- •Оглавление
- •Введение.
- •Семинар №1 статистические методы обработки опытных данных
- •Вопросы для самоподготовки:
- •Мотивация цели
- •Подготовка к семинарскому занятию
- •Теоретические сведения
- •Основные понятия и формулы.
- •II. Основы теории ошибок и методы её практического применения для обработки экспериментальных данных
- •Абсолютная и относительная погрешности (ошибки).
- •Законы распределения случайных величин.
- •III. Расчет погрешности прямых измерений и доверительного интервала методом, основанным на определении средней квадратичной погрешности.
- •IV. Расчет погрешностей косвенных измерений.
- •3.Вычисляем абсолютные погрешности для каждого значения объёма:
- •V. Точность измерительных приборов.
- •VI. Графический метод представления результатов измерений.
- •VII. Упрощенный метод обработки результатов прямых измерений с использованием средней абсолютной погрешности.
- •Задачи для самостоятельного решения.
- •Решение.
- •Тесты для самоконтроля.
- •1 Уровень. Выберите номера правильных ответов.
- •Тесты 2-го уровня.
- •Семинар № 2 механические колебания и волны.
- •Вопросы для самоподготовки.
- •Подготовка к практическому занятию.
- •Теоретические сведения.
- •I. Основные понятия.
- •Основные законы теории колебаний и волн.
- •2.Затухающие колебания.
- •3. Вынужденные колебания. Резонанс. Автоколебания.
- •4.Механические волны.
- •5.Эффект Доплера.
- •Задачи для самостоятельного решения.
- •Образец решения задачи.
- •Тесты для самоконтроля.
- •1 Уровень. Выберите номера правильных ответов.
- •2 Уровень.
- •Семинар № 3 акустика. Звук, ультразвук и инфразвук.
- •Вопросы для самоподготовки
- •Мотивация цели
- •Звук. Виды звука.
- •2. Физические характеристики звука.
- •3. Характеристики слухового ощущения.
- •4. Закон Вебера-Фехнера.
- •5. Физика слуха: звукопроводящая и звукопринимающая части слухового аппарата. Теории Гельмгольца и Бекеши.
- •6. Звуковые методы исследования.
- •7. Ультразвук. Излучатели и приемники уз.
- •8.Особенности распространения уз-волны.
- •9. Действие ультразвука на вещество.
- •10. Использование уз в медицине.
- •11. Инфразвук (из) и его воздействие на человека.
- •12. Вибрации.
- •Задачи для самостоятельного решения.
- •Образец решения задачи.
- •Тесты самоконтроля.
- •1 Уровень. Выберите номера правильных ответов.
- •2 Уровень.
- •Семинар № 4 биоэнергетика и термодинамика биологических систем.
- •Вопросы для самоподготовки.
- •Мотивация цели.
- •Подготовка к практическому занятию.
- •Теоретические сведения.
- •I. Основные понятия.
- •II. Основные законы термодинамики.
- •1.Первое начало термодинамики.
- •2. Второе начало термодинамики.
- •3.Термодинамические функции.
- •4.Применение первого начала термодинамики в биологии.
- •5. Применение второго начала термодинамики в биологии. Уравнение Пригожина. Негэнтропия
- •6. Стационарное состояние биологической системы. Отличие стационарного состояния от равновесного. Теорема Пригожина.
- •7. Расширенный принцип Ле-Шатель. Адаптация и аутостабилизация живых систем. Типы перехода из одного стационарного состояния в другое.
- •Решите задачи.
- •Образец решения задачи. Условие задачи.
- •Тесты для самоконтроля.
- •1 Уровень. Выберите номера правильных ответов.
- •2 Уровень.
- •Семинар № 5 биофизика клетки. Физические механизмы переноса
- •Вопросы для самоподготовки.
- •1. Назначение цитоплазматических мембран.
- •2. Физические методы изучения ультраструктуры биологических мембран.
- •4. Модели биологических мембран
- •5. Перенос молекул (атомов) через мембраны, уравнение Фика.
- •7. Разновидности пассивного транспорта через мембрану.
- •8. Активный транспорт. Физический механизм активного транспорта.
- •9. Транспорт через сложные биологические мембраны. Опыт Уссинга.
- •Образцы решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения.
- •Тесты для самоконтроля.
- •1 Уровень. Выберите номера правильных ответов.
- •2 Уровень
- •Семинар №6 рентгеновское излучение. Радиоактивность. Дозиметрия.
- •Вопросы для самоподготовки.
- •Основные формулы.
- •Задачи для самостоятельного решения.
- •Образцы решения задач.
- •Тесты для самоконтроля.
- •1 Уровень. Выберите номера правильных ответов.
- •2 Уровень
- •Литература
- •302 026, Г. Орел, ул. Комсомольская, 95, тел. (4862) 74-45-08
Семинар № 4 биоэнергетика и термодинамика биологических систем.
Литература:
2. Раздел VII ; 3. с.8-19; 5, Глава I; 6. с.54-66; 7. Глава 10, с. 163-184; 8. Глава 11; 9. с.74-78; 10. с.13-57; 11. Лекция 6; 12. с. 14- 21.
Вопросы для самоподготовки.
1.Понятия: работа, энергия, теплоемкость. Виды энергии в организме. Энергия химических связей.
2.Термодинамическая система. Типы термодинамических систем. Внутренняя энергия системы.
3. Первое начало термодинамики.
4.Свободная и связанная энергии. Обратимые и необратимые процессы.
5.Второе начало термодинамики (качественные формулировки).
6.Энтропия. Физический смысл энтропии (термодинамический и статистический). Второе начало термодинамики (количественная формулировка).
7.Термодинамические функции. Уравнение Гельмгольца. Уравнение Гиббса.
8.Применение первого начала термодинамики в биологии. Тепловой баланс организма. Химическая и физическая терморегуляции. Эффективность основных биологических процессов.
9.Применение второго начала термодинамики в биологии. Уравнение Пригожина. Негэнтропия.
10.Стационарное состояние биологической системы. Отличие стационарного состояния от равновесного. Теорема Пригожина.
11. Расширенный принцип Ле-Шателье. Адаптация и аутостабилизация живых систем. Типы перехода из одного стационарного состояния в другое.
Мотивация цели.
Процессы энергообеспечения организма за счет внешних энергетических ресурсов составляет предмет исследования биоэнергетики. Разработкой биоэнергетических проблем занимаются статистическая физика и термодинамика. Статистическая физика изучает механизмы энергетических процессов, протекающих в организме на молекулярном и субмолекулярном уровнях. Биологическая термодинамика исследует биологические процессы на основе общих законов превращения энергии без детального изучения их молекулярных механизмов (на макроскопическом уровне).
Применение термодинамики в биологии позволяет рассчитать энергетические превращения в живом организме и в отдельных системах и органах. Например: при мышечном сокращении, проведении нервных импульсов, осмотических процессах, при изучении активного и пассивного транспорта веществ через биологические мембраны, возникновении и распространении биопотенциалов и др..
Цель занятия: изучить основные понятия и положения термодинамики; научиться применять термодинамический метод к изучению биологических объектов (систем).
Подготовка к практическому занятию.
Изучить по рекомендованной литературе, уметь объяснять и пояснять примерами следующие вопросы:
I. Основные понятия.
Термодинамика, предмет и метод. Термодинамические системы (изолированные, замкнутые, открытые). Параметры системы: интенсивные (давление, температура и т.д.) и экстенсивные (объем, энергия, энтропия, энтальпия и др.)
II. Основные законы термодинамики.
1.Первое начало термодинамики.
2.Второе начало термодинамики. Качественные формулировки (Клаузиуса и Томсона). Количественная формулировка. Энтропия и ее физический смысл (термодинамический и статистический).
3.Термодинамические функции (потенциалы): свободная и связанная энергии, внутренняя энергия, свободные энергии по Гельмгольцу и по Гиббсу, энтальпия.
III. Применение первого и второго начал термодинамики в биологии.
1.Тепловой баланс организма. Температурный гомеостазис. Энерготраты организма.
2.Эффективность основных биоэнергетических процессов.
3.Физиологическая калориметрия (прямая и непрямая).
IV. Стационарное состояние и его применение к биологическим системам.
1. Производство энтропии при необратимых процессах. Уравнение Пригожина для открытых систем. Сопряжение процессов. Негэнтропия.
2. Стационарное и равновесное состояния, их отличия. Энтропия, свободная энергия, производство энтропии в стационарном и равновесном состояниях. Теорема Пригожина.
3. Расширенный принцип Ле-Шателье. Адаптация и аутостабилизация живых систем. Типы перехода из одного стационарного состояния в другое.