Физический факультет МГУ им. М.В.Ломоносова
Кафедра биофизики физического факультета МГУ им.М.В.Ломоносова

Биофизическая химия

профессор В.А.Твердислов
6 семестр, 32 часа

1. Химические элементы, входящие в состав живых организмов. Классификация органических молекул и макромолекул: размерность, симметрия, функции.
2. Основы органической химии. Электронная структура и валентность атомов. Химическая связь: ионная, гомео- и гетерополярная ковалентная. Координационные связи. Энергия и геометрия связей, гибридизация. Стереохимия, конформационный анализ, изомерия.
3. Номенклатура органических соединений. Предельные, непредельные, полиеновые, алициклические углеводороды. Их физические и химические свойства.
4. Кислородсодержащие соединения. Строение и свойства спиртов, альдегидов, кетонов, простых и сложных эфиров, карбоновых кислот, оксикислот, альдегидо- и кетокислот. Растворы, понятие pH, буферные растворы, титрование, pK ионизируемых групп. Окислительно-восстановительные процессы.
5. Ароматические соединения. Строение и химические свойства бензола. Правила замещения в бензольном ядре.
6. Классификация органических реакций. Классификация по изменениям углеродного скелета (реакции конденсации, деградации, перегруппировки), по изменению функциональных групп, на основе природы реагирующих молекул (реакции электрофильные, нуклеофильные, свободнорадикальные, электроциклические), на основе окислительно-восстановительного характера реагентов (окисления, восстановления), реакции гидратации, дегидратации, гидролиза. Классификация на основе связывания или удаления структурных элементов (реакции замещения, присоединения, элиминирования, перегруппировки, внедрения). Формальная кинетика реакций (реакции1-го, 2-го, 3-го порядка, цепные, обратимые и необратимые).
7. Представления о катализе, ферментативном катализе.
8. Углеводы. Моносахариды: альдозы и кетозы, l- и d-изомеры, мутаротация, таутомерия, циклические формы моноз. Дезоксисахара. Аскорбиновая кислота. Дисахариды: мальтоза, лактоза, сахароза. Полисахариды: крахмал, гликоген, амилопектин, декстран, целлюлоза. Состав стенок растительных, бактериальных и животных клеток. Гиалуроновые, мурамовые, сиаловые кислоты. Гепарин.
9. Липиды. Триацилглицерины (триглицериды), фосфоглицериды, гликолипиды, сфинголипиды, стероиды. Терпены. Жирорастворимые витамины. Простогландины. Физико-химические свойства липидов, их структурная и функциональная роль в клетках. Гидрофобные взаимодействия, биомембраны, липопротеиды. Перекисное окисление, антиоксиданты.
10. Азотсодержащие соединения. Амины, амиды. Аминокислоты - классификация, физико-химические свойства. Пептидная связь, полипептиды и белки. Первичная, вторичная, третичная и четвертичная структура белков. Классификация белков по структурно-функциональным признакам: водорастворимые, мембраносвязанные, ферменты, структурные белки, глобулярные, фибриллярные и т.д. Конформация, кооперативность, денатурация.
11. Гетероциклические ароматические соединения. Хлорофилл, гем, витамины, алкалоиды, антибиотики. Фуран, тиофен, пиррол, порфин, индол, имидазол, пиран, пиридин, пиперидин, никотиновая кислота и никотинамид. Пурины и пиримидины. Нуклеозиды и нуклеотиды. Структура и основные функции рибонуклеиновых и дезоксирибонуклеиновых кислот.
12. Коферменты. АТФ, АДФ, АМФ, УТФ, ЦТФ, ГТФ, циклическая АМФ, НАД, НАДФ, ФМН, ФАД, КоА, липоевая кислота, тиаминпирофосфат, фосфопиридоксаль, фолиевые кислоты, биотин, кобаламин, каротиноиды.
13. Основные представления коллоидной химии. Поверхностная энергия, поверхностный заряд, взаимодействие частиц и молекул в водных растворах. Адсорбция. Диффузия. Детергенты. Гель-золь переходы.

Общая биология

н.с. Л.Л.Меньшенина
6 семестр

I. Химические компоненты живых организмов.

Химические элементы. Элементарные единицы макромолекул: углеводы, аминокислоты, нуклеотиды. Макромолекулы: сахара, жиры, белки, нуклеиновые кислоты.

II. Строение клетки.

Клеточные мембраны, их строение и роль. Цитоплазма. Органеллы клетки. Митохондрии. Пластиды. Апарат Гольджи. Эндоплазматическая сеть. Ядро. СТроение ядра. Ядерная оболочка, ядрышки, нуклеоплазма, хроматин. Хромосомы. Строение ДНК. Рибосомы. Строение РНК. Строение рибосом. Синтез белка. Центриоли. Деление клетки. Митоз. Мейоз и его биологическое значение. Ядерные циклы. Внеядерная ДНК. Понятия ткани и органа.

III. Разнообразие живой природы.

1. Вирусы. Строение. Жизненные циклы. Происхождение. Вирусы как возбудители заболеваний.
2. Бактерии. Строение бактериальное клетки. ДНК бактерий, генетическая рекомбинация, жизненные циклы. Питание бактерий. Использование бактерий. Вредные для человека бактерии.
3. Сине-зеленые водоросли. Строение. Роль в водных биоценозах.
4. Простейшие. Клетка как отдельный организм. Саркодовые (на примере амебы-протея). Жгутиконосцы. Зоо- и фитомастигофора. Воротничковые жгутиконосцы, эвглена, вольвакс. Инфузории. Ядерный аппарат. Ограничения одноклеточности. Пути ее преодаления: полиплоидия, многоядерность, колониальность. Одноклеточные растения: растительные жгутиконосцы, зеленые водоросли, перидинеи. Жизненные и ядерные циклы простейших: с гаметической редукцией, с промежуточной, с зиготической. Примеры.
5. Животные.
   Пути перехода к многоклеточности. Колониальная гипотеза происхождения многоклеточных.
   Губки. Строение типа "лейкон". Усложнение строения при увеличении размеров тела.
   Кишечнополостные. Строение полипа и медузы. Общий план строения. Появление ьканей и нервной системы.
   Плоские черви. Турбеллярии. Происхождение (путем оседания на боковую поверхность). Появление мезодермы. Эволюция нервной системы. Изменение положения рта. Другие представители типа. Паразитизм. Жизненный цикл эхинококка.
   Круглые черви. Появление первичной полости тела, анального отверстия. Олигомеризация нервой системы. Кутикула. Гидравлический скелет.
   Трохофорные животные. Трохофора как их общая личинка и прообраз предковой формы. Оседание на оральный полюс. Замыкание бластопора. Изменение положения аборального органа и осей тела. Динофилиды. Целом.
   Моллюски. Раковина. Миксоцель. План строения разных классов. Примеры (прудовик, беззубка, кальмар).
   Кольчатые черви. Метамерия. Целом. Конечности. Строение головы.
   Членистоногие. Происхождение ракообразных. Появление твердой кутикулы и следствия этого. Приспособления к наземной жизни паукообразных и насекомых. Жизненные циклы насекомых.
   Вторичноротые. Диплеврула как их общая личинка и прообраз предковой формы. Происхождение иглокожих как оседание на аборальую сторону. Преобразование целомов. Воднососудистая система. Изменение оси тела. Возникновение пятилучевой симметрии. Нервная система. Происхождение полухордовых как оседание на брюшную поверхность. Целомы полухордовых. Нотохорд. Нервная трубка.
   Хордовые. Строение ланцетника.
   Рыбы. Скелет. Кожный покров.
   Амфибии. Выход на сушу. Появление поясов конечностей. Изменение кожного покрова. Появление наземного способа дыхания.
   Рептилии. Дальнейшее приспособление к наземной жизни. Изменение кожного покрова. Изменения в размножении по сравнению с амфибиями.
   Птицы. Приспособления к полету.
   Млекопитающие. Яйцекладущие, сумчатые, плацентарные.
6. Многоклеточные растения.
   Зеленые водоросли. Одноклеточные, нитчатые, талломные формы. Жизненный цикл.
   Бурые водоросли.
   Мхи. Выход растений на сушу. Строение спорофита и гаметофита. Жизненный цикл.
   Папоротники. Появление сосудистой ткани. Ее строение и функции. Строение спорофита и гаметофита папоротника. Жизненный цикл.
   Голосеменные. Жизненный цикл. Строение шишки.
   Покрытосеменные. Жизненный цикл. Строение цветка. Строение семени. Развитие растения из семени. Однодольные и двудольные.
7. Грибы.
   Грибы как отдельное царство. Отличия от растений и животных. Жизненные формы грибов. Жизненные циклы грибов (фитофтора, хлебная плесень, высшие грибы).

IV. Экологические системы.

Уровни организации живого. Понятие экологической системы. Структура экосистемы на примере смешанного леса. Поток энергии и круговорот веществ в экосистеме на примере смешанного леса. Разнообразие экосистем. Ландшафт. Биогеографическая зональность. Устойчивость экосистем. Разнообразие. Развитие экосистемы (сукцессия и климакс).

V. Генетика.

Ген. Аллели. Поведение хромосом как основа независимого распределения наследственного материала. Наследование при моногибридном скрещивании. При дигибридном скрещивании. Сцепление признаков. Кроссинговер. Определение пола. Взаимодействие между генами. Множественные аллели. Генные комплексы. Полигенное наследование. Генотип и фенотип. Влияние среды. Мутации как источники изменчивости.

VI. Элементы теории эволюции.

Популяционная генетика. Генофонд. Частоты аллелей. Уравнение Харди-Вайнберга.

Отбор. Формы отбора (стабилизирующий, движущий, дизруптивный). Интенсивность отбора. ПРимеры действия естественного отбора. Видообразование. Изолирующие механизмы. Аллопатрическое видообразование. Кольцевые клины. Симпатрическое видообразование. Основные постулаты синтетической теории эволюции.

Физическая химия

с.н.с. Л.В.Яковенко
7 семестр, 72 часа

1. Основы химической термодинамики.

Термодинамическая система. Внутренние, внешние, экстенсивные и интенсивные параметры. Термодинамическая фаза и компоненты. Парциальные мольные величины. Равновесное и неравновесные состояния. Объективное и субъективное статистическое описание термодинамической системы. Неопределенность, информация и энтропия. Теорема Шеннона. Принцип максимума энтропии. Формализм Джейнса. Статистическая сумма. Теплота и работа. Преобразование Лежандра. Термодинамические потенциалы и законы термодинамики. Уравнения состояния. Теплоемкость. Максимальная полезная работа. Уравнения Гиббса-Гельмгольца. Соотношения Максвелла. Уравнение Гиббса-Дюгема. Использование определителей Якоби. Идеальный газ. Химический потенциал идеального газа. Реальные газы. Летучесть. Уравнения состояния для реального газа. Химический потенциал реального газа. Эффект Джоуля-Томпсона. Кристаллы. Корреляционная функция. Энергия решетки молекулярных и ионных кристаллов. Теплоемкость. Точечные дефекты и дислокации. Сегнетоэлектрики. Аморфное состояние. Стекла и полимеры. Конфигурационная статистика полимерных цепей. Жидкости. Корреляционная функция. Вязкость. Теории жидкого состояния. Межмолекулярные взаимодействия; уравнение Ми, потенциал Леннард-Джонса. Силы Ван-дер-Ваальса. Диэлектрические свойства. Смеси газов. Парадокс Гиббса. Идеальные растворы. Закон Рауля и закон Генри. Теория изомегетических растворов Ван-Лаара. Реальные растворы. Активность. Растворы неэлектролитов. Сольватация. Гидрофобные взаимодействия. Коллигативные свойства растворов. Осмос, осмотическое давление. Дилатометрия. Фазовые переходы в индивидуальных веществах. Фазовая диаграмма. Уравнение Клаузиуса-Клапейрона. Фазовые переходы в многокомпонентных системах. Общие условия равновесия. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Фазовые диаграммы двух- и трехкомпонентных систем. Восстанавливающиеся фазы. Перегонка, азеотропные смеси, ректификация. Законы Коновалова и Вревского. Конформационные переходы в биополимерах. Переход спираль-клубок в полипептидах и белках. Структурные переходы в нуклеиновых кислотах. Жидкие кристаллы. Термотропные и лиотропные мезофазы. Нематические, смектические и холестерические мезофазы. Фазовые диаграммы. Флексоэлектрический эффект. Бислойные липидные мембраны: структурные переходы. Химическое равновесие. Химческая переменная. Закон действующих масс. Экзо- и эндотермические реакции. Закон Гесса. Изотерма и изобара реакции. Два типа калориметрических измерений. Дифференциальная сканирующая микрокалориметрия: обработка результатов измерений. Термогравиметрический анализ.

2. Физико-химическая кинетика

Вероятностное описание изменения состояния системы. Формальная химическая кинетика. Основные постулаты химической кинетики. Дифференциальные и интегральные кинетические уравнения. Порядок и молекулярность реакции. Необратимые, обратимые, последовательные и параллельные реакции. Зависимость скорости реакции от температуры. Уравнение Вант-Гоффа-Аррениуса. Переходное состояние. Энергия активации. Элементарные химические процессы в газовой фазе. Теория столкновений. Стерический фактор. Теория абсолютных скоростей реакций. Поверхность потенциальной энергии для реакции. Координата реакции. Активированный комплекс. Предэкспоненциальный множитель. Энтропия и энтальпия реакции. Адиабатические и неадиабатические процессы. Туннельные эффекты в химических реакциях. Низкотемпературный предел скорости реакции. Цепные реакции. Неразветвленные и разветвленные цепи, модели Христиансена-Крамерса и Семенова. Первый и второй пределы воспламенения. Диффузионные процессы: кинетическая теория. Перенос ионов через простые поры мембран. Реакции в конденсированных средах. Роль диффузии. Катализ. Гомогенный катализ. Общий кислотно-основной катализ. Функции кислотности. Гетерогенный катализ; диффузия, хемосорбция. Ферментативный катализ. Ковалентный катализ. Кинетика ферментативных реакций. Уравнение Михаэлиса-Ментен и его анаморфозы. Кооперативность, коэффициент Хилла. Применение графов и диаграмм в ферментативной кинетике. Схема Боттса-Моралеса. Ингибиторный анализ. Предстационарная кинетика. Аллостерическ ие ферменты. Гистерезисные ферменты. Медленно диссоциирующие ферменты. Сопряженные реакции. Иммобилизованные ферменты. Ферментативные реакции в неводных средах. Изотопный эффект. Сенсоры с использованием ферментов. Химические реакции в распределенных системах. Автоколебательные химические реакции. Реакция Белоусова-Жаботинского. Кинетика ферментативных реакций с учетом медленной конформационной релаксации фермента. Кинетика фазовых переходов. Термодиэлектрический эффект (эффект Рибейры). Кинетика конформационных переходов в биополимерах. Хроматография. Фильтрация. Седиментация. Экстракция.

3. Электрохимия

Механизм растворения, электролитическая диссоциация, ионы. Сильные и слабые электролиты. Окислительно-восстановительные реакции и равновесия. Степень окисления. Сольватация. Энергия сольватации. Модель Борна. Координационное число сольватации иона. Ионная атмосфера, теория Дебая-Хюккеля. Удельная и эквивалентная электроповодность электролитов. Числа переноса и их определение. Эффекты Фалькенхагена и Вина. Закон разбавления Оствальда. Активность электролита, средний ионный коэффициент активности. Ионная сила. Теория Робинсона-Стокса. Уравнение Кольрауша. Электрохимичекий потенциал. Растворимость макромолекул. Эффекты всаливания и высаливания. Буферные системы. Электроды. Внешний, поверхностный и внутренний потенциал на границе раздела фаз; Гальвани-потенциал и Вольта-потенциал. Двойной электрический слой, теория Штерна. Электродные потенциалы, потенциал полуэлемента, уравнение Нернста. Редокс-потенциал. Водородный, каломельный и хлорсеребряный электроды. Гальванические элементы. Кинетика электродных процессов. Диффузионный потенциал. Концентрационный элемент. Мембранные процессы. Мембранный потенциал. Доннановское равновесие и доннановский потенциал. Мембранные электроды, стеклянные электроды, уравнение Никольского. Биологические мембраны: профиль потенциала в мембране, собственная и индуцированная проницаемость, уравнение Гольдмана. Электрокинетические явления. Электроосмос, потенциал течения. Электрохимические методы исследования. Кондуктометрия. Полярография. Потенциометрическое и амперометрическое титрование. Электрофорез. Иониты и ионообменная хроматография.

4. Поверхностные явления.

Поверхностное натяжение, поверхностное давление. Поверхностно-активные соединения. Адсорбция на поверхности. Уравнение Гиббса. Изотерма Лэнгмюра. Уравнение Шишковского. Монослои и мультислойные структуры Лэнгмюра-Блоджет. Уравнения состояния монослоя амфифильного соединения на жидкой субфазе. Коллоидные растворы. Избыточная свободная энергия микрочастицы. Мицеллы. Критическая концентрация мицеллообразования. Бислойные липидные мембраны: слияние мембран.

5. Неравновесные системы.

Формализм Джейнса для неравновесных систем. Уравнения баланса. Линейное приближение, соотношение взаимности Онзагера, принцип Кюри. Принцип Онзагера, принцип Пригожина и взаимосвязь между ними. Интегральный принцип Дьярмати. Уравнения теплопроводности, диффузии. Эффекты Соре, Дюфура, Зеебека, взаимодействие ионных потоков. Диссипативные структуры. Самоорганизация.

Биохимия

профессор С.Э.Шноль
7, 8 семестр,102 часа

I. Химия и биохимия углеводов.
II. Ферментативные превращения олиго- и полисахаридов.
IV. Биохимия мембран.
V. Химия и биохимия аминокислот, пептидов и белков.
VI. Белки-ферменты.
VII. Водорастворимые витамины.
VIII. Химия и биохимия нуклеиновых кислот.
IX. Биохимические основы биологической подвижности.
X. Метаболические пути.
XI. Биохимия фотосинтеза.
XII. Фиксация азота.
XIII. Биохимическая регуляция.
XIV. Гормоны животных.
XV. Основы биохимии растений.
XVI. Основы биохимии бактерий.
XVII. Биохимия вирусов.
XVIII. Химия и биохимия антибиотиков.
XIX. Основы биохимической экология и этологии
XX.Биохимические концепции современной химии..

Динамика нелинейных систем. Регуляция клеточного метаболизма. Кровь. Иммунология.

профессор Ф.И. Атауллаханов.
7 семестр, 36 часов

Одномерные системы. Двумерные системы. Фазовая плоскость. Параметрическое пространство. Линеаризация. Особые точки, предельные циклы. Устойчивость. Функция Ляпунова. Индексы Пуанкаре. Бифуркации. Теория "катастроф". Системы размерности выше двух. Фазовое пространство. Странные аттракторы. Функция последования. Точечные отображения. Сценарии перехода к хаосу. Фракталы. Редукция многомерных систем. Теорема Тихонова. Особенности биологических систем. Иерархия времен. Распределенные системы. Активные среды. Пространственные эффекты. Реакция Белоусова- Жаботинского. Автоволны. Ведущие центры и ревербераторы. Фазовые переходы. Активные среды в биологии, моделирование.

Общая физиология

профессор С.А.Чепурнов.
6,7 семестры, 68 часов

Нервная и гормональная регуляция физиологических функций. Рефлесы. Гомеостаз. Онтогенетическое становление физиологических функций. Структурно-функциональный и молекулярно-генетические подходы в изучении физиологических регуляций.

РАЗДЕЛ I. ОБЩАЯ ФИЗИОЛОГИЯ ВОЗБУДИМЫХ КЛЕТОК.

Нейронная организация нервной системы. Структура нервных клеток. Аксоны, дендроны. Организация связей между нервными клетками. Принцип работы нервной клетки. Процесс возбуждения и основные его свойства. Электрическое проявление процесса возбуждения. Потенциал действия и потенциал покоя. Механизмы синаптической передачи. Нервно-мышечный синапсис и синапсы ЦНС. Медиаторы. Пресинаптические процессы. Миниатюрные потенциалы. Свойства постсинаптической мембраны. Ионные механизмы синаптической передачи между нейронами, пресинаптическое торможение. Электрический синапс. Мышечное сокращение. Моторная единица. Мышечное волокно. Миофибриллы. Саркомер, физико-химичесие данные о механизме мышечного сокращения. Тубулярный аппарат. Эндоплазматический ретикулум, его роль в инициации сокрашения и расслаблении миофибрилл. Одиночное и тетаническое сокращение мышцы. Уравнение Хилла. Модель скользящих нитей. Математическая модель Дощеревского. Взаимодействие актина и миозина при скольжении нитей.

РАЗДЕЛ II. ФИЗИОЛОГИЯ ВЕГЕТАТИВНЫХ ПРОЦЕССОВ.

Кровь и кроветворение. Регулирование жидкого состояния крови. Депонирование крови. Группа крови и резус-фактор. Иммунитет и проблемы трансплантации. Дыхание. Транспорт и обмен кислорода и углекислого газа. Буферные системы крови. Легочная ветиляция, регуляция ритмических дыхательных соращений. Дыхательный центр, рефлесы, управляющие дыханием. Взаимосвязь дыхания и кровообращения. Кровообращение и регуляция сердечно-сосудистой системы. Автоматия сердца, формирование и регуляция сердечного ритма. Эмбриогенез сердца, становление насосной функции. Большой и малый круг кровообращения. Строение сосудистого русла, капилярное ровообращение. Симпатическая и паросимпатическая инервация сердца и сосудов. Роль внутрисердечной нервной системы. Особенности переферичесого кровообращения в тканях и органах. Лимфатическая система. Пищеварение, строение отделов пищеварительного тракта. Механизм сокотделенния, регуляция секреторной деятельности. Гастроинтестинальные пептиды. Функции печени. Полостное и пристеночное пищеворение. Всасывании. Выделительные процессы. Конечные подукты обмена веществ. Строение и функции почек, эндокринная функция. Нервно-гуморальная регуляция. Искуственная почка. Потовые железы и потоотделение. Внутреняя секреция и физиология размножения. Эндокринная система. Строение желез внутренней секреции. Роль гормонов в организме. Принципы нейроэндокринных регуляций (гормон-ген-фермент). Механизмы действия гормонов. Рецепторы гормонов. Гипотоламо-гипофизарная система. Нейросекреция. Релизинг-факторы (либерин и статины). Передняя доля гипофиза: гормон роста, АКТГ, тиреотропный гормон, гонадотропины, пролактин. Гормон средней доли гипофиза. Задняя доля гипофиза: выделение окситоцина и АДГ. Гормоны половых желез (андрогены, эстрогены, прогестерон). Гормональные регуляции при беременности. Плацента. Надпочечники. Гормоны хромафинных клеток мозговой части: гормоны коркового слоя (минералокортикоиды, глюкортикоиды). Роль гипоталамо-гипофизарного-надпочечниковой системы в реакциях организма на стрессорные воздействия. Физиология щитовидной железы. Паращитовидные железы. Регуляция обмена кальция. Эндокринная функция поджелудочной железы. Эпифиз и биологичесие часы. Вилочковая железа. Тканевые гормоны (простагландины).

РАЗДЕЛ III. ФИЗИОЛОГИЯ ЦЕНТРАЛЬНОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ.

Центральное возбуждение и центральное торможение. Общие закономерности деятельности нервных центров. Нервно-глиальные взаимоотношения. Регенеративные процессы в ЦНС. План строения вегетативной нервной системы. Соматические и висцеральные рефлексы. Спинной мозг. Рефлексы с различных рецептивных полей. Координация сокращения мышц антагонистов (роль проприорецептеров и суставных рецепторов). Гамма-эффекторная система. Элементы локомоторного акта, обеспечиваемых спинным мозгом. Спинальное животное. Рефлекторный тонус скелетной мускулатуры. Супраспинальное управление движением. Ходьба. Мозжечок. Афферентные связи. Клеточное строение коры мозжечка. Взаимоотношения с вестибулярными ядрами, красным ядром, ретикулярной формацией, корой. Мозжечковые растройства у человека. Ствол мозга. Механизм поддержания позы у человека и животного. Тонические рефлексы. Рефлексы с шейных мышц. Лабиринтные и глазо-двигательные рефлексы. Руброспинальный путь. Октаво-латеральная система продолговатого мозга. Вестибулярные ядра. Физиологические изменения при перегрузках, невесомость в длительном космическом полете. Продолговатый мозг. Рефлекторные и "автоматические" центры. Сосудодвигательные и дыхательные центры. Ядра черепномозговых нервов, лежащие на уровне продолглватого мозга. Центры речевых движений. Ретикулярная формация стволового мозга. Области ее расположения и соотншения со специфическими афферкнтными системами. Нисходящие влияния на спиномозговые рефлексы и на вегетативные функции. Восходящее активирующее влияние на коро больших полушарий. Десинхронизирующее и синхронизирующее влияния. Современные представления о механизмах и особенностях "парадоксальных" и "медленной" фаз сна. Пептиды "сна". Нейрохимия восходящих систем. Гипотоламус как высший центр вегетативных регуляций. Интеграция вегетативных, нейроэндокринных процессов и поведения. Связь с корой мозга нижележащими отделами. Роль в регуляции дыхания, ровообращения, терморегуляции. Нецкосекреторная функция гипотоламуса. Половая дифференцировка гипотоламуса в онтогенезе. Мотивация, области положительного и отрицательного подкрепления. Диэнцефальный синдром у человека. Лимбическая система мозга. Комплекс физиологических функций, регулируемых этой системой. Положительные и отрицательные эмоциональные состояния. Миндалевидный комплекс ядер. Связь с новой корой. Гипокамп. Поясная извилина. Лимбическая система и мотивация поведения. Эмоциональная память и эмоциональный стресс. Системная организация пищевого, питьевого и полового поведения. Роль коры. Стриопалидарная система. Функция хвостового ядра и особенности нейрохимии стриатума. Кора больших полушарий. Древний плащ и его последующее развитие. Электрофизиологические сведения о коре больших полушарий (первичные ответы, основные ритмы энцифолограммы, механизмы эпилентогенеза, исследование активности отдельных нейронов, прямой ответ коры на электрическое раздражение). Произвольные движения (нейрофизиологические механизмы). Кора и регуляция вегетативных процессов. Ассоциативные области коры. Проблема мозгового кровообращения. Гематоэнцифалический барьер. Онтогенетическое развитие мозга и функциональное созревание системы. Биоритмология. Физиологические механизмы адаптации человека к действию физических факторов.

Квантовая химия и строение молекул

профессор А.К.Кукушкин
6 семестр, 32 часа

Особенности квантовой химии. Природа химической связи: ион молекулы водорода, молекула водорода по Гайтлеру-Лондону. Волновые функции и энергетические уровни легких атомов, термы, правила Гунда, мультиплетное расщепление. Валентные состояния легких атомов. Введение в теорию групп. Точечные группы симметрии, представления групп, базисные функции представлений. Применение теории групп в квантовой химии. Теория направленных валентностей, гибридизация. Метод валентных схем, детерминанты Слэйтера, канонические схемы. Волновые функции и энергетические уровни для основных и возбужденных состояний. Метод молекулярных орбит. Двухатомные молекулы. Метод Хюккеля в p-электронном приближении. Молекулы с гетероатомами. Электронные характеристики молекул. Расчеты систем с p-электронами. Уравнения Хартри-Фока. Уравнения Руутана. Приближение нулевого дифференциального перекрывания. Конфигурационное взаимодействие. Понятие о методе рассеянных волн.

Биофизика клетки

Профессор Ф.И.Атауллаханов
7,8 семестры, 98 часов

Эритроцит. Связь физиологии и биохимии. Мембрана. Цитоскелет. Регуляция объема и формы. Системы жизнеобеспечения. Ионный гомеостаз. Натрий, калий-АТФаза. Кальций-зависимые калиевые каналы. Энергетика. Регуляция гликолиза. АТФ-потребляющие системы и шунты. Инварианты регуляции. Окислительно-восстановительный метаболизм. Свободные радикалы. Проницаемость мембраны. Связь с регуляцией объема. Антиоксидантные системы. Глутатион. Редокс-метаболизм. Регуляция в системе аденилатов и глутатиона. Свертывание крови. Система ферментативного каскадов. Механизмы запуска. Динамические триггеры. Автоволна тромбина. Протеин С. Механизмы регуляции роста тромба. Тромбоциты. Метаболизм и регуляция. Структура тромба. Фибринолиз. Факторы антисвертывания. Регуляция антисвертывающей и тромболизирующей систем. Система вторичных мессенджеров. Регуляция клеточных функций. Апоптоз. Канцерогенез. Клеточные часы. Математическое моделирование.

Методы расчета электронных свойств сложных молекул.

профессор А.К.Кукушкин.
8 семестр, 32 часа

Нахождение волновых функций и энергетических уровней легких атомов. Применение теоретико-групповых методов в квантовой химии: классификация энергетических уровней и волновых функций, правила отбора для оптических переходов, упрощение вековых уравнений. Стереометрия простейших молекул. Расчеты волновых функций и энергетических уровней молекул методом валентных схем в пи-электронном приближении для основного и возбужденных состояний. Применение теории групп. Метод молекулярных орбит. Расчеты электронных характеристик сопряженных систем методом Хюккеля с применением теории групп. Расчеты молекул с сигма-электронами. Уравнения Хартри-Фока. Энергии синглетных и триплетных состояний..

Формальная и ферментативная кинетика

н.с. П.С.Иванов
7 семестр, 36 часов

I. Формальная кинетика. Основной закон формальной кинетики. Простые и сложные реакции. Определение порядка реакции. Метод Боденштейна-Семенова. Зависимость скорости реакции от температуры. Формулы Вант-Гоффа и Аррениуса. Элементы теории столкновений. Теория активированного комплекса и профиль потенциальной энергии реакции. Цепные реакции. Метод полустационарных концентраций. Перекисное окисление липидов как пример биологической цепной реакции. Анализ нестационарных кинетических режимов методами нелинейной динамики. Брюсселятор.

II. Ферментативная кинетика. Уравнение Михаэлиса-Ментен, выход на стационар. Молекулярные механизмы регуляции ферментативной активности. Аллостерические эффекты. Модели Хилла, Адайра, Кошланда, Моно-Уаймена-Шанже. Анализ кинетических схем с использованием графов. Многостадийные ферментативные реакции, приближение квазиравновесных стадий и метод диаграмм. Влияние эффекторов на скорость биохимических реакций, схема Боттса-Моралеса. pH-зависимость скорости биохимических реакций. Предстационарная кинетика ферментативных реакций. Реакции в полиферментных системах. Кинетика реакций с медленными релаксационными стадиями. Ферментативные реакции в открытых системах. Физика элементарного акта ферментативного катализа. Кинетический анализ некоторых биохимических реакций.

Радиоэлектроника и автоматизация эксперимента в биофизике

Доцент С.В.Тульский
8 семестр, 32 часа

1. Основные понятия и определения.
2. Преобразователи механических перемещений.
3. Термоэлектрические преобразователи.
4. Фотоэлектрические преобразователи.
5. Магнитоэлектрические преобразователи.
6. Электрохимические преобразователи.
7. Обратные преобразователи.
8. Микроэлектродная техника.

Принципы согласования преобразователей с измерительными устройствами.

1. Согласование преобразователей с входными каскадами усилителей.Отрицательная обратная связь.
2. Основные типы усилителей.
3. Многокаскадные усилители.
4. Ускополосные усилители.
5. Балансные и дифференциальные усилители.
6. Операционные усилители.

Аналоговые методы измерения и обработки сигналов.

1. Метод непосредственной оценки и метод сравнения.
2. Эталоны точных величин и прецизионные сравнения.
3. Измерение частоты периода и временных интервалов.
4. Амплитудная,частотная и фазовая модуляции.
5. Выделение слабых сигналов на фоне помех и шумов и синхронное детектирование.
6. Спектральный анализ и преобразование Фурье.

Элементы вычислительной техники в биофизическом эксперименте.

1. Основные принципы цифровой электронике.
2. Сопряжение цифровых и аналоговых сигналов.
3. Аналогово-цифровые (АЦП) и цифро-аналоговые (ЦАП) преобразователи.
4. Преобразование напряжения в частоту.
5. Микропроцессоры и микрокомпьютеры.
6. Оптоэлектроника,индикаторы и дисплеи.

Основные идеи, технические решения и элементы биоэлектроники.

1. Моноэлектроника.
2. Пленки Ленгмюра-Блоджетт.
3. Получение пленок заданной структуры и с заданными свойствами.
   Автоматизированная система для получения пленок Ленгмюра-Бложже.
4. Диаграмма состояния "поверхностое напряжение-площадь поверхности".
5. Биосенсоры. Биосенсоры на основе иммобилизованных ферментов. Система реакционный центр-полупроводник.
6. Перспективы дальнейшего развития биозлектроники.Подходы к созданию наностструктур на основе биологических систем.Тунельная микроскопия. Одноэлектронный перенос в физике и биологии.

Молекулярная биология

Академик Г.П.Георгиев
10 семестр, 48 часов

1. МЕТОДЫ МОЛЕКУЛЯРHОЙ ГЕHЕТИКИ

1.1. Анализ ДHК и РHК с помощью ренатурации и гибридизации.
1.2. Ультрацентрифугирование, электрофорез в геле, рестрикция, физические карты.
1.3. Разные типы блот анализа HК и белков.
1.4. Клонирование ДHК.
1.5. Сиквенирование и анализ последовательностей.
1.6. Полимеразная цепная реакция.
1.7. Современные методы выделения и анализа белков.

2. СТРУКТУРА ЭУКАРИОТИЧЕСКИХ ГЕHОВ

2.1. Строение мРHК эукариот.
2.2. Экзон-интронная организация гена.
2.3. Значение прерывистой организации генов.
2.4. Семейства и супер-семейства генов.

3. ГЕHОМ

3.1. Уникальные и повторяющиеся последовательности.
3.2. Сателлитная ДHК. Центромеры и теломеры.
3.3. Мини и макро сателлиты. Геномная дактилоскопия.
3.4. Мобильные генетические элементы транспозазного типа.
3.5. Мобильные генетические элементы ретровирусного типа и LINES.
3.6. Короткие ретропозоны (SINES).
3.7. Мобильные генетические элементы: роль в эволюции и их использование.

4. ХРОМАТИH

4.1. Hуклеосома.
4.2. Суперспирализация ДHК в хроматине, структуры ДHК.
4.3. Второй и четвертый уровни компактизации ДHК в хромосоме.
4.4. Домены (петли) ДHК в хромосоме.
4.5. Hачала репликации. Картирование доменов.
4.6. Основные функциональные элементы хромосомы.

5. ТРАHСКРИПЦИЯ

5.1. Методы и системы изучения контроля транскрипции.
5.2. Цис-регуляторные элементы: промоторы, энхансеры, сайленсеры.
5.3. Инсуляторы, LCR, PRE.
5.4. РHК полимеразы и базовая машина транскрипции.
5.5. Транскрипционные факторы: структура, методы анализа.
5.6. Транскрипционные факторы: механизм действия и активации.
5.7. Роль структуры хроматина в транскрипции.
5.8. Метилирование и контроль транскрипции.

6. СПЛАЙСИHГ И МИР РHК.

6.1. Структура и функция про-мРHП.
6.2. Сплайсосома и мяРHП.
6.3. Самосплайсинг.
6.4. Рибозимы.
6.5. Механизмы сплайсинга про-мРHК.
6.6. Альтернативный сплайсинг. Транс-сплайсинг.
6.7. Редактирование РHК.

7. ЧАСТHАЯ МОЛЕКУЛЯРHАЯ ГЕHЕТИКА.

7.1. Подходы к выявлению генов, отвечающих за функцию у дрозофилы.
7.2. Подходы к выявлению генов, отвечающих за функцию у млекопитающих.
7.3. Методы изучения функции гена.
7.4. Клонирование генов для известных или новых белков.

8. МОЛЕКУЛЯРHАЯ ОHКОЛОГИЯ.

8.1. Онкогены ДHК-вирусов.
8.2. Онкогены ретровирусов.
8.3. Основные группы онкогенов по механизму действия.
8.4. Гены-супрессоры опухолей и механизм их действия.
8.5. Основные гены, участвующие в развитии опухолей человека.
8.6. Основные этапы прогрессии опухолей.

9. ГЕHОДИАГHОСТИКА И ГЕHОТЕРАПИЯ

9.1. Генодиагностика генов наследственных болезней.
9.2. Генодиагностика предрасположений к болезням.
9.3. Генотерапия наследственных болезней.
9.4. Методы генотерапии рака.

10. ДОПОЛHИТЕЛЬHЫЕ ВОПРОСЫ

10.1. Структура генов иммуноглобулинов.
10.2. Основные группы генов, участвующих в развитии.
10.3. Основные группы генов, участвующих в функционировании нервной системы.

Статистические методы в биофизике

профессор В.И.Лобышев
9 семестр, 32 часа

Ошибки измерения. Случайные величины и их характеристики. Функции распределения. Проверка простых гипотез. Критерии значимости. Ошибки первого и второго рода. Односторонний и двусторонний критерий. Оценка вероятности в схеме Бернулли. Доверительный интервал. Частота редких событий. Распределение Пуассона. Прямоугольное распределение. Гистограмма. Оценка функций распределения. Критерий Колмогорова-Смирнова. Критеирй Фишера. Критерий Стьюдента. Сравнение двух выборочных средних. Критерий хи-квадрат. Проверка сопряженности признаков и согласия между теоретическим и экспериментальным распределениями. Дисперсионный анализ. Метод полной рандомизации. Метод случайных блоков. Выравнивание ошибок наблюдений. Корреляция. Частная корреляция и частная регрессия. Планирование эксперимента. Быстрые методы статистической обработки результатов. Порядковые критерии.

Физика конденсированного состояния для биофизиков

профессор В.И.Лобышев
9 семестр, 36 часов

1. Типы конденсированных сред: кластеры, жидкости, аморфные тела, жидкие кристаллы, идеальные и реальные кристаллы, квазикристаллы.
2. Структура конденсированных тел. Функция радиального распределения. Ближний и дальний порядок. Фрактальные структуры.
3. Силы межмолекулярного взаимодействия. Гидрофобность и гидрофильность. Мицеллообразование.
4. Системы с ограниченной размерностью. Ленгмюровские пленки. Биологические мембраны.
5. Поверхностные силы. Расклинивающее давление. Микро- и макроскопический подход.
6. Основные особенности жидкой воды. Водородная связь. Модели жидкого состояния. Вода в гетерогенных системах. Вода в биополимерах.
7. Изотопный состав воды. Физические основы термодинамических и кинетических изотопных эффектов дейтерия воды в биосистемах.
8. Электронные спектры неупорядоченных сред. Энергетические зоны в диэлектриках, полупроводниках, металлах. Зонная теория. Электронные состояния поверхности.
9. Коллективные эффекты. Квазичастицы. Плазмоны. Экситоны. Фононы. Поляроны. Магноны. Солитоны.
10. Основные типы поляризации диэлектриков. Сегнето-, пьезо- и пироэлектрические кристаллы. Диэлектрические свойства биологических систем. Суперионные проводники.
11. Фазовые равновесия и фазовые переходы 1-го и 2-го рода. Фазовые переходы в жидких кристаллах, мембранах.
12. Фазовые переходы в белках. Тепловая и холодовая денатурация. Одно- и многостадийные переходы. Устойчивость биополимеров.
13. Диссипативные структуры. Автоволны. Самоорганизующиеся системы.

Медицинская биофизика

доцент А.А.Бутылин, Э.К. Рууге.
10 семестр, 32 часа

1 ч. Основные компоненты клеток. Митохондрии. Энергетический метаболизм клеток. Мембранный транспорт. Кардиомиоциты. Влияние гипоксии (ишемии) и реоксигенации на функциональные характеристики клеток. Окислительный стресс, активные формы кислорода. Разобщение электронного транспорта и окислительного фосфорилирования в митохондриях. Адаптация к ишемии. Митохондриальные болезни. Старение. Гибель клеток, апоптоз. Липопротеины плазмы крови: ЛОНП, ЛНП и ЛВП. Роль липопротеинов различных классов в транспорте липидов в организме, нарушения метаболизма липидов. Атеросклероз.

2 ч. Физические методы в медицине. Системы организма в норме и патологии. Человек как объект исследования. Психофизиология. Анатомо-физиологические и гистохимические особенности разных типов тканей. Паренхима и строма. Связь структуры и функции. Типовые патофизиологические процессы. Воспаление. Система кровообращения. Физика работы сердца. Большой и малый круги кровообращения. Гидродинамика. Регуляция давления. Оценка функции сердечной мышцы. ЭКГ, УЗИ. Фармакология. Система дыхания. Оценка функции внешнего дыхания. Плевральная полость. Биофизика газообмена. Рефлексы. Желудочно-кишечный тракт. Функции ЖКТ и биофизические механизмы его регуляции. Исследование функции ЖКТ. Система выделения. Биофизические принципы работы почек. Фильтрация, реабсорбция. Оценка функции почек. Репродуктивная система. Матка. Экстракорпоральное оплодотворение. Аборты как причина невынашивания и бесплодия. Физические методы исследования в медицине. Принципы физиотерапии. Компьютеризация исследований в медицине.

Оптические и электрические свойства молекул

профессор А.К.Кукушкин
10 семестр, 32 часа

Электронные, колебательные и вращательные уровни энергии молекул. Приближение Борна-Оппенгеймера. Электронные спектры поглощения. Характеристики спектров поглощения. Типы переходов. Правила отбора Хромофоры, красители. Спектры поглощения биологически важных соединений: пептиды, ароматические аминокислоты, белки, основания и нуклеиновые кислоты, гипохромный эффект. Фотосинтетические пигменты. Колебания молекул. Классификация нормальных колебаний с помощью теории групп. Правила отбора в колебательных спектрах. Спектры комбинационного рассеяния. Колебательные спектры биологически важных соединений. Принцип Франка-Кондона. Общая структура электронно- колебательных спектров сложных молекул. Влияние среды на спектры поглощения сложных молекул. Люминесценция сложных молекул. Флуоресценция и фосфоресценция. Люминесценция биологически важных молекул. Миграция энергии: индуктивно- резонансный, обменно-резонансный и экситонный механизмы. Миграция энергии в биологических системах. Оптическая активность и круговой дихроизм. Области нормальной и аномальной дисперсий. Применения для исследований биологически важных соединений. Магнитное вращение плоскости поляризации. Связь постоянной Верде с характеристиками молекул. Дисперсия оптического вращения биологически важных молекул.

Магнитные свойства молекул. Магнитная радиоспектроскопия в биофизических и медико-биологических исследованиях

профессор Э.К.Рууге
9,10 семестр, 68 часов

Диамагнетизм и парамагнетизм молекул. Система магнитных моментов во внешнем поле. Спин-спиновая релаксация и спин-решеточная релаксация. Уравнения Блоха. Форма и ширина сигнала ЭПР, насыщение по СВЧ мощности. Анизотропия g- фактора. Спиновый гамильтониан. Тонкая структура спектров ЭПР. Сверхтонкая структура спектров ЭПР. Метод спиновых меток, спектроскопия переноса насыщения. Свободные радикалы и парамагнитные металлокомплексы в биологических системах. Активные формы кислорода, спиновые ловушки. Магнитные свойства ядер. Импульсные методы ЯМР. Сигнал свободной индукции. Фурье-спектроскопия ЯМР. Характеристики спектров ЯМР высокого разрешения. Химический сдвиг. Гомо- и гетероядерные спин-спиновые взаимодействия. Квадрупольные ядра. Ядерный эффект Оверхаузера. Двухмерная спектроскопия ЯМР. ЯМР-томография. Локальный магнитный резонанс. ЯМР- спектроскопия в исследованиях структуры и функций макромолекул и биологических мембран.

Биофизика фотосинтеза и экология

профессор А.К.Кукушкин
10 семестр, 32 часа

Введение. Фотосинтез и биосфера. Значение биофизики для экологии. Что такое биосфера? Определение биосферы. Экосистемы. Составляющие биосферы. Пищевые цепи и сети. Поток энергии в биосфере. Продуктивность экосистем. Факторы разрушения биосферы. Антропогенное воздействие. Демографический взрыв. Основы биофизики фотосинтеза. Особенности использования солнечной энергии растениями. Поглощающие пигменты, миграция энергии. Реакционные центры. Электронные реносчики. Вещества, запасающие энергию света в первичных процессах фотосинтеза: NADP и ATP. Особенности их электронного строения. Темновая биохимия: цикл Кальвина, синтез крахмала и сахарозы. С3 фотосинтез. Фотодыхание. С4 фотосинтез. САМ метаболизм. Основы оценки состояния растений и эффективности фотосинтеза. Флуоресценция пигментов, поглощение диоксида углерода, выделение кислорода, электронный транспорт, замедленная люминесценция, термолюминесценция и потенциалы действия растения. Регуляция фотосинтеза при изменении внешних условий. Механизмы регуляции. Экспериментальные исследования регуляции. Затухающие колебания различных компонент фотосинтезирующей системы высших растений. Теоретические модели реуляции фотосинтеза: взаимодействие первичных физических процессов с темновыми биохимическими реакциями. Экологические проблемы и фотосинтез. Эффект теплицы. Фотосинтез и атмосфера. Влияние температуры на фотосинтез. Возможные пути решения глобальных экологических проблем. Возобновляемые источники энергии.

Физика биополимеров

с.н.с. Н.Г.Есипова
9,10 семестры, 68 часов

Уровни структурной организации биополимеров, их функциональная неравноценность. Глобулярные и фибриллярные белки. Первичная структура. Аминокислотный состав. Взаимодействие боковых радикалов с пептидным остовом. Вторичная структура. Спиральность конфигурации. Конфигурация цепей и последовательность аминокислот. Третичная структура, роль глицина в становлении третичной структуры. Роль ближних и дальних взаимодействий. Стереохимия ферментативных реакций. Четвертичная структура. Роль коферментов, аллостерические эффекты. Особенности фибриллярных белков. Сократительные белки. Строение нуклеиновых кислот. Стереохимия сахаро-фосфатного остова. Гипотеза Уотсона и Крика. Типы структур ДНК. ДНК бактерий и фагов. Расчеты Арнотта, работы Франклин и Уилкинса. Рибонуклеиновые кислоты. Тип вторичной структуры РНК. Стереохимия транспортной РНК. Комплексы между ДНК, РНК и пептидами. Структура вирусов. Физические основы связи между химией и стереохимией биополимеров. Механизмы взаимодействий во вторичных структурах. Гипотеза о детерминированности вторичной структуры последовательностью аминокислот. Роль ближних и дальних взаимодействий, определяющих структуру глобулярных белков. Структурные методы анализа биологически важных веществ: рентгеноструктурный анализ, нейтронография, ядерные методы, эффект Мессбауэра. Дифракция на спиральных структурах Кохрана, Крика и Виндта. Дифракция под малыми углами, светорассеяние, ИК-спектроскопия, калориметрия. Стабильность белковых молекул. Явление самосборки. Физические свойства нуклеиновых кислот. Переходы "спираль-клубок" в ДНК и синтетических полинуклеотидах. Механизмы самосборки вирусов. Физика мембранных систем. Динамические эффекты в биополимерах - связь устойчивости макромолекулы с подвижностью отдельных групп и первичной структурой.

Термодинамика биологических процессов и избранные главы биоэнергетики

1.Введение (предмет и задачи спецкурса, краткий исторический обзор работ по биоэнергетике).

2. Термодинамика и химическая кинетика внутриклеточных процессов.

2.1. Кинетика и термодинамика химических реакций.
2.2. Применимость подходов классической равновесной и неравновесной термодинамики к описанию процессов, происходящих в биологических системах.
2.3. Механизмы энергетического сопряжения в химических реакциях.

2.3.1. Механизм непрямого сопряжения энергодонорных и энергоакцепторных химических реакций в квазиравновесных условиях.

2.3.1.1. Энтальпийный механизм непрямого сопряжения.
2.3.1.2. Энтропийный механизм непрямого сопряжения.

2.3.2. Механизм непрямого сопряжения энергодонорных и энергоакцепторных химических реакций в открытых системах.

3.Статистические и механические особенности функционирования макромолекулярных систем живой клетки.

3.1. Второе начало термодинамики и описание биохимических систем.
3.2. Современные представления об энергопреобразующих "молекулярных машинах" живой клетки.

3.2.1. Макроскопические системы.
3.2.2. Обратимость работы и проблема оптимального функционирования микроскопических систем.

3.3. Статистическая термодинамика малых систем.

3.3.1. Структурные особенности энергопреобразующих органелл живой клетки.
3.3.2. Химическое равновесие в малых системах.
3.3.3. Проблема описания "каналированных" химических реакций в гетерогенных системах.
3.3.4. Флуктуации, шумы и кажущееся нарушение второго начала термодинамики в биохимических системах.

4. Физико-химические основы ферментативного катализа.

4.1. Ранние теории ферментативного катализа.
4.2. Релаксационная концепция ферментативного катализа.
4.3. Динамика белков и функционирование ферментов.

4.3.1. Теоретические аспекты структурной динамики белков.
4.3.2. Экспериментальные свидетельства о структурных перестройках белков, происходящих в ходе функционирования ферментов.

5. Трансформация энергии в биомембранах

5.1. Структурно-функциональные основы биоэнергетики.

5.1.1. Строение энергопреобразующих органелл клетки (хлоропласты, митохондрии, хроматофоры).
5.1.2. Два подхода к проблеме энергетического сопряжения в биомембранах.
5.1.3. Электрон-транспортные комплексы энергопреобразующих органелл клетки.

5.2. Два подхода к проблеме энергетического сопряжения в биомембранах.
5.3. Сопряжение электронного и протонного транспорта в биомембранах.

5.3.1. Методы регистрации трансмембранной разности протонного потенциала.
5.3.2. Альтернативные пути протонного транспорта, сопряженного с синтезом АТР.

5.4. Строение и механизмы функционировани АТРсинтазного комплекса.

5.4.1. Энергозависимые стадии синтеза АТР.
5.4.2. Синтез АТР изолированными АТРсинтазными комплексами.
5.4.3. Модели циклического функционирования АТРсинтазного комплекса в хлоропластах и митохондриях.

Иммунохимический анализ

профессор И.Г.Харитоненков
10 семестр, 32 часа

В курсе лекций рассматриваются физико-химические основы практически всех иммунохимических методов, широко используемых в настоящее время во многих областях биологии, медицины, химии и физики. Курс охватывает как традиционные методы (иммунодиффузия, иммуноэлектрофорез, агглютационные методы), так и современные высокочувствительные и высокоэкспрессные иммунохимические методики (твёрдофазный иммуноферментный анализ, иммуноблоттинг, лантанидный иммунофлуоресцентный анализ). В курсе даются сведения о методах получения препаратов для постановки различных видов иммунохимического анализа и приводятся данные об оптимальных методических подходах при качественном и количествекнном выявлении различных антигенов, важных для биологии, медицины, биохимиии. Приводятся также сведения о перспективах развития иммунохимических методик на основе, в частности, биолюминисценции, липосом и биосенсоров. Большое внимание при чтении курса уделяется также особенностям использования иммунохимических методик в различных областях научной и научно-практической деятельности - в биологии, медицине, биологической и физической химии и т.д. На основе полученных сведений студенты получат как теоретические сведения о физико-химических основах иммунохимических методов, так и практические рекомендации по выбору, конструированию и документированию иммунохимических тест-систем.

Биофизика поверхности молекулярных структур

доцент Г.Б.Хомутов.
10 семестр, 32 часа

Термодинамика границ раздела фаз, монослоев, мембран и тонких пленок. Физико-химические свойства поверхностей молекулярных структур, методы их исследования. Структурная организация и функционирование биологических и модельных мембранных структур. Роль поверхности в термодинамическом состоянии, структурной организации и взаимодействии мембранных систем. Химические процессы на границе раздела фаз в биологических мембранах и молекулярных структурах. Электростатические свойства поверхности молекулярных структур. Методы исследования электростатических свойств поверхности молекулярных структур. Методы получения и исследования монослоев и пленок Ленгмюра-Блоджетт. Строение и основные физико-химические свойства монослоев амфифильных веществ на границе раздела фаз воздух-водная фаза. Перспективы применения ленгмюровских пленок в нанотехнологиях, молекулярной и биоэлектронике. Взаимодействие биологически активных веществ с ленгмюровским монослоем.

Информационная термодинамика в биофизике

профессор Л.А.Блюменфельд
10 семестр, 32 часа

1. Основы теории информации.
2. Парадокс Максвелла и его решение в работах Сцилларда, Бриллюэна и Ротштейна.
3. Энтропия термодинамических систем как мера информации, недостающей для прецизирования микросостояния системы при заданном макросостоянии.
4. Энтропия как мера упорядоченности и организации систем Энтропийная "цена" биологической упорядоченности. Телеологические основы биологической упорядоченности. Возникновение осмысленной информации как запоминание случайного выбора.
5. Необратимость в термодинамике как результат "забывания" системой приготовленных состояний. Парадоксы Цермело и Лошмидта. Их решение в рамках информационной термодинамики. Спиновое эхо и парадокс Лошмидта.
6. Физические законы и физические уравнения как организация результатов наблюдения. Информация, содержащаяся в законх физики.
7. Основы термодинамики открытых систем. Стационарные состояния. Теоремы Рэлея и Пригожина.
8. Периодические изменения термодинамических параметров как обязательное условие прогрессивное химической и биологической эволюции, сопровождающейся повышением степени организации макроскопических систем.
9. Нерешенные и нерешаемые проблемы биофизики.