ВВЕДЕНИЕ В ОБЩУЮ БИОЛОГИЮ И БИОФИЗИКУ                  на главную

1. Физика и биология. Историческая и методологическая связь наук: великие физики и биологи, великие открытия физики и биологии. Биофизика как теоретическая биология.

 

2. Физическая размерность, химический состав, пространственно-временная структура, функции и иерархия биологических систем. Симметрия и асимметрия, термодинамическая неравновесность и нелинейность живых систем. Совокупность физических, химических и биологических критериев живого. Физико-химические предпосылки происхождения жизни на Земле.

 

3. Разнообразие жизни на Земле. Прокариоты и эукариоты. Вирусы и бактерии.

Царство грибов и царство растений. Грибы, водоросли, печеночники и мхи, папоротники и хвощи, семенные растения. Царство животных. Простейшие, кишечнополостные, плоские, круглые, кольчатые черви, моллюски или мягкотелые, членистоногие или насекомые, иглокожие, хордовые.

Принципы систематики, строение, жизненный цикл, питание, размножение.

 

4. Архитектура и хореография клетки. Химические компоненты: вода, ионы, простейшие органические молекулы, макромолекулы - белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, липиды. Общая схема метаболизма. Цитология. Клеточные мембраны, ядро, цитоплазма, эндоплазматический ретикулум, рибосомы, аппарат Гольджи, лизосомы, пероксисомы или микротельца, микротрубочки и микрофиламенты, митохондрии, и для растительных клеток - клеточные стенки, плазмодесмы, хлоропласты, вакуоли, пластиды.

 

5. Генетика. Хромосомы, гены, аллели. Наследование признаков. Кроссинговер. Генотип и фенотип. Мутации. ДНК и РНК. Механизмы репликации и репарации ДНК. Генетический код. генетическая рекомбинация. Синтез и процессинг РНК, рибосомные и транспортные РНК, синтез белка.

 

6. Рост и деление клеток, клеточный цикл. Межклеточные адгезия, контакты, узнавание, рецепция, сигнализация - медиаторы, гормоны, нейромедиаторы, вторичные мессенджеры. 

 

Половые клетки и оплодотворение. Клеточные механизмы развития, детерминация и дифференцировка. Ткани. Элементы анатомии и физиологии человека и животных, строение и функции органов. 

 

7. Иммунная система. Антигены. Функциональные свойства, тонкая структура и разнообразие антител. Система комплемента. Т-лимфоциты и клеточный иммунитет. 

 

8. Элементы теории эволюции. Популяционная генетика, генофонд популяции, частоты аллелей. Отбор, интенсивность отбора, естественный и искусственный отбор. Видообразование. Физико-химические факторы эволюции.

 

9. Экологические системы. Уровни организации живого, понятие экологической системы, биосферы и биоценоза. Трофические цепи, поток энергии и круговорот веществ в экосистеме. Геофизические и геохимические факторы, ландшафт, географическая зональность. Ноосфера, научные принципы природопользования.

 

10. Упорядоченность биологических структур, энтропия и информация. Открытые системы, неравновесная термодинамика в биологии, стационарные состояния, диссипативные структуры. Синергетика. Активные среды. Колебательные и автоволновые процессы в биологических системах как физическая основа пространственно-временной самоорганизации.

 

11. Физика ферментативного катализа. Кинетика, регуляция. Концепция "фермент - молекулярная машина".

 

12. Механохимические процессы. Мышечные и немышечные формы подвижности. Структура сократительных систем. Термодинамика и кинетика механохимического преобразования. Механорецепция.

 

13. Биофизика мембран. Структура и физико-химические свойства. Явления переноса, активный и пассивный транспорт ионов, сопряженный  транспорт веществ. Насосы, каналы, переносчики. Осмотические и электрические явления, форма клетки, динамика мембран. Возбудимость, распространение нервного импульса, синаптическая передача.

 

14. Физические основы преобразования и аккумуляции энергии в биологических системах. Биологическое окисление, дыхательная цепь, митохондрии, перенос электронов, механизмы энергетического сопряжения в биомембранах.

 

15. Фотобиологические процессы. Оптические свойства биомолекул. Структурная организация фотосинтетического аппарата фотосинтезирующих бактерий, высших растений и водорослей. Первичные процессы фотосинтеза, миграция энергии, фотосистемы 1 и 2. Фоторецепция.

 

16. Биофизика и физиология рецепции. Слух, зрение, обоняние. Биологические часы, физиологические ритмы, хронобиология. Нейросистемы и мозг.

 

17. Физика и медицина. Молекулярные аспекты патогенеза различных заболеваний: изменения энергетического метаболизма, физических свойств и функций биомакромолекул и биомембран.

 

18. Математическое моделирование сложных биологических систем. Классические модели и нерешенные проблемы.

 

Литература 

1. Н.Грин, У.Стаут, Д.Тейлор "Биология", в 3-х томах, "Мир", М., 1990

2. Б.Албертс, Д.Брей, Дж.Льюис, М.Рэфф "Молекулярная биология клетки", в 5-ти томах, "Мир", М., 1986

3. А.Б.Рубин "Биофизика", в 2-х томах, "Высшая школа", М., 1987

4. Л.А.Блюменфельд "Проблемы биологической физики", "Наука", М., 1977

5. В.А.Твердислов, А.Н.Тихонов, Л.В.Яковенко "Физические механизмы функционирования биологических мембран", Изд. МГУ, М., 1987

6. А.К.Кукушкин, А.Н.Тихонов "Лекции по биофизике фотосинтеза растений", Изд. МГУ, М., 1988

7. С.Э.Шноль "Физико-химические факторы биологической эволюции", "Наука", М., 1979

8. Ю.М.Романовский, Н.В.Степанова, Д.С.Чернавский "Математическое моделирование в биофизике", "Наука", М., 1975

 

Составитель:                                                   профессор В.А.Твердислов