Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

УТВЕРЖДАЮ

Декан ФМФ

В.К. Иванов

«_» _ _ г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Молекулярная физиология Кафедра-разработчик Биофизика Направление (специальность) подготовки 011200 Физика Наименование ООП Квалификация (степень) выпускника Магистр Образовательный стандарт Федеральный ГОС Форма обучения очная Соответствует ФГОС ВПО.

Утверждена протоколом заседания кафедры Биофизика № 2 от 17.05. Программу в соответствии с ФГОС ВПО разработали:

д.б.н. Р.Г. Парнова, к.б.н. М.Л. Фирсов 1. Цели и результаты изучения дисциплины 1.1. Цели изучения дисциплины Целью изучения дисциплины «Молекулярная физиология” является ознакомление студентов с современными представлениями о механизмах реализации физиологических функций организма на молекулярном уровне. В рамках курса на примере некоторых хорошо исследованных рецепторных и сенсорных клеточных структур рассматриваются конкретные молекулярные механизмы, обеспечивающие работу данных систем в норме и патологии. Большое внимание в курсе уделяется рассмотрению основных принципов внутриклеточной сигнализации и природе вторичных посредников. Понимание фундаментальных механизмов молекулярной организации данных систем позволяет получить представление о методах и задачах современной физиологии в целом.

Дисциплина направлена на увеличение научно-методического кругозора будущих исследователей, показывает общие закономерности фундаментальных механизмов реализации физиологических функций в организме.

1.2. Результаты обучения (компетенции) выпускника, в формирование которых вносит вклад освоение дисциплины Код Результат обучения (компетенция) выпускника ООП ОК- способностью демонстрировать углубленные знания в области математики и естественных наук ОК- способностью самостоятельно приобретать с помощью информационных технологий и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности, расширять и углублять свое научное мировоззрение ПК- способностью использовать знания современных проблем физики, новейших достижений физики в своей научно-исследовательской деятельности ПК- способностью самостоятельно ставить конкретные задачи научных исследований в области физики (в соответствии с профилем магистерской программы) и решать их с помощью современной аппаратуры, оборудования, информационных технологий с использованием новейшего отечественного и зарубежного опыта ПК- способностью свободно владеть профессиональными знаниями для анализа и синтеза физической информации (в соответствии с профилем подготовки) 1.3. Планируемые результаты освоения дисциплины -способность, самостоятельно выполнять исследовательские задач по теме магистерской программы;

-умение использовать знания и методы молекулярной физиологии для решения прикладных и инновационных задач в профессиональной области;

-способность к самостоятельному обучению новым методам и технологиям исследования;

-способность самостоятельно анализировать, обобщать и систематизировать результаты биофизических работ.

-способность использовать современные методы обработки и интерпретации биофизической информации при проведении научных исследований.

2. Место дисциплины в ООП Согласно ФГОС ВПО направления 011200 «Физика» (квалификация «магистр») дисциплина «Молекулярная физиология» относится к дисциплинам вариативной части профессионального цикла М.2.

Дисциплину «Молекулярная физиология» студенты изучают в 10-м семестре (пятый год обучения).

Изучение дисциплины «Молекулярная физиология» опирается на знания в области общей биологмм, молекулярной биологии клетки, метаболической биохимии, нормальной физиологии, полученные студентами на предшествующих этапах обучения.

Результаты изучения дисциплины «Молекулярная физиология» используются при изучении дисциплин профессионального цикла М.3, при выполнении НИРС и при подготовке магистерской диссертации.

Курс состоит из лекционного материала.

3. Распределение трудоёмкости освоения дисциплины по видам учебной работы 3.1. Виды учебной работы в том числе творческая проблемно-ориентированная самостоятельная – работа Общая трудоемкость освоения дисциплины в академических часах: 3.2. Формы контроля 4. Содержание и результаты обучения 4.1. Разделы дисциплины и виды учебной работы Сенсорная рецепция Генерация и распространение сигналов Передача и обработка сигналов Интегративная функция нейрона. Синаптическая пластичность – Молекулярное строение ионных каналов и методы электрофизиологических измерений 4.2. Содержание разделов и результаты изучения дисциплины 1. Сенсорная рецепция 1.1. Органы чувств Рецепторные системы и рецепторные модальности.

Общие принципы организации. Чувствительность и адаптация. Рецепторы, сопряженные с G-белками.

1.2. Фоторецепция и зрение Палочки и колбочки. Каскад фототрансдукции. Схема фототрансдукции. Представления возбуждения каскада фототрансдукции в палочке позвоночных. Схема выключения каскада фототрансдукции и активированного родопсина.

Кальциевая обратная связь в каскаде фототрансдукции. Зрительные пигменты. Цветное зрение. Обработка зрительной информации в сетчатке. Генетика и генная патология цветного зрения. Зрение беспозвоночных.

1.3. Механо- и хеморецепция Внутреннее ухо – общее строение, функции.

Рецепция ускорения и гравитации. Волосковые клетки. Молекулярные механизмы механорецепции.

Хеморецепция. Вкусовая, обонятельная и феромонная рецепция. Строение хеморецепторных клеток. Молекулярные механизмы хеморецепции.

2. Генерация и распространение сигналов 2.1. Потенциал покоя и потенциал действия Ионные механизмы генерации. Преобразования энергии при формировании потенциала покоя.

Зависимость потенциала от ионных проводимостей. Нернста.

Уравнение Нернста. Уравнение ГольдманаХоджкина-Катца. Электротонический потенциал и потенциал действия. Ионные механизмы возникновения и распространения. Активация и инактивация потенциалзависимых ионных каналов.

Рефрактерность.

2.2. Частотное кодирование информации Принципы генерации ритмов. Простые и сложные ритмы. Ионные и молекулярные механизмы генерации различных ритмов. Калиевые каналы как основное регулирующее звено.

3. Передача и обработка сигналов 3.1. Синаптическая передача Электрические и химические синапсы.

Возбуждающие и тормозные синапсы. Основные этапы передачи в химическом синапсе. Регуляция синаптической передачи. Ионотропные и метаботропные рецеторы.

3.2. Интегративная функция нейрона.

Синаптическая пластичность Нейрон как единичное звено обработки информации. суммации синаптических сигналов.

Особенности разных синаптических входов.

Распространение сигналов в дендритах Принципы суммации синаптических сигналов. Основные понятия. Виды пластичности. Эффект долговременной потенциации в гиппокампе. Роль метаботропных рецепторов.

4. Молекулярное строение ионных каналов и методы электрофизиологических измерений 4.1. Молекулярное строение ионных каналов Доменная организация и субъединичное строение.

Физико-химические принципы селективной проводимости. Молекулярные механизмы активации и инактивации.

4.2. Методы электрофизиологических измерений Знание методов Внеклеточное отведение. Внутриклеточное отведение. Метод фиксации потенциала. Локальная фиксация потенциала. Конфигурации. Регистрация одиночных каналов.

5. Образовательные технологии В преподавании дисциплины «Молекулярная физиология» используются преимущественно традиционные образовательные технологии - лекции.

Семинары по дисциплине «Молекулярная физиология» осуществляются в рамках общей программы дисциплины «Иностранный язык в сфере профессиональной коммуникации» (10-й и 11-й семестр).

Объм лекционных занятий составляет 100% общего объма аудиторных занятий.

Превышение предельного норматива, установленного ФГОС ВПО для ООП, компенсируется уменьшенной долей лекционных занятий по другим дисциплинам в рамках ООП и в целом по ООП норматив выполнен.

Занятия в активной и интерактивной формах Интерактивные практические занятия (семинары) по темам рефератов 6. Лабораторный практикум Не предусмотрен.

7. Практические занятия Семинары по дисциплине «Молекулярная физиология» осуществляются в рамках общей программы дисциплины «Иностранный язык в сфере профессиональной коммуникации» (9-й, 10-й и 11-й семестр).

8. Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов Самостоятельная работа студентов в рамках дисциплины «Молекулярная физиология»

направлена на закрепление и углубление освоения учебного материала и включает следующие виды самостоятельной работы:

- работу с лекционным материалом и с рекомендованной учебной литературой;

- подготовку к зачету;

- напмсание, презентация и защита реферета.

Примерные темы для рефератов:

Рецепторы, сопряженные с G-белками. Кальциевая обратная связь в каскаде фототрансдукции Зрительные пигменты. Цветное зрение Строение хеморецепторных клеток.

Генетика и генная патология цветного зрения Молекулярные механизмы хеморецепции Ионные механизмы генерации сигналов Активация и инактивация потенциалзависимых ионных каналов.

Принципы генерации ритмов.

Ионные и молекулярные механизмы генерации различных ритмов.

Электрические и химические синапсы.

Регуляция синаптической передачи сигналов Нейрон как единичное звено обработки информации.

Эффект долговременной потенциации в гиппокампе.

Физико-химические принципы селективной проводимости.

Метод регистрации одиночных каналов.

Примерное распределение времени самостоятельной работы студентов подготовка к лабораторным работам, к практическим и семинарским занятиям подготовка к контрольным работам, коллоквиумам, зачтам поиск, изучение и презентация информации по заданной проблеме, анализ научных публикаций по заданной теме 9. Учебно-методическое обеспечение дисциплины 9.1. Адрес сайта курса РПД размещается по адресу http://biophysics.spbstu.ru/399_01w.html.

9.2. Рекомендуемая литература Основная литература Автор, название, место издания, издательство, год (годы) Год К-во Место 2. Физиология человека. учеб. пособие. / Т. Т. Каверзнева — 2008 40 Библиотека СПб. Изд-во Политехн. ун-та, Березов, Б.Ф. Коровкин — Москва Медицина, направл. 510600 "Биология" и биол. спец.. / Ю. С. Ченцов — М. Академкнига, 1. Курс лекций по физиологии для студентов высших учебных Библиотека заведений, обучающихся по физико-техническим направлениям. в 2 т.. / В. О. Самойлов — СПб. ИнформМед, естественнонауч. направлениям и специальностям. / В. И.

Слесарев — СПб. Химиздат, Дополнительная литература 1. Биология. Учеб. для мед. спец. вузов. В 2 кн.. / В.Н. Ярыгин, В.И. Васильева, И.Н.

Волков, В.В. Синельщикова — Москва Высшая школа, Ресурсы Интернета 1. Журнал эволюционной биохимии и физиологии = Journal of Evolutionary Biochemistry and Physiology / / http://enet.spb.ru/journr.htm 9.3. Технические средства обеспечения дисциплины http://univertv.ru/, раздел Биология;

http://www.humbio.ru/, база знаний по биологии человека;

http://www.bio.fizteh.ru/student/files/biology/biolections/ Интернет-портал «Легендарный Физтех».htm 10. Материально-техническое обеспечение дисциплины Аудиторный класс, наличие проектора для демонстрации наглядных пособий и экрана.

Компьютерный класс, лицензионное программное обеспечение, Internet.

11. Критерии оценивания и оценочные средства 11.1. Критерии оценивания Качество освоения дисциплины "Молекулярная физиология" оценивается посредством проведения зачета (примеры экзаменационных билетов приведены в разделе 11.2)..

При выставлении итоговой отметки принимается во внимание активность студента на занятиях, проводимых в интерактивной форме, учитывается качество написания и представления рефератов и качество представления данных в виде доклада на семинаре.

11.2. Оценочные средства Контрольные вопросы к зачету:

1. Рецепторы, сопряженные с G-белками 2. Кальциевая обратная связь в каскаде фототрансдукции 3. Зрительные пигменты. Цветное зрение 4. Зрение беспозвоночных 5. Вкусовая, обонятельная и феромонная рецепция 6. Строение хеморецепторных клеток.

7. Генетика и генная патология цветного зрения 8. Молекулярные механизмы хеморецепции 9. Уравнение Гольдмана-Ходжкина-Катца.

10. Преобразования энергии при формировании потенциала покоя.

11. Уравнение Нернста.

12. Ионные механизмы генерации сигналов 13. Активация и инактивация потенциалзависимых ионных каналов.

14. Рефрактерность.

15. Потенциал действия 16. Принципы генерации ритмов.

17. Ионные и молекулярные механизмы генерации различных ритмов.

18. Калиевые каналы как основное ритм-регулирующее звено.

19. Электрические и химические синапсы.

20. Возбуждающие и тормозные синапсы.

21. Основные этапы передачи в химическом синапсе.

22. Регуляция синаптической передачи.

23. Ионотропные и метаботропные рецеторы.

24. Нейрон как единичное звено обработки информации.

25. Особенности разных синаптических входов.

26. Распространение сигналов в дендритнвх клетках.

27. Принципы суммации синаптических сигналов.

28. Синаптическая пластичность 29. Эффект долговременной потенциации в гиппокампе.

30. Роль метаботропных рецепторов.

31. Доменная организация и субъединичное строение ионных каналов.

32. Физико-химические принципы селективной проводимости.

33. Молекулярные механизмы активации и инактивации.

34. Метод фиксации потенциала.

35. Локальная фиксация потенциала.

36. Регистрация одиночных каналов.

12. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины Дополнительные рекомендации отсутствуют.