НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра анатомии, физиологии и валеологии
УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА КУРСА
ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИОЛОГИИ
для специализации 032406 – «Физиология»
при специальности
032400 – «Биология»
Разработана:
доктором биологических наук, профессором
каф. анатомии,
физиологии и
валеологии НГПУ
«Согласовано»:
зав. кафедрой
анатомии, физиологии
и валеологии НГПУ
профессор
____ ______________ 2001 г.
НОВОСИБИРСК 2001
СОДЕРЖАНИЕ
Пояснительная записка | 3 |
Тематический план курса «Основы молекулярной физиологии» | 4–6 |
Тема 1 Предмет «Молекулярная физиология», цели, задачи курса. | 4 |
Тема 2. Строение и функции клеточных мембран. | 4 |
Тема 3. Функциональное значение различных органоидов клетки. | 4 |
Тема 4. Структура и функции белков. Трансмембранные белки и их роль в транспортных процессах. | 5 |
Тема 5. Систематика ферментов. Роль ферментов во внутриклеточных процессах. | 5 |
Тема 6. Структура и функции гормонов. Мезанизм действия гормонов на клетки. | 5 |
ТЕМА 7. Молекулярные механизмы синаптического проведения | 5 |
ТЕМА 8. Функции фибриллярных белков. | 6 |
Контрольные вопросы | 6 |
Литература | 8 |
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
В настоящее время большое внимание в физиологии уделяется не только описанию физиологических процессов и механизмов их регуляции, но и изучению молекулярных основ их осуществления. Такой подход позволяет не только глубже изучить физиологические механизмы жизнедеятельности в норме и при некоторых нарушениях, но и разрабатывать стратегию коррекции на молекулярно-генетическом уровне. Однако, к сожалению, специального курса и учебников по предмету «Молекулярная физиология» до настоящего времени нет. Предмет «Молекулярная биология» направле, главным образом, на изучение генетических и белковых основ жизни, и совсем не касается вопросов анализа физиологических процессов на молекулярном уровне.
Целью настоящего курса является развитие представлений студентов о молекулярных механизмах проявления и регуляции физиологических процессов.
Задачи курса:
– представить современные данные о молекулярном уровне физиологических процессов;
– сформировать базовые понятия данного курса: связь между структурой и функциями белков, ферментов, гормонов и клеточных посредников (мессенджеров);
– ознакомить студентов с методами исследования в молекулярной физиологии;
- показать значение молекулярной физиологии в познании болезней человека, их профилактике и лечении;
- расширить общебиологическое мировоззрение будущих учителей.
ТЕМАТИЧЕСКИЙ План КУРСА
«ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИОЛОГИИ»
(Аудиторные занятия)
№ | Название темы | Кол-во часов Лекций Лаб/пр. Сам. раб. |
1 | Предмет «Молекулярная физиология», цели, задачи курса. | 2 2 |
2 | Строение и функции клеточных мембран | 2 2 |
3 | Функциональное значение различных органоидов клетки. | 2 2 4 |
4 | Структура и функции белков. Трансмембранные белки и их роль в транспортных процессах. | 4 2 6 |
5 | Систематика ферментов. Роль ферментов во внутриклеточных процессах | 2 2 4 |
6 | Структура и функции гормонов. Мезанизм действия гормонов на клетки. | 2 2 4 |
7 | Молекулярные механизмы синаптического проведения | 2 2 |
8 | Функции фибриллярных белков. | 2 2 |
Итого (час): 16 10 26
ТЕМА 1. Предмет «Молекулярная физиология», цели, задачи курса.
Виды регуляции физиологических процессов, их эволюция, роль химической, аутокоидной, нервной и гормональной регуляции. Взаимосвязь механизмов регуляции на молекулярном уровне. Молекулярные основы физиологических процессов в организме, органах и клетках. Предмет и методы, используемые в молекулярной физиологии.
ТЕМА 2. Строение и функции клеточных мембран.
История развития представлений о строении биологических мембран. Модели строения плазматических мембран (жидкостная, жидкомозаичная, глобулярная, бимолекулярная, фосфолипидная). Современные взгляды о составе и структуре плазматических мембран. Важнейшие функции биологических мембран: барьерная, транспортная, метаболическая, генерация биопотенциалов, клеточная рецепция и межклеточное взаимодействие. Методы изучения биологических мембран. Нарушения структуры и функции мембран при патологии.
ТЕМА 3. Функциональное значение различных органоидов клетки.
Развитие представлений о цитоморфологии. Современные взгляды об ультраструктуре животной клетки. Функциональное значение цитоплазмы и гиалоплазмы. Структура и функции митохондрий. Значение эндоплазматического ретикулума. Роль рибосом в белковом синтезе. Комплекс Гольджи и его роль в клетке. Лизосомальный аппарат клетки. Роль клеточного центра в делении. Микротрубочки, микрофибриллы, микротельца. Функциональное значение клеточного ядра, ядрышек. Основы цитофизиологии: биосинтетические процессы, жизненный цикл и деление клеток, движение клеток, фагоцитоз и пиноцитоз, дифференциация и специализация клеток, программированная смерть (апоптоз), старение и смерть клеток. Основы цитопатологии.
ТЕМА 4. Структура и функции белков. Трансмембранные белки и их роль в транспортных процессах.
Аминокислоты – основная структурная единица белка. Первичная, вторичная, третичная и четвертичная структура белка. Методы исследования структуры белка: фрагментация, денатурация, оптические методы, электрофорез, рентгеноструктурный анализ. Домены в белках. а-спираль и в-структура. Структурно-функциональная организация ионных и водных каналов и ионных насосов (натриевые, калиевые, кальциевые, хлорные, аквапорины, натрий-калиевая АТФаза, калий-водородная АТФаза, кальциевая АТФаза). Симпорты и антипорты.
ТЕМА 5. Систематика ферментов. Роль ферментов во внутриклеточных процессах.
Классификация ферментов по типу катализируемых реакций: оксидоредуктазы; трансферазы; гидролазы; лиазы; изомеразы; лигазы (синтетазы). Механизмы их действия. Общие понятия ферментативного катализа. Основные положения кинетики ферментативного катализа. Уравнение Михаэлиса-Ментен. Ингибирование ферментов. Аденоциклаза и Na, K-АТФаза как основные мембранные ферменты.
ТЕМА 6. Структура и функции гормонов. Механизм действия гормонов на клетки.
Роль гормонов в организме. Синтез и секреция гормонов. Классификация гормонов по химической природе (стероидные, белковые и полипептидные, производные аминокислот). Методы исследования гормонов: биохимические, радиоиммунологические, иммуноферментные, хроматографические). Рецепция гормонов на плазматической мембране и в ядре. Механизмы действия гормонов на клетку. Внутриклеточные мессенджеры – посредники в реализации гормонального ответа. Молекулярные механизмы нарушений гормональных влияний: аутоиммунные, на уровне рецепции, внутриклеточные.
ТЕМА 7. Молекулярные механизмы синаптического проведения.
Структура и функции химических синапсов. Молекулярные основы синтеза и секреции медиаторов. Классификация медиаторов. Рецепция медиаторов на постсинаптической мембране. Метаболизм медиаторов. Особенности ответа в зависимости от структуры медиаторов и рецепторов постсинаптической мембраны. Фармакология синаптической передачи. Нейрохимические основы деятельности нервной системы.
ТЕМА 8. Функции фибриллярных белков.
Структура и функции фибриллярных белков в организме. Основные виды фибриллярных белков: коллаген, эластин, кератины, фибронектин, ламинин. Патология фибриллярных белков и их роль в патогенезе некоторых заболеваний.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Предмет и методы, используемые в молекулярной физиологии
2. Виды регуляции физиологических процессов, их эволюция..
3. Роль химической, аутокоидной, нервной и гормональной регуляции..
4. Взаимосвязь механизмов регуляции на молекулярном уровне.
5. Молекулярные основы физиологических процессов в организме, органах и клетках.
6. Модели строения плазматических мембран (жидкостная, жидкомозаичная, глобулярная, бимолекулярная, фосфо-липидная).
7. Современные взгляды о составе и структуре плазматических мембран.
8. Важнейшие функции биологических мембран.
9. Методы изучения биологических мембран.
10. Нарушения структуры и функции мембран при патологии.
11. Современные взгляды об ультраструктуре животной клетки.
12. Функциональное значение цитоплазмы и гиалоплазмы.
13. Структура и функции митохондрий.
14. Значение эндоплазматического ретикулума. Роль рибосом в белковом синтезе.
15. Комплекс Гольджи и его роль в клетке. Лизосомальный аппарат клетки.
16. Роль клеточного центра в делении. Микротрубочки, микрофибриллы, микротельца.
17. Функциональное значение клеточного ядра, ядрышек.
18. Биосинтетические процессы в клетке.
19. Жизненный цикл и деление клеток.
20. Движение клеток, фагоцитоз и пиноцитоз.
21. Дифференциация и специализация клеток.
22. Программированная смерть (апоптоз), старение и смерть клеток.
23. Основы цитопатологии и пути коррекции.
24. Аминокислоты – основная структурная единица белка.
25. Первичная, вторичная, третичная и четвертичная структура белка.
26. Методы исследования структуры белка.
27. Домены в белках. а-спираль и в-структура.
28. Структурно-функциональная организация ионных и водных каналов и ионных насосов.
29. Симпорты и антипорты.
30. Классификация ферментов по типу катализируемых реакций.
31. Механизмы действия различных типов ферментов.
32. Основные положения кинетики ферментативного катализа. Уравнение Михаэлиса-Ментен.
33. Аденоциклаза и Na, K-АТФаза как основные мембранные ферменты.
34. Роль гормонов в организме. Синтез и секреция гормонов.
35. Классификация гормонов по химической природе.
36. Методы исследования гормонов.
37. Рецепция гормонов на плазматической мембране и в ядре.
38. Механизмы действия гормонов на клетку.
39. Внутриклеточные мессенджеры – посредники в реализации гормонального ответа.
40. Молекулярные механизмы нарушений гормональных влияний.
41. Структура и функции химических синапсов.
42. Молекулярные основы синтеза и секреции медиаторов. Метаболизм медиаторов.
43. Рецепция медиаторов на постсинаптической мембране. Классификация медиаторов.
44. Фармакология синаптической передачи.
45. Нейрохимические основы деятельности нервной системы.
46. Структура и функции фибриллярных белков в организме.
47. Основные виды фибриллярных белков: коллаген, эластин, кератины, фибронектин, ламинин.
48. Патология фибриллярных белков и их роль в патогенезе некоторых заболеваний
Литература
1. , , Иашвили возбудимых тканей.- Новосибирск, НГПУ, 1999, 128 с.
2. Гинецинский передача нервного импульса и эволюция мышечной функции. - Л.:Наука, 1970, 204 с.
3. Биофизическая химия.- М.:Мир. 1984.
4. Основы биохимии. - М.: Мир, 1985.
5. , Коротько человека. – М., 1998.
6. Руководство по физиологии. - Л– М., Наука, 1990-1998 гг.
7. Степанов биология. Структура и функции белков. - М.: Высшая школа, 1996, 335 с.
8. Судаков физиология. – М., 1999.
9. Теория химической передачи нервного импульса: Этапы развития. – Л.:Наука, 1981, 144 с.
10. Ткаченко физиологии человека. – Т.1-2. – СПб., 1994.
11. Физиология человека. – Т. 1, 2. – М., 1996.
12. Структура и механизм действия ферментов. - М.:Мир. 1980.
13. , Аминокислоты, пептиды, белки. - М.:Мир,
