СОФИЙСКИ УНИВЕРСИТЕТ
ФИЗИЧЕСКИ ФАКУЛТЕТ
БЪЛГАРИЯ, СОФИЯ 1164
БУЛ. "ДЖЕЙМЗ БАУЧЪР" 5
ТЕЛ.: +359 2 622 446
ФАКС: + 359 2 962 5276, ТЕЛЕКС: 23296 SUKO BG
|
|
SOFIA UNIVERSITY
FACULTY OF PHYSICS
1164 SOFIA, BULGARIA
5 JAMES BOURCHIER ВLVD.
ТEL.: +359 2 622 446
FAX: +359 2 962 5276, TELEX: 23 296 SUKO BG
|
Утвърдена с Протокол на ФС N: …../ ……..
Декан:
/доц. д-р Д. Мърваков/
УЧЕБНА ПРОГРАМА
ПО ДИСЦИПЛИНАТА: Медицинска биофизика
ВКЛЮЧЕНА В УЧЕБНИЯ ПЛАН НА СПЕЦИАЛНОСТ: Медицинска физика
СТЕПЕН НА ОБУЧЕНИЕ: Бакалавър
КРЕДИТИ (ECTS): 7.5
ИЗВАДКИ ОТ УЧЕБНИЯ ПЛАН
Вид на занятията:
|
Семестър:
|
Хорариум-часа
седмично:
|
Хорариум-часа
общо:
| Лекции |
6
|
3
|
45
|
Семинарни упражнения
|
|
1
|
15
|
Практически упражнения
|
|
2
|
30
|
Общо часа:
|
|
6
|
90
|
Форма на контрол:
|
|
| изпит |
АНОТАЦИЯ:
Курсът по “Медицинска Биофизика” е предназначен за студентите, които се обучават в бакалавърска степен на специалност “Медицинска физика”. Това е базисна, общобиологична дисциплина, която има за предмет изучаването на физичните и физикохимичните процеси, които са в основата на теоретичната и практическа клинична медицина. Основна цел на биофизичното изследване е изясняването на детайлните механизми на биологичните процеси. Биофизиката е източник на знания за механизмите на физиологичните явления на мембранно, клетъчно и организмово нива. Получените в процеса на обучение най-общи фундаментални знания ще помогнат на бъдещите специалисти при разработката на биомедицински технологии, предназначени за диагностични и терапевтични цели. Материалът изисква основни познания по физика, химия и биология на човека (които студентите са получили по-рано в курсовете по „Увод в биологията”, „Молекулна физика”, „Химия”, ”Основи на анатомията и физиологията на човека”, „Основи на биохимията”, „Увод в медицинската физика”). По всяка тема в началото се резюмират общите биофизични закономерности, а след това се обсъждат процесите в основните биологични структури – биологични мембрани, клетки, тъкани, органи и системи. Част от лекционно-семинарния материал и практическите упражнения са посветени на най-често използваните и/или специализирани методи за измерване и изследване на физичните параметри в биологични системи и обекти.
СЪДЪРЖАНИЕ НА УЧЕБНАТА ПРОГРАМА:
Лекции
№
|
Тема, вид на занятието
|
Брой часове
|
1
|
Биофизика - предмет, задачи и методи. Физична и физикохимична интерпретация на биологичните явления - процеси, закони и закономерности в живите системи, йерархична структура, синергизъм. Медицински аспекти на биофизиката.
|
2
|
2
|
Термодинамика на биологичните системи. Видове термодинамични системи. Първи и втори закон на темодинамиката. Термодинамични параметри. Уравнения за баланс и непрекъснатост. Ентропия, информация и биологична подреденост. Енергоспрягащи системи в клетката. Сили и потоци. Линейна термодинамика на необратимите процеси. Феноменологични уравнения на Онзагер. Съотношения на взаимност. Стационарно състояние. Продукция на ентропия в отворени системи. Теорема на Пригожин. Общ критерий за еволюция. Дисипативна функция и структури.
|
3
|
3
|
Биофизика на водата. Структура и физикохимични свойства на водата. Кооперативни ефекти, водни агрегати. Хидратация. Космотропни и хаотропни агенти. Роля на водата за стабилизация на биоструктурите и формиране на биологичните мембрани.
|
2
|
4
|
Биологични мембрани. Структурни компоненти. Химичен състав. Клетъчен граничен комплекс и вътреклетъчни мембрани. Основни функции на биомембраните и специализация; методи за изследване. Мембранни фосфолипиди. Мембранни белтъци и гликопротеини. Еритроцитна мембрана.
|
2
|
5
|
Динамика и подвижност на липидните и белтъчните молекули – латерална и напречна дифузия. Типове междумолекулни взаимодействия в мембраните. Състояние на водата в мембраните.
|
2
|
6
|
Течнокристално състояние на липидния бислой. Фазови преходи на фосфолипидите. Моделни системи. Приложение на липозомите в медицината.
|
2
|
7
|
Транспорт на вещества през биологичната мембрана. Класификация. Транспорт на неелектролити - дифузия и облекчена дифузия. Свободна дифузия на незаредени частици и на йони. Липидни пори. Несвободна дифузия през пореста мембрана. Осмоза и филтрация.
|
2
|
8
|
Йонни канали (потенциалзависими, лигандуправлявани, механочувствителни), подвижни преносители. Каналообразуващи агенти (вкл. антибиотици и токсини). Активен транспорт. Електрогенни йонни помпи: К+-Na+ помпа, Са+-канали. Протонен транспорт.
|
2
|
9
|
Транспорт на веществата в многомембранните системи на организма. Биофизични механизми на всмукването на вещества в стомашно-чревния тракт. Обмен на течности през стената на капиляри. Биофизични механизми на отделяне на вещества през бъбреците. Диализа и хемодиализа.
|
2
|
10
|
Биофизика на клетката.
Биоелектрични потенциали. Същност, значение и фактори, обуславящи тяхното възникване. Уравнение на Поасон-Болцман. Трансмембранни градиенти: дифузионен и мембранен потенциал. Уравнение на Нернст-Голдман. Потенциал на действие и потенциал на покой.
|
2
|
11
|
Електрична активност на органите. Биофизични основи на генезиса на биопотенциалите на органите. Биопотенциали на сърце. Физични основи на електрокардиографията. Биопотенциали на главен мозък. Основни видове електроенцефалограми, статистически характеристики.
|
2
|
12
|
Пасивни електрични свойства на живите системи. Електрична проводимост на клетките и тъканите за постоянен ток. Поляризация. Електропроводимост за променлив ток, импеданс. Дисперсия на електричните параметри на мембраната и на биологичните тъкани. Биоимпедансни методи в медицината.
|
2
|
13
|
Биоенергетика.
Трансформация на енергията в биологичните мембрани. Същност, механизми на електронен пренос, тунелен ефект. Електрон-транспортни вериги. Механизми на енергетично спрягане – електрохимичен градиент на протони в митохондриални мембрани. АТФ-синтазен комплекс.
|
2
|
14
|
Биомеханика.
Пасивни механични свойства на биологичните тъкани. Високоеластични свойства на костите и мускулите. Биомеханика на ставите на скелета.
|
2
|
15
|
Механични процеси в опорно-двигателния апарат на човека. Биофизика на мускулното съкращаване. Молекулен механизъм.
|
2
|
16
|
Биомеханика на външното дишане.
|
1
|
17
|
Патология на биологичните мембрани.
Свободни радикали – химична природа, видове. Активни форми на кислорода. Свободни радикали в биологичните системи. Биологична роля на радикалите и техните метаболити. Окислителен стрес. Защита на организма от тяхното действие – антиоксиданти.
|
3
|
18
|
Фотобиофизика.
Класификация на фотобиологичните процеси. Електронни преходи и спектри на поглъщане и излъчване. Механизми на енергетичния пренос. Първични фотохимични реакции.
|
2
|
19
|
Фотомедицина. Фотобиологично действие на терапевтичното и екологично оптично лъчение. Фотодинамична терапия.
|
2
|
20
|
Свръхслабо хемилуминесцентно светене при биологични реакции. Приложение на активираната хемилуминесценция и биолуминесценцията в медико-биологичните изследвания. Биолуминесценция. Биолуминесценция със светулкова и бактериална луцифераза. Приложение в медицината и екологията.
|
2
|
21
|
Влияние на физичните фактори на околната среда върху човека.
Температура. Атмосферно налягане. Механични трептения – вибрации, звукови вълни, инфразвук и ултразвук. Статични електрични и магнитни полета. Електромагнитни полета. Видима и ултравиолетова светлина.
|
2
|
22
|
Радиационна биофизика.
Йонизираща радиация. Зависимост на биологичния ефект от погълнатата доза на йонизиращото лъчение. Пряко и непряко действие на йонизиращото лъчение. Реакции на клетката. Биологични ефекти на ниските дози. Забавени във времето ефекти от облъчването.
|
2
|
Семинарни упражнения
№
|
Тема на практическото занятие
|
Брой часове
|
1
|
Транспорт на веществата в организма. Транспорт през епителия на органите и тъканите.
|
2
|
2
|
Електропроводимост на тъканите и органите. Механизъм на формирането на електрокардиограмата на човека (модел на Айнтхофен).
|
2
|
3
|
Пасивни биомеханични процеси в органите и тъканите. Биомеханични явления в белите дробове. Механична устойчивост на алвеолите.
|
2
|
4
|
Биофизика на сензорните системи. Фоторецепция. Хеморецепция. Сигнализация.
|
2
|
5
|
Биологични ефекти с йонизиращи и нейонизиращи лъчения.
|
2
|
6
|
Информация, обратна връзка и регулация в биологичните системи.
|
2
|
7
|
Основни експериментални методи в областта на биофизиката.
|
3
|
Практически упражнения
№
|
Тема на практическото занятие
|
Брой часове
|
1
|
Методика на биофизичния експеримент и статистическа обработка на експерименталните данни.
|
3
|
2
|
Определяне на рН . Принцип на действие и видове рН-електроди. Калибриране. Определяне на константата на киселинност. Диференциално титруване.
|
3
|
3
|
Кондуктометрия. Проводимост на биологичните флуиди в норма и патология. Кондуктометрични изследвания в медицината и екологията.
|
3
|
4
|
Периодични биологични процеси. Периодични автокаталитични химични процеси. Реакция на Белоусов-Жаботински. Последователни ензимни реакции с различни “прави” и обратни връзки.
|
3
|
5
|
Йон-селективни електроди в медико-биологичните изследвания. Йон-селективни електроди с липид-импрегнирани биомиметични филтърни мембрани.
|
3
|
6
|
Колоидно-осмотична хемолиза. Спектрофотометрично определяне на осмотичната резистентност и скоростта на хемолиза.
|
3
|
7
|
Киселинна устойчивост на еритроцитни мембрани.
|
3
|
8
|
Прекисно окисление на липидите. Определяне на съдържанието на ТБК-реактивни продукти в биологични мембрани при окисление на липидите. Действие на антиоксиданти.
|
3
|
9
|
Свръхслабо хемилуминесцентно светене на биологични обекти. Метод на активираната хемилуминесценция – физични и химични активатори на хемилуминесценция.
|
3
|
10
|
Измерване на биопотенциали на главния мозък.
|
3
|
В. Форма на контрол: изпит
Контролът се осъществява с тест с въпроси по съответните теми. Лабораторният практикум се оценява с колоквиум по темите на семинара и задачите на практикума, като се заверява след изпълнение на практическите упражнения. Крайната оценка се формира от писмения тест и резултата от колоквиума в съотношение 60/40 %.
Основна литература:
1. Антонов В.Ф. и др., Биофизика.-М.: Владос, 2000.
2. Б. Албертс, Д. Брей, Дж. Льюис, М. Рэфф, К. Робертс, Дж.Уотсон, Молекулярная биология клетки, Москва, Мир, 1993 (Alberts, B., Johnson, A., Bray, D., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P., Molecular Biology of the Cell, 4th ed., Garland Publishing, Inc., New York, 2002)
3. Болдырев А.А. и др., Введение в мембранологию.-М.: Изд. “МГУ”, 1990.
4.Владимиров Ю.А., Потапенко А.Я., Физикохимические основы фотобиологических процессов.-М.: ВШ, 1989.
5. Губанов Н.И., Гутенбергов А.А. Медицинска биофизика.-М.:1980.
6. Кудряшов Ю.Б., Радиационная биофизика.-М.: Физматлит, 2004.
7. Маринов М., Биофизика.-София: Мед. и физк., 2001.
8. Петрова Р. и др., Ръководство за лабораторни упражнения по биофизика. София: Мед. и физк., 1986.
9. Ив. Панайотов, Увод в биофизикохимията, “Кл.Охридски", София, 2000
Допълнителна литература:
-
Владимиров Ю. А. и др., Биофизика.-М.: Медицина, 1983.
-
Katherine Creath, The Nature of Light: Light in Nature, Society of Photo Optical, August 2008, ISBN-10: 0819472778, ISBN-13: 9780819472779
-
R. B. Gennis (ed.), Biomembranes: molecular structure and function, Springer-Verlag, New York, 1989
-
Lodish, H., Berk, A., Matsudaira, P., Kaiser, C.A., Krieger, M., Scott, M.R., Zipursky, S.L., Darnell, J., Molecular Cell Biology, 5th ed., W. H. Freeman and Company, New York, 2003
-
D. L. Nelson, M. M. Cox, Lehninger, Principles of Biochemistry, 4th ed., W. H. Freeman and Company, New York, 2005
-
Rauhut, Michael M. (1985), Chemiluminescence. In Grayson, Martin (Ed) (1985). Kirk-Othmer Concise Encyclopedia of Chemical Technology (3rd ed), pp 247 John Wiley and Sons.
-
Ремизов А.Н., Медицинская и биологическая физика.-М.: ВШ, 1987.
-
Рубин А. Б., Биофизика, т.1, 2, Москва: Наука, 2004.
-
Савов В. М., Исмаилов А. Д. “Биохемилюминесценция. Прикладние возможности в науке и технологии”, Москва, 1985.
-
Стоилов С. и др., Биофизика.-София: Мед. и физк., 1985.
-
International Union of Pure and Applied Chemistry. "photochemistry". Compendium of Chemical Terminology. Internet edition.
-
Instruments and Applications, ISBN-10: 0-8493-0719-8, ISBN-13: 978-0-8493-0719-5, K. Van Dyke, et al., ed., CRC Press, 2002 (on-line reading: http://www.biosciencenetbase.com/ejournals/books/book_summary/summary.asp?id=4384)
Декември, 2010 Съставил програмата: ст.ас., д-р Елица Павлова
Сподели с приятели: |
