AktVopBio - Белорусский государственный университет

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
УТВЕРЖДАЮ
Декан физического факультета БГУ
________________ В.М. Анищик
_____24.08.2009_______________
Регистрационный № УД-__2100_/баз.
АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОФИЗИКИ
Учебная программа для специальности
1-31 04 01 Физика (по направлениям)
2009
2
СОСТАВИТЕЛЬ:
А.И. Хмельницкий – доцент кафедры биофизики Белорусского государственного университета, кандидат физико-математических наук, доцент.
РЕЦЕНЗЕНТЫ:
Ю.И.Бохан – декан физического факультета Учреждения образования «Витебский
государственный университет имени П.М. Машерова», кандидат физикоматематических наук, доцент.
В. В. Могильный – профессор кафедры физической оптики, доктор физикоматематических наук, профессор
РЕКОМЕНДОВАНА К УТВЕРЖДЕНИЮ:
Кафедрой биофизики физического факультета Белорусского государственного
университета (протокол № 16 от _22_ июня 2009);
Ученым Советом физического факультета Белорусского государственного университета (протокол № 11 от _26 июня 2009);
Ответственный за редакцию: А.И. Хмельницкий
Ответственный за выпуск: А.И. Хмельницкий
3
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Программа дисциплины «Актуальные вопросы биофизики» разработана для специальности 1-31 04 01 Физика (по направлениям).
Задача факультативного курса состоит в том, чтобы ознакомить студентов с предметом биофизики, местом биофизики среди других наук, основными подходами при
исследовании живых систем, методами исследования физических процессов в биосистемах, современными теориями основных процессов функционирования биосистем,
показать возможность использования результатов биофизических исследований на
практике.
Программа курса составлена в соответствии с требованиями образовательного стандарта. Общее количество часов – 14; аудиторное количество часов – 14, из них: лекции
– 14.
ПРИМЕРНЫЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
№
п/п
Название темы
Лекции
Контролируемая самостоятельная работа
Всего
1
1.
2.
2
Биофизика и предмет исследования
Термодинамический подход в изучении
живых систем
Химия жизни
Молекулярные основы самовоспроизведения живых систем
Биомембраны
Клетка – единица живого
Возбудимые среды
Физика рецепции
Прикладные аспекты биофизики
Кафедра биофизики и современные
проблемы биофизики
Итого
3
1
2
4
5
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
1
1
1
2
1
2
1
2
14
СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА
1. Биофизика и предмет исследования.
Задачи биофизики. Предмет биофизики. Место биофизики среди других наук. Определение живой системы. Происхождение жизни. Поиск элементарных форм жизни в Солнечной системе и высокоорганизованных - во Вселенной.
2. Системный подход в изучении живых систем.
Упорядоченность биосистем. Энтропия и информация. Открытые системы. Стационарные состояния. Функция диссипации. Теорема Пригожина. Принцип устойчивости
Ле-Шателье-Брауна. Проблема возникновения порядка из беспорядка. Самоорганизация в открытых системах (турбулентность, ячейка Бенара, автокаталитические процессы). Модель «хищник-жертва». Биологические ритмы. Биологические часы.
3. Химия жизни.
Атомно-молекулярный подход в исследовании живых систем. Уровни организации
биосистем. Элементный состав живых организмов. Состав и строение биологических
молекул. Углеводы, липиды, белки, нуклеиновые кислоты. Структура биополимеров.
Витамины. Гормоны.
4
4. Молекулярные основы самовоспроизведения живых систем.
Приобретенная и наследственная память. Молекулярные основы самовоспроизведения
живых систем. Хранение, транскрипция, трансляция генетической информации. Структура ДНК. Генетический код. Схема биосинтеза белка. Мутации. Генные и хромосомные болезни.
5. Биомембраны
Состав, свойства, гипотезы строения биомембран. Моделирование биомембран (монослои, плоские бислойные липидные мембраны, липосомы). Динамика молекул в мембране. Пассивный и активный транспорт веществ через мембрану.
6. Клетка – единица живого.
Основы клеточной теории. Разнообразие клеток. Строение клетки. Прокариоты и эукариоты. Вирусы. Бактериофаги. Форма и функции клеток. Клеточные органеллы. Энергетика клетки: пути извлечения энергии из природных источников, ее трансформация,
аккумулирование в клетке. Фотосинтез. Деление клеток. Дифференцировка клеток. Гибель клеток. Стволовые клетки.
7. Возбудимые среды.
Потенциалы покоя и действия. Строение нейрона. Генерация нервного импульса и его
распространение. Синаптическая передача.
8. Физика рецепции.
Проблема молекулярного узнавания. Общие принципы строения и свойства сенсорных
анализаторов. Пассивная и активная локация. Типы рецепторов. Сенсорные каналы:
фоторецепция, звуковая рецепция, молекулярная рецепция, электрорецепция.
9. Прикладные аспекты биофизики.
Бионика. Биотехнология. Генная инженерия и методы искусственной генетической
трансформации клеток. Нанотехнологии и молекулярные машины. Биомолекулярная
электроника. Биосенсоры.
10. Кафедра биофизики и современные проблемы биофизики.
Современные проблемы биофизики, развиваемые на кафедре и в сотрудничестве с другими научными, учебными и производственными учреждениями и организациями.
Перспективы развития.
ИНФОРМАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Рекомендуемая литература
Основная
1.
2.
3.
4.
Волькенштейн М.В.Биофизика, М., Наука, 1988
Биофизика (п/р Владимирова Ю.А.),1983
Давид Р. Введение в биофизику, М., Мир,1982
Осипов А.П.Самоорганизация и хаос. Новое в жизни, науке, технике. Сер.физика,
1986, N7
5. Баблоянц А. Молекулы, динамика, жизнь. М.: Мир, 1990.
6. Эйген М., Шустер П. Гиперцикл. Принципы самоорганизации макромолекул. М.,
Мир, 1982
7. Эткинс П. Порядок и беспорядок в природе. М., Мир, 1987
8. Волькенштейн М.В. Энтропия и информация. М., Наука, 1986
9. Ленинджер А. Основы биохимии, т. 1-3, М. Мир, 1985.
10. Марри Р., Греннер Д., Мейес П., Родуэлл В. Биохимия человека, в 2-х томах, М.,
Мир, 1993
11. Черенкевич С.Н., Хмельницкий А.И.Транспорт веществ через биологические мембраны: Учеб.пособие.–Мн.: БГУ, 2005
12. Искусственные мембранные структуры и перспектива их использования.
//Биологические мембраны. 1988. т.5. №12, с.1237-1269.
13. Минц Р.И., Кононенко Е.В. Жидкие кристаллы в биологических системах, "Итоги
науки и техники", сер.Биофизика, М.,1982.т.13
14. Рыбин И.А. Информационные аспекты биофизики. 1986.
15. Тамар Г.Основы сенсорной физиологии, М., Мир,1976
16. Стародуб Н.Ф. Неэлектродные биосенсоры - новое направление в биохимической
диагностике.//Биополимеры и клетка. 1989, т.5, №1, 5-15.
17. Рамбиди Н.Г., Замалин В.М. Молекулярная микроэлектроника: истоки и надежды.
Знание. сер.Физика. 1985, №11.
Дополнительная
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Бергельсон Л.Д. Биологические мембраны, 1975
Сергеев Г.А. Биоритмы и биосфера, М.:"3нание", 1976
Морозов В.П. Занимательная биоакустика, М.: Знание,1987
Пресман А.С.Электромагнитная сигнализация в живой природе, М., «Советское радио», 1974
Оприш Т. Занимательная бионика, Бухарест, «Альбатрос». 1986
Цойх М. Бионика - М.: Мир Книги, 2007.
Проблемы поиска жизни во Вселенной (Отв. ред. Амбарцумян В.А.). М.: Наука,
1986.
Пригожин И.Р., Стенгерс И. Время, хаос, квант. М.: Прогресс, 1994.