Структура за темами

  • Загальне

    Дисципліна «Біофізика складних систем» є базовою нормативною дисципліною для спеціальності “Молекулярна фізіологія та біофізика”, що читається в 1 та 2 семестрах в обсязі 3 кредитів (за Європейською Кредитно-Трансферною Системою ЕСТS), обсягом 90 годин.

    Мета дисципліни – сформувати загальні знання про закономірності організації та функціонування складних біологічних систем. 

    Курс присвячений вивченню біофізичних механізмів діяльності декількох систем в організмі людини. Серцево-судинна, шлунково-кишкова та нервова системи розглядаються на всіх рівнях їх функціонування від їх ролі в організмі, через функціонування різних спеціалізованих клітин, що складають їх тканини до молекулярних механізмів, що лежать в основі роботи клітин. Курс зосереджений на загальному розумінні схожості та відмінностей у молекулярних сигнальних шляхах, важливих для роботи цих різних систем. Паралельно курс надає детальні відомості про найсучасніші біофізичні, молекулярно-біологічні та генетичні методи та підходи, що використовуються в сучасних наукових дослідженнях для вивчення клітинних та молекулярних механізмів, що опосередковують функціонуванням складних біофізичних систем.



  • 1. Введення в біофізику складних систем.

    Лекція 1. Як мі будемо працювати?

    1.     Нащо ми всі зібрались.

    2.     Стандартний кар’єрний шлях у біомедичних науках.

    3.     Що ми будемо вивчати.

    4.     Як ми будемо це робити.

    5.     Першоджерела для читання та знання англійської мови.

    6.     Етика взаємовідношень у біомедичних дослідженнях.

    7.     Як ми будемо спілкуватися.

    Завдання

    Опрацювання розділів 1-2 книги Brain Facts та її Glossary.

    Лабораторна робота 1. Ознайомлення з сучасною електрофізіологічною лабораторією.

    Лекція 2. Історія розвитку електрофізіологічних досліджень.

    1.     Місце біофізики серед інших природничо-наукових дисциплін.

    2.     Нерозривний взаємозв'язок фізичних і біологічних явищ.

    3.     Відкриття Гальвані і Вольта як основа для розвитку сучасної електрофізіології.

    4.     Ідеї та принципи сучасної електрофізіології.

    5.     Фізики, що зробили значний внесок в розвиток біології.

    Завдання

    Контрольна робота: диктант по англійській термінології у галузі нейронаук.

    Лабораторна робота 2. Ознайомлення з лабораторією конфокальної мікроскопії.

    Лекція 3. Історія розвитку оптичних методів досліджень.

    1.     Нерозривний взаємозв'язок фізичних і біологічних явищ.

    2.     Розвиток оптики і способів реєстрації експериментальних результатів від мікроскопа Лівенгука до сучасних методів оптичних досліджень.

    3.     Мюллерівські клітини сітківки, як приклад оптоволокна розробленого природою

    4.     Квантові точки - сучасні флуоресцентні зонди

    Завдання

    Опрацювання розділів 3-4 книги Brain Facts.

  • 2. Будова та функціонування серцево-судинної системи.

    Лекція 1. Біофізичні основи функціонування серцево-судинної системи.

    1.     Навіщо потрібно серце в складі організму?

    2.     Штучне серце.

    3.     Навіщо потрібна і як організована судинна система?

    4.     Концентрація О2 і СО2 в повітрі, артеріальної крові і тканинах організму.

    Лабораторна робота 1. Ознайомлення з принципами роботи з живими тканинами, що вилучені з організму.

    Лекція 2. Сучасні біофізичні методи візуалізації і досліджень судинної системи.

    1.     Звичайна рентгенівська ангіографія.

    2.     Методи, засновані на магнітно-резонансній томографії та позитронно-емісійній томографії.

    3.     Лазерно-доплерівська флоуметрія.

    4.     Конфокальна мікроскопія.

    5.     Оптична мікро-ангіографія (OMAG).

    Завдання

    Контрольна робота: диктант по англійській термінології у галузі нейронаук.

    Лекція 3. Газообмін в організмі і його порушення.

    1.     Газообмін в легенях і тканинах організму.

    2.     Закони Дальтона і Генрі.

    3.     Газообмін азоту.

    4.     Газообмін кисню.

    5.     Газообмін вуглекислого газу.

    6.     Причини розвитку та способи боротьби з кесонної хворобою.

    Лабораторна робота 2. Ознайомлення з принципами молекулярних досліджень у живих клітинах.

    Лекція 4. Газообмін в організмі і його порушення (продовження).

    1.     Гірська хвороба.

    2.     Тиск газів в порожнинах організму.

    3.     Фізіологічні порушення при швидких зменшенні зовнішнього тиску.

    4.     Дихання та рН регуляція в крові та тканинах організму.

    Завдання

    Опрацювання розділів 5-6 книги Brain Facts.

    Лекція 5. Судинна система та розвиток злоякісних новоутворень.

    1.     Необхідність судинної системи для розвитку злоякісних новоутворень.

    2.     Голодування.

    3.     Ангіогенезис та розвиток злоякісних новоутворень.

    4.     Кисень-залежний механізм активації/деградації HIF-1α та ріст судин.

    5.     Підходи до лікування за рахунок «управління» судинами.

    Завдання

    1.     Оцінити об’єм, що перекачує серце в день.

    2.     Яка кількість азоту (мг) виводиться у хвилину з організму людини при правильному спливанні з глибини.

    3.     Чи можемо ми оцінити споживання енергії людиною, маючи на увазі, що вона витрачає 200 мг О2 на хвилину?

    4.     Оцініть різними способами (за диханням і добовою дієтою) потреби людини в О2 та кількість виведення СО2 в хвилину.

    5.     Чому артеріальна кров рожева, а венозна темна?

    6.     Використовуючи закони Дальтона та Генрі розрахувати концентрацію О2 і СО2 у крові людини (грам/літр).

    7.     Чому виникає гірна хвороба і що «робить» організм для боротьби з нею?