«ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА СПЕЦИАЛЬНОСТИ 060101 – ЛЕЧЕБНОЕ ДЕЛО КВАЛИФИКАЦИЯ – ВРАЧ Рабочие программы учебных дисциплин (ГОС-2000) Тюмень 2010 Содержание I. Гуманитарные и социально – экономические ...»

- склонность к обдуманному риску, к самосовершенствованию, к постоянному пополнению своих знаний.

Задачи преподавания.

Студент должен знать:

- основы дифференциального и интегрального исчисления, - основные понятия теории вероятностей и математической статистики, - основы корреляционного, регрессионного и дисперсионного анализов, - основные понятия информатики.

- технику безопасности при работе с вычислительной техникой, основанной на знаниях дозиметрии ионизирующих излучений и электробезопасности.

Студент должен уметь:

- формулировать задачи на языке математических символов;

- решать простейшие дифференциальные уравнения;

- делать анализ полученных результатов;

-определять точечные и интервальные оценки параметров генеральной совокупности по выборке;

- создавать и редактировать текстовую и графическую информацию;

-использовать пакеты прикладных программ для статистической обработки данных и математического моделирования;

- работать с базами данных и экспертными системами;

- применять компьютеры для исследования физических и биологических процессов с использованием моделей.

Перечень дисциплин, необходимых для усвоения курса высшей математики и информатики.

Высшая математика является базовой для дисциплин естественнонаучного толка, с целью профилизации курса и целесообразного использования полученных знаний, необходимо комплексирование со следующими дисциплинами:

Медицинская и биологическая физика.

Общая и биоорганическая химия.

Нормальная анатомия.

Название Се- Учеб Часов Всего Само- В том числе дисциплины мест ных в не- часов стоятельная Лек Лабораторные информатика Тема №1. Количественные показатели в биологии и медицине. Специфика медико-биологических измерений. Понятие о системе.

Математическая модель. Основные принципы и этапы математического моделирования. Понятие натурного, математического и вычислительного эксперимента, их взаимосвязь. Математические методы, применяемые в медицине.

Дифференциальное и интегральное исчисления. Понятие функции.

Понятие производной функции. Физический, геометрический, аналитический смыслы производных. Производные разных порядков. Дифференциал функции. Частные производные. Понятие о полном дифференциале. Производная по направлению. Градиент скалярной функции.

Тема №2. Неопределённый интеграл. Определённый интеграл. Методы интегрирования.

Тема №3. Понятие об обыкновенных дифференциальных уравнениях. Методы решения некоторых дифференциальных уравнений.

Тема №4. Элементы теории вероятностей. Случайное событие. Вероятность случайного события. Закон сложения вероятностей. Условия нормировки.

Условная вероятность. Закон умножения вероятностей. Формула Байеса.

Случайные величины. Распределение непрерывных и дискретных случайных величин и их характеристики: математическое ожидание, дисперсия, среднее, квадратическое отклонение.

Законы распределения случайных величин. Нормальный закон распределения.

Тема №5.Основные понятия математической статистики. Генеральная совокупность и выборка. Статистическое распределение (вариационный ряд). Гистограмма. Полигон. Характеристики положения (мода, медиана, выборочная средняя) и рассеяния (выборочная дисперсия и выборочное среднее квадратическое отклонение). Оценка параметров генеральной совокупности по её выборке (точечная и интервальная). Доверительный интервал и доверительная вероятность.

Статистическая проверка гипотез. Общая постановка задачи проверки гипотез. Проверка гипотез относительно средних. Проверка гипотез для дисперсий. Проверка гипотез о законах распределения. Непараметрические критерии.

Корреляционный и регрессионный анализ. Функциональная и корреляционная зависимости. Коэффициент линейной корреляции и его свойства.

Проверка гипотезы о значимости выборочного коэффициента линейной корреляции. Выборочное уравнение линейной регрессии. Нелинейная регрессия.

Корреляционное отношение. Коэффициент корреляции рангов Спирмэна.

Элементы дисперсионного анализа. Влияние различных уровней одного фактора на групповые средние. Анализ двухфакторных комплексов. Многофакторный комплекс. Понятие о планировании эксперимента.

Анализ временных рядов. Понятие временного ряда. Определение тренда.

Стационарность. Автокорреляционный анализ. Преобразование Фурье. Понятие о многомерном анализе временных рядов.

Тема №1. Предмет и задачи информатики. Признаки, условия и последствия информатизации общества. Понятие о медицинской информатике. Основные положения и понятия кибернетики. Кибернетика и информатика. Аппаратные и программные средства в новых информационных технологиях. Поколения ЭВМ.

Тема №2. Технические средства ЭВМ. Форма представления информации в ЭВМ. Единицы бит и байт. Структура ЭВМ. Характеристики ЭВМ. Процессор. Оперативная память. Накопители на жёстких и гибких магнитных дисках. Мониторы. Клавиатура. Принтеры. Понятие о компьютерных сетях.

Тема №3. Операционная система (ОС). Основные составные части дисковой операционной системы (ДОС). Файлы и команды ДОС. Диалог пользователя с ДОС. Работа с файлами, каталогами, дисками, экраном и принтером. Утилиты. Программы-оболочки. Пути развития ОС.

Тема №4. Обработка текстов. Обзор текстовых редакторов. Считывание и запись текстового файла. Стирание, вставка и замена символов, слов, строк.

Блочные операции: выделение блока, копирование, перемещение, удаление блоков, запись блоков на диск и вывод на печать. Задание формата текстового документа, форматирование. Управление режимами печати. Выбор шрифтов для печати.

Машинная графика. Системы машинной графики. Назначение и работа с манипулятором «мышь». Выбор типа графики и её построения. Выбор параметров графики. Редактирование графического изображения. Блочные манипуляции: копирование, перемещение, зеркальное отображение, повороты, растяжение, снятие, удаление и изменение фрагментов изображения.

Возможности создания анимированных изображений.

Языки и системы программирования. Этапы решения задачи: построение математической модели задачи, алгоритмизация, программирование, отладка и контрольных примеров. Способы описания алгоритмов. Обзор языков программирования. Языки низкого и высокого уровней. Системы программирования. Особенности разработки прикладных программ. Программная документация.

Тема №5. Электронные таблицы. Назначение электронных таблиц. Электронный бланк. Базы данных. Принципы построения и назначение баз данных. Реляционные, иерархические, сетевые базы данных. Создание и модификация структуры и содержимого файла. Просмотр отдельных записей, групп записей и всего файла. Полиэкранное редактирование записей файла, вставка, удаление и добавление записей. Общие характеристики и описание команд систем управления базами данных. Примеры баз данных медицинского назначения.

Автоматизированные рабочие места (АРМ). Состав автоматизированного рабочего места. Программное обеспечение АРМ. АРМ врачаспециалиста. Экспертные системы (ЭС), назначение и принципы построения ЭС. Классификация ЭС. Методы разработки ЭС. Этапы разработки ЭС.

Представление знаний. Медицинские экспертные системы.

Неопределённый интеграл. Определённый интеграл.

Дифференциальные уравнения первого порядка Дифференциальные уравнения второго порядка Элементы теории вероятностей Введение в математическую статистику Общие сведения об измерениях и погрешностях Основы теории обработки результатов измерений Введение в понятие "Вычислительная техника".

Устройства ввода-вывода информации.

Программное обеспечение.

5. Тематический план лабораторных и практических занятий.

Введение в предмет. Количественные показатели в биологии и медицине. Понятие функции. Предел функции.

Понятие производной функции. Физический, геометрический, аналитический смыслы производных. Производные разных порядков. Дифференциал функции. Частные производные. Понятие о полном дифференциале. Производная по направлению. Градиент скалярной функции.

Неопределённый интеграл. Методы интегрирования. Метод подстановки. Метод интегрирования по частям.

Определённый интеграл. Свойства определённого интеграла. Особенности использования основных методов интегрирования для решения определённых интегралов.

Понятие об обыкновенных дифференциальных уравнениях. Методы решения некоторых дифференциальных уравнений. Однородные дифференциальные уравнения первого порядка, решаемые путём разделения переменных. Однородные дифференциальные уравнения второго порядка с постоянными коэффициентами.

Контрольная работа по пройденным темам.

Лабораторная работа: «Методы статистической обработки Завершение лабораторной работы. Зачёт по методам статистической обработки опытных данных.

Введение в информатику. Введение в понятие "вычислительная техника" Программная оболочка WINDOWS XP (проводник).

Текстовый редактор «Microsoft Word 2003».

Приложения «Microsoft Word 2003».

Графический редактор MS Paint.

Компьютерные сети.

Информационные ресурсы сети «INTERNET».

Автоматизированные рабочие места (АРМ).

6. Тематический план самостоятельной работы Математическая модель. Основные принципы и этапы математического моделирования. Понятие натурного, математического и вычислительного эксперимента, их взаимосвязь. Математические методы, применяемые в медицине.

Статистическая проверка гипотез. Общая постановка задачи проверки гипотез. Проверка гипотез относительно средних. Проверка гипотез для дисперсий. Проверка гипотез о законах распределения. Непараметрические критерий.

Корреляционный и регрессионный анализ. Функциональная и корреляционная зависимости. Коэффициент линейной корреляции и его свойства. Проверка гипотезы о значимости выборочного коэффициента линейной корреляции. Выборочное уравнение линейной регрессии. Нелинейная регрессия. Корреляционное отношение. Коэффициент корреляции рангов Спирмэна.

Элементы дисперсионного анализа. Влияние различных уровней одного фактора на групповые средние. Анализ двухфакторных комплексов. Многофакторный комплекс.

Понятие о планировании эксперимента.

Анализ временных рядов. Понятие временного ряда.

Определение тренда. Стационарность. Автокорреляционный анализ. Преобразование Фурье. Понятие о многомерном анализе временных рядов.

Предмет и задачи информатики. Признаки, условия и последствия информатизации общества. Понятие о медицинской информатике. Основные положения и понятия кибернетики. Кибернетика и информатика. Аппаратные и программные средства в новых информационных технологиях. Поколения ЭВМ Учебно-методические материалы по дисциплине.

Основная литература (ЛО):

1. Морозов Ю.В. Основы высшей математики. - М., 2001г.

Дополнительная литература (ЛД):

1. Лобоцкая Н.Л., Морозов Ю.В. Высшая математика. - М., 1987г.

2. Самоучитель по работе с персональным компьютером операционной системы Microsoft Windows XP и Интернет. М.: Новый издательский дом, 2005г.

3. Буймова Д.П., Интернет для начинающего пользователя, М.: Айрис Пресс, 2005г.

Цель курса - обучение студентов лечебного факультета физикотехническим, биофизическим знаниям и умениям, необходимым как для обучения другим учебным дисциплинам, так и для непосредственного формирования врача.

Наряду с этим, во время обучения студентов на кафедре медицинской и биологической физики ставится цель формирования личности с определённым набором качеств, которая должна быть, прежде всего:

- гражданином своего государства;

- патриотом;

- обладать веротерпимостью;

- не допускать националистических проявлений, экстремизма;

- обладать широким кругозором, устоявшимся мировоззрением;

- быть человеком коммуникабельным, способным к диалогу.

Будущий врач должен обладать также такими качествами, как:

- умение ценить уникальность человеческой жизни;

- способность к состраданию;

- оценивать последствия своих действий;

- склонность к обдуманному риску, к самосовершенствованию, к постоянному пополнению своих знаний.

Цели и задачи преподавания дисциплины Медицинская и биологическая физика является фундаментальной дисциплиной, которой принадлежит важная роль в теоретической подготовке врачей. Курс объединяет избранные разделы общей физики, которые необходимы для решения медицинских задач (медицинская физика) и биологической физики (физические явления в биологических системах, физикохимические основы жизнедеятельности), имеющих важное значение для формирования у будущего врача основ естественнонаучного мышления.

Особенностью настоящего периода развития медицины является использование количественных показателей на этапах диагностики, лечения и профилактики болезней, что невозможно без применения современных инструментальных методов диагностики и лечения. Вследствие этого важным элементом современного высшего медицинского образования являются знания медицинской и биологической физики.

Описание процессов жизнедеятельности на основе фундаментальных физических законов формирует у студентов теоретическую базу для понимания причин и патогенеза заболеваний, выбора обоснованной стратегии лечения.

Задачи преподавания.

Студент должен знать:

- наиболее общие физические закономерности, лежащие в основе процессов, протекающих в организме;

- физические свойства некоторых биологических тканей и жидкостей;

- характеристики физических факторов (лечебных, климатических, производственных), оказывающих воздействие на организм, биофизические механизмы такого воздействия;

- физическую характеристику информации на выходе медицинского прибора;

- назначение и физические характеристики основных видов медицинской аппаратуры;

- дозиметрию ионизирующих излучений;

- технику безопасности при работе с аппаратурой.

Студент должен уметь:

- производить основные физические измерения, обрабатывать результаты измерений и использовать для этого вычислительные средства;

- работать на электромедицинской аппаратуре, определённой типовым перечнем оборудования;

- применять компьютеры для исследования физических и биологических процессов с использованием моделей.

Перечень дисциплин, необходимых для усвоения курса медицинской и биологической физики.

Медицинская и биологическая физика является базовой для целого ряда медико-биологических дисциплин. С целью профилизации курса и исключения дублирования материала необходимо комплексирование со следующими дисциплинами:

1. Общая и биоорганическая химия.

2. Биология.

3. Нормальная анатомия.

4. Высшая математика.

5. Физиология.

Введение.

Формы движения материи. Физическая форма движения материи, ее специфика и взаимосвязь с другими формами движения материи.

Определение физики как науки, ее предмет и методы исследования. Медицинская физика как раздел прикладной физики, ее особенности и структура.

Определение биофизики как науки, ее предмет и методы исследования. Основные разделы биофизики. Связь биофизики с другими естественными науками. Значение физики и биофизики для медицины.

Механические колебания и волны.

Периодические механические процессы в живом организме. Различные виды колебаний: свободные (затухающие и незатухающие), вынужденные и автоколебания. Уравнения колебаний.

Сложное колебание и его гармонический спектр.

Механические волны. Уравнение волны. Поток энергии волны. Вектор Умова. Эффект Доплера и его использование для медико-биологических исследований. Ударные волны.

Акустика. Физические характеристики звука. Характеристики слухового ощущения и их связь с физическими характеристиками звука. Звуковые измерения. Аудиометрия. Шумометр. Биофизика звуковой рецепции.

Физические основы звуковых методов исследования в клинике. Фонокардиограф.

Ультразвук. Источники и приемники ультразвука. Особенности распространения ультразвуковых волн. Применение ультразвука в диагностике.

Ультразвуковой локационный прибор. Действие ультразвука на вещество, на клетки и ткани организма. Использование ультразвука для лечения, аппарат ультразвуковой терапии и ультразвуковой хирургии.

Инфразвук, особенности его распространения. Биофизические основы действия инфразвука.

Вибрации, их физические характеристики.

Процессы переноса в биологических системах. Биомеханика.

Внутреннее трение (вязкость) жидкости. Уравнение Ньютона. Ньютоновские и неньютоновские жидкости. Кровь как неньютоновская жидкость.

Влияние физических свойств эритроцитов на вязкость крови. Ламинарное и турбулентное течение. Число Рейнольдса. Ламинарное течение вязкой жидкости в цилиндрических трубах. Формула Пуазейля. Гидравлическое сопротивление. Распределение давления при течении реальной жидкости по труба постоянного, переменного сечения и разветвленным.

Методы определения вязкости жидкостей, определение вязкости крови. Вискозиметры.

Механические свойства биологических тканей: кость и кровеносные сосуды.

Биофизика мышечного сокращения. Структура и реологические свойства мышц. Модель скользящих нитей. Уравнение Хилла, работа одиночного сокращения. Электромеханическое сопряжение в мышцах.

Биомеханика движения крови по кровеносным сосудам. Модели кровообращения. Ударный объем крови. Пульсовые волны, зависимости скорости распространения от параметров сосуда.

Сфигмограф. Механокардиограф. Методы и приборы для определения скорости кровотока. Физические основы клинического метода измерения давления крови. Прибор для измерения давления крови. Аппарат искусственного кровообращения.Работа и мощность сердца.

Термодинамика как наука. Первое и второе начало термодинамики.

Термодинамика открытых неравновесных систем.

Строение и физические свойства биологических мембран. Жидкие кристаллы. Модели мембран. Липосомы и их применение в медицине.

Диффузия в жидкости. Уравнение Фика. Уравнение диффузии для мембран.

Коэффициент проницаемости. Перенос ионов в электролите при наличии электронного поля. Уравнение Теорелла. Уравнение Нернста-Планка и его выражение для мембраны. Разновидность пассивного переноса молекул и ионов через мембраны. Ионные каналы биологических мембран. Активный транспорт. Опыт Уссинга. Ионные насосы и их виды. Сопряженные процессы в ионных насосах Биоэлектрогенез. Электрические и магнитные свойства тканей и окружающей среды.

Электрическое поле. Напряженность и потенциал электрического поля. Энергия электрического поля. Электрический ток. Плотность и сила тока.

Электродвижущая сила источника тока.

Электрический диполь. Диполь в электрическом поле. Электрическое поле диполя. Понятие о дипольном электрическом генераторе (токовом диполе).

Электропроводимость биологических тканей и жидкостей для постоянного тока. Методы измерения. Первичные процессы в тканях при гальванизации и лечебном электрофорезе. Аппараты терапии постоянным током.

Аэроионы, их классификация и лечебно-профилактическое значение. Источники аэроионов: баллоэлектрический эффект и электрический разряд.

Аэроионизаторы. Электрический душ.

Биоэлектрические потенциалы. Мембранные потенциалы и их ионная природа. Уравнение Гольдмана-Ходжкина-Катца. Потенциал покоя. Механизм генерации потенциала действия. Уравнение Ходжкина-Хаксли. Ионные токи при возбуждении мембраны. Распространение потенциала действия по нервному волокну.

Физические основы электрографии тканей и органов. Прямая и обратная задача электрографии. Задачи исследования электрических полей в организме.

Представление об эквивалентном электрическом генераторе органов и тканей. Дипольный эквивалентный электрический генератор сердца. Генез электрокардиограмм в рамках модельного дипольного эквивалентного электрического генератора сердца. Физические основы векторэлектрокардиографии.

Активно-возбудимые среды (ABC), их свойства. Особенности распространения волн в ABC. Tay-модель распространения возбуждения в сердечной мышце. Трансформация ритма волн возбуждения в сердце. Непрерывная циркуляция волн возбуждения в миокарде, ревербератор.

Магнитное поле. Индукция магнитного поля. Действие магнитного поля на движущийся электрический заряд. Напряженность магнитного поля.

Электромагнитная индукция. Энергия магнитного поля.

Магнитные свойства вещества. Понятие о магнитобиологии и биомагнетизме.

Физические магнитобиологии и биомагнетизме. Физические основы магнитокардиографии. Использование ферромагнитных материалов в медицине. Аппарат терапии переменным магнитным полем.

Электромагнитные колебания и волны.

Свободные электромагнитные колебания. Дифференциальные уравнения свободных электрических колебаний (незатухающих и затухающих).

Апериодический разряд конденсатора. Постоянная времени. Импульсный сигнал и его параметры. Изменение формы импульсного сигнала при прохождении им линейной цепи.

Переменный ток. Резонанс в цепи переменного тока. Природа емкостных свойств тканей организма. Эквивалентная электрическая схема тканей организма. Дисперсия диэлектрической проницаемости. Область альфа-, бета -,гамма- дисперсии.

Физические основы реографии и ее применение в медицине. Реограф.

Оценка жизнеспособности и патологических изменений тканей и органов по частотной зависимости импеданса и углу сдвига фаз между током и напряжением.

Электромагнитная волна. Уравнение электромагнитной волны. Объемная плотность энергии электромагнитного поля. Вектор Умова-Пойнтинга.

Шкала электромагнитных волн. Классификация частотных интервалов, принятая в медицине.

Физические процессы, происходящие в тканях организма под воздействием высокочастотного тока, (дарсонвализация и электрохирургия), переменного магнитного поля высокой и ультравысокой частоты (индуктотермии), электрического поля ультравысокой частоты (УВЧ - терапия), электромагнитных волн сверхвысокочастотного (микроволновая терапия и ДЦВ - терапия) и крайневысокочастотного диапазонов (КВЧ - терапия).

Медицинская электроника.

Предмет общей медицинской электроники. Основные группы электронных медицинских приборов и аппаратов. Способы обеспечения безопасности при работе электронной медицинской аппаратуры. Надежность медицинской аппаратуры.

Общая схема съема, передачи и регистрации (отображения) медикобиологической информации.

Электроды для съема биоэлектрического сигнала. Датчики медикобиологической информации. Назначение, классификация и принципы работы датчиков, используемых в медицине.

Аналоговые регистрирующие устройства. Различные системы регистрации непрерывной информации и их характеристики.

Усиление электрического сигнала. Электронные усилители. Коэффициент усиления усилителя, входное и выходное сопротивление. Амплитудная характеристика усилителя. Амплитудные (нелинейные) искажения и их предупреждение. Частотная характеристика усилителя. Частотные (линейные) искажения и их предупреждение. Полоса пропускания. Классификация усилителей.

Особенности усиления биоэлектрических сигналов: частотная характеристика усилителей, согласование сопротивлений. Устранение помех.

Передача медико-биологической информации на расстояние: радиотелеметрия, эндорадиозонд. Структурные схемы медицинских приборов, регистрирующих (отображающих) биопотенциалы (электрокардиоскоп, электрокардиограф, электроэнцефалограф и др.).

Генераторы гармонических и импульсных (релаксационных) электрических колебаний.

Физиотерапевтические аппараты низкочастотной терапии. Электронные стимуляторы для физиологических исследований и для лечебных целей.

Типы и устройства кардиостимуляторов. Дефибрилляторы.

Физиотерапевтические аппараты высокочастотной терапии.

Терапевтический контур. Особенности устройства электродов для передачи воздействия на пациента.

Аппараты электрохирургии. Аппараты микроволновой, ДЦВ - и КВЧ - терапии.

Оптика.

Интерференция света. Когерентность. Интерферометры и их применение. Интерференционный микроскоп. Дифракция на щели в параллельных лучах. Дифракционная решетка. Дифракционный спектр. Дифракция электромагнитных волн на пространственных структурах. Формула ВульфаБреггов. Основы рентгеноструктурного анализа.

Поляризация света. Свет естественный и поляризованный. Поляризация света при двойном лучепреломлении. Вращение плоскости поляризации.

Поляриметрия. Исследование биологических тканей в поляризованном свете.

Законы преломления света. Волоконная оптика, ее использование в медицинских приборах. Эндоскоп с волоконной оптикой.

Элементы геометрической оптики.Оптическая система глаза. Аккомодация. Угол зрения. Разрешающая способность. Недостатки оптической системы глаза и их исправление при помощи линз.

Оптическая микроскопия. Устройства микроскопа. Формула для увеличения.

Разрешающая способность. Значение апертурного угла. Формула для разрешения. Ультрафиолетовый микроскоп. Иммерсионные системы. Полезное увеличение. Специальные приемы микроскопии: измерение размеров малых объектов, микропроекция, микрофотография, методы фазового контраста, метод темного поля (ультрамикроскопия).

Физика атомов и молекул. Элементы квантовой биофизики.

Волновые свойства частиц. Дифракция электронов. Электронный микроскоп:

понятие об устройстве, увеличении и пределе разрешения. Различные виды электронной микроскопии. Применение электронных микроскопов в биологии и медицине.

Основные представления квантовой механики. Особенности излучения и поглощения энергии атомами и молекулами.

Поглощение света. Закон Бугера-Ламберта-Бера. Концентрационная колориметрия. Фотоэлектроколориметры.

Оптические атомные спектры. Молекулярные спектры. Спектры поглощения молекул некоторых биологически важных соединений. Применение спектрофотометрии в медицине и биологии.

Различные виды люминесценции. Фотолюминесценция. Правило Стокса. Спектры фотолюминесценции и спектры возбуждения фотолюминесценции. Фотолюминесцентный качественный и количественный анализ биологических объектов. Люминесцентная микроскопия. Люминесцентные метки и зонды их применение в биологии и медицине. Хемилюминесценция, механизм генерации хемилюминесценции.

Тепловое излучение тел. Характеристики теплового излучения. Черное тело. Серые тела. Закон Кирхгофа. Формула Планка. Закон СтефанаБольцмана. Закон Вина. Излучение Солнца: спектр, солнечная постоянная.

Инфракрасное и ультрафиолетовое излучение и их применение в медицине.

Устройство аппаратов светолечения (инфракрасного и ультрафиолетового излучения).

Излучение тела человека. Использование термографии в диагностических целях. Устройство термографа и тепловизора.

Фотобиология. Первичные стадии и спектр действия фотобиологических процессов, квантовый выход и поперечное сечение фотохимических превращений молекул. Молекулярная и квантовая биофизика фоторецепции.

Индуцированное излучение. Оптические квантовые генераторы (лазеры). Основное свойство лазерного излучения. Понятие о голографии и ее возможном применении в медицине.

Применение лазеров в биологических исследованиях и в медицине. Лазерные аппараты для коагуляции и обработки тканей. Техника безопасности при работе с лазерами.

Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР). Применение ЭПР спектроскопии в биологии и медицине. Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) и его медико-биологическое применения. ЯМР - томография.

Ионизирующие излучения. Основы дозиметрии.

Виды ионизирующего излучения. Рентгеновское излучение: характеристическое и тормозное. Спектр тормозного излучения и его граница. Основные свойства и характеристики рентгеновского излучения. Радиоактивный распад как источник корпускулярного и фотонного ионизирующего излучения.

Использование ускорителей для получения ионизирующего излучения. Синхротронное излучение. Поток нейтронов как разновидность ионизирующего излучения.

Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом: взаимодействие фотонного излучения, потока заряженных частиц и потока нейтронов (основные явления, их характеристики, закон ослабления потока ионизирующего излучения).

Детекторы ионизирующего излучения. Ионизационные камеры. Газоразрядные счетчики. Фотографические, сцинтиляционные, полупроводниковые и черенковские детекторы.

Биофизические основы действия ионизирующих излучений. Диагностические применения: рентгеноскопия, рентгенография (флюорография), рентгеновская томография, метод меченых атомов, авторадиография, ионная медицинская радиография. Лечебные применения: лучевая терапия, радоновая терапия.

Дозиметрия ионизирующего излучения. Поглощенная и экспозиционная дозы, единицы их измерения. Мощность дозы. Связь мощности экспозиционной дозы и активности. Количественная оценка биологического действия ионизирующего излучения. Коэффициент качества (относительная биологическая эффективность). Эквивалентная доза. Дозиметрические приборы. Защита от ионизирующих излучений. Правила безопасности при работе с источниками ионизирующих излучений.

п/п Биофизика как наука. Значимость биофизики в системе знаний врача.

Периодические механические процессы в живом организме.

Различные виды колебаний. Уравнения колебаний.

Механические волны.

Акустика. Биофизика звуковой рецепции.

Основные положения гидродинамики.

Биомеханика движения крови по кровеносным сосудам.

Основные положения термодинамики.

Термодинамика открытых неравновесных систем.

Особенности молекулярной структуры биологических мембран.

Мембранный транспорт. Пассивный транспорт Мембранный транспорт. Активный транспорт.

Биоэлектрогенез. Потенциал покоя.

Биоэлектрогенез. Потенциал действия.

Электрография. Электрокардиография Активновозбудимые среды. Автоволновые процессы.

Электродинамика. Электрическое поле.

Электродинамика. Магнитное поле.

Электромагнитные колебания и волны.

Медицинская электроника. Съем, передача и регистрация медико-биологической информации.

Волновые и корпускулярные свойства света. Интерференция и дифракция света. Дифракция электромагнитных волн на пространственных структурах. Рентгеноструктурный анализ.

Волновые и корпускулярные свойства света. Законы преломления света. Поляризация света.

Основные представления квантовой механики. Особенности излучения и поглощения энергии атомами и молекулами.

Поглощение света.

Оптические атомные спектры. Молекулярные спектры. Люминесценция. Электронный парамагнитный резонанс. Ядерный магнитный резонанс.

Геометрическая оптика. Особенности оптической системы глаза человека.

Фотобиологические процессы. Молекулярная и квантовая биофизика фоторецепции.

Радиоактивность. Закон радиоактивного распада.

Ионизирующие излучения. Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом.

Дозиметрия ионизирующих излучений. Детекторы ионизирующих излучений.

Биофизика повреждающего воздействия ионизирующих излучений на биологические объекты.

Объективные методы сбора медико-биологической информации. Датчики медико-биологической информации.

5. Тематический план лабораторных и практических занятий п/п Введение. Биофизика как наука. Предмет и задачи медицинской и биологической физики.

Механические колебания и волны. Свободные, незатухающие гармонические колебания.

Механические колебания и волны. Затухающие колебания.

Вынужденные колебания. Резонанс. Уравнение плоской волны. Поток энергии волн. Вектор Умова.

Акустика. Звук как частный случай упругих механических колебаний. Биофизика звуковой рецепции.

Зачетное занятие по теме "Механические колебания и волны. Биофизика звуковой рецепции" Течение и свойства жидкостей. Основные законы гидродинамики.

Физические основы гемодинамики.

Зачетное занятие по темам: "Основные законы гидродинамики. Физические основы гемодинамики".

Основные положения термодинамики.

Термодинамика открытых неравновесных термодинамических систем.

Особенности молекулярной организации биологических Мембранный транспорт как частный случай переноса через границу термодинамической системы. Пассивный транспорт.

Активный мембранный транспорт.

Биоэлектрогенез. Потенциал покоя.

Биоэлектрогенез. Потенциал действия.

Зачетное занятие по теме "Биоэлектрогенез".

Электрография. Электрокардиография.

Активно-возбудимые среды.

Решение физических задач. Введение в лабораторный практикум.

Электродинамика. Электрическое поле. Магнитное поле.

Лабораторная работа "Электронный осциллограф".

Лабораторная работа "Выпрямитель переменного тока".

Лабораторная работа "Усилитель электрических сигналов".

Лабораторная работа "Электрокардиограф".

Лабораторная работа "Аппарат для УВЧ-терапии".

Лабораторная работа "Рефрактометр".

Лабораторная работа "Поляриметр".

Лабораторная работа "Фотоэлектроколориметр".

Геометрическая оптика. Особенности оптической системы глаза человека.

Фотобиологические процессы. Молекулярная и квантовая биофизика фоторецепции.

Основные представления квантовой механики. Особенности излучения и поглощения энергии атомами и молекулами.

Радиоактивность. Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом.

Дозиметрия ионизирующих излучений. Детекторы ионизирующих излучений.

Биофизические механизмы повреждающего воздействия ионизирующих излучений на биологические объекты.

Объективные методы сбора медико-биологической информации. Датчики медико-биологической информации.

Зачётное занятие по теме “Ионизирующие излучения” 6. Тематический план самостоятельной работы п/п Ультразвук. Источники и приемники ультразвука. Особенно- сти распространения ультразвуковых волн. Применение ультразвука в диагностике. Ультразвуковой локационный прибор.

Действие ультразвука на вещество, на клетки и ткани организма. Использование ультразвука для лечения, аппарат ультразвуковой терапии и ультразвуковой хирургии.

Аэроионы, их классификация и лечебно-профилактическое значение. Источники аэроионов: баллоэлектрический эффект и электрический разряд. Аэроионизаторы. Электрический душ.

Оптическая микроскопия. Устройства микроскопа. Формула для увеличения. Разрешающая способность. Значение апертурного угла. Формула для разрешения. Ультрафиолетовый микроскоп. Иммерсионные системы. Полезное увеличение.

Специальные приемы микроскопии: измерение размеров малых объектов, микропроекция, микрофотография, методы фазового контраста, метод темного поля (ультрамикроскопия).

Тепловое излучение тел. Характеристики теплового излучения. Черное тело. Серые тела. Закон Кирхгофа. Формула Планка.

Закон Стефана-Больцмана. Закон Вина. Излучение Солнца:

спектр, солнечная постоянная. Инфракрасное и ультрафиолетовое излучение и их применение в медицине. Устройство аппаратов светолечения (инфракрасного и ультрафиолетового излучения). Излучение тела человека. Использование термографии в диагностических целях. Устройство термографа и тепловизора Интерференция света. Когерентность. Интерферометры и их применение. Интерференционный микроскоп. Дифракция на щели в параллельных лучах. Дифракционная решетка. Дифракционный спектр. Дифракция электромагнитных волн на пространственный спектр. Дифракция электромагнитных волн на пространственных структурах. Формула Вульфа-Бреггов.

Основы рентгеноструктурного анализа.

Основная литература (ЛО):

1. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика, М.: Дрофа, 2004г.

2. Антонов В.Ф. Физика и биофизика. Курс лекций: уч. пособие, М.:

ГЭОТАР-Медиа, 2006г.

Дополнительная литература (ЛД):

1. Ремизов А.Н., Исакова Н.Х., Максина А.Г. Сборник задач по медицинской и биологической физике, М.: Дрофа, 2001г.

2. Антонов В.Ф. Биофизика. Владос, 2000г.

3. Владимиров Ю.А., Рощупкин Д.И., Потапенко А.Я., Деев А.М. Биофизика, М., Медицина, 1983г.

4. Эссаулова И. А., Блохина М.Е., Гонцов Л.Д. Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике, М., Высшая школа, 1987г.

Общая химия является фундаментальной дисциплиной, необходимой для теоретической подготовки врачей. Курс объединяет избранные разделы бионеорганической, биофизической, коллоидной, аналитической химии, имеющих немаловажное значение для формирования у будущего врача основ естественнонаучного мышления.

Цель преподавания дисциплины Цель курса – показать место и роль химии в системе естественных наук, познакомить с наиболее общими и существенными положениями современной общей химии, дать систематические знания в области современной химии, показать перспективы ее развития в XXI веке. Преподавание курса строится на тщательном отборе учебного материала, имеющего первостепенное значение именно для врачебной специальности. Содержание курса увязывается с дисциплинами, при изучении которых полученные ранее знания по химии могут быть востребованы.

Наряду с этим в период обучения на кафедре общей и биоорганической химии ставится цель воспитания личности студентов. В процессе изучения дисциплины, обучающиеся должны не только приобретать современные знания и профессиональные навыки, но и формировать активную жизненную позицию, вырабатывать личностные качества, позволяющие быть - гражданином и патриотом России;

- проявлять толерантность и веротерпимость;

- не допускать националистических проявлений, экстремизма;

- обладать широким кругозором, устоявшимся мировоззрением;

- быть коммуникабельным человеком, способным к диалогу с оппонентом.

Студент должен приобретать также такие личностные качества, как:

- способность к состраданию;

- осмысление ценности и уникальности человеческой жизни;

- умение оценивать последствия своих действий;

- стремление к самосовершенствованию, к постоянному пополнению своих знаний;

- способность к обдуманному риску, основанному на профессиональных знаниях и умениях.

Задачи изучения дисциплины Основной задачей интегрированного курса общей и биоорганической химии является обоснование процессов жизнедеятельности на основе современных достижений фундаментальных наук.

В преподавании дисциплины ставятся следующие задачи:

- сформировать представление о типах химических реакций, протекающих в организме в норме и при патологии.

- изложить законы химической термодинамики и кинетики биологических процессов как основы для понимания энергетического баланса живых систем, механизма преобразования разных видов энергии, формирования основополагающих понятий о стационарном состоянии, гомеостазе, дать понятие о физико-химической сущности веществ, обеспечивающих функционирование буферных систем крови, лимфы и других биологических жидкостей.

- преподать основы современного учения о биологических жидкостях как растворах, обеспечивающих электролитный баланс организма, коллигативных свойствах растворов, объясняющих явления переноса веществ за счет осмоса.

- заложить представления о химии биогенных элементов, необходимых для обоснования сущности процессов, происходящих в организме, химии элементов - токсикантов, закладывающей научные основы экологического мышления.

- изложить основные положения теории кислотно-основного и лигандообменных равновесий, равновесия с переносом электрона (окислительновосстановительные процессы) в качестве основы изучения метаболических процессов с участием металлосодержащих ферментов, свободных радикалов.

- сформировать представления о физико-химии поверхностных явлений, дисперсных систем, характеризующих свойства высокомолекулярных соединений и биополимеров.

В процессе обучения студенты должны знать:

- основные законы общей химии, необходимые для понимания механизмов функционирования систем живого организма;

- особенности строения основных биологически значимых структур, знать взаимосвязь между строением и химическим и биологическим действием молекул;

- знать возможные повреждения в структуре биологически значимых молекул, которые рассматриваются как теоретическая база для понимания этиологии заболеваний и выбора оптимальной стратегии лечения.

В процессе обучения студенты должны уметь:

- прогнозировать реакционную и биологическую активность на основе химического строения соединений.

- определять реакционный (активный) центр в сложных структурах - распознавать возможную токсичность соединений для окружающей среды и внутренней среды организма, оценивать экологические аспекты воздействия тех или иных веществ.

- уметь произвести расчеты и приготовить растворы необходимой концентрации.

- устанавливать взаимосвязь между калорийностью пищи и энергозатратами.

- уметь пользоваться справочной литературой.

Перечень фундаментальных и медико-биологических дисциплин, с которыми осуществляется комплексирование преподавания Общая химия является базовой для целого ряда медико-биологических дисциплин. С целью профилизации курса и исключения дублирования материала необходимо комплексирование со следующими дисциплинами:

1. Медицинская и биологическая физика 2. Биология 3. Биохимия 4. Нормальная физиология 5. Патологическая физиология Название Се- Учеб- Часов Всего Самостоя- В том числе химия Строение вещества и термодинамика химических реакций Цель и задачи курса Классификация химических реакций, протекающих в организме. Роль химии в изучении биологических процессов Теоретические основы термодинамики и биоэнергетики Понятие термодинамической системы. Первое начало термодинамики. Энтальпия. Закон Гесса. Применение первого начала термодинамики к биосистемам. Энтропия. Энергия Гиббса. Прогнозирование направления самопроизвольно протекающих процессов Принцип энергетического сопряжения.

Химическое равновесие Обратимые и необратимые реакции, константы химического равновесия.

Прогнозирование смещения химического равновесия. Буферное действие.

Понятие о гомеостазе и стационарном состоянии живого организма.

Свойства растворов и химическая кинетика Учение о растворах Роль воды в жизнедеятельности. Коллигативные свойства растворов. Закон Рауля. Осмос и осмотическое давление: закон Вант-Гоффа. Понятие о изоосмии. Роль осмоса в биологических системах. Плазмолиз, гемолиз.

Протолитические равновесия и процессы Протолитическая теория. Диссоциация воды. Образование водородных связей как фактор самоорганизации живых систем. РН-водородный показатель.

Буферные растворы и буферные системы. Теория кислотно-основного равновесия как основа для усвоения закономерностей функционирования протолитических буферных систем крови, лимфы и других биологических жидкостей.

Химическая кинетика и катализ Химическая кинетика. Скорость реакции. Закон действующих масс. Молекулярность и порядок реакции. Зависимость скорости от концентрации и температуры. Уравнение Аррениуса. Гомо- и гетерогенный катализ. Понятие о ферментах как биологических катализаторах.

Общая теория лигандо-обменных равновесий и процессов Комплексные соединения. Координационная теория Вернера. Классификация комплексов по заряду и природе лигандов. Номенклатура комплексных соединений. Ионные равновесия в растворах комплексных соединений. Константы нестойкости. Роль комплексных соединений в жизнедеятельности организма. Их применение в терапии, экологии.

Химия биогенных элементов Понятие о биогенности химических элементов. Макро- и микроэлементы.

Биосфера. Круговорот биогенных элементов. Кларки элементов. Кумулирование биогенных элементов живыми системами. Классификация элементов по их функциональной роли в организме. Экологические аспекты химии биогенных элементов.

Химия элементов s-блока Электронные структуры атомов и катионов.

Сравнение свойств ионов элементов IA и II групп. Химическое сходство и биологический антагонизм (натрий-калий, магний-кальций). Биологическая роль натрия, калия, кальция, магния, их медико-биологическое значение.

Магний в структуре АТФ. Применение соединений элементов IA и II групп как лекарственных средств.

Активные формы кислорода. Пероксид водорода. ОН-радикалы как повреждающие агенты.

Химия элементов d -блока Электронные структуры атомов и катионов. Наиболее важные биогенные элементы d -блока - биометаллы: хром-медь, молибден. Окислительновосстановительные свойства: закономерности устойчивости степеней окисления, диспропорционирование промежуточных степеней окисления. Устойчивость в условиях организма степени окисления.

Краткая сравнительная характеристика и медико-биологическое значение соединений железа, молибдена, вольфрама, кобальта, никеля, меди, серебра, цинка, ртути. Экологические аспекты токсического действия солей ртути, кадмия. Механизм запуска пероксидного окисления. Образование супероксидных ион-радикалов.

Химия элементов p -блока Электронные структуры атомов и ионов, закономерности в проявлении устойчивых степеней окисления. Особенности реакций комплексообразования. Протолитические свойства соединений р-блока. Неорганические соединения углерода (СО2, СО), азота (азид-ион, оксонитрид азота, азотистая кислота и нитриты. Фосфор - фосфаты, полифосфаты. Кислород: свойства озона, активные формы кислорода (пероксид водорода, синглетный кислород, гидроксилые, супероксидные анион-радикалы) Сера (тиосульфат натрия, сульфиды, дисульфиды). Хлор: кислородсодержащие соединения хлора, диоксин.

Физико-химия поверхностных явлений и свойства дисперсных систем Физико-химия поверхностных явлений Поверхностная энергия Гиббса. Адсорбция. Уравнение Гиббса. Поверхностно-активные и поверхностно неактивные вещества. Ориентация молекул в поверхностном слое и структура биомембран. Строение мицеллы. Мицеллообразование в растворах ПАВ. Липосомы, применение в медицине.

Адсорбция Адсорбционные равновесия и процессы на неподвижных и подвижных границах раздела фаз. Уравнение Лэнгмюра. Явления адсобции в биологии и медицине.

Дисперсные системы Классификация дисперсных систем. Получение, свойства и очистка коллоидных растворов. Принципы устойчивости коллоидных растворов. Явления коагуляции.

Теоретические основы термодинамики и биоэнергетики.

Химическое равновесие.

Учение о растворах.

Протолитические равновесия и процессы.

Химическая кинетика и катализ Общая теория лигандо-обменных равновесий и процессов Химия биогенных элементов Химия элементов s-блока Химия элементов d -блока Химия элементов p -блока Физико-химия поверхностных явлений.

Дисперсные системы.

5. Тематический план лабораторных занятий № Название темы лабораторного или практического заня- Часы Строение вещества и термодинамика химических реакций Введение в практикум. Лабораторная работа № “Качественный элементный анализ природных соединений Строение вещества. Семинар. Программированное обучение по теме "Метод молекулярных орбиталей". Тестированный Элементы химической термодинамики и биоэнергетики.

Элементы химической термодинамики и биоэнергетики. Тестированный контроль. Лабораторная работа № 2. “Определение теплоты реакций нейтрализации”.

Химическое равновесие. Семинар. Лабораторная работа № 3 “Качественные опыты по химическому равновесию”.

Тестированный контроль.

Семинар. Решение задач по термодинамике равновесных состояний. Контрольная работа № 1.

Свойства растворов и химическая кинетика Коллигативные свойства растворов. Семинар. Тестированный контроль. Лабораторная работа № 4 “Определение осмотической концентрации и изотонического коэффициента раствора. Изучение явлений плазмолиза и гемолиза эритроцитов”.

Буферные растворы. Лабораторная работа № 5 “Методы определения РН среды, свойства буферных растворов”.

Химическая кинетика и катализ. Семинар. Лабораторная работа № 6 “Изучение зависимости скорости реакции от концентрации и температуры”.

10. Комплексные соединения. Семинар. Решение типовых за- 11. Комплексообразование. Семинар. Лабораторная работа № 7 “Комплексонометрическое определение кальция. Определение общей жесткости воды”. Контрольная работа № 2.

12. Химия биогенных элементов. Семинар. Тестированный кон- троль. Лабораторная работа № 8 “Общие свойства sэлементов”.

Химия биогенных элементов. Семинар. Лабораторная работа № 9 “Общие свойства d-элементов”. Тестированный контроль.

14. Химия биогенных элементов. Лабораторная работа № 10 “Химические свойства p-элементов и их соединений. Тестированный контроль”.

15. Химия биогенных элементов. Контрольная работа № 3. Физико-химия поверхностных явлений и свойства дисперсных систем 16. Адсорбционные процессы Лабораторная работа № 11. Свойства дисперсных систем. Лабораторная работа № “Свойства коллоидных растворов”.

18. Контрольная работа № 4. Прием практических навыков. Конкурс рефератов. Олимпиада.

Основная литература (О.Л.) 1. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов: Учебник для студентов мед. спец. вузов /Ю.А. Ершов, В.А. Попков, А.С. Берлянд, А.З. Книжник.; Под ред. Ю.А. Ершова.-М.: Высшая школа.- 2002.-560 С.

Дополнительная литература (Д.Л.) 1. Химия / Пузаков и др. Под ред. Ю.А. Ершова, В.А. Попкова.-М.: ГЭОТАРМедиа.- 2007.-281 С.

2. Химия общая и биоорганическая Учебник для студентов мед. спец. вузов./ К.Н. Зеленин, В.В. Алексеев.- СПбЭлби. - СПб-2003.-712 С.

3. Лекции для студентов по общей химии. Электронный ресурс М.:ИД Равновесие.-2005.

Биоорганическая химия является фундаментальной дисциплиной, необходимой для усвоения предметов, связанных с изучением процессов жизнедеятельности (биохимия, молекулярная биология, биофизика, физиология, фармакология и др.) В курсе биоорганической химии изучается строение и механизм функционирования биологически активных молекул, создается основа формирования у будущего врача основ естественнонаучного мышления.

Знание основных химических закономерностей, взаимосвязей между строением, химическим и биологическим поведением физиологически активных молекул, осмысление механизма и последствий возможного повреждения "молекул жизни" являются теоретической базой для понимания этиологии заболеваний и выбора оптимальной стратегии лечения.

Цель преподавания дисциплины Целью изучения курса биоорганической химии является формирование системных знаний о закономерностях химического поведения основных классов органических соединений во взаимосвязи с их строением для использования этих знаний в качестве основы при изучении на молекулярном уровне процессов, протекающих в живом организме. Преподавание курса строится на тщательном отборе учебного материала, имеющего первостепенное значение именно для врачебной специальности.

Наряду с этим в период обучения на кафедре общей и биоорганической химии ставится цель воспитания личности студентов. В процессе изучения дисциплины, обучающиеся должны не только приобретать современные знания и профессиональные навыки, но и формировать активную жизненную позицию, вырабатывать личностные качества, позволяющие быть - гражданином и патриотом России;

- проявлять толерантность и веротерпимость;

- не допускать националистических проявлений, экстремизма;

- обладать широким кругозором, устоявшимся мировоззрением;

- быть коммуникабельным человеком, способным к диалогу с оппонентом.

Студент должен приобретать также такие личностные качества, как:

- способность к состраданию;

- осмысление ценности и уникальности человеческой жизни;

- умение оценивать последствия своих действий;

- стремление к самосовершенствованию, к постоянному пополнению своих знаний;

- способность к обдуманному риску, основанному на профессиональных знаниях и умениях.

Задачи изучения дисциплины Основной задачей курса биоорганической химии является изучение процессов жизнедеятельности на основе современных достижений фундаментальных наук.

В преподавании дисциплины ставятся следующие задачи:

- сформировать представление о типах химических реакций, протекающих в организме в норме и при патологии - показать строение важнейших физиологически активных соединений, заложить основы представлений о первичной молекулярной структуре биополимеров, принципах организации и функционирования более сложных образований, какими являются биологические мембраны, нуклеиновые кислоты, белки - ферменты, липопротеиды.

В процессе обучения студенты должны знать:

- основные за, - особенности строения основных классов биологически значимых соединений, необходимые для понимания механизмов функционирования систем живого организма;

- взаимосвязь между строением и химическим и биологическим действием молекул;

- знать направления возможных повреждений в структуре биологически важных молекул, которые являются теоретической базой для понимания этиологии заболеваний и выбора оптимальной стратегии лечения.

В процессе обучения студенты должны уметь:

- прогнозировать реакционную и биологическую активность на основе химического строения соединений - определять реакционный (активный) центр в сложных структурах - устанавливать пути и механизмы возможного повреждения первичной структуры биологически активных молекул, приводящих к патологии - уметь пользоваться справочной литературой.

Перечень дисциплин, необходимых для усвоения курсов общей и биоорганической химии Биоорганическая химия является базовой для целого ряда медикобиологических дисциплин. С целью профилизации курса и исключения дублирования материала необходимо комплексирование со следующими дисциплинами:

1. Медицинская и биологическая физика 2. Биология 3. Биохимия 4. Нормальная физиология 5. Патологическая физиология Название Се- Учеб- Часов Всего Самосто- В том числе ническая химия Теоретические основы прогнозирования реакционной способности и механизма действия биоорганических соединений Введение в биоорганическую химию. Сопряжение и ароматичность кафакторы повышения стабильности молекул.

Биоорганическая химия как наука, изучающая строение и механизм функционирования биологически активных молекул. Сопряженные открытые системы и системы с замкнутой цепью. Делокализация электронов как фактор повышения стабильности молекул, ее распространенность в биологически важных соединениях (каротиноиды, гем, ароматические и гетероциклические соединения) Взаимное влияние атомов в молекулах органических соединений и способы его передачи. Классификация органических реакций. Реакции электрофильного присоединения и замещения.

Поляризация связей и электронные эффекты (индуктивный, мезомерный) как причина неравномерного распределения электронной плотности, возникновения реакционных центров в молекуле. Электронодонорные и электроноакцепторные заместители.

Общие закономерности реакционной способности органических соединений как химическая основа их биологического функционирования.

Классификация химических реакций по результату (замещение, присоединение, элиминирование, окисление, восстановление) и по механизму (радикальные, ионные-электрофильные, нуклеофильные). Типы разрыва ковалентной связи С-Н, N-Н, О-Н, S–Н кислотность биоорганических соединений Стереоизомерия.

Конформация. Конфигурация. Стереоизомерия. Понятие о хиральном центре.

Энантиомеры, диастереомеры. Принцип комплементарности при взаимодействии биомолекул. Оптическая активность. Проекционные формулы Фишера.

D- и L- номенклатура. Глицериновый альдегид как стереохимический стандарт. Представления о R-S-номенклатуре. Различия в физико-химических свойствах и биологической активности стереоизомеров (глутаминовая кислота, адреналин). Рацематы. Стереоизомеря в ряду соединений с двойной связью (-диастереомерия). Цис- и транс-изомеры. Изомеризация трансретиналя в цис-ретиналь как важнейший элементарный акт фотохимической рецепции.

Реакции нуклеофильного замещения у sp3-гибридного атома углерода.

Реакции отщепления (элиминирования) Гетеролитические реакции, обусловленные поляризацией С-С -связи (галогенопроизводные, спирты). Влияние электронных и пространственных факторов на реакционную способность соединений в реакциях нуклеофильного замещения. Стереохимия реакций нуклеофильного замещения. Реакции гидролиза галогенопроизводных. Алкилирование спиртов, фенолов, тиолов, сульфидов, аммиака и аминов. Роль кислотного катализа в нуклеофильном замещении гидроксильной группы. Дезаминирование соединений с первичной аминогруппой. Биологическая роль реакций алкилирования. Реакции элиминирования. Повышенная С-Н кислотность как причина реакций элиминирования, сопровождающих нуклеофильное замещение у sp3 -гибридного атома углерода.

Карбоновые кислоты и их функциональные производные.

Реакции нуклеофильного присоединения у sp2 -гибридного атома углерода.

(карбоновые кислоты и их функциональные производные). Реакции ацилирования. Ацилирующие агенты. Ацилфосфаты и ацилкофермент А - природные макроэргические ацилирующие реагенты. Биологическая роль реакций ацилирования.

Окисление и восстановление органических соединений.

Реакции нуклеофильного присоединения у sp2 -гибридного атома углерода.

(карбоновые кислоты и их функциональные производные). Реакции ацилирования. Ацилирующие агенты. Ацилфосфаты и ацилкофермент А -природные макроэргические ацилирующие реагенты. Биологическая роль реакций ацилирования.

Окисление и восстановление органических соединений.

Реакции окисления и восстановления органических соединений. Реакции окисления спиртов, тиолов, сульфидов, карбонильных соединений. Реакции свободнорадикального окисления органических соединений. Реакции восстановления карбонильных соединений, дисульфидов, иминов. Понятие о переносе гидрид-иона в действии системы НАД+ -НАДН. Понятие об одноэлектронном переносе и действии системы ФАД-ФАДН2. Окисление -связи и ароматических фрагментов (эпоксидирование, гидроксилирование).

Поли - и гетерофункциональность как причина появления особых свойств у гидрокси -, амино - и оксокислот. Биологически активные гетероциклические соединения Поли - и гетерофункциональность - признак соединений, участвующих в обеспечении жизнедеятельности. Особенности проявления кислотноосновных свойств (амфолиты). Циклизация и хелатообразование. Взаимосвязь относительного взаимного расположения и взаимного влияния разных характеристических групп. Многоатомные спирты: этиленгликоль, глицерин, инозит. Образование хелатов.

Двухатомные фенолы: гидрохинон, резорцин, пирокатехин. Окисление двухатомных фенолов. Система гидрохинон-хинон. Фенолы как антиоксиданты.

Полиамины: кадаверин, путресцеин. Двухосновные карбоновые килоты: щавелевая, малоновая, глутаровая, фумаровая. Превращение янтарной кислоты в фумаровую как пример биологической реакции дегидрирования. Угольная кислота и ее производные. Гуанидин. Аминоспирты: этаноламин, холин, ацетилхолин. Аминофенолы: дофамин, норадреналин, адреналин. Понятие о биологической роли этих соединений. и их производных. Гидрокси- и аминокислоты. Реакции циклизации. Лактоны, лактамы, их гидролиз. Реакции элиминирования -гидрокси и -аминокислот. Одно-, двух- и трехосновные кислоты. Образование лимонной кислоты в результате альдольного присоединения. Представление о строении -лактамных антибиотиков. Альдегидо- и кетонокислоты: глиоксиловая, пировиноградная, ацето-, щавелевоуксусная, оксоглутаровая. Реакции декарбоксилирования -кетонокислот и окислительного декарбоксилирования -кетонокислот. Кето-енольная таутомерия.

Гетероциклы с одним гетероатомом. Пиррол, индол, пиридин, хинолин. Понятие о строении тетрапиррольных соединений (порфин, гем и др.). Гетероциклы с несколькими гетероатомами. Пиразол, имидазол, пиразин, пиримидин, пурин. Таутомерия на примере имидазола. Производные пиразолона 5ненаркотические анальгетики. Барбитуровая кислота и ее производные. Биотин. Тиамин. Строение и биологическая роль. Алкалоиды. Метилированные ксантины (теобромин, теофиллин, кофеин). Представление о строении никотина, морфина, хинина, атропина.

Углеводы. Моносахариды Полисахариды.

Моносахариды, Классификация. Стереоизомерия: D- и L-стереохимические ряды. Открытые и циклические формы. Формулы Фишера и формулы Хеуорса. Фуранозы и пиранозы; - и -аномеры. Цикло-оксотаутомерия. Конформация пиранозных форм моносахаридов. Строение наиболее важных пентоз (рибоза, ксилоза); гексоз (глюкоза, манноза, галактоза, фруктоза); дезоксисахаров (2-дезоксирибоза); аминосахаров (глюкозамин, маннозамин, галактозамин). Нуклеофильное замещение у аномерного центра в циклических формах.

O- и N-гликозиды. Гидролиз гликозидов. Фосфаты моносахаридов. Ацилирование моноз. Окисление моноз. Восстановительные свойства альдоз. Гликоновая, гликаровая, гликоновая кислоты. Аскорбиновая кислота. Восстановление моноз (ксилит, сорбит, маннит). Взаимопревращение альдоз и кетоз.

альдольное присоединение к глицериновому альдегиду; альдольное расщепление фруктозы. Образование нейраминовой кислоты.

Дисахариды: мальтоза, целлобиоза, лактоза, сахароза. Строение. Цикло- оксо-таутомерия. Восстановительные свойства. Полисахариды. Крахмал, гликоген, декстран, целлюлоза. Пектины (полигалактуроновая кислота. Первичная структура. Гидролиз. Гетерополисахариды. гиалуроновая кислота, хондроитинсульфаты. Первичная структура. Гепарин.

Аминокислоты. Пептиды. Белки.

Важнейшие - аминокислоты, входящие в состав белков. Строение. Номенклатура. Классификация по химической природе радикала и содержащихся в нем заместителей; по кислотно-основным свойствам. Стереоизомерия. Кислотно-основные свойства. Биполярная структура.

Биосинтетические пути образования - аминокислот. Химические свойства - аминокислот как гетерофункциональных соединений. Биологически важные реакции аминокислот: дезаминирование, гидроксилирование. Пептиды.

Номенклатура. Первичная структура белков. Частичный и полный гидролиз.

Понятие о сложных белках. Гликопротеиды, липопротеиды, нуклеопротеиды Нуклеиновые кислоты. Нуклеозиды. Нуклеотиды Пиримидиновые и пуриновые основания. Ароматические свойства. Лактимлактамная таутомерия. Реакции дезаминирования. Комплементарность нуклеиновых оснований. Водородная связь в комплементарных парах. Нуклеозиды. Гидролиз нуклеозидов. Нуклеотиды. Строение мононуклеотидов, образующих нуклеиновые кислоты. Гидролиз нуклеотидов. Первичная структура нуклеиновых кислот. Фосфодиэфирная связь. Рибонуклеиновые и дезоксирибонуклеиновые кислоты. Нуклеотидный состав РНК и ДНК. Гидролиз нуклеиновых кислот. Понятие о вторичной структуре ДНК. Роль водородных связей в формировании вторичной структуры. Лекарственные средства на основе модифицированных нуклеиновых оснований (фторурацил, меркаптопурин). Изменение структуры нуклеиновых кислот под действием химических веществ (многоядерных углеводоодов, формальдегида, азотистой кислоты).

Липиды Нейтральные липиды Амфипатические (полярные липиды).

Стероиды. Терпеноиды Омыляемые липиды. Нейтральные липиды. Классификация. Природные высшие жирные кислоты. Липиды "омега-3" и "омега-6" рядов. Биологическая роль. Химические свойства.

Пероксидное окисления фрагментов жирных кислот в клеточных мембранах.

Фосфолипиды. Классификация. Фосфатидные кислоты. Фосфолипиды как компоненты биологических мембран. Физико-химические свойства фосфолипидов. Образование мицелл. Мицеллы - как форма прицельной доставки лекарственных средств. Фосфолипиды - основа лекарственных и парафармацевтических препаратов. Неомыляемые липиды. Токоферол, изопреноиды, убихинон, филлохинон. Системы ферментативной и неферментативной защиты липидов от окисления.

Моно- и бициклические терпены. Лимонен, камфора, ментол. Сопряженные полиены. Стероиды. Представление о их биологической роли. Стеран., конформационное строение 5- (транс А/В) и 5- (цис А/В) -стеранового скелета. Углеводороды-родоначальники групп стероидов: эстран, андростан, прегнан, холан, холестан. Стероидные гормоны. Эстрогены, андрогены, сестагены, кортикостероиды. Желчные кислоты. Холевая кислота. Гликохолевая кислота и таурохолевая кислоты. Стерины. Холестерин, структура, биологическое действие. Эргостерин, превращение его в витамины группы Д. Агликоны сердечных гликозидов. Дигитоксигенин. Строфантидин.

Теоретические основы прогнозирования реакционной способности и механизма действия биоорганических соединений Введение в биоорганическую химию. Сопряжение и ароматичность как факторы повышения стабильности молекул.

Взаимное влияние атомов в молекулах органических соединений и способы его передачи.

Классификация органических реакций. Реакции электрофильного присоединения и замещения.

Строение характеристических групп и химические свойства основных классов биоорганических соединений, метаболитов, биорегуляторов, Реакции нуклеофильного замещения у sp3-гибридного атома углерода. Реакции отщепления (элиминирования).

Реакции нуклеофильного присоединения с участием карбонильной группы.

Карбоновые кислоты и их функциональные производные.

Окисление и восстановление органических соединений.

Поли - и гетерофункциональность как причина появления особых свойств у гидрокси -, амино - и оксокислот. Биологически активные гетероциклические соединения.

Строение и химические свойства биополимеров (углеводов, аминокислот, пептидов, белков, стероидов) Углеводы. Моносахариды Полисахариды.

Аминокислоты. Пептиды. Белки.

Нуклеиновые кислоты. Нуклеозиды.

Липиды Нейтральные липиды Амфипатические (полярные липиды). Стероиды. Терпеноиды 5. Тематический план лабораторных занятий Теоретические основы прогнозирования реакционной способности и механизма действия биоорганических соединений Классификация, номенклатура органических соединений. Поли- и гетерофункциональность как один из признаков соединений, участвующих в процессах жизнедеятельности. Методы обнаружения атомов органогенов в органических соединениях и фармацевтических препаратах Некоторые методы выделения, очистки природных органических соединений (простая перегонка, ) хроматография, возгонка). Знакомство с лабораторной посудой Тестированный контроль. Лабораторная работа № 1.

Сопряжение. Электронные эффекты. Тестированный Реакции электрофильного присоединения и электрофильного замещения. Лабораторная работа № Кислотные и основные свойства органических соединений.

Тестированный контроль Стереоизомерия. Контрольная работа № Строение характеристических групп и химические свойства основных классов биоорганических соединений, метаболитов, биорегуляторов, лекарственных препаратов Реакции нуклеофильного замещения и элиминирования в спиртах. Лабораторная работа № Реакции нуклеофильного и присоединения в альдегидах и кетонах. Лабораторная работа № Реакции нуклеофильного замещения в карбоновых кислотах. Тестированный контроль.

Окисление и восстановление органических соединений Процессы пероксидного окисления липидов биологических мембран Тестированный контроль Гетерофункциональные органические соединения метаболиты и биорегуляторы. Тестированный контроль Биологически активные гетероциклические соединения - метаболиты и биорегуляторы. Контрольная работа № 2 (коллоквиум) Строение и химические свойства биополимеров (углеводов, аминокислот, пептидов, белков, стероидов) Моносахариды. Тестированный контроль Полисахариды. Лабораторная работа № Аминокислоты. Пептиды.

Лабораторная работа № 6.Тестированный контроль Нуклеиновые кислоты. Тестированный контроль.Лабораторная работа № 7 Внеаудиторный конкурс рефератов по самостоятельной работе студентов.

Омыляемые и неомыляемые липиды. Стероиды. Контрольная работа № 3 (коллоквиум).

Зачетное занятие. Олимпиада.

Основная литература (О.Л.) 1. Зеленин К.Н., Алексеев В.В. Химия общая и биоорганическая. -СПб.-ЭлбиСПб.- 2003.- 712 С.

2. Пузаков С.А. Химия.- Учебник для мед. спец. вузов..-М.-ГЭОТАРМедиа.-2006.- 640 С.

3. Тюкавкина Н.А, Бауков Ю.И. Биоорганическая химия. Изд.-4-е. -М.:

«Дрофа», 2005.

4. «Руководство к лабораторным занятиям по биоорганической химии». Под ред. Тюкавкиной Н.А., М.: Медицина, 1999.

Дополнительная литература (Д.Л.) 1. Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И. Биоорганическая химия.-М.-Медицина.С.

2 Руководство к лабораторным занятиям по биоорганической химии / Под.

ред. Тюкавкиной Н.А.. М.-Медицина.-1985.-254 С.

3. Овчинников Ю.А. Биоорганическая химия. М.: Просвещение, 1987.

4. Райлс А., Смит К., Уорд Р. Основы органической химии (для студентов биологических, медицинских и сельскохозяйственных специальн.). М.: Мир, 1983 - 352 с.

Современные достижения биологической науки нашли свое отражение во всех разделах программы. Основные биологические закономерности изложены в соответствии с положением о теории биологических систем и представлениями об уровнях организации живой природы (клеточном, организменном, популяционно-видовом, биогеоценотическом и биосферном).

Научной проблемой кафедры в течение более 45 лет является изучение временной организации биологических систем и вопросы хронобиологии и хрономедицины. Богатый научный опыт кафедры был использован при составлении настоящей программы.

В системе медицинского образования широкая биологическая подготовка студентов необходима для получения ими фундаментальных знаний в области биологии и медицины и для формирования мировоззрения будущего врача. В связи с этим содержание курса биологии в значительной мере ориентировано на человеке как существа биосоциального и отвечает запросам практической медицине. В ней изложены современные взгляды на наследственность, изменчивость и эволюцию биологических систем. Развитие новых направлений молекулярной генетики идет стремительными темпами после расшифровки генома человека. В настоящей программе нашли отражение современные данные медицинской генетики (геномика, протеомика, генная инженерия и терапия). Для современного врача важное значение имеет также экологическое образование. Содержание экологического раздела программы направлено на понимание системного характера современной экологии. Человек является участником большинства природных экосистем, что обусловило рассмотрение роли и места человека с позиций антропобиоэкосистемы.

Знание в этой области являются необходимыми для решения вопросов медицинской экологии. В экологическом аспекте также изучается паразитизм и основы медицинской паразитологии.

Цель преподавания дисциплины Биология как одна из естественнонаучных основ диалектикоматериалистического мировоззрения, является необходимой составной частью философского и научного образования врача и имеет большое значение в профессиональной подготовке выпускников медицинских институтов.

Основная цель курса биологии – воспитание научного мировоззрения на основе таких методологических подходов как эволюционная теория и системный анализ высоких гражданских качеств у специалистов, формирование фундамента знаний у студентов для изучения теоретических, социальных и клинических дисциплин. Важным моментом преподавания биологии является также формирование у будущего медика логики биологического мышления, ведущего к умению видеть специфику биологической формы движения материи при изучении живой системы на любом уровне организации (от молекулярно-генетического до биосферного). Курс целенаправлен на преподавание такого комплекса биологических знаний студенту, чтобы сформировать у него убежденность, что человек как биосоциальное существо есть в своей сущности единство универсальности (общебиологические законы ему присущи) и уникальности (каждый индивид является по комплексу всех биологических параметров неповторимым). Формирование у студента на многочисленных фактах убежденности в этом тезисе есть основа для практики будущего врача – лечить больного, а не болезнь.

Задачи изучения дисциплины Современная биология, с одной стороны, характеризуется быстрым ростом знаний о фундаментальных физико-химических и системных механизмах жизнедеятельности; с другой стороны, возрастает социальная значимость биологии, усиливается ее связь с жизнью общества и отдельного человека, который становится объектом ее познания.

Исходя из этого, настоящая программа ставит задачи изучения человека как биосоциального существа с акцентом на биологические закономерности, представляющие интерес для практического здравоохранения.

Программа построена на систематическом изучении биологических механизмов, действующих в человеке и имеющих большое значение для решения вопросов антропогенетики, биологической индивидуальности, гомеостаза, онтогенеза, популяционной генетики и экологии человека. Изучение биологического субстрата человека проводится на разных уровнях организации и позволяет осуществить преемственность между биологией и дисциплинами антропологического плана. Наряду с фундаментальной биологической подготовкой осваиваются практические умения, необходимые для последующей научно-исследовательской и практической работы врача (методы антропогенетики, диагностика вредителей здоровья человека – представителей животного мира, биологические принципы борьбы с паразитарными и трансмиссивными заболеваниями).

Задачами учебно-воспитательного процесса являются воспитание личности студента как будущего врача, развитие способности мыслить в общественно-социальном направлении, обретать навыки самостоятельных действий и решений и развивать профессионально значимые личные качества.

Учебно-воспитательный процесс Настоящая программа должна способствовать формированию у студентов элементов правового самосознания, инициативности, способности к успешной социализации в обществе, профессиональной ориентации и росту будущего врача. Это особенно может быть реализовано при изучении таких разделов как:

- Биологические основы жизнедеятельности;

- Человек и биосфера;

- Биологические аспекты экологии человека;

Студент должен знать:

Свойства биологических систем, сложную многоуровневую организацию живой природы, основные особенности организации клеточного уровня:

строение клетки, организацию наследственного материала и его реализацию в клетке, воспроизведение клеток.

Структуру и функции белков, углеводов, жиров и нуклеиновых кислот;

Основные этапы энергетики клетки;

Строение биологических мембран, механизмы транспорта веществ через мембраны;

Строение и функции органелл клетки;

Принцип и этапы передачи наследственной информации в поколениях организмов;

Этапы биосинтеза белка на рибосомах, регуляция этих этапов;;

Закономерности взаимосвязи организма и среды с позиции адекватной и неадекватной реакции организма, адекватных и неадекватных условий среды;

Законы Г. Менделя, понятия о генотипе и фенотипе;

10. Основные закономерности при моногибридном и дигибридном скрещиваниях;

11. Закономерности сцепленного наследования признаков;

12. Биологические основы наследственных болезней человека;

13. Биологические особенности воспроизведения организмов, в том числе и человека.

14. Закономерности наследования признаков.

15. Виды изменчивости, норму реакции, мутагенез и его значение в развитии патологии.

16. Современные методы, используемые в изучении генетики человека.

17. Генотипические и фенотипические проявления наследственных болезней.

18. Принципы медико-генетического консультирования.

19. Генетические основы врожденных нарушений челюстно-лицевого аппарата.

20. Основные этапы онтогенеза человека, закономерности эмбриогенеза, периоды постнатального онтогенеза человека.

21. Особенности сперматогенеза и овогенеза, оплодотворения.

22. Клеточные механизмы формирования челюстно-лицевого аппарата и причины возникновения врожденных пороков лица, верхней челюсти, неба, верхней губы и др.

23. Виды гомеостаза, механизмы его поддержания на разных уровнях организации.

24. Знать регенерацию как проявление структурного гомеостаза, биологические механизмы трансплантации.

25. Основы эволюционного процесса, эволюцию человека (антропогенез) и особенности действия эволюционных факторов в популяциях людей.

26. Основные закономерности эволюционного преобразования органов и систем органов человека.

27. Основные свойства экосистем, экологические законы и правила, особенности антропобиоэкосистем.

28. Влияние на организм человека биотических, абиотических и социальных факторов, адаптации человека к среде обитания.

29. Знать различные типы людей по их адаптации к экологическим факторам.

30. Морфологические особенности паразитов человека, их жизненные циклы, географическую распространенность, способы заражения человека.

Студент должен уметь:

Использовать эти базовые теоретические знания на всех последующих этапах обучения и в будущей практической деятельности.

Оценивать общебиологические закономерности жизнедеятельности организма человека;

Проводить в жизнь систему мероприятий, профилактирующих здоровье человека и обеспечивающих охрану окружающей среды Определять тип и характер наследования признаков; прогнозировать вероятность проявления в потомстве человека нормальных и патологических признаков.

Использовать понятие нормы реакции в практике врача.

Анализировать кариотип человека и на его основе прогнозировать проявления болезней, связанных с нарушением числа и структуры хромосом;

проводить анализ родословных.

Применять знания основных закономерностей эмбриогенеза и его нарушения на последующих этапах обучения в курсах акушерства и гинекологии, детских болезней и др.

Использовать знания механизмов регенерации в практике врача, а также знания по трансплантации.

Объяснять формирование врожденных онтофилогенетических пороков развития у человека.

10. Дифференцировать экотипы людей.

11. Использовать знания по паразитологии для идентификации паразитов человека, диагностики и профилактики паразитарных болезней.

12. Работать с лупой и микроскопом.

13. Идентифицировать различные периоды онтогенеза человека, отдельных стадий в каждом периоде.

14. Решать генетические задачи, рассчитывать степени риска проявления признака (заболевания) в поколении.

15. Использовать вариационно-статистический метод для определения «нормы реакции», среднего значения признака и отклонения от среднего значения.

16. Идентифицировать наследственный синдром (нарушение числа хромосом) по кариограмме больного.

17. Составлять и анализировать родословные семей.

18. Идентифицировать паразита на разных стадиях развития (яйцо, личинка, взрослая особь).

19. Освоить методы диагностики циркадианных ритмов, концепции «волчка», хронобиологических маркеров определения биологического возраста.

20. Решать ситуационные задачи по паразитологии.

Студент должен иметь представление:

Об уровнях и свойствах биологических систем, о биосоциальной природе человека, его происхождении, эволюции, индивидуальном развитии, организации генетического материала, закономерностях наследственности и изменчивости. Иметь представление о человеке как участнике большинства природных экосистем, его роли в деятельности антропобиоэкосистием.

Основные знания, необходимые для изучения дисциплины.

Обучение биологии с основами экологии студентов медицинских вузов осуществляется на основе преемственности понятий, полученных в курсе биологии общеобразовательных учебных заведений, а также знаний химии, физики, географии, математики, истории Перечень дисциплин с указателем разделов (тем), усвоение которых студентами необходимо для изучения данной дисциплины Содержание курса представлено разделами:

Общебиологические закономерности жизнедеятельности человека;

Человек и биосфера;

Биологические аспекты экологии человека;

Раздел «Общебиологические закономерности жизнедеятельности человека», раскрывая вопрос об уровнях организации жизни, дает возможность представить всю многогранность проявлений жизни, распространяющихся с определенной спецификой человека.

Вопросы генетики пронизывают весь курс и излагаются таким образом, чтобы эти занятия в возможно большей мере могли быть использованы врачом в его повседневной работе (представление о генетическом материале человека, основные типы наследования, роль различных видов изменчивости в фенотипическом разнообразии людей, медико-биологические аспекты брака и семьи). В вопросах биологии развития значительное внимание уделено специфике онтогенеза человека и вопросам геронтологии.

В разделе «Человек и биосфера» рассматриваются общие положения современного учения о биосфере и ноосфере. Дается характеристика человека как природного объекта и самостоятельной геологической и геофизической силы.

В разделе «Биологические аспекты экологии человека» на основе положений общей экологии осуществляется введение в экологию человека, обсуждается проблема экологической дифференцировки человечества, рассматриваются биологические основы паразитизма и трансмиссивных заболеваний человека.

Интеграция отдельных разделов программы в систематический курс достигается на основе представления об универсальности процессов жизни и эволюционного процесса, обеспечивающего появление человека и его существование как живого объекта.

Обеспечивая изучение биотического субстрата человека на разных уровнях организации, настоящая программа позволяет осуществить преемственность между биологией и дисциплинами антропологического плана – анатомией, гистологией, физиологией, биохимией – создать основу для последовательного изучения клинических дисциплин, осуществить связь с преподаванием общественных дисциплин.

Краткое содержание курса биологии, и её место в системе медицинского образования. Связь биологии с другими науками.

Биология как наука о закономерностях и механизмах жизнедеятельности и развития организмов, её задачи. Объект и методы исследования. Исторический метод и системный подход – основа познания общих законов природы. Методы познания - индукция и дедукция. Биосоциальная природа человека. Медико–биологические аспекты экологических проблем человечества. Возрастающая роль познания биологических механизмов жизнедеятельности. Причины.

Биологические основы жизнедеятельности Уровни организации жизни человека в системе природы. Клеточный и молекулярно – генетический уровни организации жизни.

Определение сущности жизни. Биология клетки. Качественные особенности обмена веществ (динамическая устойчивость, ферментативность, особенности биоэнергетики). Общая теория систем, теория биологических систем (А.А. Богданов, П.К. Анохин, Д. Бертоли и др.). Организация открытых биологических систем в пространстве и во времени. Самоорганизация.

Элементарные единицы, элементарные явления и проявления главных свойств на различных уровнях организации живого. Эволюционно– обусловленные уровни организации жизни: молекулярно–генетический, клеточный, организменный (онтогенетический), популяционно-видовой, биогенетический, биосферный.

Биологические аспекты 2–го закона термодинамики. Энтропия. Доказательства единства органического мира на разных уровнях организации живых систем. Соотношение физико-химических, биологических и социальных связей в жизни человека как взаимодействие между различными формами движения материи на разных уровнях. Критика идеалистических и метафизических представлений о сущности жизни. Происхождение жизни. Основные проявления жизни, вытекающие из обмена веществ и их биологическое значение. Основные формы обмена веществ. Биохимическая сущность фотосинтеза и космическая роль зелёных растений (К.А.Тимирязев). Формула Эйнштейна (Е=мс2) и её анализ для понимания биопроцессов на Земле. Фотосинтетическое фосфорилирование. Особенности ассимиляции и диссимиляции в гетеротрофном обмене веществ. Видовая и индивидуальная специфичность белка, ей значение в трансплантации тканей, органов (ауто-, гомои гетеротрансплантация). Физиологическая и репаративная регенерация. Фазы ассимиляции белков гетеротрофных организмов. Современные представления о биосинтезе белка. Мультимерная организация белка на примере гемоглобина человека. Серповидно-клеточная анемия. Роль ДНК, и-РНК, рРНК и т-РНК в системе синтеза специфических белков. Посттрансляционные процессы. Схема строения нуклеиновых кислот (ДНК, РНК). Модель ДНК (Уотсон и Крик). Жесткость молекулярной структуры ДНК и её бесконечная вариабельность. Реакция на выявление ДНК и РНК.

Углеводы, белки, жиры и их значение в обмене веществ. Особенности аэробной и анаэробной диссимиляции и их значение в филогенезе животных организмов.

Окислительное фосфорилирование. Свободная энергия. Гликолиз и тканевое дыхание. Митохондрии. Энергообразующие системы клеток. Первичная и вторичная теплота. Температура тела у гомойотермных. Лихорадка и гипертермия. Медицинские аспекты.

Клетка – основная, структурная единица живого. Клетка как открытая система. Методы изучения клетки. Прокариотические и эукариотические клетки. Клеточная теория. Биогенетический закон. Электронно– микроскопическое строение мембраны клетки. Общность и различие фотосинтеза и дыхания. Временная организация клетки. Клеточный и митотический цикл. Морфология митоза, гетеросинтетическая и аутосинтетическая интерфаза. Пресинтетический, синтетический и постсинтетический периоды интерфазы. Репликация ДНК.

Хромосомы. Их строение, число, функционирование. Пуфы. Гомологичные хромосомы, диплоидный набор хромосом. Гетерохроматин и эухроматин. Биологическое значение митоза в росте многоклеточных и бесполом размножении низших организмов. Суточный ритм митоза. Амитоз.

Гомеостаз и гомеокинез. Организм как открытая саморегулирующая система. Понятие о гомеостазе, гомеорезе и гомеоклазе. Общие (кибернетические) закономерности гомеостаза живых систем. Значение механизмов положительных и отрицательных обратных связей. Иммунитет.

Генетические, клеточные и системные основы гомеостатических реакций многоклеточного организма. Репарация как механизм поддержания генетического гомеостаза. Виды репарации. Роль эндокринной и нервной систем в обеспечении постоянства внутренней среды и адаптивных изменений.

Цели и задачи хронобиологии. Биологические ритмы. Медицинские аспекты хронобиологии. Определение понятий “норма”, “здоровье”, “болезнь” с хронобиологических позиций. Хронобиологические аспекты онтогенеза и проблемы адаптации. Понятие ”хроном”. Классификация биологических ритмов. Понятие о циркадианной системе. Роль фотопериодизма. Нервная и гуморальная регуляция циркадианной системы. Мелатонин и супрахиазматические ядра гипоталамуса. Эндогенные ритмы и их обоснование. Доказательства эндогенной природы ритмов. Правило Ю. Ашоффа. Энтропия и негэнтропия. Хронобиологическая концепция ”волчка”. Биоритмы и алкоголь. Хрономедицина. Виды десинхроноза.

1. Размножение. Организменный (онтогенетический) уровень организации биологических систем.

Морфология сперматозоида. Значение изменения структуры ядра в процессе сперматогенеза. Морфология яйцеклетки. Овогенез. Мейоз. Профаза мейоза (лептонема, зигонема, пахинема, диплонема, диакинез). Биологическое значение мейоза. Гаплоидный набор хромосом. Биологическое значение бесполого размножения бесполого размножения у простейших, двухслойных, в метагенезе возбудителя малярии и эхинококка. Гетерогенез. Формы бесполого размножения. Биологическое значение половых процессов у простейших, низших многоклеточных и высших животных. Конъюгация. Биологическое значение и биохимическая сущность оплодотворения. Сингамия и кариогамия. Биологическое значение и гибридизация и инбридинга.

2. Наследственность и изменчивость.

Предмет и задачи генетики. Сущность наследственности и изменчивости. Их определение. Изменчивость и наследственность как факторы органического мира. Истоки экспериментальной генетики. Грегор Мендель и последующий путь развития генетики. Три правила наследования отдельных признаков по Менделю (доминирование (единообразие), расщепление, независимое наследование признаков). Моно- и дигибридное скрещивание. Гомо - и гетерозиготные организмы. Решётка Пеннета. Ограниченность третьего закона Менделя и его сущность. Типы взаимодействия аллельных и неаллельных генов. Опыты Б. Астаурова по андрогенезу.

Хромосомная теория наследственности Т.Г. Моргана. Нуклеосомная модель строения хромосом. Эксперименты Моргана с мушкой дрозофилой по выявлению роли хромосом по передаче наследственных признаков. Определение пола. Половые хромосомы. Сцепление с полом. Кроссинговер и его значение для доказательства линейного расположения наследственных факторов в хромосомах. Закон умножения вероятностей в генетике.

Ген. Эволюция понятия. Современные представления о тонкой структуре гена. Генный баланс. Дозы гена. Функциональная организация хромосом прокариот и эукариот. Хромосома – форма существования ДНК. Современные представления о роли ДНК в передаче наследственной информации.

Гипотеза Жакоба и Моно о внутриклеточной регуляции (пример с индицированием фермента галактозидазы). Закономерности наследования внеядерных генов. Плазмиды.

Генетический механизм регуляции синтеза белка у прокариот и эукариот. Наследственность и среда, реализация наследственной информации.

Примеры зависимости её от среды и генотипа. Генотип и фенотип.

Обратная связь в системе ДНК- РНК- белок. РНК–зависимый синтез ДНК у РНК – вирусов. Обратная транскрипция. Процессинг. Экзоны и интроны. Альтернативный сплайсинг. Геном человека: реализованные и предстоящие задачи, общие представления о протеоме человека. Причины несоответствия количества белков протеома количеству генов в геноме человека.

Проект «геном человека»: цели, задачи, основные результаты, перспективы для здравоохранения. Проблема клонирования. Тканевая инженерия и применение стволовых клеток в медицине – базовые принципы. Доминантные и рецессивные признаки, примеры. Основные требования, предъявляемые к материальному субстрату наследственности. Экспериментальные доказательства роли ДНК в передаче наследственной информации в клетке. Явление трансформации в опытах Гриффитса, трансдукция, эксперименты Френкель–Конрата с вирусом табачной мозаики, опыт Херши и Чейза с бактериофагом. ДНК, участки уникальными и повторяющимися последовательностями нуклеотидов, их функциональное значение. Репарация генетического материала.

Методы изучения ДНК. Опыты Ниринберга. Синтез специфических белков. Модификация, фенокопии, генокопии. Проблема наследования благоприятных признаков. Норма реакции. Примеры.

Размножение организмов как механизм, обеспечивающий смену поколений. Гаметогенез. Морфология половых клеток. Половой процесс как источник изменчивости. Типы определения пола.

Мутации спонтанные и индуцированные. Причины мутации. Примеры. Мутации хромосомные, геномные, генные - делеции, транслокации, инверсии, дупликации, полиплоидия, анэуплоидия. Взаимоотношения мутационного процесса и отбора в популяциях (С.С. Четвериков). Закон ХардиВайнберга. Элементарное эволюционное явление, элементарные эволюционные факторы. Их характеристика.