Динамічні аспекти взаємодії електромагнітних випромінювань з біологічними системами

Автор: · Дата: 3 Декабрь 2012 · Пока нет комментариев

Міністерство освіти і науки України

Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна

Кафедра фізичної і біомедичної електроніки та комплексних інформаційних технологій

 “ЗАТВЕРДЖУЮ

Перший проректор

Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна

проф. Александров  В. В.

      __________________________

“______”_______________2012 р.

 

РОБОЧА ПРОГРАМА НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ

 

  «Динамічні аспекти взаємодії електромагнітних випромінювань з біологічними системами»

(шифр і назва навчальної дисципліни)

напряму підготовки_____________6.050801 – мікро і наноелектроніка______________

(шифр і назва напряму підготовки)

для спеціальності ________________8.05080102 Фізична і біомедична електроніка ____

(шифр і назва спеціальності (тей)

спеціалізації_____________________________________________________________

(назва спеціалізації)

факультету _____________________радіофізичного______________________

 (назва факультету)

 

 

Кредитно-модульна система

організації навчального процесу

 

Харків – 2012

 

 

Робоча програма з спецкурсу «Динамічні аспекти взаємодії електромагнітних випромінювань з біологічними системами» для студентів

(назва навчальної дисципліни)

за напрямом підготовки 6.050801  – «Мікро — та наноелектроніка», спеціальністю 7.090804 «Фізична та біомедична електроніка».

 

„___” ________, 2012__ року — __ с.

 

 

Розробник: Шкорбатов Ю.Г., професор кафедри фізичної та біомедичної електроніки і комплексних інформаційних технологій

 

Робоча програма затверджена на засіданні кафедри фізичної та біомедичної електроніки і комплексних інформаційних технологій

 

Протокол від.  “____”________________20__ року № ___

 

Завідувач кафедри фізичної та біомедичної електроніки і комплексних інформаційних технологій професор Катрич В.О.

 

 

_______________________      (Катрич В.О.)

(підпис)                                                   (прізвище та ініціали)

“_____”___________________ 20___ року

 

Схвалено методичною комісією вищого навчального закладу за напрямом підготовки _ 0908 – «Електроніка», за спеціальністю_ 7.090804 «Фізична та біомедична електроніка»

(шифр, назва)

Протокол від.  “____”________________20___ року № ___

 

“_____”________________20__ року         Голова     _______________ (_____________________)

(підпис)                                   (прізвище та ініціали)

 

Ó__________, 20__ рік

Ó __________, 20__  рік

 

 

1.   Опис навчальної дисципліни

 

Найменування показників

Галузь знань, напрям підготовки, освітньо-кваліфікаційний рівень

Характеристика навчальної дисципліни

денна форма навчання

заочна форма навчання

Кількість кредитів  – 3

Галузь знань

_0508 електроніка

(шифр і назва)

 за вибором

 

Напрям підготовки

6.050801 – мікро і нано елекроніка___

(шифр і назва)

Модулів – 2 Спеціальність (професійне спрямування):

8.05080102 Фізична та біомедична електроніка

 

Рік підготовки:

3-й

Індивідуальне науково-дослідне завдання ___________

(назва)

Семестр

Загальна кількість годин – 144

5-й

Лекції

Тижневих годин для денної форми навчання:

аудиторних – 4

самостійної роботи студента — 4

Освітньо-кваліфікаційний рівень:

бакалаври

36 год.

 год.

Практичні, семінарські

18 год.

 год.

Лабораторні

0 год.

 год.

Самостійна робота

90 год.

 год.

Індивідуальні завдання: год.

Вид контролю: іспит

 

Примітка.

Співвідношення кількості годин аудиторних занять до самостійної і індивідуальної роботи становить:

для денної форми навчання – 0,6

для заочної форми навчання —

 

  1. Мета та завдання навчальної дисципліни

Мета навчальної дисципліни. Викладання загальних основ впливу електромагнітних полів різних характеристик та інтенсивності та на біологічні системи, зокрема людину. Ці знання можна буде використовувати при проектуванні нової електронної техніки, при розробці правил користування існуючою електронною технікою, а також при розробці апаратури медичного призначення та апаратури, яка призначена для використання у біотехнологічних процесах.

Завдання дисципліни. Ознайомлення з основними механізмами дії електромагнітних випромінювань та магнітного поля на біологічні системи. Ознайомлення з деякими методиками тестування впливу електромагнітного поля на клітину.

Після вивчення дисципліни студенти мають:

Знати: шляхи дії електромагнітних випромінювань на біологічні системи різних  рівнів організації: молекулярному, субклітинному, клітинному рівні та на рівні організму.

Вміти: Працювати з науковою літературою, самостійно проводити літературний пошук та робити адекватні висновки з отриманої інформації, використовувати отримані знання для вирішення конкретних завдань з питань щодо впливу електромагнітних випромінювань на біологічні процеси та об’єкти.

 

3. Програма навчальної дисципліни

Модуль 1. Взаємодія електромагнітних полів з біологічною тканиною.

Тема 1. Вступ: історія розвитку напрямку досліджень, фізичні механізми  взаємодії ЕМП з біологічними тканинами.

Історія розвитку досліджень біологічної дії електромагнітних випромінювань в СРСР, Україні та США. Фізичні основи поглинання електромагнітного випромінювання діелектриками. Поглинання енергії електромагнітного випромінювання водою та біологічною тканиною. Дисперсія діелектричної проникності, види дисперсії.

Тема 2. Вплив ЕМП на активність ферментів.

Роль ферментів у метаболізмі. Поняття про активність ферментів, механізм дії ферментів. Зміни у конформації білків, та у активності ферментів, які викликані електромагнітним випромінюванням (ЕМП).

Тема 3. Поглинання електромагнітних випромінювань розчинами макромолекул.

Нуклеїнові кислоти, ДНК та РНК, їх будова. Резонансне поглинання розчинами ДНК, значення конформації ДНК у цьому. Данні М. Свікорда та данні, що їм суперечать.

Тема 4. Вплив ЕМП на процеси біосинтезу.

Синтез ДНК, РНК, білка; механізми цих процесів та  вплив на ці процеси ЕМП. Використання впливів ЕМП на процеси біосинтезу в біотехнології.

Тема 5. Вплив ЕМП на кількість вільних радикалів.

Сутність процесів дихання та окислювального фосфорилювання, виникнення перекисів у цих процесах та у процесах перекісного окислювання.  Структура мітохондрій. Антиоксидантні системи. Вплив ЕМП на структуру мітохондрій та на процеси внутрішньоклітинного окислювання і антиоксидантні системи.

Тема 6. Вплив ЕМП на процеси фотосинтезу

Фотосинтез, його схема та структура хлоропластів. Зміна структури хлоропластів під впливом ЕМП Вплив на процес фотосинтезу ЕМП та використання цього впливу у біотехнології.

Тема 7. ЕМП та проникність мембран для молекул та іонів металів.

Хімічний склад та структура клітинних мембран. Іонні канали та насоси. Зміна проникності клітинних мембран та функціонування іонних каналів та насосів під впливом ЕМП.

Тема 8. Вплив ЕМП на структуру та функції ядра клітини.

Клітинне ядро – структура та  функції, зміна структури та біофізичних властивостей під впливом ЕМП.

Тема 9. Вплив ЕМП на проліферацію та диференціювання клітин.

Проліферація клітин та механізми її регуляції. Вплив ЕМП на проліферацію. Шляхи диференціювання клітин та вплив ЕМП на ці процеси.

Тема 10. ЕМП та апоптоз.

Поняття про апоптоз, шляхи апоптозу. Експериментальні данні про проапоптотичну та антиапоптотичну дію ЕМП.

Тема 11. Данні про мутагенність ЕМП.

Мутагенез та його механізми. Питання про мутагенність ЕМП.

Модуль2.  Вплив електромагнітних полів на стан здоров’я та використання у сільському господарстві та біотехнології.

Тема 12. ЕМП та канцерогенез.

Поняття про трансформацію та канцерогенез. Експериментальні данні про наявність та відсутність канцерогенної дії ЕМП.

Тема 13. Негативний вплив штучних ЕМП на стан здоров’я (окрім канцерогенезу).

Данні епідеміологічних досліджень про вплив ЕМП на стан здоров’я.

Тема 14. Моделювання впливу ЕМП на організм.

Моделювання впливу ЕМП на організм.  Локальне підвищення температури тіла під впливом ЕМП (гарячі точки).

Тема 15. Використання ЕМП для стимуляції сільгоспрослин та у біотехнології.

Дія ЕМП на сільськогосподарські рослини. Спроби практичного використання ефектів ЕМП у рослинництві. Використання ЕИП у біотехнології.

Тема 16. Приклади лікувальної дії мікрохвильового випромінювання та магнітних полів.

Лікувальне використання ЕМП. Прилади та пристрої для лікування за допомогою ЕМП

Тема 17. Механізм дії світла лазеру на біологічні об’єкти та лазерна терапія.

Використання лазерів у медицини. Прилади для лазерної терапії

Тема 18. Основні шляхи впливу ЕМП на біологічні системи.

Основні механізми впливу ЕМП на біологічні системи. Проблема kT. Сигнальна роль ЕМП. Чому ЕМП впливає на здоров’я людини.

4. Структура навчальної дисципліни

Назви змістових модулів і тем

Кількість годин

денна форма

Заочна форма

усього

у тому числі

усього

у тому числі

л

п

лаб

інд

с.р.

л

п

лаб

інд

с.р.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

Модуль 1

Модуль 1. Взаємодія електромагнітних полів з біологічною тканиною.

Тема 1. Вступ: історія розвитку напрямку досліджень, фізичні механізми  взаємодії ЕМП з біологічними тканинами. 2 2       1            
Тема 2. Вплив ЕМП на активність ферментів. 4 4       1            
Тема 3. Поглинання електромагнітних випромінювань розчинами макромолекул. 2 2       1            
Тема 4. Вплив ЕМП на процеси біосинтезу. 2 2       1            
Тема 5. Вплив ЕМП на кількість вільних радикалів. 4 4       1            
Тема 6. Вплив ЕМП на процеси фотосинтезу. 4 2 2     1            
Тема 7. ЕМП та проникність мембран для молекул та іонів металів. 8 4   4   9            
Тема 8. Вплив ЕМП на структуру та функції ядра клітини. 8 4   4   9            
Тема 9. Вплив ЕМП на проліферацію та диференціювання клітин. 4 4       1            
Тема 10. ЕМП та апоптоз. 4 4       1            
Тема 11. Данні про мутагенність ЕМП. 4 4       1            
Разом за змістовим модулем 1 46 36 2 8   27            

Модуль 2. Вплив електромагнітних полів на стан здоров’я та використання у сільському господарстві та біотехнології.

Тема 12. ЕМП та канцерогенез. 4 4       1            
Тема 13. Негативний вплив штучних ЕМП на стан здоров’я (окрім канцерогенезу). 4 2 2     5            
Тема 14. Моделювання впливу ЕМП на організм. 2 2       1            
Тема 15. Використання ЕМП для стимуляції сільгоспрослин та у біотехнології. 4 2 2     5            
Тема 16. Приклади лікувальної дії мікрохвильового випромінювання та магнітних полів. 4 2 2     5            
Тема 17. Механізм дії світла лазеру на біологічні об’єкти та лазерна терапія. 6 4 2     5            
Тема 18. Основні шляхи впливу ЕМП на біологічні системи. 2 2       1            
Разом за змістовим модулем 2 26 18 8     23            

Усього годин

72 54 10 8   50            

Модуль 2

ІНДЗ

           

Усього годин

                       

 

5. Теми семінарських занять

з/п

Назва теми

Кількість

годин

Не передбачено

6. Теми практичних занять

з/п

Назва теми

Кількість

годин

1

Використання ЕМП в біотехнології.

2

2

Вплив на процес фотосинтезу ЕМП та використання цього впливу у біотехнології та сільському господарстві.

2

3

Данні епідеміологічних досліджень про вплив ЕМП на стан здоров’я.

2

4

Прилади та пристрої для лікування за допомогою ЕМП.

2

5

Використання лазерів у медицини. Прилади для лазерної терапії.

2

Разом

10

 

7. Теми лабораторних занять

з/п

Назва теми

Кількість

годин

1

Дослідження змін у стані хроматину людини при дії мікрохвильового випромінювання

2

2

Дослідження стану проникності мембран клітин людини при дії мікрохвильового випромінювання

2

3

Дослідження змін у стані хроматину людини при дії постійного магнітного полю

2

4

Дослідження стану проникності мембран клітин людини при дії постійного магнітного полю

2

Разом

8

 

8. Самостійна робота

 

з/п

Назва теми

Кількість

годин

Модуль 1. Взаємодія електромагнітних полів з біологічною тканиною

Тема 1. Вступ: історія розвитку напрямку досліджень, фізичні механізми  взаємодії ЕМП з біологічними тканинами. 1
Тема 2. Вплив ЕМП на активність ферментів. 1
Тема 3. Поглинання електромагнітних випромінювань розчинами макромолекул. 1
Тема 4. Вплив ЕМП на процеси біосинтезу. 1
Тема 5. Вплив ЕМП на кількість вільних радикалів. 1
Тема 6. Вплив ЕМП на процеси фотосинтезу. 1
Тема 7. ЕМП та проникність мембран для молекул та іонів металів. 9
Тема 8. Вплив ЕМП на структуру та функції ядра клітини. 9
Тема 9. Вплив ЕМП на проліферацію та диференціювання клітин. 1
Тема 10. ЕМП та апоптоз. 1
Тема 11. Данні про мутагенність ЕМП. 1

Модуль 2. Вплив електромагнітних полів на стан здоров’я та використання у сільському господарстві та біотехнології.

Тема 12. ЕМП та канцерогенез. 1
Тема 12. Негативний вплив штучних ЕМП на стан здоров’я (окрім канцерогенезу). 5
Тема 13. Моделювання впливу ЕМП на організм. 1
Тема 14. Використання ЕМП для стимуляції сільгоспрослин та у біотехнології. 5
Тема 15. Приклади лікувальної дії мікрохвильового випромінювання та магнітних полів. 5
Тема 16. Механізм дії світла лазеру на біологічні об’єкти та лазерна терапія. 5
Тема 17. Основні шляхи впливу ЕМП на біологічні системи. 1
  Підготовка до практичних робіт

  Підготовка до модульних контрольних

10

  Підготовка до екзамену

30

  Разом

90

 

9. Індивідуальні завдання

 

10. Методи навчання

 Аудиторна, активна навчальна робота (лекції, практичні, семінарські заняття, контроль-колоквіуми, письмові тестові контролі, круглі столи ).

11. Методи контролю

Оцінка доповідей на практичних заняттях, оцінка письмових тестових контролів, залік.     

                                                           

12. Розподіл балів, які отримують студенти

 

Поточне тестування та самостійна робота

Підсумковий тест (екзамен)

Сума

Змістовий модуль 1

Змістовий модуль  2

40

100

Т1

Т2

T3

Т4

Т5

Т6

Т7

Т8

Т9

Т10

Т11

Т12

Т13

T14

T15

T16

T17

T18

2-1

2-1

2-1

2-1

4-2

4-2

6-3

6-3

4-2

4-2

4-2

4-2

4-2

2-1

4-2

2-1

4-2

2-1

Т1, Т2 … Т18 – теми змістових модулів.

Шкала оцінювання: національна та ECTS

Сума балів за всі види навчальної діяльності

Оцінка ECTS

Оцінка за національною шкалою

для екзамену, курсового проекту (роботи), практики

для заліку

90 – 100

А

відмінно

зараховано

82-89

В

добре

74-81

С

64-73

D

задовільно

60-63

Е

35-59

FX

незадовільно з можливістю повторного складання

не зараховано з можливістю повторного складання

0-34

F

незадовільно з обов’язковим повторним вивченням дисципліни

не зараховано з обов’язковим повторним вивченням дисципліни

13. Методичне забезпечення

Методична література є у електронному варіанті

 

14. Рекомендована література

Базова

1. Тиманюк В.А., Животова Е.Н. Биофизика.- Харьков.- Видавництво Національного фармацевтичного університету.- 2003.- 702 с.

2. Ремизов А.Н., Максимов А.Г., Потапенко А.Я. Медицинская и биологическая фізика.- Москва.- издательство «Дрофа».- 2003.- 559 с.

3. Антонов В.Ф., Черныш А.М., Пасечник В.И., Вознесенский С.А., Козлова Е.К. Биофизика.- Москва.- Издательство «Владос».- 2006.- 287 с.

Допоміжна

1. Чуян Е.Н., Темурьянц Н.А., Московчук О.Б. и др. Физиологические механизмы биологических эффектов низкоинтенсивного ЭММИ КВЧ.- Симферополь.- ЧП «Элиньо».- 2003.- 448 с.

2. Exposure to high frequency electromagnetic fields, biological effects and health consequences (100 kHz-300 GHz). Review of the scientific evidence on dosimetry, biological effects, epidemiological observations, and health consequences concerning exposure to high frequency electromagnetic fields (100 kHz to 300 GHz). International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection. ICNIRP 16/2009. www.icnirp.org

3. Leitgeb, N. Comparative health risk assessment of electromagnetic fields. Wien Med Wochenschr, 2011, 161, 251–262.

15. Інформаційні ресурси

 

  1. http://highwire.stanford.edu/
  2. http://scholar.google.com.ua/
  3. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/

 

Популярность: 18%

Рубрика: Рабочие программы, Учебный процесс ·  



Оставить комментарий или два

Пожалуйста, зарегистрируйтесь для комментирования.