Курс "Математическая биофизика"

Около пяти лет на физтехе читаю курс по выбору по математической биофизике, обычно в весеннем семестре для старшекурсников и всех желающих.

Программа 2013 года:

 

  1. Основные понятия и законы термодинамики химических реакций. Термодинамическая и информационная сущности энтропии. Термодинамические потенциалы H, F, G.
  2. Потенциал Гиббса, критерий протекания химической реакции, константа равновесия химической реакции.
  3. Химический потенциал и потенциал Гиббса. Химическое сродство.
  4. Химическая кинетика. Кинетическое уравнение и закон действующих масс.
  5. Зависимость скорости реакций от температуры. Уравнением Аррениуса и Правило Вант-Гоффа. Особенности многостадийных химических реакций.
  6. Ферментативные и каталитические реакции. Константа Михаэлиса.
  7. Строение и основные функции мембраны клетки. Функции мембранных белков.
  8. Явление осмоса. Тонус раствора.
  9. Облегченная диффузия. Белки – транспортеры, каналы, насосы.
  10. Концентрация основных ионов в цитоплазме и во внеклеточном пространстве. Причины и следствия.
  11. Электростатические свойства мембраны. Емкостный, поверхностный и дипольный потенциалы.
  12. Перенос через мембрану с точки зрения равновесной термодинамики, неравновесной термодинамики, статистической механики.
  13. Примембранный неперемешиваемый слой.
  14. Электрохимический потенциал. Потенциал Нернста.
  15. Уравнение Гольдмана-Ходжкина-Каца.
  16. Типы мембранных транспортеров. Сходства и различия каналов и транспортеров.
  17. Кинетика транспортеров. Связь с кинетикой ферментативных реакций.
  18. Функционирование и энергетика натрий-калиевого насоса.
  19. Функционирование и энергетика натрий-кальциевого обменника.
  20. Типы мембранных каналов.
  21. Селективность мембранных каналов. Ряды Айзенмана.
  22. Представление о воротных переменных в модели Ходжкина-Хаксли.
  23. Модель Ходжкина-Хаксли.
  24. Потенциал действия в модели Ходжкина-Хаксли.
  25. Кабельное уравнение. Распространение ПД в модели Ходжкина-Хаксли. Миелиновое покрытие аксона.
  26. Зависимость скорости распространения ПД от радиуса волокна для простых и миелинизированных волокон.
  27. Быстрые и медленные переменные в модели Ходжкина-Хаксли. Упрощение ФитцХью-Нагумо.
  28. Распространение в бистабильных средах. Условие остановки фронта.
  29. Предельный цикл, определение фазы, уравнение Бюргерса.
  30. Формализм Ходжкина-Хаксли для описания электрической активности кардиоцита. Модель Билера-Рейтера.
  31. Строение и функции щелевых контактов.
  32. Представление о моделях связности: кабельное уравнение и уравнение „bidomain”.
  33. Проведение импульса в сердце.
  34. Токовые диполи, физические основы формирования ЭКГ.
  35. Мышца. Саркомер. Актин, миозин. Молекулярные механизмы сокращения.
  36. Мышца. Электро-механическое сопряжение.
  37. Сердечный цикл.
  38. Основы гемодинамики.

© 2001-2013 Московский физико-технический институт
(государственный университет)
Администрация сайта webmaster@phystech.edu

Поддержка сайта – Толстокоров Александр tolstokor@gmail.com