litceysel.ru
добавить свой файл
1 2 3 4




МИНОБРНАУКИ РОССИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Иркутский государственный университет»

(ФГБОУ ВПО «ИГУ»)


«Утверждаю»

_____________________

Первый проректор,

Проректор по учебной работе,

проф. И. Н. Гутник

«____»_____________20____г.


Биолого-почвенный факультет

Кафедра физико-химической биологии


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА


дисциплины «БИОФИЗИКА»


Код дисциплины по учебному плану ОПД Ф.11

Для студентов специальности 020209.65 - Микробиология




г. Иркутск


1. ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ


Цель курса

Сформировать у студентов современные представления о физике биологических структур молекулярного, клеточного и организменного уровней организации, рассмотреть область применения физических методов при исследовании биологических систем, изучить основные проблемы, стоящих перед различными разделами биофизики.


Задачи курса


  • Сформировать системные представления о физике биологических структур на основе знаний смежных естественнонаучных дисциплин (физика, математика, биохимия и физиология);

  • изучить основные понятия, гипотезы, теории и законы биофизики;

  • рассмотреть закономерности физической организации живой материи на разных уровнях, начиная от молекулярного и заканчивая биосферным;

  • дать представление об основных объектах и методах исследования (как теоретических, так и практических) молекулярной биофизики, биофизики клетки и биофизики сложных систем;
  • научить студентов грамотному восприятию практических проблем, связанных с биофизикой в целом;




Место курса в процессе подготовки специалиста

Курс «Биофизика», является обязательной частью общепрофессиональной подготовки студентов специальности 020209 – Микробиология. При изучении курса используются знания и навыки, полученные студентами при освоении ряда дисциплин: Физика, Математика, Общая и органическая химия, Биохимия, Общая биология и др.

Изучение биофизики необходимо как основной элемент общебиологического образования, способствующий формированию научного мышления у будущих специалистов. Специфика данного предмета связана с одновременным использованием знаний по физике, математике, биохимии и физиологии. Тем самым биофизика по отношению к предшествующим дисциплинам выполняет функцию интегрирующей науки, закрепляет их материалистические принципы, создает у студентов представление об органическом единстве окружающего мира.


2. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСОВ ПО ТЕМАМ И ВИДАМ РАБОТ


для студентов очного отделения




Темы,

разделы

Всего

часов

Виды подготовки


Самостоятельная работа


Лекции


Практические, семинарские, лабораторные занятия

Самост. работа студентов

КСР

1

Тема 1. Введение. Биофизика как наука.

1

1

-

-


-

2

Тема 2. Кинетика биологических процессов

13

2

4

6

1

3

Тема 3. Термодинамика биологических процессов

8

2

-

6

-

4

Тема 4. Молекулярная биофизика.

21

4

6

10

1

5

Тема 5. Биофизика мембран

17

3

4

10

-

6

Тема 6. Биофизика рецепции

12

2

-

9

1

7

Тема 7. Биофизика фотобиологических процессов

15


2

4

9

-

8

Тема 8. Радиационная биофизика

13

2

-

10

1

ВСЕГО

(часы)




100

18

18

60

4



3. СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ


3.1 Общее (по всем темам)

Тема 1. Введение. Биофизика как наука


Предмет и задачи биофизики. Биологические и физические процессы и закономерности в живых системах. Методологические вопросы биофизики. История развития отечественной биофизики. Современные направления в биофизике. Прикладное значение биофизики.

Тема 2. Кинетика биологических процессов


Основные особенности кинетики биологических процессов. Описание динамики биологических процессов на языке химической кинетики. Математические модели. Задачи математического моделирования в биологии. Общие принципы построения математических моделей биологических систем. Понятие адекватности модели реальному объекту. Динамические модели биологических процессов. Линейные и нелинейные процессы. Методы качественной теории дифференциальных уравнений в анализе динамических свойств биологических процессов. Понятие о фазовой плоскости и фазовом портрете системы. Временная иерархия и принцип "узкого места" в биологических системах. Управляющие параметры. Быстрые и медленные переменные.

Способы математического описания пространственно неоднородных систем. Стационарные состояния биологических систем. Множественность стационарных состояний. Устойчивость стационарных состояний. Модели триггерного типа. Примеры. Силовое и параметрическое переключение триггера. Гистерезисные явления. Колебательные процессы в биологии. Автоколебательные режимы. Предельные циклы и их устойчивость. Примеры. Представления о пространственно неоднородных стационарных состояниях (диссипативных структурах) и условиях их образования. Кинетика ферментативных процессов. Особенности механизмов ферментативных реакций. Понятие о физике ферментативного катализа.

Кинетика простейших ферментативных реакций. Условия реализации стационарности. Уравнение Михаэлиса-Ментен. Влияние модификаторов на кинетику ферментативных реакций. Общие принципы анализа более сложных ферментативных реакций. Влияние температуры на скорость реакций в биологических системах. Взаимосвязь кинетических и термодинамических параметров. Роль конформационных свойств биополимеров.

Тема 3. Термодинамика биологических процессов


Классификация термодинамических систем. Первый и второй законы термодинамики в биологии. Расчеты энергетических эффектов реакций в биологических системах. Характеристические функции и их использование в анализе биологических процессов.

Изменение энтропии в открытых системах. Постулат Пригожина. Термодинамические условия осуществления стационарного состояния. Связь между величинами химического сродства и скоростями реакций. Термодинамическое сопряжение реакций и тепловые эффекты в биологических системах.

Понятие обобщенных сил и потоков. Линейные соотношения и соотношения взаимности Онзагера. Термодинамика транспортных процессов. Стационарное состояние и условия минимума скорости прироста энтропии. Теорема Пригожина.

Применение линейной термодинамики в биологии. Термодинамические характеристики молекулярно-энергетических процессов в биосистемах. Нелинейная термодинамика. Общие критерии устойчивости стационарных состояний и перехода к ним вблизи и вдали от равновесия. Связь энтропии и информации в биологических системах.


следующая страница >>