Электрические явления в биосистемах

Белорусский государственный университет

УТВЕРЖДАЮ

Декан физического факультета

________________

___18.06.2012 г.__

Регистрационный № УД - 8080/баз.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В БИОСИСТЕМАХ

Учебная программа для специальности

1физика

Направление 1Физика (научно-исследовательская деятельность)

МИНСК

2012

Составитель:

– старший преподаватель кафедры биофизики Белорусского государственного университета.

РЕЦЕНЗЕНТЫ:

– Заместитель директора по науке ГНУ «Институт физиологии НАН Беларуси», член-корреспондент. НАН Беларуси, доктор медицинских наук, профессор

– Доцент кафедры радиационной химии и химико-фармацевтических технологий химического факультета БГУ, кандидат биологических наук, доцент

РЕКОМЕНДОВАНА К УТВЕРЖДЕНИЮ:

Кафедрой биофизики физического факультета Белорусского государственного университета (протокол №8 от 02 марта 2012 г.)

Ученым советом физического факультета Белорусского государственного университета (протокол №8 от 01.01.01 г.)

Ответственный за редакцию:

Ответственный за выпуск:

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

В последние десятилетия развитие электрофизиологии характеризуется двумя взаимосвязанными тенденциями. С одной стороны, огромный материал, полученный в основном классическими экспериментальными методами, осмысливается с позиций биофизики, причем формулируются математические модели генерации электромагнитного поля биологических объектов на разных структурных уровнях организма при разных состояниях и разных условиях окружающей среды. С другой стороны, биофизическое осмысление подсказывает принципиально новые экспериментальные методики, позволяющие открывать все более сложные и тонкие закономерности биологического электрогенеза. Достигнутые в этой области результаты имеют важное значение не только для углубления знаний о строении и функционировании живых организмов, но и для многих практических приложений электрофизиологии и биофизики, в частности, для оценки нормальных и патологических состояний организма (электрографические методы медицинской диагностики) и для терапевтических воздействий (электростимуляция).

В рамках курса дается достаточно полное и организованное изложение основ электрофизиологии с описанием используемых в ней физических параметров, математических соотношений и строго количественных методов анализа на базе современных биофизических представлений о происхождении биоэлектрического поля на уровне клеточной мембраны, живой клетки, возбудимой ткани, органа и организма в целом.

Материал курса основан на базовых знаниях и представлениях, заложенных в курсах математической физики, теории дифференциальных уравнений, молекулярной биофизики, биофизики сложных систем и др.

Программа курса рассчитана на студентов 5го курса, обучающихся по специальности физика по направлению научно-исследовательская деятельность по специализации биофизика.

Примерный тематический план

№ п/п	Название темы	Лекции	КСР	Самост. работа
1	2	3	4	5
1	Молекулярные и мембранные основы электрогенеза	4	2	11
2	Клеточные основы элетрогенеза	4	2	10
3	Электрофизиология нервной системы	4	2	10
4	Электрофизиология сердца	4		10
5	Электрофизиология мышц	4		10
	Итого	20	6	51

СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА

1. Молекулярные и мембранные основы электрогенеза. Потенциал-зависимые ионные каналы. Потенциал покоя. Потенциал действия. Уравнения Ходжкина-Хаксли.

2. Клеточные основы элетрогенеза. Распространение возбуждения. Внеклеточные электрические поля и сигналы. Межклеточная передача возбуждения.

3. Электрофизиология нервной системы. Строение и функции нейронов. Ионные каналы мембраны нейронов. Передача возбуждения по нейритам и нервным волокнам. Групповая электрическая активность. Биологические нейронные сети. Электрофизиология мозга. Электроэнцефалография.

4. Электрофизиология сердца. Строение и функции кардиомиоцитов. Ионные каналы мембраны кардиомиоцитов. Передача возбуждения в сердечной ткани. Возбуждения и сокращение сердца. Стандартные внешние поля отведения. Электрокардиография.

5. Электрофизиология мышц. Строение и функции мышечных клеток. Ионные каналы мембраны миоцитов. Нервно-мышечное соединение. Электромеханическое сопряжение. Электромиография.

Информационно-методическая часть

Форма контроля знаний

1. Тесты

2. Контрольные работы

Рекомендуемая литература

1. Биоэлектричество: Количественный подход. Пер. с англ. - М.: Мир, 1991.

2. Мозг, разум и поведение, - М.:Мир. 1988.

3. От нейрона к мозгу / : Еди-ториал УРСС, 2003.

4. Физиология человека / под ред. Р. Шмидта и Г. Тевса. – М.: Мир, 1996.

5. Рубин . 1 том: Теоретическая биофизика, М.:Наука, 1999

6. Волькенштейн , М.:Наука, 1988