Раздел 1. Единство принципов структуры и функционирования

живых организмов (10 ч)

[1], с. 7 … 13; [4], с. 44 … 54

Единство элементарного состава. Единство типов химических связей. Единство мембранного типа строения субклеточных образований. Единство клеточного строения. Единство строения многоклеточных организмов. Единство биохимических реакций и циклов. Единство дыхания.

Раздел 2. Основы термодинамики процессов жизнедеятельности (30 час.)

[1], с. 15 … 31; [4], с. 56 … 70; [5], с. 125 … 135

2.1. Классическая термодинамика (10 ч)

Термодинамические системы. Функции состояния систем. Первый закон термодинамики, энтальпия, закон Гесса. Второе начало термодинамики и живые организмы.

2.2. Термодинамика стационарных состояний (10 ч)

Основные закономерности термодинамики открытых систем. Баланс энтропии при росте и развитии организмов. Стационарное состояние. Теорема Пригожина.

2.3. Теплообразование и механизмы регуляции температуры в живых системах (10 ч)

Теплообразование в живых системах. Основной обмен. Условия теплообмена организма с окружающей средой. Регуляция температуры в живых организмах.

Раздел 3. Основы молекулярной биофизики (10 ч)

[1], с. 31 … 50; [5], с. 46 … 54

Физические свойства клеток. Макромолекулы, их физические свойства. Состав белковых молекул, структура белка, сильные и слабые взаимодействия, связь между первичной и пространственной структурами белка. Нуклеиновые кислоты, генетический код, биосинтез белка. Мутации. Проблемы молекулярной биофизики.

Раздел 4. Мембранология (40 ч)

4.1. Функции клеток и клеточных структур (10 ч)

[1], с. 50 … 63; [2], с. 8 … 31; [4], с. 146 … 151, 171 … 184

Клетка как структурная и функциональная единица живого организма. Единые принципы строения клеток. Клеточные мембраны, их структура. Виды биологических мембран. Биофизические методы выделения и изучения биологических мембран. Искусственные мембраны и их роль в изучении свойств биологических мембран.

Мембранный транспорт веществ. Диффузия и уравнения диффузии.

Электрохимический градиент. Фильтрация и осмос, осмотическое и онкотическое давления, водный обмен. Активный транспорт веществ, его роль в поддержании ионных градиентов.

4.2. Биоэлектрические явления (20 ч)

[1], с. 63 … 83; [2], с. 67 … 111

Электрические свойства и электрическая активность биологических объектов. Пассивные электрические свойства биотканей: электрическое сопротивление клеток, сопротивление нервного волокна, явление поляризации. Экспериментальное определение проводимости клеточных мембран.

Электрорецепторы. Активные биоэлектрические явления: механизмы возникновения биоэлектрических потенциалов. Распространение нервного импульса. Донановский равновесный потенциал. Расчёт мембранной разности потенциалов.

Потенциал покоя клеток, его физиологические функции. Особенности регистрации биопотенциалов. Микроэлектроды и микроэлектродная техника. Ионные механизмы возникновения мембранного потенциала.

Потенциал действия. Ионные механизмы генерации тока действия. Моделирование процессов нервного возбуждения.

4.3. Биофизика мышечного сокращения (10 ч)

[1], с. 83 … 94; [2], с. 143 … 163; [4], с. 178 … 216

Структура мышц и мышечных белков. Механизм мышечного сокращения, роль кальция. Энергетика сокращения. Связь между силой сокращения и удлинением саркомера. Теплота активации и теплота укорочения мышечного волокна.