УТВЕРЖДАЮ

Директор института

___________

«___»_____________2011___ г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА МОДУЛЯ (ДИСЦИПЛИНЫ)

Физические методы исследования биологических объектов

НАПРАВЛЕНИЕ (СПЕЦИАЛЬНОСТЬ) ООП

__________________________011200 Физика_________________________

ПРОФИЛЬ ПОДГОТОВКИ (СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ, ПРОГРАММА) _______________________ Медицинская физика ________________________

КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ) ___магистр_____________________

БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ План ПРИЕМА __2011______ г.

КУРС__2____ СЕМЕСТР ___11_____

КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ __5____

ПРЕРЕКВИЗИТЫ ___________________________________________

КОРЕКВИЗИТЫ ____________________________________________

ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС:

_лекции________________________36___ час.

__практика_______________________18___ час.

___лабораторные работы______________________18___ час.

________________________ ____ час.

АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ _72____ час.

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА __72__ час.

ИТОГО _144___ час.

ФОРМА ОБУЧЕНИЯ__очная________________

ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ _____________________

ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ

_____________кафедра прикладной физики ФТИ ТПУ____________________

ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ_____________

РУКОВОДИТЕЛЬ ООП _______________

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ ______________

2011г.

Предисловие

1. Рабочая программа составлена на основе ГОС по направлению 011200 «Физика», утвержденного г.

(код и наименование)

№ и ОС ТПУ по профилю (программе) «Медицинская физика».

РАССМОТРЕНА и ОДОБРЕНА на заседании обеспечивающей

кафедры ПФ ФТИ , 2011 г. , протокол

(наименование кафедры) (дата)

2. Разработчик(и)

С. н.с. ПФ ФТИ

(должность) (кафедра) (подпись) ()

3. Зав. обеспечивающей кафедрой ПФ

(подпись) ()

4. Рабочая программа СОГЛАСОВАНА с институтом, выпускающими кафедрами; СООТВЕТСТВУЕТ действующему плану.

Зав. выпускающей кафедрой ПФ

(подпись) ()

Председатель МК ФТИ, доц. _________________

1. Цели освоения модуля (дисциплины)

Целью дисциплины является ознакомление студентов специальности 010724 медицинская физика с основными физическими методами исследования биологических объектов, изучение основных этапов развития теоретических и экспериментальных исследований в этой области.

2. Место модуля (дисциплины) в структуре ООП

Для успешного освоения дисциплины студенты должны иметь знания (в частности, знать биологию) в объеме средней школы и физику в объеме начальных курсов вуза.

До освоения данной дисциплины изучение предметов по программе высшего профессионального образования не требуется. Параллельно с данной дисциплиной могут изучаться следующие циклы: Общие гуманитарные и социально-экономические дисциплины; Общие математические и естественнонаучные дисциплины; Общие профессиональные дисциплины

3. Результаты освоения модуля (дисциплины)

«В результате освоения дисциплины студент должен/будет:

·  Знать(иметь) основные физические методы исследования биологических объектов.

·  уметь оценить правильность применения необходимого диагностического метода

·  владеть (методами, приёмами) основными физическими методами, применяемыми в диагностике заболеваний.

В процессе освоения дисциплины у студентов развиваются следующие компетенции:

1.Универсальные (общекультурные) -

бережное отношение к экологии и защите населения от вредных факторов.

2. Профессиональные -

применять необходимые физические методы в диагностических целях.

4. Структура и содержание модуля (дисциплины)

4.1 Содержание модуля (дисциплины)

Дисциплина содержит 14 модулей.

1.  Классификация основных физических методов исследования биологических объектов. Приводится сравнительных анализ основных методов исследования.

2.  Рентгеновская кристаллография. Рассматриваются устройство и основные характеристики оборудования, применяемого при исследовании структур протеинов.

3.  Ядерный магнитный резонанс. Показаны устройство и применение метода для анализа белков.

4.  Электронная микроскопия. Приводятся устройство и характеристики электронных микроскопов.

5.  Электрофорез. Рассматриваются характеристики необходимого оборудования для разделения протеинов.

6.  Флуоресцентная спектроскопия. Применение ее для исследования деполяризации молекул.

7.  Флуоресцентная корреляционная спектроскопия. Некогерентные явления.

8.  Рассеяние рентгеновского излучения и нейтронов на малые углы. Приводятся достоинства и недостатки метода.

9.  Масс-спектрометрия. Рассматриваются устройство и применение масс-спектрометров.

10.  Поверхностные резонансные плазмоны и биосенсоры. Показаны устройство, чувствительность и избирательность метода.

11.  Спектроскопия в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазонах. Приводятся схемы соответствующих спектрометров и принцип их работы.

12.  Применение синхротронного излучения для определения структуры макромолекул.

13.  Флуоресцентная и конфокальная микроскопия. Их применение для исследования активности биологических объектов.

14.  Магнитно-резонансная спектроскопия и томография. Ее применение для получения трехмерных изображений объектов.

4.2 Структура модуля (дисциплины)

Таблица 1.

Структура модуля (дисциплины)

по разделам и формам организации обучения

Название раздела/темы

Аудиторная работа (час)

СРС

СРС(час)

Итого

Лекции

Практ./сем.

Занятия

Лаб. зан.

1. Классификация основных физических методов исследования биологических объектов.

2.0

2.0

2. Рентгеновская кристаллография

2.0

1.0

6.0

4.0

13.0

3. Ядерный магнитный резонанс

4.0

1.0

4.0

9.0

4. Электронная микроскопия

2.0

1.0

4.0

7.0

5. Электрофорез

2.0

2.0

6.0

10.0

6. Флуоресцентная спектроскопия

2.0

6.0

8.0

7. Флуоресцентная корреляционная спектроскопия

4.0

2.0

6.0

12.0

8. Рассеяние рентгеновского излучения и нейтронов на малые углы

4.0

2.0

6.0

6.0

18.0

9. Масс-спектрометрия

2.0

2.0

6.0

10.0

10. Поверхностные резонансные плазмоны и биосенсоры

2.0

2.0

6.0

10.0

11. Спектроскопия в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазонах

2.0

2.0

6.0

6.0

16.0

12.Применение синхротронного излучения для определения структуры макромолекул

2.0

1.0

6.0

9.0

13. Флуоресцентная и конфокальная микроскопия

2.0

1.0

6.0

9.0

14. Магнитно-резонансная спектроскопия и томография

4.0

1.0

6.0

11.0

Итого

36.0

18.0

18.0

72.0

144.0

5. Образовательные технологии

Обеспечение достижения планируемых результатов освоения дисциплины обеспечивается:

·  повышением качества образования путем его фундаментализации, информирования обучаемого о современных достижениях науки в большем объеме и с большей скоростью;

·  нацеленностью обучения на новые, в первую очередь на информационно-коммуникационные технологии;

·  повышение творческого начала в образовании.

Таблица 2.

Методы и формы организации обучения (ФОО)

ФОО

Методы

Лекц.

Пр. зан./

Сем.,

СРС

IT-методы

Работа в команде

Case-study

Игра

+

Методы проблемного обучения.

+

+

+

Обучение

на основе опыта

Опережающая самостоятельная работа

+

+

Проектный метод

Поисковый метод

+

+

Исследовательский метод

+

Другие методы

6. Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов

Приводится характеристика всех видов и форм самостоятельной работы студентов, включая текущую и творческую/исследовательскую деятельность студентов:

6.1 Текущая СРС, направленная на углубление и закрепление знаний

студента, развитие практических умений.

- работа с лекционным материалом, поиск и обзор литературы и электронных источников информации в сети ИНТЕРНЕТ по индивидуально заданной проблеме курса,

- опережающая самостоятельная работа по проблеме курса,

- перевод текстов с иностранных языков по проблеме курса,

- изучение тем, вынесенных на самостоятельную проработку,

- подготовка к семинарским занятиям;

- подготовка к зачету.

6.2 Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа

(ТСР), ориентированная на развитие интеллектуальных умений, комплекса универсальных (общекультурных) и профессиональных компетенций, повышение творческого потенциала студентов.

- поиск, анализ, структурирование и презентация информации по основным проблемам курса,

- выполнение расчетно-графических работ;

- исследовательская работа и участие в научных студенческих конференциях, семинарах и олимпиадах по основным проблемам курса;

- анализ научных публикаций по заранее определенной преподавателем теме;

- анализ статистических и фактических материалов по заданной теме, проведение расчетов, составление схем и моделей на основе статистических материалов.

6.2. Содержание самостоятельной работы студентов по модулю (дисциплине)

1.  Перечень научных проблем и направлений научных исследований

Улучшение разрешения рентгеновской кристаллографии.

Монохроматизация рентгеновского излучения.

Применение ЯМР для определения контактных поверхностей протеин-протеин комплексов.

Применение криогенных температур в электронной микроскопии.

Влияние формы возбуждающего импульса на затухание флуоресценции.

Динамическое рассеяние света при негауссовской статистике.

Применение биосенсоров для изучения кинетики связывания в реальном времени.

Двухфотонные взаимодействия во флуоресцентной микроскопии.

2.  Темы индивидуальных заданий.

3. Темы, выносимые на самостоятельную проработку.

1.Аномальная дисперсия в рентгеновской кристаллографии.

2.Увеличение интенсивности пучка в рентгеновской кристаллографии.

3.Сравнение методов рентгеновской кристаллографии и ЯМР.

4.Влияние движения молекул на разрешение ЯМР.

5.Недостатки ЯМР.

6.Увеличение контрастности в электронной микроскопии.

7.Возможности электронной микроскопии.

8.Ориентация молекул в электрическом поле.

9.Гидродинамическая ориентация макромолекул.

10.Теоретические основы флуоресцентной спектроскопии.

11.Измерение вязкости суспензии.

12.Эффективность метода флуоресцентной спектроскопии.

13.Теоретические основы метода рассеяния рентгеновского излучения на малые углы.

14.Определнгие различных конформационных состояний молекул с помощью метода рассеяния на малые углы.

15.Метод триангуляции.

16.Точность современных методов масс-спектрометрии.

17.Явление внутреннего отражения.

18.Применение биосенсоров.

19.Измерение активности ферментов.

20.Измерение инфракрасного спектра макромолекул.

21.Двухмерная инфракрасная спектрометрия.

22.Рамановское рассеяние.

23.Оптическая активность материалов.

24.Определение дисперсионного соотношения теплового возбуждения молекул с помощью нейтронной спектроскопии.

25.Методы улучшения изображения в оптической микроскопии.

26.Флуоресцентная микроскопия ниже барьера дифракции.

27.Разрешение флуоресцентной микроскопии.

28.Микроскопия в ближнем поле.

29.Разделение резонансов ЯМР.

30.Пространственное разрешение МРТ.

6.3 Контроль самостоятельной работы

Оценка результатов самостоятельной работы организуется как единство двух форм: самоконтроль и контроль со стороны преподавателей.

6.4 Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов

Для дополнительного самостоятельного изучения дисциплины могут быть использованы следующие электронные ресурсы:

http://window. *****/

http://rndc. ippe. *****

7. Средства (ФОС) текущей и итоговой оценки качества освоения модуля (дисциплины)

Средства оценки текущей успеваемости и промежуточной аттестации студентов по итогам освоения дисциплины - перечень вопросов, ответы на которые позволяют оценить степень усвоения теоретических знаний; проблем, позволяющих оценить профессиональные и универсальные (общекультурные) компетенции студентов.

1.Приготовление образцов для рентгеновской кристаллографии.

2.Преимущества нейтронной спектроскопии.

3.Недостатки нейтронной спектроскопии.

4.Ядерный эффект Оверхаузера.

5.Разница в методологии получения структуры молекул методами ЯМР и рентгеновской кристаллографии.

6.Временной диапазон измерений методом ЯМР.

7.Основная трудность в определении структуры молекул методом ЯМР.

8.Основная разница между применением электронов и рентгеновских лучей для определения структуры молекул.

9.Ограничения электронной микроскопии.

10.Разновидности электрофореза.

11.Связь между затуханием флуоресценции и вращательной релаксацией.

12.Флуоресценция с временным разрешением.

13.Динамическое рассеяние света.

14.Условие Гауссовской статистики.

15.Двухцветная корреляционная спектроскопия.

16.Недостатки спектроскопии с применением рассеяния на малые углы.

17.Основные компоненты масс-спектрометра.

18.Тройная изотопическая подстановка.

19.Применение циклотронного резонанса в масс-спектрометрии.

20.Прохождение света между двумя прозрачными средами с различными коэффициентами преломления.

21.Оптические схемы биосенсоров.

22.Преимущества применения биосенсоров.

23.Особенности инфракрасной спектроскопии.

24.Потенциальные источники ошибок в методе инфракрасной спектроскопии.

25.Два метода многоразмерной инфракрасной спектроскопии.

26.Как измеряется оптическая активность в методе рамановского рассеяния.

27.Разница между классической микроскопией и микроскопией ближнего поля.

28.Основная идея магнитной резонансной томографии.

29.Различия между оптической микроскопией и МРТ.

30.Применение дейтерия в методе рассеяния на малые углы.

8. Рейтинг качества освоения модуля (дисциплины)

Приводится рейтинг-план текущей оценки успеваемости студентов в семестре и рейтинг промежуточной аттестации студентов по итогам освоения модуля. В соответствии с рейтинговой системой текущий контроль производится в течение семестра путем балльной оценки качества усвоения теоретического материала и результатов семинарских занятий.

Зачет производится в конце семестра также путем балльной оценки. Итоговый рейтинг определяется суммированием баллов текущей оценки в течение семестра и баллов промежуточной аттестации в конце семестра по результатам экзамена или зачета. Максимальный итоговый рейтинг соответствует 100 баллам (90 – текущая оценка в семестре, 10 – аттестация в конце семестра).

Таблица 3

Рейтинг-план освоения модуля (дисциплины) в течение семестра

Недели

Текущий контроль

Теоретический материал

Практическая деятельность

Итого

 

Разделы

Вопросы

Баллы

Задачи

Задания

Проблемы

Баллы

Баллы

1

2

6

6

12

3

5

5

4

5

5

5

6

6

6

6

6

7

5

5

8

6

6

12

9

5

5

10

6

6

11

5

6

11

12

6

6

13

5

5

14

6

6

Сумма баллов в семестре

72

18

90

9. Учебно-методическое и информационное обеспечение модуля (дисциплины)

Основная литература:

И. Физические методы исследования биологических объектов. Изд. МФТИ.- 1981.- 163 с.

Дополнительная литература:

1.  Рентгеновская кристаллография. Пер. с англ./Под ред. . М. Мир 1975г. 256с.

2.  Дж. Робертс. Ядерный магнитный резонанс. Применение в органической химии. Пер. с англ./ М. Мир 1961г. 138с.

3.  и др. Электрофорез в разделении биологических макромолекул. М. Мир. 1982г. 447с.

4.  Векшин спектроскопия биополимеров. Пущино, «Фотон-век», 2006г. 168 с.

5.  , А. Рентгеновское и нейтронное малоугловое рассеяние 1986г. 278с.

6.  Масс-спектрометрия в органической химии. Бином.2003 г. 501 с.

7.  Биосенсоры: основы и приложения. Мир. 1992г. 562 с.

8.  . Синхротронное излучение. Методы исследования структуры веществ. Изд. М: Физматлит – 20с.

9.  . Конфокальная микроскопия и ультрамикроскопия живой клетки. Изд. М:Физматлит. 2011 г.120 с.

10.  , Тютин -резонансная спектроскопия. Изд. ЭЛБИ-СПб. 2008 г.

Internet-ресурсы:

1.http://www. /

2 .http://www. iucr. org/

.http://www/comar. bam. de/

.http://www.*****/.

.http://www. nmr. phys. *****/

.http://www.*****./

.http://www.ebiblioteka. lt/

.http://www.*****/

10. Материально-техническое обеспечение модуля (дисциплины)

При проведении практических (семинарских) занятий и чтении лекций используются компьютеры, мультимедиа проигрыватели, корпоративная компьютерная сеть и ИНТЕРНЕТ.

Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с требованиями ФГОС по направлению и профилю подготовки ___магистров по направлению 010724 МЕДИЦИНСКАЯ ФИЗИКА._ _________________________________________________________.

Программа одобрена на заседании кафедры ПРИКЛАДНАЯ ФИЗИКА ФТИ ТПУ

(протокол № ____ от «___» _______ 20___ г.).

Автор(ы) _____________________________

____________________________

Рецензент(ы) __________________________