид живого организма, возраст (стадия развития), пол. Понятие радиочувствительности.
7. Кислородный эффект в радиобиологии и его механизмы.
8. Противолучевые химические средства. Классификация. Механизмы действия. Показатели эффективности. Фактор изменения дозы. Примеры. Понятие идеального радиопротектора.

МЕТОДЫ

1. Люминесцентные методы в исследовании внутримолекулярной подвижности.

2. Использование метода флуоресцентных зондов для исследования состояния клеточных мембран и молекул. Примеры.

3. Флуоресцентные методы исследования фотосинтетических процессов. Ω

4. Флуоресцентные методы исследования внутриклеточного рН и рСа.

5. Флуоресцентные методы исследования состояния фотосинтетического аппарата растений. Ω

6. Метод хемолюминесценции в исследовании генерации активных форм кислорода и перекисного окисления липидов. Ω

7. Исследование состояния фотосинтетической электрон-транспортной цепи методом длительного послесвечения хлорофилла.

8. ЯМР-спектроскопия в исследовании внутримолекулярной подвижности. Ω

9. ЭПР-спектроскопия в исследовании биологических мембран.Ω Ω

10. Метод ЭПР в исследовании внутримолекулярной подвижности.

11. Применение метода спиновых зондов и меток в биологических исследованиях.

12. Особенности применения методов адсорбционной спектроскопии для исследования биологических объектов в ультрафиолетовой и видимой области. Ω

13. Методы обнаружения свободно радикальных состояний.

14. Методы исследования электрических свойств бислойных липидных мембран и липосом.

15. Роль электронно-конформационных взаимодействий в разделении зарядов в реакционном центре; механизмы окисления цитохрома в реакционном центре.

16. Дозовые кривые выживаемости облученных клеток (основные характеристики). Принцип попадания, принцип мишени, принцип усиления первичных повреждений и принцип системного ответа в радиобиологии.

17. Лучевая болезнь человека. Определение острой и хронической лучевой болезни. Периоды и фазы острой лучевой болезни. Классификация острой лучевой болезни. Стохастические и детерминированные, генетические и соматические эффекты облучения, примеры.

18. Методы регистрации мембранного потенциала и ионных токов.

19. Метод регистрации токов ионных каналов («пэтч-кламп» метод) Ω

20. Математические модели роста отдельной популяции. Анализ модели «хищник-жертва». Фазовые портреты. Ω

21. Представления о пространственно неоднородных стационарных состояниях (диссипативных структурах) и условиях их образования. Способы математического описания пространственно неоднородных систем.