4 Питання з курсу “Біофізика” для VI курсу

І. Термодинаміка біологічних процесів.

1. Термодинаміка рівноважних станів.

1. І закон термодинаміки, можливості застосування щодо характеристики стану біологічних об`єктів.

2. Калориметрія, використання її для характеристики термодинамічних параметрів біосистем.

3. Головні шляхи надходження енергії до живих систем із довколишнього середовища.

4. Головні обмеження, що накладаються на І закон термодинаміки у випадку прикладання його до біологічних систем.

5. ІІ закон класичної термодинаміки. Поняття ентропії.

6. Принцип Карно. Поняття коефіцієнту корисної дії.

7. Оборотні та необоротні процеси. Використання термодинамічної функції ентропія як міри розсіювання енергії.

8. Залежність термодинамічної вирогідності та ентропії. Стан термодинамічної рівноваги з позиції термодинамічної вирогідності.

9. Зв`язок теорії інформації з ентропією. Пропорційність ентропійних одиниць та одиниць інформації.

10. Термодинамічні потенціали, використання т. д. потенціалів для характеристики стану біологічних систем.

11. Поняття вільної енергії.

2. Термодинаміка необоротних процесів.

12. Функція ентропії у відкритих системах, що складається з ентропії, виробленої у самій системі та ентропії, яка виробляється за рахунок процесів обміну із довколишнім середовищем.

13. Функція дисипації.

14. Лінійна нерівноважна термодинаміка.

15. Феноменологічні рівняння та межі їх дії для процесів у біологічних системах.

16. Термодинамічні сили та термодинамічні потоки. Принцип мікроскопічної зворотності.

17. Теорема Онзагера. Поняття коефіцієнтів взаємності.

18. Теорема Пригожина, збереження рівня ентропії у біологічних системах, мінімальне зростання ентропії за рахунок незворотних процесів.

19. Принцип Ле Шателье для термодинамічно відкритих біологічних систем.

20. Стійкість систем у рівноважних станах, критерії термодинамічної рівноваги і стаціонарного стану. Методи визначення стійкості стаціонарних станів.

ІІ. Біофізика складних систем .

1. Кінетика біологічних прцесів.

21. Особливості кінетики біологічних процесів. Математичні моделі процесів у біосистемах.

22. Головні принципи будування математичних моделей біологічних систем Поняття адекватності моделі реальному біологічному об`єкту.

23. Стаціонарні стани біосистем. Стійкість стаціонарних станів, методи визначення стійких та нестійких стаціонарних станів.

24. Способи скорочення систем диференціальних рівнянь, що складають математичну модель. Принцип ієрархії у розгляданні біологічних процесів.

25. Способи скорочення кількості диференціальних рівнянь. Принцип мінімуму, або принцип вузького місця.

26. Наведіть приклади найбільш повільних реакцій та складових як керуючі, регулюючі етапи біологічних процесів.

27. Кінетика ферментативних процесів. Особливості кінетики ферментативних процесів.

28. Кінетика ферментативних процесів. Фермент – субстратні комплекси.

29. Кінетична модель ферментативного процесу з одним активним комплексом. Стаціонарна кінетика ферментативних процесів.

30. Головна умова стаціонарності ферментативного процесу. Поняття вільної та зв’язаної форми ферменту.

31. Рівняння Міхаеліса – Ментен. Загальні принципи аналізу складних ферментативних процесів.

32. Стаціонарна кінетика ферментативних процесів. Види інгибування ферментативних реакцій.

33. Умови конкурентного інгибування. Виведіть швидкість реакції з конкурентним інгибуванням.

34. Неконкурентне інгибування, алостеричні центри. Вплив алостеричних інгибіторів на стан активного центру фермента.

35. Безконкурентне інгибування. Особливості дії безконкурентних інгибіторів.

36. Графічний метод зворотних координат (Лайнуівера – Берка).

37. Використання теоріїї графів у ферментативній кінетиці.

38. Множинні стаціонарні стани на прикладі ферментативної системи із субстратним пригніченням.

39. Тригерні властивості ферментативних систем. Кинетичні особливості та біологічне значення миттєвих переходів з одного у інший стаціонарний стан.

40. Гистерезис у складних ферментативних ситемах. Силове і параметричне переключення тригеру. Кинетична “пам’ять” ферментативних систем, які володіють тригерними властивостями та гистерезисом.

ІІІ. Молекулярна біофізика.

41. Фізика макромолекул . Біополімерні ланцюги.

42. Від яких параметрів залежить конформаційна лабільність полімерів.

43. Повертово – ізомерна теорія. Енергетичні перепони під час внутрішньомолекулярного обертання. Ентропійна природа високої еластичності полімерів.

44. Статистична фізика біополімерів. Статистичний характер организації полімерів.

45. Персистентна довжина. Моделі жорстких полімерів з обмеженним обертанням навколо валентних кутів атомів основного ланцюга полімерної молекули.

46. Загальні поняття про фазові переходи у макромолекулах.

47. Об`ємні взаємодії та перетворення у макромолекулярній системі глобула – клубок.

48. Типи взаємодій у макромолекулах. Ван-дер-Ваальсові та електростатичні.

49. Умови існування клубка та глобули. Кількісна теорія кооперативних переходів спираль-клубок.

50. Енергія взаємодії мономерів у макромолекулярних ланцюгах. Близька та далека взаємодія між мономерами у регулярних синтетичних полімерах та біологічних макромолекулах.

51. Температурна денатурація макромолекул.

52. Кооперативні властивості макромолекул, поява якісно нових властивостей за рахунок міжмолекулярної взаємодії та конформаційних перебудов.

53. Структура білків. Головні механізми стабілізації нативної конформації біологічних макромолекул. Вандер-Ваальсові, електростатичні та гідрофобні взаємодії підтримують нативну конформацію макромолекул.

54. Головні механізми стабілізації біологічних макромолекул. Просторова организація білків. Особливості поліпептидів з переважною -спиральною, -складчастою та глобулярною конформацією.

55. Біологічно важливі наслідки іоного оточення макромолекул. Розчинення та висолювання полярних макромолекул.

56. Розчини макромолекулярних сполук і колоїдні системи. Механізм дії детергентів.

57. Взаємодія макромолекул у розчинах. Теорія Дебая - Хюккеля. Іонна сила розчину. Поняття дебаївської відстані.

58. Залежність величини сил притяжіння та відштовхування від іонної сили розчину, фізико-хімічних властивостей молекул розчинника. Преципітація макромолекул із розчинів шляхом підвищення іонної сили розчину.

59. Поняття “добрі” та “погані” розчинники у відношенні стискання та розбухання макромолекул. Седиментація біомолекул.

60. Методи визначення молекулярної ваги біополімерів.