1. Noţiuni de termodinamică biologică
Noţiuni fundamentale: sisteme termodinamice, parametri de stare, transformări termodinamice. Principiul I al termodinamicii. Principiul al II-lea al termodinamicii. Entropia. Potenţiale termodinamice (entalpia, energia liberă; entalpia liberă). Fluxuri termodinamice şi forţe termodinamice (fara „Sursa de entropie”). Aplicaţii ale principiului I în biologie . Aplicaţii ale principiului II în biologie (starea de echilibru termodinamic; starea staţionară de neechilibru; procese cuplate şi procese cuplante).
2. Apa în sistemele biologice
Structura moleculei de apă. Forţe intermoleculare; legătura de hidrogen. Structura apei; modele ale structurii apei în starea lichidă. Proprietăţile apei; structura şi rolul apei în sistemele biologice; structura moleculară a soluţiilor apoase; modificarea structurii apei în prezenţa solviţilor. Disocierea apei. Fenomene la nivelul interfeţelor. Rolul fenomenelor superficiale la nivelul alveolelor pulmonare, surfactantul pulmonar.
3. Biofizica sistemelor disperse
Definiţia şi clasificarea sistemelor disperse. Soluţii moleculare. Proprietăţile soluţiilor. Soluţii de gaz în lichid; Dizolvarea gazelor în sânge şi ţesuturi (fara „Oxigenoterapia hiperbara”). Soluţii solid în lichid. Proprietăţile coligative ale soluţiilor. Proprietăţile electrice ale soluţiilor. Fenomene de transport în soluţii. Difuzia simplă. Legea I a lui Fick (fara „legea a doua a lui Fick”). Difuzia prin membrane. Difuzia electroliţilor prin membrane permeabile. Osmoza. Legile presiunii osmotice - legea Van’t Hoff. Transportul apei prin membrane; rolul presiunii osmotice şi coloid-osmotice în sistemele biologice
4. Fenomene de transport membranar
Structura membranei celulare. Mecanisme de transport membranar. Microtransportul. Transportul pasiv. Difuzia simplă. Difuzia facilitată prin proteine formatoare de canale sau de pori. Difuzia facilitată prin proteine transportoare. Difuzia prin pori. Transportul activ. Transport activ primar – pompe ionice. Transport activ secundar – simport, antiport. Mecanisme de macrotransport: endocitoză, exocitoză şi transcitoză. Receptori şi traductori de informaţie în membranele biologice; receptori membranari: receptori ionotropi, receptori care funcţionează prin intermediul proteinelor G .
5. Fenomene bioelectrice
Potenţialul de repaus al celulelor (PR). Măsurarea PR., Circuitul electric echivalent pentru descrierea potenţialului de repaus celular. Potenţialul de acţiune celular (PA). Potenţialele de acţiune locale. Potenţialele de acţiune tot-sau-nimic. Fazele potenţialului de acţiune. Evenimentele în PA (la nivel molecular) (fara „Masurarea PA, tehnica voltage clamp si patch clamp”). Propagarea potenţialelor de acţiune. Sinapsele neuronale (chimică, electrică). Bioexcitabilitatea; reobaza şi cronaxia; relaţia lui Weiss.
6. Biofizica contracţiei musculare
Elemente de structură a muşchiului striat. Contracţia musculară. Etapele contracţiei musculare, Relaxarea. Mecanisme de refacere a rezervei de ATP. Manifestările mecanice ale contracţiei musculare: Tipuri de contracţie, Relaţia forţă-lungime, Relaţia forţă-viteză de scurtare, Puterea dezvoltată de muşchi. Aplicarea principiului I al termodinamicii în cazul contracţiei musculare (fara „Motoare biologice moleculare”)
7. Elemente de biofizica analizatorului vizual
Structura ochiului. Studiul ochiului din punct de vedere al opticii geometrice. Modele ale ochiului redus. Studiul mersului razelor în cei patru dioptri ai globului ocular. Adaptarea la lumină. Acomodarea. Defectele geometrice ale vederii (ametropiile: miopie, hipermetropie, presbiopie, astigmatism). Biofizica recepţiei vizuale. Structura retinei. Structura şi funcţia celulelor fotoreceptoare. Ciclul biochimic al rodopsinei. Discromatopsiile.
8. Elemente de biofizica recepţiei auditive
Noţiuni introductive privind semnalul acustic. Niveluri acustice. Scări de decibeli. Biofizica sistemului auditiv periferic, generalităţi. Urechea externă şi funcţiile acesteia. Funcţiile urechii medii. Amplificarea semnalului acustic. Biofizica urechii interne, aspecte generale. Analiza semnalului în urechea internă. Mecanica cohleară. Traducerea mecano-electrică a semnalului acustic.
9. Elemente de psihofizică
Noţiuni elementare. Mărimi de excitare şi mărimi de senzaţie. Pragurile în psihofizică. Legea lui Weber; Legea Weber-Fechner. Legea puterii (Stevens). Codificarea parametrilor excitanţilor. Aplicații la percepția auditivă (psihoacustică). Tăria sonoră. Înălţimea tonală a sunetului auzit. Timbrul şi înălţimea tonală a sunetelor complexe. Codificarea senzaţiei de intensitate sonoră.
10. Circulaţia sanguină şi noţiuni de hemodinamică
Elemente de hidrodinamică: Ecuaţia de continuitate. Ecuaţia Bernoulli. Vâscozitatea. Legea lui Poiseuille. Legea lui Stokes. Numarul lui Reynolds.
Elemente de hemodinamică: Circulaţia sanguină. Ciclul cardiac. Legea lui Laplace. Acumularea axială a eritrocitelor. Viteza de curgere a sângelui. Presiunea sângelui. Aspecte biofizice ale patologiei circulaţiei sângelui.
11. Elemente de fotobiologie: Radiaţia electromagnetică: Definiţie; proprietăţi ondulatorii; proprietăţi corpusculare, relaţia Planck-Einstein. Spectrul radiaţiei electromagnetice. Spectre de emisie continue. Spectre de emisie discrete. Procese de ionizare, excitare. Radiaţii neionizante. Definiţii, noţiuni generale. Efecte fizice ale radiaţiilor electromagnetice neionizante (fara „Legile fotochimiei”). Radiatiile ultraviolete (UV). Spectrul radiaţiilor UV - subdomenii (UV extreme, UV îndepărtat, UVC, UVB, UVA). Efecte ale radiaţiilor UV asupra organismului.
12. Elemente de radiobiologie
Clasificarea radiaţiilor ionizante. Noţiuni de radioactivitate. Activitatea sursei radioactive. Legea dezintegrării radioactive. Tipuri de doze. (fara “Interacţia radiaţiei β cu materia”). Efecte chimice ale radiaţiilor. Efecte biologice ale radiaţiei. Legea Bergonié-Tribondeau. Tipuri de iradiere a organismelor. Doza maximă admisibilă. Protecţia fizică şi protecţia chimică faţă de efectele iradierii.
13. Efectele unor factori fizici utilizaţi în terapie: Ultrasonoterapia (atenuarea şi efectele US). Radioterapia (tipuri de radiaţii folosite în radioterapie şi moduri de producere a acestora, teleradioterapia, brahiradioterapia). Terapia cu radiaţie laser. Interacţiunea radiaţiei laser cu ţesutul.
14. Elemente de imagistică medicală: Tehnici bazate pe utilizarea radiaţiilor X (Roentgen). Tomografia computerizată cu raze X. Tomografia computerizată RMN. Tehnici bazate pe utilizarea izotopilor radioactivi (Scintigrafia. Tomografia prin emisie de pozitroni). Ecografia. Termografia.