Программа итогового государственного экзамена по направлению 511600 - "Прикладные математика и физика". - 29 стр.

с энергетическим разветвлением. Вырожденные разветвлённые цепные процессы, их
кинетические особенности. Перекисное окисление углеводородов как пример вырожденной
разветвлённой реакции.

                    3. БИОФИЗИКА ОСНОВНЫХ ПРОЦЕССОВ

    3.1. Биоэнергетика. Окислительно-восстановительный процесс как источник свободной
энергии для живых организмов. Принципиальная схема преобразования свободной энергии в
биосфере и её квантово-электронный смысл. Энергетическая структура биосферы. Авто -
гетеротрофы. Плотность потока солнечной энергии и средняя плотность производства
первичной продукции в биосфере Земли. Коэффициент преобразования свободной энергии в
природных и искусственных системах биосферы. Энергозатраты организма, мощность
метаболизма, калорийность продуктов питания. Подвижные организмы.
    Молекулярно-физический аспект биоэнергетики. Потенциал переноса групп.
Фосфорилирование. АТФ. Физический смысл «макроэргической» связи. Окислительно-
восстановительные процессы в живых системах. Фундаментальная роль электрохимического
потенциала в биоэнергетике. Альтернативные формы существования свободной энергии в
живой клетке.
    3.2. Фотосинтез, его типы и феноменология. Физика первичных процессов.
Фотосинтетический аппарат как фотоэлектрохимический преобразователь. Его состав и
строение, спектр действия, квантовый выход, коэффициент преобразования энергии.
Трансмембранный перенос электронов и протонов. Выделение молекулярного кислорода как
пример кооперативного процесса. Биофотолиз воды как прообраз фотокаталитического
преобразования солнечной энергии для технических целей.
    3.3. Биологическое окисление. Его типы и феноменология. Гликолиз и цикл
трикарбоновых кислот. Регуляция потока электронов. Гипотеза Митчела о сопряжении
окисления и фосфорилирования, разобщители. Адаптационные возможности сопрягающей
мембраны и их физиологический смысл. Теплопродукция. Митохондрия как топливный
элемент. Коэфициент преобразования химической энергии глюкозы в энергию фосфатных
связей АТФ. Биологическое окисление - прообраз каталитического преобразования
химической энергии топлива. Организация газообмена в организме, роль диффузии,
конвекции и микроциркуляции. Гемоглобин и миоглобин как эффективные переносчики
кислорода.
    3.4. Физика миграции энергии электронного возбуждения и переноса элементарного
заряда     в   биомолекулярной     системе.    Индуктивно-резонансный,     экситонный,
полупроводниковый механизмы переноса. Особенности туннельных процессов в
биохимических процессах. Представление о физике сопряженного электронно-
конформационного процесса в «молекулярной машине». Искусственные преобразователи
энергии и химические реакторы нового типа на основе молекулярно организованных систем.
    3.5. Система транспорта нейтральных и заряженных частиц и воды. Активный и
пассивный транспорт. Физическое определение и примеры. Энергетическое сопряжение в
мембранных насосах. Калий-натриевый насос. Устройство, рабочий цикл, коэффициент
преобразования энергии. Протонная «фотопомпа» в галобактериях. Активный транспорт в
секреторных системах. Принцип работы почечных канальцев. Примеры пассивного
транспорта.
    3.6. Электрические процессы в клетке. Потенциал покоя, потенциал действия. Ионные
каналы. Физика нервного импульса. Уравнение Ходжкина-Хакссли. Кабельная модель
аксона. Типы синаптической связи. Элементарные логические операции, выполняемые
нейронами. Понятие о нейронных сетях. Электрическая активность органов, ЭКГ, ЭЭГ,
электрогенераторы рыб.
    3.7. Физика сократительных систем. Гладкие и поперечнополосатые мышцы. Строение и
феноменология сокращения. Уравнение Хилла. Основной механохимический цикл и
управление им, математическая модель циклической работы мостиков. Альтернативные