Содержание курса

Раздел 1. Введение. Биологические системы

Биологические системы. Особенности их строения и функционирования в сравнении с неживыми системами. Стратегия жизни. Общие черты эволюции жизни. Уровни организации биологических систем: молекулярно-генетический, клеточный, органный, организменный, популяционный, биоценотический, экосистемный, биосферный.

Раздел 2. Молекулярно-генетический и клеточный уровни организации биологических систем

Элементный состав живой материи. Биомолекулы: структура и свойства белков, углеводов, липидов, нуклеиновых кислот. Самоорганизация пространственной структуры биополимеров.

Нуклеиновые кислоты как носитель генетической информации. Генный уровень организации материала наследственности и изменчивости.

Структурно-функциональная организация клетки. Типичные компоненты эукариотической клетки: оболочка, ядро, цитоплазма, их биологическая роль. Биологические мембраны: молекулярная структура и функции. Модели построения биологических мембран. Динамика мембран. Модельные липидные мембраны.

Ткани как клеточные ассоциации. Межклеточные контакты в тканях.

Раздел 3. Метаболические процессы в биологических системах

Основные принципы биоэнергетики. Ферменты как биологические катализаторы. Механизмы действия ферментов. Регуляция ферментативной активности. Применение ферментов в биотехнологии.

Поток энергии в биологических системах. Преобразование энергии в клетках: гликолиз, окисление жирных кислот, цикл трикарбоновых кислот, перенос электронов и окислительное фосфорилирование. Биоэнергетическая эффективность окисления углеводов и жирных кислот.

Фоторецепция. Фоторецепторные белки. Фотосинтез. Световая стадия. Фотосинтетическое фосфорилирование.

Метаболические процессы на уровне организмов. Биологическое значение дыхания. Происхождение типов обмена.

Раздел 4. Транспортные процессы в биологических системах

Транспортные процессы на клеточном уровне. Проницаемость мембран. Поры, каналы, переносчики. Транспортные АТФ-азы. Перенос веществ через биологические мембраны: пассивный и активный транспорт веществ. Электрогенные ионные насосы.

Транспортные процессы на уровне организмов. Транспорт у растений. Транспортные процессы в животных организмах. Общие особенности циркуляторной системы.

Раздел 5. Передача информации в биологических системах. Координация и регуляция

Системы управления в биологии. Рецепция в биологических системах. Клеточная поверхность: рецепторы, рециклирование мембран и передача сигналов. Хемосенсорика. Модель работы хемосенсоров. Эффекторы.

Общие принципы регуляции в живой системе. Природа нервного импульса. Синапс как структура, обеспечивающая передачу нервных импульсов. Организация нервной системы животных и человека. Память. Механизмы надежности нервной системы. Искусственные нейроны и нейронные сети.

Рецепторы как специализированные образования, их классификация, свойства. Рецепция в организме. Сенсорные системы как модели датчиков и систем обнаружения в технике. Персептроны.

Системы ориентации у животных. Механо-химические процессы на разных уровнях организации биосистем. Биомеханика. Различные способы локомоции у животных. Нейронная организация локомоции.