«ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Утверждаю: Ректор _ А.Д. Гуляков _ 201 г. Номер внутривузовской регистрации ОСНОВНАЯ ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ Направление подготовки 020400 ...»

Тема 10.9. Место двоякодышащих и кистеперых рыб в филогении позвоночных.

Саркоптеригии как возможные предки наземных позвоночных. Выход позвоночных на сушу, определяющие эволюционные и палеоэкологические факторы. Ихтеостега, особенности организации и приспособления к воздушно-водному обитанию. Проблема происхождения пятипалой конечности. Акантостега и явление преадаптации.

РАЗДЕЛ 11. КЛАСС ЗЕМНОВОДНЫЕ

Тема 11.1. Общая характеристика, происхождение и эволюция амфибий.

Филогения земноводных. Состав класса. Радиация палеозойских амфибий. Дуго- и тонкопозвонковый амфибии, характеристика и направления эволюции. Характер и направления эволюции ранних амфибий. Преобразование осевого скелета в позвоночник наземного типа. Значение ресегментации позвонка амфибий. Эволюция позвонка амфибий:

рахитомный, стереспондильный, эмболомерный и гастроцельный типы позвонков.

Тема 11.2. Филогения и особенности организации современных отрядов земноводных.

Возникновения современных отрядов земноводных: поли- и монофилетическое видообразование. Филогения и особенности организации современных отрядов земноводных: преобразование комплекса атлант-эпистрофей, преобразование подвеска и развитие среднего уха, различные варианты строения конечностей и их поясов в трех современных отрядах земноводных. Морфо-физиологические особенности дыхательной системы: множественность органов дыхание, гулярный механизм прокачки воздуха.

Лабораторная работа 10. Внешнее и внутреннее строение земноводных.

Лабораторная работа 11. Скелет земноводных.

Лабораторная работа 12. Многообразие, систематика и экология амфибий (зоологический музей).

РАЗДЕЛ 12. КЛАСС ПРЕСМЫКАЮЩИЕСЯ

Тема 12.1. Пресмыкающиеся как первые настоящие наземные позвоночные. Филогения амниот.

Характеристика амниот. Родственные связи амниот, три апсидных ствола. Особенности организации и биология ранних амниот: особенности строения черепа, посткраниального скелета, особенности размножения и эмбрионального развития, особенности питания. Височные окна и классификация амниот: анапсиды, эвриапсиды, синапсиды и диапсиды. Биологическое значение развития височных окон в черепе. Филогения амниот.

Тема 12.2. Происхождение и особенности организации диапсид.

Происхождение и особенности организации диапсид. Сравнительная характеристика ранних и поздних диапсид. Дивергенция диапсид на лепидозавров и архозавров, ее основные причины. Особенности организации и эволюция лепидозавров: примитивные лепидозавроморфы и их особенности; особенности организации ящериц и клинозубых;

широкая экологическая радиация ящериц, ее причины; дальнейшая прогрессивная эволюция ящериц; возникновение и эволюция змей.

Тема 12.3. Эволюция и разнообразие архозавров.

Возникновение и эволюция архозавров. Причины биологического прогресса: положение тела, строение конечности, строение поясов конечностей. Основные систематические группы динозавров. Орнитисхии и Заурисхии, анатомические и экологические различия. Квадропедальность и бипедалия, плотоядность и растительноядность как основание для классификации архозавров. и их филогенетические связи.

Тема 12.4. Мезозойские морские рептилии.

Мезозойские морские пресмыкающиеся (завроптеригии), время появления и вымирания, особенности организации: нотозавры, плакодонты, ихтиозавры, плезиозавры. Причины возникновения у первично сухопутных животных адаптаций к водному образу жизни. Филогения морских мезозойских рептилий.

Тема 12.5. Причины процветания и быстрого вымирания динозавров.

Биология и особенности организации динозавров. Физиологическая специализация динозавров и ее роль в эволюционном расцвете динозавров: более удачное положение тела и более эффективная локомоция; инертная гомойотермия и поддержание температуры тела; более интенсивные метаболические процессы и возникновение нерептилийного (аэробного) типа метаболизма; более высокий коэффициент инцефализация. Вымирание динозавров: история вымирания, масштаб и характер, основные гипотезы: катастрофическая теория, теория изменения континентальной биоты, комплексная теория.

Тема 12.6. Современные отряды пресмыкающихся. Прогрессивные и архаичные Отряд черепахи: своеобразие скелетной системы, морфофизиологические особенности и экологическая радиация. Подотряды: срытошейные, морские, мягкотелые, бокошейные и бесщитковые черепахи. Основные представители, характер распространения, особенности биологии.

Отряд Клювоголовые. Примитивные черты организации.

Отряд Чешуйчатые: особенности строения скелетной системы, прогрессивные морфофизиологические черты и экологическая радиация. Подотряды: хамелеоны, ящерицы, двуходки, змеи. Основные представители, характер распространения, особенности биологии.

Отряд Крокодилы. Своеобразие скелетной системы, морфофизиологические особенности и экологическая радиация. Семейства: аллигаторы и настоящие крокодилы. Основные представители, характер распространения, особенности биологии.

Лабораторная работа 13. Внешнее и внутреннее строение пресмыкающихся.

Лабораторная работа 14. Скелет пресмыкающихся (на примере прыткой ящерицы).

Лабораторная работа 15. Сравнительный обзор скелетной системы разных представителей класса пресмыкающихся.

Лабораторная работа 16. Коллоквиум «Выход позвоночных на сушу»

Лабораторная работа 17. Определение земноводных и пресмыкающихся.

Лабораторная работа 18. Многообразие, систематика и экология пресмыкающихся (зоологический музей).

РАЗДЕЛ 13. КЛАСС ПТИЦЫ Тема 13.1. Возникновение полета у позвоночных. Мезозойские птицы.

Возникновение активного полета у позвоночных. Происхождение, биология и филогения птерозавров: рамфоринхи птеродактили; особенности скелетной организации;

развитие мышечной системы; усложнение строения мозга, связанные с полетом. Разнообразие птерозавров и вымирание.

Мезозойские птицы: археоптерикс как представитель тупиковой линии ящерохвостых птиц. Характеристика остеологических признаков археоптерикса – решение вопроса о существовании у него активного полета. Возникновение пера и теории возникновения полета.

Тема 13.2. Характеристика продвинутых птичьих черт.

Характеристика продвинутых птичьих черт. Особенности организации современных птиц: характеристика остеологических преобразований, усложнение организации дыхательной системы, двойное дыхание и «запрет» на живорождение. Кинетизм черепа диапсид, его виды и значение.

Лабораторная работа 19. Особенности внешнего и внутреннего строения птиц.

Лабораторная работа 20. Скелет птиц.

Тема 13.3. Филогения птиц и их предков.

Филогенетические связи современных птиц и их предков. Меловые зубатые птицы:

гесперорнисы, ихтиорнисы, энанциорнисы, особеннгости организации и биологии, сходство с современными экологическими группами птиц. Кайнозойские палеогнатические и неогнатические птицы. Систематика и филогения класса птиц.

Лабораторная работа 21. Определение птиц.

Лабораторная работа 22. Многообразие, систематика и экология птиц (зоологический музей).

РАЗДЕЛ 14. КЛАСС МЛЕКОПИТАЮЩИЕ

Тема 14.1. Происхождение млекопитающих.

Подкласс синапсиды: пеликозавры и терапсиды. Пеликозавры: особенности общей организации, строение черепа, реорганизация туловищной мускулатуры, особенности ориентации костей поясов конечностей и костей конечностей. Разнообразие пеликозавров:

офиакодонтиды, сфенакодонтиды, эдафозавры. Биология пеликозавров: контроль температуры тела. Терапсиды: ранние (эотитанозухии, диноцефалы) и продвинутые (аномодонты – вейнюковиаморфы, дромозавры; териодонты – горгонопсы, тероцефалы, цинодонты) формы, появление признаков свойственных млекопитающим (крупный мозг, живорождение, высокая интенсивность метаболизма. Филогенетические связи пеликозавров и терапсид. Филогения зверообразных рептилий.

Тема 14.2. Происхождение признаков свойственных млекопитающим.

Происхождение признаков свойственных млекопитающим. Процинозухиды и эволюция челюстной мускулатуры: дифференциация жевательных мышц. Тринаксодонты и ранние стадии развитие скелета млекопитающих. Хиниквводонтиды, тритилодонтиды и дальнейшая эволюция скелета млекопитающих. Происхождение среднего уха, возникновение вторичного челюстного сустава и изменения челюстной механики у млекопитающих. Значение этих преобразований в эволюции этой группы позвоночных.

Лабораторная работа 23. Внешнее и внутренние строение млекопитающих.

Лабораторная работа 24. Скелет млекопитающих. Сравнительный обзор скелетной системы разных представителей класса.

Тема 14.3. Примитивные мезозойские млекопитающие.

Примитивные мезозойские млекопитающие, их биология и особенности организации. Происхождение волосяного покрова, его функции и значение для дальнейшей эволюции млекопитающих. Возникновение молочных желез и их значение для формирования точной зубной окклюзии.

Тема 14.4. Сумчатые и плацентарные млекопитающие, пути эволюционного успеха.

Монотрематы: рептилийные признаки и признаки млекопитающих, своеобразие организации, особенности биологии, представители. Общая характеристика примитивных териевых: морфологические особенности тригонного зуба. Сумчатых млекопитающих, центр происхождения, особенности организации, современное распространение. Филогения мезозойских млекопитающих.

Лабораторная работа 25. Определение млекопитающих.

Лабораторная работа 26. Многообразие, систематика и биология млекопитающих (зоологический музей).

РАЗДЕЛ 15. РАСПРОСТРАНЕНИЕ И МОРФОФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ

ЭВОЛЮЦИЯ ПОЗВОНОЧНЫХ

Тема 15.1. Позвоночные животные Пензенской области Особенности видового состава и распространения позвоночных животных различных классов в Пензенской области. Фаунистическое районирование и фаунистические комплексы. Интродуцированные и акклиматизированные виды. Виды позвоночных реакклиматизированные на территории Пензенской области. Редкие и охраняемые виды. Красная книга пензенской области. Раздел Животные.

Лабораторная работа 27. Позвоночные животные РФ и Пензенской области.

Тема 15.2. Эволюция выделительной системы позвоночных.

Основные направления эволюции выделительной системы позвоночных. Эволюция почечного канальца. Типы канальцев и эволюция позвоночных. Эволюционные типы выделительных систем позвоночных: пронефрос, голонефрос, примитивный опистонефрос, типичный опистонефрос, метанефрос. Онтогенетическое соотношение «пронефросмезонефрос-метанефрос». Соотношение выделительной и половой системы у самцов и самок позвоночных.

Тема 15.3. Эволюция кровеносной и дыхательной систем позвоночных.

Особенности эмбриональной закладки кровеносной системы позвоночных. Эволюция сердца позвоночных: камерность, число отделов, перегородка, основные направления морфофизиологических изменений в процессе эволюции. Эволюция артериальной сосудистой системы: круги кровообращения, снабжение кровью жабер и легких, эволюция дуг аорты, редукция жаберной сети артерий при переходе к легочному дыханию. Эволюция венозной сосудистой системы: воротные системы почек и печени, дифференциация венозной системы. Эмбриональное кровообращение.

Эволюция дыхательной системы позвоночных. Жаберное и легочное дыхание, особенности и пути перехода в процессе эволюции. Два механизма жаберного дыхания, сравнительная характеристика. Легочное дыхание: различия в строении легких и воздухоносных путей у представителей разных классов позвоночных, механизмы вентиляции легких – гулярный и за счет экскурсии грудной клетки.

АННОТАЦИЯ

по направлению подготовки 020400 Биология по профилю подготовки Биоэкология Целями освоения дисциплины «Микробиология и вирусология» являются: содействие формированию и развитию у студентов профессиональных компетенций, позволяющих им в дальнейшем осуществлять профессиональную деятельность посредством освоения теоретических и экспериментальных основ микробиологии.

2. Место дисциплины в структуре ОПОП бакалавриата Дисциплина «Микробиология и вирусология» относится к базовой части профессионального цикла.

Изучение данной дисциплины базируется на знании общеобразовательной программы по следующим предметам: биология, химия, а также на знаниях, полученных в ходе освоения дисциплин базовой части профессионального цикла «Биохимия и молекулярная биология», «Общая экология».

Освоение данной дисциплины является основой для последующего изучения дисциплины дисциплин вариативной части профессионального цикла: «Физиология растений», «Введение в биотехнологию», а также для подготовки к итоговой государственной аттестации.

Тема 1. Введение. Микробиология как наука, предмет, задачи, методы исследования. Морфология и анатомия бактерий Предмет и значение микробиологии. Роль микроорганизмов в природе и жизни человека. Объекты изучения микробиологии. Сравнительная характеристика прокариот и эукариот.

Специфичность прокариотной клетки и методов ее изучения. Методы стерилизации. Методы культивирования бактерий. Новые методы в микробиологии. Молекулярная микробиология.

Краткий исторический очерк развития микробиологии. Открытие микромира. Работы Л. Пастера, Р. Коха, И.И. Мечникова, Н.Ф. Гамалея, Д.К. Заболотного, П. Эрлиха, С.Н. Виноградского, В.Л. Омелянского, М. Бейеринка, Д.И. Ивановского, А. Клюйвера, К. ван Ниля. Микробиология XX столетия.

Структурная организация прокариотной клетки. Форма, размеры, структуры прокариотной клетки. Химический состав, строение и функции клеточной стенки грамположительных и грамотрицательных бактерий. Строение и функции цитоплазматической мембраны бактерий и ее производных. Цитоплазма, включения и запасные питательные вещества. Рибосомы бактерий. Нуклеоид. Плазмиды. Наружные образования клетки. Капсулы, слизистые слои, слизистые чехлы. Жгутики. Движение бактерий. Таксисы. Фимбрии.

Тема 2. Формы существования микроорганизмов. Покоящиеся формы бактерий Покоящиеся формы бактерий. Цисты, акинеты, экзо- и эндоспоры. Спорообразование у бактерий, его биологический смысл. Стадии формирования споры. Типы спорообразования.

Прорастание спор.

Тема 3. Генетика прокариот Генетический аппарат бактерий. Фенотипическая и генотипическая изменчивость прокариот. Мутации и рекомбинации генетического материала прокариот. Пути передачи генетического материала у бактерий: конъюгация, трансформация, трансдукция. Перспективы генной инженерии.

Тема 4. Культивирование микроорганизмов. Рост микроорганизмов. Питание прокариот Культивирование. Накопительные культуры и принцип элективности. Чистые культуры микроорганизмов. Методы получения и значение. Основные типы сред, используемые для культивирования микроорганизмов (по составу и физическому состоянию). Культивирование аэробных и анаэробных микроорганизмов, метод Хангейта. Поверхностное и глубинное выращивание.

Рост микроорганизмов. Рост отдельных микроорганизмов и популяций (культур). Сбалансированный и несбалансированный рост. Возможные причины несбалансированного роста.

Основные параметры роста культур: время генерации, удельная скорость роста, выход биомассы, экономический коэффициент.Закономерности роста чистых культур при периодическом выращивании. Кривая роста, особенности отдельных фаз. Рост микроорганизмов при непрерывном культивировании. Математическое выражение роста культур в непрерывных условиях. Значения непрерывного культивирования для изучения свойств микроорганизмов и для их практического использования. Синхронные культуры, способы получения и значение.

Основные биоэлементы и микроэлементы. Типы питания микроорганизмов. Фототрофия и хемотрофия, автотрофия и гетеротрофия; литотрофия и органотрофия. Сапрофиты и паразиты. Прототрофы и ауксотрофы. Ростовые вещества. Соединения углерода и азота, используемые микроорганизмами. Азотфиксация. Способность микроорганизмов использовать разные соединения серы и фосфора. Потребность в железе, магнии и других элементах. Поглощение разных веществ клетками. Диффузия и транспорт. Использование микроорганизмами высокомолекулярных соединений и веществ, нерастворимых в воде. Эндо- и экзоцитоз у эукариот.

Тема 5. Метаболизм. Основные направления пластического обмена Обмен веществ. Взаимосвязь процессов ассимиляции и диссимиляции. Ферменты прокариотной клетки. Пластический обмен. Фототрофы. Хемосинтез. Процессы ассимиляции СО автотрофами и гетеротрофами. Циклы рибулезобифосфатный и трикарбоновых кислот – источники метаболитов. Гетеротрофы. Сапрофиты и паразиты. Биосинтез различных органических веществ, биополимеров у прокариот. Биологическая фиксация молекулярного азота.

Тема 6. Основные направления энергетического обмена Энергетический обмен. Анаэробное окисление. Биологическая сущность и значение процессов брожения. Аэробное и неполное аэробное окисление субстрата. Уксуснокислые бактерии. Анаэробное дыхание.

Участие микроорганизмов в процессах трансформации основных биогенных элементов.

Химизм спиртового, гомо- и гетероферментативного брожения, маслянокислого, пропионовокислого, муравьинокислого брожения. Промышленные производства, основанные на процессах брожения.

Химизм дыхания и неполного окисления органических веществ. Промышленное производство органических кислот: уксусной, лимонной. Разложение целлюлозы. Аммонификация. Нитрификация. Денитрификация. Процессы трансформации соединений фосфора, серы, железа.

Тема 7. Действие физических и химических факторов на микроорганизмы.

Влияние физических и химических факторов среды на бактерии: влажность, температура, лучистая энергия, ультразвук, реакция среды, кислород, антисептики.

Микроорганизмы как компонент экосистемы. Взаимоотношения микроорганизмов.

Антибиотики. Взаимоотношения микроорганизмов с растениями, человеком и животными.

Способность прокариот к расселению в окружающей среде. Микрофлора воздуха, воды, почвы. Микрофлора организма человека.

Круговороты азота, углерода, фосфора, серы и железа. Биогеохимическая деятельность микроорганизмов: рудообразование, почвообразование, формирование состава атмосферы.

Охрана и использование природных ресурсов.

Тема 8. Микроорганизмы в природе и жизни человека. Классификация прокариот Роль микроорганизмов в природе и хозяйственной деятельности человека. Современная биотехнология и ее возможности. Решение проблем продовольствия, энергетики, здравоохранения и охраны окружающей среды современными биотехнологическими производствами на базе микроорганизмов. Глобальная роль микроорганизмов на планете. Принципы построения классификации прокариот. Перспективы геносистематики. Международная классификация прокариот по Определителю бактерий Берги. Краткая характеристика групп прокариотных организмов. Отдел Gracilicutes. Классы Scotobacteria, Anoxyphotobacteria, Oxyphotobacteria. Отдел Firmacutes. Классы Firmibacteria, Thallobacteria. Отделы Tenericutes, Mendosicutes.

Тема 9. Структурная организация вирусов. Классификация. Размножение вирусов Специфичность и предполагаемое происхождение вирусов. Структурная организация вириона, свойства химических соединений вириона. Цикл репродукции вирусов. Лечение и профилактика вирусных инфекций. Вирусы растений, животных, человека, бактериофаги.

Принципы классификации вирусов. Практическое применение бактериофагов. Морфология вириона. Размножение вируса. Взаимодействие фага с бактериальной клеткой.

АННОТАЦИЯ

по направлению подготовки 020400 Биология по профилю подготовки Биоэкология Целями освоения дисциплины «Физиология растений» являются:

1. Формирование систематизированных знаний в области физиологии растений.

2. Раскрытие сущности процессов, происходящих в растительном организме, установление их взаимной связи.

3. Изучение процессов, происходящих в растительных организмах на разных уровнях организации.

2. Место дисциплины в структуре ОПОП бакалавриата Дисциплина «Физиология растений» относится к базовой части профессионального цикла.

Изучение данной дисциплины базируется на знании дисциплин базовой части профессионального цикла «Ботаника», «Цитология и гистология», «Биохимия и молекулярная биология» и «Общая экология».

Освоение данной дисциплины является основой для последующего изучения дисциплины базовой части профессионального цикла «Генетика и эволюция», дисциплины вариативной части профессионального цикла «Физиологическая экология», дисциплины по выбору вариативной части профессионального цикла «Гидроэкология», а также для подготовки к профильной практике по экологической физиологии растений и к итоговой государственной аттестации.

Раздел 1. ФИЗИОЛОГИЯ РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ.

Тема 1.1. Строение клетки. Поступление воды и питательных веществ в растительную клетку.

Клетка как основная структурная и функциональная единица растительного организма. Мембранные структуры и клеточные органеллы. Взаимодействие клеточных компонентов. Свойства протоплазмы. Поступление воды и питательных веществ в клетку.

Тема 1.2. Системы регуляции и интеграции у растений.

Типы внутриклеточной и межклеточной регуляции. Организменный уровень интеграции.

Раздел 2. ВОДНЫЙ РЕЖИМ РАСТЕНИЙ.

Тема 2.1.Формы воды и распределение ее в организме. Транспирация. Корневое давление. Поступление и передвижение воды по растению.

Структура и свойства воды. Вода свободная и связанная. Распределение воды в растении. Поступление и передвижение воды по растению. Концевые двигатели водного тока. Корневое давление. Транспирация. Влияние условий на водный обмен растения.

Формы воды в почве.

Раздел 3. КОРНЕВОЕ ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ.

Тема 3.1. Физиологическая роль элементов минерального питания.

Развитие учения о корневом питании растений. Физиологическая роль макроэлементов и микроэлементов. Антагонизм ионов.

Тема 3.2. Поступление и передвижение минеральных солей по растению.

Поглотительная, проводящая и синтетическая роль корневой системы. Пути и механизм поступления и передвижения веществ. Донорно-акцепторные отношения органов.

Тема 3.3. Азотный обмен растений.

Формы азота в почве и атмосфере. Восстановление нитратов. Ассимиляция аммония.

Значение работ Прянишникова. Азотфиксация. Особенности азотного питания у бобовых.

Раздел 4. УГЛЕРОДНОЕ ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ (ФОТОСИНТЕЗ).

Тема 4.1.Типы углеродного питания. Пигменты растений. Пластиды.

Типы углеродного питания растений. Уникальная роль процесса фотосинтеза на Земле. Химический состав хлоропластов, их состав и структура. Пигменты листа и их роль в процессе фотосинтеза.

Тема 4.2. Энергетика и химизм фотосинтеза. Влияние условий на процесс фотосинтеза.

Энергетика фотосинтеза. Значение отдельных участков спектра для фотосинтеза.

Фотофизический этап. Химизм процессов фотосинтеза. Световая и темновая фазы фотосинтеза. Экология фотосинтеза.

Тема 4.3. Разнообразие путей превращения углерода. Фотосинтез и урожай.

Отличия С3- и С4- растений. Особенности фотосинтеза суккулентов. Урожай биологический и хозяйственный. Пути повышения урожайности растений.

Раздел 5. ДЫХАНИЕ РАСТЕНИЙ.

Тема 5.1. Аденозинтрифосфат. Субстраты дыхания. Пути дыхательного обмена.

Дыхание и его значение в жизни растительного организма. Дыхание растений как источник энергии и ассимилятов. Генетическая связь дыхания и брожения. Субстраты дыхания. Гликолитический и пентозофосфатный пути дыхания.

Тема 5.2. Влияние условий на процесс дыхания. Взаимосвязь дыхания с другими процессами обмена.

Зависимость дыхания от внутренних и внешних факторов. Регуляция дыхания.

Дыхание и фотосинтез как основные энергетические процессы растительного организма.

Раздел 6. РОСТ И РАЗВИТИЕ РАСТЕНИЙ.

Тема 6.1. Особенности роста клеток. Культура клеток и тканей. Фитогормоны.

Понятие роста и развития растений, их взаимосвязь. Рост клеток. Меристемы.

Дифференциация клеток и тканей. Рост растительного организма. Периодичность роста.

Фитогормоны и синтетические регуляторы роста и развития растений - ауксины, гиббереллины, цитокинины, абсцизовая кислота, этилен, брассиностероиды и др.

Управление ростом и развитием.

Тема 6.2. Движения растений. Физиология покоя.

Физиологическая природа покоя у растений и его регуляция. Движения растений.

Тропизмы и настии.

Тема 6.3. Этапы развития растений. Регуляция процесса развития.

Регуляция жизненных процессов. Развитие растений. Концепции, гипотезы и теории о развитии растений. Гормональная теория цветения растений М. Х. Чайлахяна. Явление яровизации, фотопериодизма. Пол растений и его гормональная регуляция.

Раздел 7. УСТОЙЧИВОСТЬ РАСТЕНИЙ.

Тема 7.1. Стресс и его физиологические основы. Действие дефицита воды на растение. Засухоустойчивость.

Стресс как физиологическое состояние растительного организма, вызванное неблагоприятными условиями. Виды засухи и завядания. Белки LEA-дегидрины. Водный обмен различных экологических групп растений. Физиологические основы орошения.

Тема 7.2. Влияние на растение высоких и низких температур. Устойчивость растений к высоким и низким температурам.

Гипертермия. Жароустойчивость. Белки теплового шока. Морозоустойчивость и холодоустойчивость. Белки холодового ответа. Экологические группы растений по отношению к температурному фактору.

Тема 7.3. Устойчивость растений к засолению.

Типы засоления. Экологические группы растений по отношению к засолению.

Тема 7.4.Влияние на растение недостатка кислорода. Устойчивость растений к затоплению. Система антиоксидантной защиты.

Гипоксия. Аноксия. Пути адаптации растений к недостатку кислорода. Активные формы кислорода. Пути работы антиоксидантной системы.

АННОТАЦИЯ

«Физиология животных, высшей нервной деятельности»

по направлению подготовки 020400 Биология по профилю подготовки Биоэкология Целью освоения дисциплины «Физиология животных, высшей нервной деятельности» является ознакомление студентов с принципами системной организации, дифференциации, интеграции функций организма, изучение особенностей строения и функционирования основных систем органов животных и человека, формирование представлений о регуляторных механизмах обеспечения гомеостаза у животных.

2. Место дисциплины в структуре ОПОП бакалавриата Дисциплина «Физиология животных, высшей нервной деятельности» относится к базовой части профессионального цикла.

Для освоения дисциплины обучающиеся используют знания, умения, сформированные в ходе изучения дисциплин базовой части профессионального цикла: «Цитология и гистология», «Биология размножения и развития», «Биология человека».

Освоение данной дисциплины является основой для последующего изучения дисциплин базовой части профессионального цикла: «Генетика и эволюция», «Физиологическая экология», «Экология человека и социальные проблемы», а также для последующей подготовки к итоговой государственной аттестации.

Раздел 1. ВВЕДЕНИЕ В ФИЗИОЛОГИЮ.

Тема 1.1. Предмет физиологии в системе биологических дисциплин. Объект и методы исследований в физиологии.

Предмет физиологии в системе биологических дисциплин. Объект и методы исследований в физиологии. Экспериментальный метод, его значение. История физиологии.

Основные этапы развития. Открытие Гарвеем замкнутого круга кровообращения и Декартом - рефлекса. Зарождения электрофизиологии (Гальвани и Вольта), ее развитие в XIX в.

Развитие физиологии в России. Роль И.М. Сеченова, Ф.В. Овсянникова, А.О. Ковалевского в становлении экспериментальной физиологии. Значение работ И.П.

Павлова, Н.Е. Введенского, Н.А. Миславского и А.Ф. Самойлова. Современный этап развития физиологии. Аналитико-синтетический метод изучения функций организма на молекулярном, клеточном, органном, системном уровнях, на уровне целого организма. Основные достижения современной физиологии.

Раздел 2. ФИЗИОЛОГИЯ ВОЗБУДИМЫХ ТКАНЕЙ.

Тема 2.1. Общие физиологические закономерности функционирования возбудимых тканей. Биоэлектрические потенциалы.

Типы возбудимых клеток. Современные представления о структуре и свойствах мембраны возбудимых клеток. Потенциал покоя или мембранный потенциал и метод его регистрации. Природа потенциала покоя, соотношение концентраций основных потенциалобразующих ионов внутри клетки и в межклеточной жидкости. Соотношение проницаемостей мембраны для этих ионов, роль «натриевого насоса» в генезе и поддержании потенциала покоя. Уравнение Голдмана. Потенциал действия и ионный механизм его возникновения, ионные каналы, зависимость натриевой и калиевой проницаемости мембраны от уровня мембранного потенциала, закон «все или ничего». Механизм раздражения клетки электрическим током. Полярный закон раздражения. Зависимость пороговой силы раздражения от его длительности. Критический уровень деполяризации. Локальный ответ.

Изменение критического уровня деполяризации при действии на клетку постоянного тока.

Явление аккомодации. Изменение возбудимости при возбуждении, фазы абсолютной и относительной рефрактерности, фаза повышенной возбудимости. Механизм проведения возбуждения. Электротоническое и импульсное распространение возбуждения. Зависимость скорости проведения возбуждения от диаметра нервного волокна и сопротивления мембраны. Миелинезированные и немиелинезированные нервные волокна. Роль перехватов Ранвье. Аксонный транспорт.

Раздел 3. ОБЩАЯ ФИЗИОЛОГИЯ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ.

Тема 3.1. Нейроны и нейроглия. Нервные волокна. Синапсы. Рефлекторная дуга. Моно- и полисинаптические рефлексы. Рецептивное поле рефлекса. Время рефлекса. Взаимодействие возбуждения и торможения в ЦНС.

Основные структурно-функциональные элементы нейрона, тело нейрона, дендриты, аксон. Типы нейронов.

Механизмы связи между нейронами. Электрический и химический синапсы, принципиальные отличия электрического и химического синапсов.

Химический синапс. Процесс выделения медиатора. Медиаторы нервных клеток:

ацетилхолин, норадреналин, дофамин, серотонин, ГАМК, глутамат, глицин и др. Ионная природа возбуждающего постсинаптического потенциала. Возникновение потенциала действия в нейроне. Роль следовых процессов. Торможение: пресинаптическое и постсинаптическое торможение, функциональная роль этих видов торможения. Ионная природа тормозного постсинаптического потенциала. Понятие о рефлексе и рефлекторной дуге.

Моно- и полисинаптические рефлексы. Рецептивное поле рефлекса. Время рефлекса.

Тема 3.2. Взаимодействие нейронов в нервных центрах. Дивергенция, конвергенция, временная и пространственная суммация. Явления потенциации, окклюзии, последействия и трансформации ритма в нервных центрах.

Взаимодействие нейронов в нервных центрах. Дивергенция и конвергенция нервных импульсов. Временная и пространственная суммация. Принцип общего конечного пути Шеррингтона. Явления облегчения, окклюзии, последействия и трансформации ритма возбуждения в нервных центрах. Взаимодействие между процессами возбуждения и торможения.

Раздел 4. ЧАСТНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ.

Тема 4.1. Морфофункциональная характеристика спинного мозга. Двигательная система мозга и координация двигательной активности. Функции двигательной коры. Спинной мозг. Общая схема строения. Расположение афферентных, эфферентных и промежуточных нейронов. Моносинаптические, полисинаптические рефлекторные дуги.

Проводящая функция спинного мозга: комиссуральные, межсегментные и спинноцеребральные проводящие пути. Рефлекторная функция спинного мозга: миостатические, сгибательные, разгибательные и ритмические рефлексы спинного мозга.

Двигательная система мозга: поддержание позы, позно-тонические рефлексы, перераспределение тонуса мышц. Роль лабиринтов и шейных проприорецепторов в познотонических рефлексах. Участие продолговатого мозга, мозжечка и среднего мозга в регуляции тонуса мышц. Децеребрационная ригидность. Координация собственно двигательной активности. Спинальная двигательная система: роль мышечных веретен и гаммамотонейронов; пресинаптическое торможение первичных афферентов; значение возвратного торможения, клеток Реншоу и реципрокного торможения мышц-антагонистов. Двигательная система ствола головного мозга: роль вестибулярного ядра продолговатого мозга, ретикулярного ядра моста, коры и ядер мозжечка, среднего мозга. Функции двигательной коры (сенсорно-моторной, премоторной и дополнительной моторной областей), базальных ганглиев (полосатого тела и бледного шара) и таламуса. Возбуждающие и тормозные влияния ретикулярной формации ствола мозга.

Тема 4.2. Вегетативная нервная система: организация вегетативной рефлекторной дуги, медиаторы вегетативной системы. Роль вегетативной системы в регуляции висцеральных систем. Интегративные функции гипоталамуса.

Лимбическая система мозга. Корковые области лимбической системы (крючок, гиппокамп, поясная извилина), миндалина, гипоталамические и таламические ядра, входящие в лимбическую систему. Активация лимбической системой программ, заложенных в ядрах гипоталамуса (регуляция гомеостаза: терморегуляция, осморегуляция, пищевое поведение). Роль миндалины в поведенческих реакциях. Лимбическая система и эмоции, эмоциональная память.

Вегетативная нервная система, ее роль в поддержании гомеостаза. Пре- и постганглионарные нейроны. Парасимпатический отдел вегетативной нервной системы: Ядра парасимпатической системы, интрамуральные ганглии, афференты. Симпатический отдел вегетативной нервной системы: преганглионарные нейроны, паравертебральные ганглии симпатических стволов и превертебральные ганглии. Передача возбуждения в вегетативных ганглиях. Медиаторы вегетативной нервной системы и их рецепторы. Примеры влияния вегетативной нервной системы на эффекторные органы. Роль продолговатого мозга в регуляции вегетативных функций. Дыхательный и сосудодвигательный центры. Интегративные функции гипоталамуса как высшего центра вегетативных регуляций.

Тема 4.3. Основы физиологии коры больших полушарий.

Основы физиологии коры больших полушарий гистология коры (слои, нейронные цепи коры). Электрофизиологическая активность головного мозга. Электроэнцефалограмма. Сон и бодрствование, роль восходящей активирующей ретикулярной системы.

Распределение функций между двумя полушариями. Обучение и память.

Раздел 5. ФИЗИОЛОГИЯ ЭНДОКРИННОЙ СИСТЕМЫ.

Тема 5.1. Эндокринная система, главные эндокринные железы позвоночных.

Регуляторная роль эндокринной систем.

Эндокринная система и ее регуляторные физиологические функции. Понятия «внутренняя секреция» и «гормон». Основные свойства гормона. Архитектоника и функции эндокринной системы позвоночных и беспозвоночных. Эволюция эндокринной системы. Главные эндокринные железы позвоночных и секретируемые ими гормоны: гонады и половые гормоны; кора надпочечников и кортикостероиды (глюко- и минералокортикоиды); щитовидная железа и тиреоидные гормоны (трийодтиронин и тироксин); околощитовидные железы и паратгормон, ультимабронхиальные клетки и кальцитонин; островковый аппарат поджелудочной железы и его гормоны (инсулин, глюкагон, секретин, соматостатин); энтериновая система; тимус и его гормоны (тимозины, тимопоэтины и др.);

гипофиз и гормоны передней, средней и задней долей (ЛГ, ФСГ, АКТГ, липотропин, ТТГ, СТГ, пролактин, МСГ, вазопрессин и окситоцин); гипоталамус и рилизинг-факторы (либерины и статины); эпифиз и мелатонин; эндокринная функция печени и почек; эндокринные функции плаценты. Некоторые эндокринные железы и гормоны беспозвоночных.

Формы взаимодействия нервной и эндокринной систем. Химическая структура гормонов и ее связь с функцией. Физиологическая организация эндокринных функций: биосинтез и секреция гормонов, их регуляция, механизмы прямой и обратной связи, транспорт гормонов, пути их действия на клетки. Механизмы взаимодействия гормонов с клеткамимишенями. Типы гормональных рецепторов. Специфичность и множественность гормональных эффектов, мультигормональные ансамбли. Роль эндокринной системы в регуляции процессов роста, развития, размножения, разных форм адаптации, поведения.

Патология эндокринной системы. Гормоны в медицине и животноводстве.

Раздел 6. ОБЩАЯ ФИЗИОЛОГИЯ МЫШЕЧНОЙ СИСТЕМЫ.

Тема 6.1. Морфофункциональная характеристика мышечной ткани. Сократительные белки. Типы сокращений. Нервный контроль. Нервно-мышечный синапс.

Поперечно-полосатая мышца. Основная функция, строение. Свойства, положенные в основу классификации фазных (быстрых, медленных) и тонических мышечных волокон.

Структурная единица мышечного волокна - саркомер. Характеристики и функции основных и сократительных белков. Теория скольжения. Электромеханическое сопряжение.

Сарко-тубулярная система. Место хранения и роль кальция в сокращении. Мембранный потенциал и сокращение. Механизм мышечного расслабления. Механические свойства мышц. Изометрическое и изотоническое сокращение. Одиночное сокращение, тетанус.

Сила изометрического сокращения и длина мышцы. Энергетическое обеспечение мышечного сокращения, теплопродукция, работа. Нервный контроль мышечного сокращения.

Понятие о нейромоторной единице. Классификация моторных единиц. Нервно-мышечный синапс: особенности его морфологической структуры. Выброс медиатора и роль кальция в этом процессе. Современные представления о холинорецепторе и его ионном канале.

Спонтанный и вызванный выброс медиатора. Миниатюрный потенциал концевой пластинки, его генерация. Потенциал действия мышечного волокна. Особенность нервномышечной организации низших позвоночных и беспозвоночных.

Гладкие мышцы. Основные морфологические и функциональные особенности.

Роль межклеточных контактов в организации функциональных единиц. Особенности электромеханического сопряжения. Роль наружного кальция в генерации потенциала действия мышечной клетки. Иннервация гладких мышц. Природа спонтанной активности гладких мышц. Факторы, контролирующие двигательную активность гладкой мускулатуры.

Раздел 7. ФИЗИОЛОГИЯ СИСТЕМ КРОВИ И КРОВООБРАЩЕНИЯ.

Тема 7.1. Система крови. Эритроциты. Гемоглобин. СОЭ.

Объем циркулирующей крови и его изменение. Кровопотеря и ее последствия. Физико-химические свойства крови. Коллоидно-осмотическое (онкотическое) давление. Буферные свойства крови. Кровезаменители.

Плазма и сыворотка крови. Белки и липопротеины плазмы. Форменные элементы крови и их функции. Понятие об эритроне. Кроветворение и его регуляция.

Тема 7.2. Сосудисто-тромбоцитарное звено гомеостаза и его регуляция.

Гомеостаз и свертывание крови. Сосудисто-тромбоцитарное звено гомеостаза и его регуляция. Свертывание крови и его роль в гомеостазе. Белки свертывания крови и ингибиторы этого процесса. Гепарин. Фибринолиз.

Нейрогуморальная регуляция жидкого состояния крови и ее свертывания. Противосвертывающая система.

Тема 7.3. Защитная функция крови и лимфатической системы. Современные представления о клеточном и гуморальном иммунитете. СПИД.

Защитная функция крови и лимфатической системы. Современные представления о клеточном и гуморальном иммунитете. Антигены клеток и тканей человека. Антигены системы эритроцитов (групп крови, резус и др.). Антигены белков плазмы крови, роль в несовместимости крови. Методы и практические значение переливания крови. Вирусные инфекции системы иммунитета. ВИЧ-инфекция. Синдром приобретенного иммунодефицита (СПИД). Определение. Этиология, природа вируса СПИД, пути трансмиссии. Эпидемиология. Группы риска. Клинические проявления. Спектр инфекционных процессов при СПИД.

Тема 7.4. Физиология сердечно-сосудистой системы.

Основные этапы развития сердечно-сосудистой системы в процессе эволюции.

Замкнутость сердечно-сосудистой системы у высших организмов. Большой и малый круги кровообращения. Сердце, представление об эволюции его структуры и функции. Сердце млекопитающих животных и человека, его строение. Функциональная роль предсердий и желудочков. Динамика сердечного цикла: основные фазы, давление в полостях сердца и аорте, клапанный аппарат, тоны сердца. Понятие о систолическом и минутном объемах.

Общие свойства сердечной мышцы. Автоматия сердца и его природа. Проведение возбуждения в сердце. Сердце как функциональный синцитий. Проводящая система сердца.

Синусный узел и его значение. Атриовентрикулярный узел и его функции. Пучок Гиса.

Волокна Пуркинье. Градиент автоматии. Представление об истинном и латентном водителе ритма.

Строение сердечной мышцы. Сократимость. Рефрактерный период и его особенности. Соотношение длительности процесса возбуждения и сокращения. Потенциалы действия различных отделов сердца и проводящей системы. Электрокардиограмма и ее компоненты. Электрокардиографический метод и его роль в изучении физиологии сердца и в медицине.

Коронарные сосуды и особенности кровоснабжения сердечной мышцы.

Регуляция деятельности сердца: миогенная, нейрогенная и гуморальная. Авторегуляторные механизмы сердца. Иннервация сердца: роль симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы в регуляции сердца. Центральные аппараты, участвующие в регуляции сердца. Рефлекторные механизмы регуляции. Рефлексогенные зоны сердца и сосудов. Эмоциональное состояние и работа сердца. Сердечная недостаточность.

Особенности строения различных частей сосудистого русла Артерии, артериолы, капилляры, венулы, вены. Кровоток и методы его исследования. Кровяное давление в различных частях сосудистого русла. Градиент давления. Скорость кровотока. Факторы, определяющие скорость кровотока.

Сопротивление сосудов. Закон Пуазейля. Миогенная, нейрогенная и гуморальная регуляция тонуса сосудов. Потокозависимая вазодилятация артерий. Механизмы активной и реактивной гиперемии. Авторегуляция кровотока и ее выраженность в разных сосудистых бассейнах. Разнообразие строения капилляров. Фильтрационно-реабсорбционное равновесие. Закон Старлинга-Лэндиса. Емкостные сосуды. Факторы, способствующие движению крови по венам. Роль венозного возврата в регуляции сердечного выброса. Артериальное давление и его регуляция. Нейрогенные, быстрые механизмы регуляции давления крови. Рефлекторные дуги барорефлекса и хеморефлекса. Буферная роль барорефлекса. Ренин-ангиотензин-альдостероновая система и ее роль в регуляции кровяного давления. Роль почечно-функционального механизма в длительной регуляции артериального давления. Основы патогенеза артериальной гипертензии. Перераспределение кровотока при функциональных нагрузках. Лимфатическая система и ее роль в организме.

Раздел 8. ФИЗИОЛОГИЯ СИСТЕМЫ ДЫХАНИЯ.

Тема 8.1. Функции дыхательной системы. Регуляция дыхания.

Эволюция типов дыхания. Легочное дыхание. Аппарат вентиляции легких. Воздухоносные пути и альвеолы. Механизм дыхательных движений. Внутриплевральное давление и его значение для дыхания и кровообращения. Значение сурфактанта в функции легких. Понятие о легочных объемах. Состав вдыхаемого, выдыхаемого и альвеолярного воздуха. Особенности легочного кровообращения. Перенос газов кровью. Основной принцип процессов обмена газов в легких и тканях. Парциальное давление O2 и СO2 в альвеолярном воздухе, венозной и артериальной крови и тканевой жидкости. Механизм переноса кровью O2 и СO2 и роль эритроцитов в его осуществлении. Гемоглобин. Механизм присоединения O2 к гемоглобину. Кривая диссоциации оксигемоглобина. Перенос кислорода кровью у низших позвоночных и беспозвоночных. Механизм переноса СO2, карбоангидраза и ее роль в переносе СO2. Бульбарный центр дыхания. Современные представления о механизме возникновения первичной ритмики дыхательного центра. Пневмотаксический центр и его роль в смене дыхательных фаз. Рецепторы органов дыхания, их роль в создании оптимального режима дыхания. Периферические и центральные хеморецепторы, их роль в создании адекватного уровня легочной вентиляции.

Раздел 9. ФИЗИОЛОГИЯ ВЫДЕЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ.

Тема 9.1. Функция выделительной системы. Гормональная регуляция функции почек и водносолевого равновесия. Ренин-ангиотензиновная система.

Сравнительно-физиологический обзор выделительных систем. Почки, их строение и выделительная функция. Нефроны, тельца Шумлянского и их структура. Почечные канальцы. Специфика кровоснабжения почек. Приносящие и выносящие сосуды и их связь с тельцами Шумлянского. Клубочковая фильтрация. Состав первичной мочи. Реабсорбция.

Механизмы реабсорбции глюкозы, аминокислот и других соединений. Транспорт натрия в канальцевом аппарате нефрона. Осмотическое давление тканевой жидкости в разных частях почки. Противоточная система и принцип ее работы. Концентрирование мочи. Гормональная регуляция почечной функции и водно-солевого равновесия. Ренинангиотензиновая система. Альдостерон. Антидиуретический гормон. Функция мочевого пузыря и мочевыделения. Олигурия и анурия. Механизмы мочеиспускания. Дополнительные органы выделения. Потовые железы, состав пота. Экскреторная функция печени и легких.

Раздел 10. ФИЗИОЛОГИЯ ПИЩЕВАРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ. ОБМЕН ВЕЩЕСТВ.

Тема 10.1. Строение пищеварительного тракта. Нервная и гуморальная регуляция моторики и секреции. Процесс всасывания, роль пристеночного пищеварения.

Характеристика системы пищеварения. Методы изучения. Оперативнохирургический метод И.П. Павлова. Пищеварительные ферменты. Строение стенки пищеварительного тракта. Иннервация желудочно-кишечного тракта. Секреторная функция пищеварительного тракта. Слюнные железы. Состав слюны. Регуляция слюноотделения.

Желудочный сок, его состав и ферментативное действие. Механизм выделения желудочного сока: сложнорефлекторная и гуморальная фазы. Гастрин. Методы изучения желудочной секреции: опыт мнимого кормления, изолированный желудочек. Пищеварение в двенадцатиперстной кишке. Поджелудочная железа и ее ферменты. Регуляция их выделения. Секретин и холецистокинин.

Печень. Роль желчи в пищеварении. Пищеварение в кишечнике. Ферменты кишечных желез. Полостное и пристеночное пищеварение. Моторная функция пищеварительного тракта. Основные типы движения. Механизм глотания. Двигательная деятельность желудка, ее регуляция: возбуждающие и тормозные нервные и гуморальные влияния. Особенности моторной деятельности в разных отделах кишечника. Регуляция моторной функции кишечника. Роль илеоцекального сфинктера. Процесс всасывания в пищеварительном тракте. Строение и функции ворсинки. Всасывание воды, солей, продуктов переваривания белков, углеводов, жиров. Роль пристеночного пищеварения. Роль бактерий в кишечном пищеварении.

Тема 10.2. Этапы обмена веществ. Типы обмена. Основной обмен. Нормы питания.

Обмен веществ и энергии как обязательное условие жизни. Этапы обмена веществ.

Физиологические подходы к изучению обмена веществ и энергии. Типы обмена: азотистый, углеводный, липидный, биоэнергетический, обмен воды, натрия и калия, кальция и фосфора. Основной обмен. Значение изучения процессов обмена веществ и энергии для возрастной физиологии, физиологии труда и спорта. Составление норм питания.

Понятие о гомойотермии и пойкилотермии. Изотермия. Механизм химической и физической терморегуляции. Центральные механизмы терморегуляции. Тепловые и холодовые терморецепторы, их хактеристика. Гипо- и гипертермия. Значение изучения терморегуляции для экологической физиологии и практической медицины.

Раздел 11. ФИЗИОЛОГИЯ СЕНСОРНЫХ СИСТЕМ.

Тема 11.1. Физиология зрительного и слухового анализаторов.

Понятие о рецепторах, органах чувств, анализаторах. Сенсорные системы. Классификация рецепторов. Возбудимость рецепторов. Адекватный и неадекватный раздражители. Механизм возбуждения рецепторов; рецепторный и генераторный потенциалы, импульсная активность. Соответствие между силой раздражения, величиной генераторного потенциала и частотой афферентных импульсов. Закон Вебера-Фехнера. Понятие об абсолютном и разностном порогах. Адаптация рецепторов. Кодирование сенсорной информации. Процессы регуляции «сенсорного входа». Орган слуха, его строение и функция. Механизмы восприятия высоты и силы звука.

Глаз, его строение и функция. Преломление света в оптических средах глаза. Построение изображения на сетчатке. Аккомодация глаза, зрачок. Теория цветоощущения.

Острота зрения. Бинокулярное зрение. Электроретинограмма. Фоторецептор и преобразование световой энергии. Родопсин. Элементы сетчатки: фоторецепторы, биполяры, ганглиозные, амакриновые и горизонтальные клетки. Обработка информации нервными элементами сетчатки. Пути соматосенсорных, слуховых, обонятельных и зрительных сигналов к коре. Корковое представительство рецепторных систем. Понятие об анализаторе.

Принцип анализа афферентных сигналов к коре на примере зрительного анализатора.

Простые, сложные и сверхсложные клетки в зрительной коре коры.

Тема 11.2. Физиология соматосенсорного, вкусового, обонятельного анализаторов, вестибулярного аппарата.

Кожные рецепторы: тактильные, температурные, болевые; мышечно-суставная рецепция (проприорецепция). Вкусовые и обонятельные рецепторы. Электрофизиология вкусовой и обонятельной рецепции. Сравнительно-физиологические данные. Строение и функция вестибулярного аппарата, оттолитовых органов и полукружных каналов.

Раздел 12. ФИЗИОЛОГИЯ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ.

Тема 12.1. Физиология высшей нервной деятельности. Условный рефлекс.

Торможение условных рефлексов. Локализация функций в коре больших полушарий.

Сравнительная физиология высшей нервной деятельности. Эволюционные уровни развития высшей нервной деятельности (по Л.Г. Воронину). Основные принципы современной этологии (поисковое поведение, ключевые стимулы, завершающий акт, иерархическая теория инстинкта и т. д.). Основные понятия этологии с позиций физиологии высшей нервной деятельности. Элементарная рассудочная деятельность (по Л.В. Крушинскому).

История развития представлений о механизмах мотиваций. Потребность, мотивация, эмоция: представление о механизмах, роль в формировании поведения. Функциональная система П.К. Анохина (приспособительный эффект; специфический рецептор, воспринимающий этот эффект; обратная афферентация о приспособительном эффекте и пр.).

Функциональные состояния головного мозга. Современные представления о физиологических механизмах сна; стадии сна. Сравнительная физиология сна млекопитающих. Сон человека. Гипноз и родственные ему состояния высшей нервной деятельности человека и животных.

Виды памяти в биологических системах. Физиология памяти животных и человека (кратковременная и долговременная память).

Вторая сигнальная система и ее биологические предпосылки (попытки обучения обезьян языку общения с человеком). Речевая функция - новый принцип в деятельности мозга человека. Человек в современном мире.

АННОТАЦИЯ

по направлению подготовки 020400 Биология по профилю подготовки Биоэкология Целью освоения дисциплины «Иммунология» является содействие формированию и развитию у студентов профессиональных и специальных компетенций, позволяющих им в дальнейшем осуществлять профессиональную деятельность посредством освоения системы знаний об основных разделах иммунологии (иммунохимия, иммуногенетика, иммунопатология) и иммунохимических методов исследования.

Задачи изучаемой дисциплины:

• создать чёткое представление о предмете «Иммунология», связи его с другими направлениями биологической науки, практическом применении достижений в различных областях человеческой деятельности‚ а также с тенденциями, складывающимися в настоящее время;

• изложить основные механизмы иммунного ответа организма;

• ознакомить с современными методами и достижениями в области исследований компонентов иммунной системы;

• обучить студентов технике безопасности при подготовке и анализе биологических проб, при работе с лабораторной посудой и инструментарием;

• привить базовые навыки манипуляций при выполнении биохимических анализов;

• обучить студентов планировать и осуществлять химический эксперимент в рамках основных методов изучения биологически активных соединений;

• привить умение воспроизводимо проводить элементарные преаналитические и химико-аналитические процедуры с биологическими пробами.

Дисциплина «Иммунология» относится к базовой (общепрофессиональной) части профессионального цикла.

Для освоения дисциплины обучающиеся используют знания, умения, сформированные в ходе изучения дисциплин базовой части гуманитарного, социального и экономического цикла «Иностранный язык», базовой и вариативной части математического и естественнонаучного цикла: «Общая биология», «Физика», «Математика и математические методы в биологии», «Информатика, современные информационные технологии», «Аналитическая химия», «Физическая и коллоидная химия», «Органическая химия», «Методы статистического анализа в биологии»; базовой и вариативной части профессионального цикла: «Микробиология и вирусология», «Цитология и гистология», «Биология размножения и развития», «Биохимия и молекулярная биология».

В результате изучения этой дисциплины обучающийся должен иметь представление об основных компонентах иммунной системы, клеточных и гуморальных механизмах иммунитета; знать технологии изготовления вакцин и сывороток, понимать различные состояния иммунной системы в онтогенезе, гиперчувствительность иммунитета, иммунодефецитные состояния, уметь объяснять результаты опытов, свободно и правильно пользоваться терминологией; грамотно оформлять результаты лабораторных и практических работ, правильно заполнять лабораторный журнал; обращаться с химической посудой, приборами, химическими реактивами; владеть техникой эксперимента; техникой поиска информации с использованием различных источников (справочных, научных и научнопопулярных изданий, компьютерных баз данных, ресурсов Интернета); компьютерными технологиями для обработки и передачи информации и ее представления в различных формах.

Освоение данной дисциплины является основой для последующего изучения дисциплин:

«Медицинская биохимия», «Молекулярные основы патологических процессов», научноисследовательской работы студента и итоговой государственной аттестации.

Введение в иммунологию. История развития науки об иммунитете. Иммунная система и биологическое равновесие. Клеточный и гуморальный иммунитет. Антитела и антигены.

Общая характеристика. Антигены. Белковые антигены. Генетическая чужеродность.

Макромолекулярность. Жесткость структуры. Влияние физико-химических факторов. Поверхностные группировки. Специфичность антигенов. Детерминанты специфичности.

Синтетические полимеры. Конъюгированные антигены. Носитель. Локализация и изменения антигенов в тканях. Клеточные антигены. Антигены эритроцитов. Лейкоцитарные антигены. Антигены микробов. Конкуренция антигенов. Адъюванты.

Биологические свойства и функции антител. Физико-химические свойства антител.

Молекулярная структура антител. Микроглобулины. Неполные антитела. Нормальные антитела. Антитела к нуклеиновым кислотам. Миеломные белки. Динамика образования антител. Влияние -глобулинов на антителогенез. Аффинность и авидность антител. Генетика гуморального ответа. Теория образования антител. Иммуноглобулины различных классов. Общая характеристика. Иммуноглобулины класса М. Иммуноглобулины класса G.

Иммуноглобулины класса А. Секреторный IgA. Иммуноглобулины класса Е.

Специфичность реакции антиген – антитело. Концентрация реагентов. Биологическая активность комплексов.

Тимус (вилочковая железа). Лимфатические узлы. Селезенка. Червеобразный отросток. Небные миндалины. Костный мозг. Лимфоидные скопления. Лимфоидные клетки.

Естественная толерантность. Искусственная толерантность. Отмена толерантности.

Толерантность Т- и В-клеток.

Реакции немедленного типа. Анафилактическая реакция. Сывороточная болезнь.

Утопии. Феномен Артюса. Реакции замедленного типа. Аутоиммунные процессы. Парааллергия. Кожные реакции. Лабораторная диагностика аллергических заболеваний. Кожные пробы. Определение общего и аллергенспецифического IgЕ и IgG4. Интерпретация результатов.

Трансплантационные антигены. Иммунологическая совместимость. Клеточные факторы. Гуморальные факторы. Реакция «трансплантант против хозяина» (РТПХ). Феномен усиления. Подавление трансплантационного иммунитета. Антилимфоцитарная сыворотка (АЛС). Ионизирующая радиация.

Морфологические изменения под влиянием антигенного стимула. Роль макрофагов в иммунном ответе. Роль РНК в иммунном ответе. Гистогенез и процессы функциональной кооперирования клеток. Стволовые клетки (S-клетки) Т- и В- клетки. Рецепторы и маркеры В- и Т-лимфоцитов. Рецепторы и маркеры В-лимфоцитов. Рецепторы и маркеры Т лимфоцитов. Распознавание антигена. Клеточные кооперации. Лимфокины Бласттрансформация лимфоцитов. Феномен розеткообразования. Филогенез иммунологической реактивности.

Иммунитет и старение. Эволюционное происхождение иммунологического распознавания.

Первичные иммунодефициты. Генетические основы иммунодефицитов. Классификация: дефекты продукции антител; комбинированные иммунодефициты; дефекты фагоцитоза; дефекты системы комплемента. Клинико-иммунологическая характеристика первичных иммунодефицитов.

Вторичные иммунодефициты. Факторы, способствующие их развитию, патогенез основные клинические проявления. Принципы и методы диагностики и иммунокоррекции Иммунореабилитация. Принципы лабораторной диагностики иммунодефицитов. Механизмы протективного иммунитета при различных инфекционных заболеваниях.

Вирусные инфекции. Бактериальные инфекции. Паразитарные инфекции. Вирусные инфекции иммунной системы. Принципы иммунодиагностики инфекционных болезней.

ВИЧ-инфекция: этиология, эпидемиология и патогенез. Структурная организация вируса, его вариабельность. Особенности заражения ВИЧ, пути передачи. Иммунологические сдвиги при СПИДе. Течение ВИЧ-инфекции. Клиника ВИЧ-инфекции. Особенности клинического течения форм и стадий заболевания. Диагностика, лечение и профилактика ВИЧ-инфекции.

Иммунология заболеваний соединительной ткани (коллагенозы). Роль генетических факторов в развитии заболеваний. Значение иммунологических исследований в диагностике заболеваний соединительной ткани. Иммунология болезней кожи.

Аутоиммунные заболевания эндокринной системы, классификация, клинические проявления. Клинико-лабораторные алгоритмы диагностики аутоиммунных заболеваний.

Определение аутоантител (к тиреоглобулину, ядру, ДНК, иммуноглобулинам и т.д.). Клинико-лабораторная оценка результатов исследований.

Иммунология болезней нервной системы. Демиелинизирующие заболевания центральной нервной системы. Иммунохимические методы в диагностике патологических состояний. Определение опухолевых антигенов (онкомаркеров) иммунохимическими методами, клинико-диагностическое значение.

Иммунная система при опухолевых заболеваниях. Участие иммунной системы в противоопухолевой защите организма. Опухолевые антигены. Лабораторная иммунодиагностика онкологических заболеваний. Лимфопролиферативные заболевания. Моноклональные гаммапатии.

Учение о трансплантационном иммунитете, международная классификация, Генетические основы совместимости донора и реципиента. Клинические проявления тканевой несовместимости. Иммуносупрессорная терапия при трансплантации.

Групповые антигены эритроцитов (АВО, резус) и лейкоцитов (HLA): генетика и механизмы образования, варианты, методы определения, возможные ошибки, клиническая интерпретация.

Определение содержания гормонов методом иммуноферментного анализа.

Неприродные антитела для высокоточной диагностики и эффективной терапии раковых заболеваний; создание штаммов-продуцентов, способных in situ продуцировать гуманизированные антитела к онкогенам HER-2/neu.

Иммунобиопрепараты, применяемые в медицинской практике с целью специфической профилактики и лечения инфекционных и паразитарных болезней Иммунобиопрепараты, применяемые в медицинской практике с диагностической целью. Иммунобиопрепараты, включенные в перечень диагностических иммунобиологических препаратов, применяемых в медицинских целях для диагностики инфекционных болезней.

АННОТАЦИЯ

по направлению подготовки 020400 Биология по профилю подготовки Биоэкология Целью освоения дисциплины «Цитология, гистология» является содействие формированию и развитию у студентов профессиональных компетенций, позволяющих им в дальнейшем осуществлять профессиональную деятельность, направленную на формирование у учащихся систематизированных знаний в области цитологии и гистологии.

Целью изучения раздела «Цитология» является знакомство учащихся со строением клетки как элементарной единицей живого. Знание основ биологии клетки необходимо для понимания эмбрионального развития, клеточного и тканевого уровней организации человека и животных.

Целью раздела – «Гистология», является изучение работы тканей и установление взаимосвязи между строением клеток, тканей, органов и их функциями, а также выявление закономерностей развития тканей в филогенезе и онтогенезе.

Таким образом, изучение данной дисциплины дает возможность усвоения и запоминания богатого материала, накопленного современной гистологией и цитологией, закладывающего основы научного структурно-функционального подхода и анализа жизнедеятельности организма человека и животных.

Задачи изучаемой дисциплины:

1. Овладеть техникой микроскопирования.

2. Научиться готовить временные препараты.

3. Обобщить знания, имеющиеся у студентов, и дать представление о клетке на новом, более высоком, теоретическом уровне, учитывая современные достижения не только цитологии, но и молекулярной биологии, биофизики, биохимии, генетики и физиологии.

4. Формировать у студентов общебиологические, а точнее – естественнонаучные понятия, такие как материя, энергия, формы движения материи, уровни организации живой материи, биологические системы.

5. Усвоить основные положения клеточной теории, закономерности возникновения, функционирования и развития.

6. Рассматривать реакции клетки на внешние воздействия с целью усиления экологической направленности курса.

7. Изучить закономерности строения, развития и функций тканей, а также исследование возрастных изменений в гистологических структурах организма.

8. Развить творческие способности и интерес к изучению данного предмета.

9. Познакомиться с научной и научно-популярной литературой по данной дисциплине.

2. Место дисциплины в структуре ОПОП бакалавриата Дисциплина «Цитология, гистология» относится к базовой части профессионального цикла.

Изучение данной дисциплины базируется на знании общеобразовательной программы по предмету: «Биология».

Освоение данной дисциплины является основой для последующего изучения дисциплин базовой части профессионального цикла: «Биология размножения и развития», «Физиология человека, животных и ВНД», «Биология человека», а также для последующей подготовки к итоговой государственной аттестации.

Тема 1. Введение. Цитология - наука об общих закономерностях организации и жизнедеятельности клеток.

• Цитология - наука об общих закономерностях организации и жизнедеятельности клеток. Место цитологии в системе биологических дисциплин. Особенности цитологии как общебиологической дисциплины. Роль цитологических знаний в диалектическом понимании происхождения, эволюции органического мира, единства различных форм организации жизни, уровней организации живой материи. Значение цитологии в профессиональной подготовке.

Тема 2. Основные этапы изучения клетки Основные этапы развития цитологии. Представления о клетке в VII - VIII веках (Р.

Гук, М. Мальпиги, Ню Грю, К. Вольф). Взгляд на клетку в первой трети 19в. Предпосылки создания клеточной теории (Я. Цуркино, Г. Валентин, И. Мюллер, Я. Генле, Р. Броун, М.

Шлейден ).

Клеточная теория (Т. Шванн, 1839). Основные положения. Значение. Роль работ Р.

Вирхова, М.Ферворна в развитии клеточной теории. Вклад отечественных ученых в формирование представлений о клетке в конце ХIХ начале ХХ века (И.Д. Чистяков, И. И.

Мечников, А. Г. Гурвич, С. Г. Навашин).

Цитология в ХХ веке. Развитие и основные положения современной клеточной теории. Становление системного подхода в цитологии. Актуальные направления, проблемы и некоторые перспективы развития цитологии.

Значение цитологических исследований для развития сельского хозяйства, медицины других отраслей хозяйственной деятельности человека. Клеточная инженерия.

Тема 3. Методы изучения клетки Микроскопирование. Световой микроскоп, основные его характеристики. Фазовоконтрастная, интерференционная, поляризационная, флуоресцентная, темнопольная микроскопия. Электронная микроскопия.

Методы изучения живых клеток Прижизненное окрашивание. Культуры клеток и тканей. Методы выделения и исследования субклеточных структур. Микрургия. Цитофизиологические методы.

Методы изучения фиксированных клеток. Приготовление временных и постоянных препаратов.

Методы гисто- и цитохимии. Визуальная цитохимия. Иммуноцитохимия. Фотометрия. Авторадиография. Связь развития цитологии с совершенствованием методов исследования клетки.

Тема 4. Строение и принципы жизнедеятельности клетки Клетка - элементарная единица живого. Типы клеточной организации. Прокариотические клетки. Эукариотические клетки: тканевые клетки животных, растений, грибов;

одноклеточные организмы. Общность строения клеток эукариот и прокариот. Гомологичность клеток, сходство в строении, химическом составе, функциях, образовании. Структурная организация клеток. Химический состав: вода, ионы. Структура и свойства белков, углеводов, липидов, нуклеиновых кислот, АТФ; их роль в жизнедеятельности клетки. Пути биосинтеза макромолекул. Метаболизм. Образование клеток путем деления. Морфологические особенности клеток в связи с выполняемыми функциями. Взаимосвязь между строением, химической организацией и физиологическими функциями клеток. Клеточная интеграция. Клетка в системе целостного организма.

Тема 4.1. Структурно-функциональная организация клетки Мембраны - структурный и функциональный компонент клетки.

Открытие биомембран. Химический состав мембран. Липиды, особенности строения молекул, структурные и регуляторные липиды, их свойства. Белки, классификация мембранных белков по выполняем функциям, их характеристика.

Структурная организация клеточных мембран. «Жидкостно -мозаичная» модель мембран: липидный бислой, поверхностные, полуинтегральные и интегральные белки, способы взаимодействия белков и липидов, их перемещения в мембране.

Свойства биомембран: способность к самозамыканию, подвижность, избирательная проницаемость, эластичность, устойчивость, прочность.

Функции мембран: барьерная, транспортная, образование ферментных ансамблей, рецепторная, формирование межклеточных контактов и др.

Образование мембран в клетке. Теория потока дифференцирующихся мембран.

Значение изучения клеточных мембран для развития биологии и медицины. Создание мембранных технологий, их использование в хозяйственной деятельности человека.

Поверхностный аппарат клетки Плазматическая мембрана. Особенности химического состава, физико-химические свойства, обновление плазматической мембраны.

Субмембранный комплекс. Кортикальный слой цитоплазмы, фибриллярные элементы, специфические белки. Значение субмембранного комплекса.

Надмембранный компонент. Гликокаликс животных клеток, его химический состав, значение Клеточные стенки бактерий, растений, грибов: химический состав, строение, функции.

Функции поверхностного аппарата: барьерная, транспортная, рецепторная.

Транспортная функция. Пути поступления веществ в клетку.

Непосредственный транспорт. Простая диффузия, зависимость скорости диффузного потока от концентрационного и электрического градиентов, температуры, степени растворимости проникающего вещества в липидах, наличия пор.

Опосредованный транспорт. Облегченная диффузия. Переносчики ионов, ионофоры естественные (например, холинореценторные белки), искусственные (антибиотики, возможные механизмы их действия на бактериальную клетку). Унипорт, антипорт, симпорт.

Активный транспорт. Роль активного транспорта в образовании мембранного потенциала, генерации нервного импульса, мышечном сокращении. Возможные факторы регуляции опосредованного транспорта: молекулярные перестройки, изменение состояния мембранных липидов, конкурируемое торможение, индуцируемое проникающим веществом синтез переносчиков.

Эндоцитоз. Неспецифический эндоцитоз: фагоцитоз (И.И. Мечников 1883), пиноцитоз (В. Льюис, 1931), механизмы, значение. Специфический рецептор-индуцируемый эндоцитоз (К. Портер, Т. Ротт, 1964), его характеристика, механизмы, значение. Индукция эдоцитоза. Влияние на эндоцитоз ингибиторов клеточного дыхания, цитохалазинов и колхицина.

Рецепторная функция. Понятие о клеточных рецепторах. Роль рецепторов во взаимоотношениях клеток с внешней средой и соседними клетками, в процессах оплодотворения, дифференцировки, движения. Изучение рецепторной активности на примере гормональных и нейромедиаторных рецепторов.

Межклеточные контакты. Их виды структура и функциональное значение.

Специализированные структуры клеточной поверхности: микроворсинки, реснички, жгутики, наружный членик фоторецепторных клеток, их ультраструктура и функциональное значение.

Цитоплазма Внутренняя среда клетки - гиалоплазма, ее состав, свойства, функции. Роль в объединении и химическом взаимодействии клеточных структур.

Тема 4.2. Органоиды цитоплазмы Субклеточные структурные компоненты, их характеристики и функции.

Цитоскелет Микрофиламенты, промежуточные филаменты, микротрубочки.

Морфология элементов цитоскелета. Белки цитоскелета. Роль цитоскелета в поддержании формы клетки, транспорте веществ в клетку, формировании упорядоченных движений, в движении отдельных клеточных компонентов. Формирование элементов цитоскелета.

Центры организации микротрубочек-ЦОМТ- (ценриоли, базальные тельца, кинетохоры хромосом).

Клеточный центр. Открытие. Локализация в клетке. Центриоли и центросфера.

Ультраструктура центриолей, центриолярный цикл. Роль центриолей в формировании веретена и полюсов деления, полимеризации цитоплазматических микротрубочек, образовании ресничек (базальное тельце). Образование центриолей. Дупликация.

Рибосомы История открытия. Локализация в клетке. Организация. Рибосомы эукариотов (цитоплазматические, рибосомы митохондрий и хлоропластов) и прокариотов.

Химический состав: РНК, белки, Mg2+. Активные центры субчастиц. Полисомы, их роль в синтезе белка. Биосинтез белка. Образование рибосом.

Эндоплазматическая сеть. История открытия. Локализация в клетке, структурная организация. Гранулярная ЭПС, особенности строения, степень развития в разных клетках пластичность, функции синтез и созревание белков, мембранных липидов, сборка мембран, транспорт и сегрегация веществ. Агранулярная ЭПС, особенности морфологии, мультифункциональность: синтез липидов, стероидных гормонов, депонирование и трансмембранный перенос веществ, детоксикация вредных продуктов. Взаимосвязь гранулярной и агранулярной ЭПС.

Аппарат Гольджи. История открытия. Локализация в растительных и животных клетках. Диффузная и сетчатая форма. Структурная организация. Полярность аппарата Гольджи. Изменчивость и динамичность структуры. Функции АГ: синтез сложных комплексных соединений, формирование рецепторной системы клеток, созревание, выведение секрета, оформление включений цитоплазмы, формирование лизосом. Образование АГ.

Лизосомы. Открытие. Локализация в клетке. Морфология мембрана, мукополисахаридный матрикс, гидролитические ферменты. Многообразие форм лизосом.

Значение лизосом как аппарата внутриклеточного разрушения. Функции: гетерофагия, аутофагия, участие в распаде дефектных макромолекул, в морфогенезе. Связь старения клеток и возникновения некоторых наследственных заболеваний (болезни накопления) с нарушением функций лизосом. Образование лизосом.

Тема 4.3. Система энергообеспечения Пластиды. Типы пластид, их взаимосвязь. Хлоропласты. Общая морфология.

Ультраструктура и химический состав. Функции хлоропластов, фотосинтез, образование АТФ, синтез белка. Роль в цитоплазматической наследственности. Образование хлоропластов. Гипотезы о происхождении хлоропластов.

Митохондрии. История открытия. Общая морфология формы, размеры, количество Понятие о митохондриальном ретикулуме и межмитохондриальных контактах. Ультраструктура и химический состав митохондрий. Различия наружной и внутренней мембран по химическому составу и свойствам. Матрикс, митохондрий. Функции митохондрий:

клеточное дыхание, синтез и накопление А Т Ф, перераспределение ионов в клетке, специфический синтез (белки, стероидные гормоны). Роль митохондрий в цитоплазматической наследственности. Взаимосвязь между структурой и функцией митохондрий. Образование в клетке. Гипотезы о происхождении митохондрий.

Энергетика клеток растений и животных. Значение энергетического обмена. Его типы в зависимости от энергетических ресурсов. Основные этапы энергетического обмена: подготовительный этап; бескислородное расщепление; аэробное окисление: цикл Кребса и окислительное фосфорилирование, локализация ферментов. Понятие о сопрягающих мембранах. Механизмы сопряжения -хемиосмотическая теория П. Митчела (1961). Роль белков внутренней мембраны митохондрий в образовании трансмембранной разницы ионов водорода (В. П. Скулачев, 1972), АТФ -синтетаза, ее локализация, синтез АТФ. Формы унифицирования энергии в клетке - электрическая (µH+, µNa+ ) и химическая (АТФ) и функции клеток, обеспечиваемые ими jсобенности энергетического обмена в растительных клетках. Фотосинтез в клетках растений.

Тема 4.4. Морфофункциональная организация клеточного ядра Количество, размеры и форма ядер в различных эукариотических клетках. Компоненты клеточного ядра, ядерная оболочка, ядерный матрикс, хроматин, ядрышко. Основные функции ядерных компонентов - стабилизация и удвоение генетического материала, собственная реализация генетической информации.

Ядерная оболочка. Наружная и внутренняя мембраны, строение, химический состав.

Фиброзный слой (ламина), его ассоциация с внутренней ядерной мембраной, поровыми комплексами и хроматином, его роль. Поровый комплекс - размеры, количество, строение, функциональное значение. Перинуклеарное пространство. Функции ядерной оболочки:

барьерная, регуляция обмена веществ между ядром и цитоплазмой, структурная организация интерфазных хромосом, рецепция некоторых гормонов (инсулина, андрогенов, глюкокортикоидов).

Ядерный матрикс. Строение, химический состав, ассоциация ядерного матрикса с ДНК и РНК, его роль в поддержании структуры интерфазного ядра и регуляции синтеза нуклеиновых кислот.

Хроматин интерфазного ядра. Химический состав ДНК, размеры, количество, фракции нуклеотидных последовательностей, их значение. Репликация ДНК. Гены и генетический код. Белки хроматина. Гистоны, строение их молекул, функции. Негистоновые белки, функциональная роль.

Структурная организация хроматина: нуклеосомы, нуклеомеры (сверхбусины), высшие уровни укладки хроматина. Эухроматин и гетерохроматин (конститутивный, факультативный), их локализация и функционирование в интерфазном ядре. Продукты транскрипционной активности: перихроматиновые фибриллы, перихроматиновые гранулы, интерхроматиновые гранулы.

Митотические хромосомы Морфология: центромера (кинетохор), ее cтруктура, функциональное значение: вторичная перетяжка (организатор ядрышка), теломеры. Локализация эухроматина и гетерохроматина в митотических хромосомах. Ультраструктура митотических хромосом, матрикс митотических хромосом. Хромосомный цикл. Политенные хромосомы. Хромосомы типа «ламповых щеток».

Ядрышко. Количество в ядре. Связь ядрышка с ядрышковым организатором хромосом. Химический состав РНК, ДНК, белки. Особенности нуклеотидного состава ядрышковой РНК и ДНК. Ультраструктура ядрышка: ассоциированный с ядрышком хроматин, фибриллярная зона, фибриллярный центр, гранулярная зона, белковый матрикс. Функциональное значение компонентов ядрышка. Связь структурной организации ядрышка с функциональной активностью клетки. Рибосомные гены. Амплификация. Процесс синтеза РНК, процессинг, формирование субъединиц рибосом. Изменение ядрышка в митозе.

Клеточное ядро как система регуляции жизнедеятельности клетки Роль ядра в развитии, морфогенезе и функционировании эукариотической клетки.

Механизмы ядерной регуляции клеточных функций: создание аппарата белкового синтеза -транскрипция и РНК, рРНК, тРНК, образование субъединиц рибосом. Участие структурных и химических компонентов ядра в регуляции характера, количества, интенсивности образования РНК. Ядерно-цитиплазматические отношения. Контроль ядерной активности цитоплазмой.

Тема 4.5. Клеточный цикл и его регуляция Клеточный цикл. Клеточный цикл, его продолжительность у клеток разных типов, характеристика пролиферативной активности клеток различных тканей. Периоды митотического цикла, универсальность их последовательности, биохимические процессы, протекающие в каждом периоде, их значение.

Выход клетки из митотического цикла. Период покоя. Покоящиеся клетки, их структурные и функциональные особенности. Значение периода покоя в жизнедеятельности клеток. Переход покоящихся клеток в состояние пролиферации. Регуляция смены периодов покоя и пролиферации.

Тема 4.6. Механизмы клеточного деления Деление клеток Деление прокариотических клеток. Способы деления эукариотическиских клеток.

Митоз. Открытие и изучение митоза (И. Д. Чистяков, 1874, Э Страсбургер, 1875, П.

И. Перемежко, В. Флемминг, 1879). Универсальность митоза. Его биологическое значение и сущность. Фазы митоза, характеристика процессов в них происходящих. Изменения в ядре, цитоплазме, поверхностном аппарате клетки. Формирование митотического аппарата, морфология и химический состав. Кинетические процессы и энергетика митоза. Формы митоза: плевромитоз, ортомитоз. Продолжительность митоза и отдельных его фаз. Патология митоза. Регуляция размножения и злокачественный рост. Зависимость клеточной пролиферации от физиологического состояния организма и различных эндогенных и экзогенных факторов.

Амитоз. Значение. Распространение. Характеристика.

Эндомитоз. Сущность и причины. Политения и полиплоидия. Методы экспериментального получения полиплоидов. Полиплоидные формы культурных растений.

Мейоз. Значение мейоза в образовании половых клеток животных и человека. Особенности мейоза. Фазы мейоза. Значение симптонемного комплекса и кроссинговера. Распредление количества хромосом и ДНК в I и II мейотическом делении. Особенности образования половых клеток у семеннных растений. Двойное оплодотворение у семенных растений.

Тема 4.7. Эволюция клетки Протобионты. Архебактерии, эубактерии, уркариоты. Их характеристика. Возникновение эукариотической клетки. Современные представления о происхождении ядра.

Происхождение пластид, митохондрий, клеточного центра. Гипотезы происхождения эукариотической клетки: симбиогенная (К.С. Мережковский, 1910, 1.Margulis, 1970, А. А.

Тахтаджан, 1973); инвагинационная; клонирования отдельных элементов генома; гипотеза общего гипотетического предка про-и эукариотов (С. R. Woebe, 1981).

Клетка-элементарная биологическая система.

Принцип системности как один из важнейших принципов исследования живых объектов. Понятие системы ( Л Фон Берталанфи, 1967 ). Биологические системы, их иерархия. Свойства клетки как элементарной биологической системы: целостность, динамичность, способность к развитию, самовоспроизведение, саморегуляция, адаптация.

Регуляция клеточных функций.

Принципы регуляции метаболизма. Факторы регуляции: внутриклеточные нуклеиновые кислоты, белки-ферменты, плазматическая мембрана; надклеточные - гормоны, нейросекреты, нервные импульсы. Взаимодействие различных уровней регуляции на примере биосинтеза белка, проницаемости, смены периодов клеточного цикла.

Реакция клетки на внешние воздействия.

Непосредственное и опосредственное через нейрогуморальную систему действие различных факторов на клетку. Неспецифические реакции клетки. Физико-химические, биохимические, структурные и функциональные изменения. Изменения в клеточных мембранах. Реакция клеток на действие ионизирующего излучения, химических соединений, загрязняющих окружающую среду. Понятие о клеточном мониторинге.

РАЗДЕЛ «ГИСТОЛОГИЯ»

Тема 1. Предмет гистологии. Методы исследования, гистологическая техника.

Проблемы гистологии. Происхождение тканей в индивидуальном и историческом развитии.

Тема 2. Общая морфология животных клеток. Неклеточные структуры. Сравнительная характеристика животных и растительных клеток. Формы и размеры животных клеток. Неклеточные структуры: симпласт, синцитий, межклеточное вещество. Органоиды и включения в цитоплазму животных клеток.

Тема 3. Строение и функции животных тканей.

Тема 3.1 Учение о тканях. Классификация тканей и общие закономерности их формирования.

Тема 3.2. Общая характеристика эпителиев. Регенерация. Железы внешней и внутренней секреции, смешанные железы, трубчатые и альвеолярные. Способы секреции – мерокриновая, апокриновая, голокриновая.

Тема 3.3. Ткани внутренней среды. Общие свойства их, функции, происхождение. Разнообразие клеточных элементов и межклеточного вещества. Эндотелий, мезенхима, ретикулярная, рыхлая, плотная, соединительные ткани. Своеобразие крови как ткани.

Хрящевая и костная ткани. Развитие тканей, регенерация.

Тема 3.4. Мышечные ткани. Общие свойства их, функции. Классификация. Поперечно-полосатая скелетная и внутренностная мышечная ткань. Строение мышечных волокон, миофибриллей, протофибриллей. Структурно-химические основы сокращения миофибрилл. Строение мышцы как органа, иннервация, нейромоторные бляшки. Гладкая мышечная ткань, локализация в организме, структурные и функциональные особенности, гистогенез. Сердечная мышечная ткань – рабочая и проводящая. Структурные и функциональные особенности их. Гистогенез, регенерация.

Тема 3.5 Нервная ткань. Общие свойства и функции. Морфологическая, функциональная и химическая классификация нейронов. Строение нейрона, нейрофибриллей, тигроиды, виды отростков, микровезикулы, ретроградный и антероградный токи веществ.

Нервные волокна, их свойства. Мякотные и безмякотные нервные волокна. Синапсы, нервные окончания. Вспомогательные клетки нервной ткани. Классификация их построению и функциональному значению, происхождению. Регенерация нейронов и глиоцитов.

АННОТАЦИЯ

по направлению подготовки 020400 Биология по профилю подготовки Биоэкология Целью освоения учебной дисциплины «Биофизика» является формирование у студентов системных знаний о физических основах строения и функционировании органов и систем, физических свойствах биологических тканей и методах их изучения, особенностях действия физических факторов на клетку и подклеточные образования.

2. Место дисциплины в структуре ОПОП бакавалариата Дисциплина «Биофизика» относится к базовой части дисциплин профессионального цикла.

Изучение данной дисциплины базируется на знании дисциплин математического и естественнонаучного цикла: физика, общая химия, физическая и коллоидная химия, общая биология, методы статистического анализа в биологии.

В результате изучения дисциплины «Биофизика» у студентов формируются навыки физического и математического моделирования при изучении биологических объектов и процессов.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

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

- физические свойства биологических тканей;

- механизмы действия физических факторов на организм;

- основы устройства физиотерапевтической и диагностической аппаратуры;

- правила техники безопасности при работе с аппаратурой.

Уметь:

- анализировать процессы жизнедеятельности биосистем, используя законы физики;

- объяснять физические свойства биологических тканей, функционирования систем применяя методы физического и математического моделирования;

Владеть:

- навыками проведения экспериментальных исследований;

- навыками составления простейших физических и математических моделей для изучения биосистем;

- навыками получения информации из разных источников.

Освоение данной дисциплины является основой для последующего прохождения учебной и производственной практики, а также для последующей научноисследовательской работы студентов.

Раздел 1. ПРЕДМЕТ БИОФИЗИКИ Предмет биофизики. Разделы биофизики. История развития биофизики. Современные направления исследований. Области применения. Работа Э. Шредингера «Что такое жизнь?».

Раздел 2. БИОФИЗИКА МЕМБРАН Тема 2.1. Биологические мембраны. Структура, свойства. Транспорт веществ через мембраны Основные функции биологических мембран. Структура биологических мембран. Динамика мембран. Подвижность фосфолипидных молекул в мембранах. Физическое состояние и фазовые переходы липидов в мембранах. Модельные липидные мембраны. Пассивный перенос веществ через мембрану. Активный транспорт веществ. Опыт Уссинга.

Электрогенные ионные насосы. Липидные поры: стабильность и проницаемость мембран.

Тема 2.2.: Биоэлектрические потенциалы.

Потенциал покоя в клетках. Потенциал действия. Распространение нервного импульса вдоль возбудимого волокна. Ионные токи в асконе. Модель Ходжикина-Хаксли. Ионные каналы клеточных мембран. Механизм генерации потенциала действия кардиомиоцита.

Раздел 3. БИОФИЗИКА КЛЕТОК И ОРГАНОВ Тема 3.1. Электрическая активность органов Внешние электрические поля органов. Принцип эквивалентного генератора. Физические основы электрокардиографии. Методы исследования электрической активности головного мозга – электроэнцелография.

Тема 3.2. Автоволновые процессы в активных средах Автоколебания и автоволны в органах и тканях. Распространение автоволн в однородных средах. Циркуляция волн возбуждения в кольце. Ревербератор в среде с отверстием.

Трансформация ритма в неоднородной активной среде. Ревербераторы в неоднородных средах.

Тема 3.3. Биофизика мышечного сокращения Структура поперечно-полосатой мышцы. Модель скользящих нитей. Биомеханика мышцы. Уравнения Хилла. Мощность одинокого сокращения. Моделирование мышечного сокращения. Электромеханическое сопряжение в мышцах.

Раздел 4. БИОФИЗИКА СЛОЖНЫХ СИСТЕМ Моделирование биофизических процессов. Основные этапы моделирования. Математические модели роста численности популяции. Модель «хищник-жертва». Фармакокинетическая модель.

Биофизика системы кровообращения. Реологические свойства крови. Основные законы гемодинамики. Биофизические функции элементов сердечно-сосудистой системы.

Кинетика кровотока в эластичных сосудах. Пульсовая волна. Модель Фрака. Динамика движения крови в капиллярах. Фильтрационные-реабсорбционные процессы. Особенности кровотока при локальном сужении сосудов. Резистивная модель.

Информация и принципы регуляции в биологических системах.

Раздел 5. БИОСФЕРА И ФИЗИЧЕСКИЕ ПОЛЯ.

Тема 5.1. Человек и физические поля окружающего мира Естественные источники электромагнитных излучений. Взаимодействие электромагнитных излучений с веществом. Виды и свойства радиоактивных излучений. Дозиметрия ионизирующих излучений. Естественный радиоактивный фон Земли. Нарушение естественного радиоактивного фона. Электромагнитные и радиоактивные излучения в медицине.

Тема 5.2. Собственные физические поля организма человека Виды физических полей тела человека. Их источники. Низкочастотные электрические и магнитные поля. Инфракрасное излучение. Электромагнитные волны СВЧ-диапазона.

Оптическое излучение тела человека. Акустические поля человека.

АННОТАЦИЯ

по направлению подготовки 020400 Биология по профилю подготовки Биоэкология Целями освоения дисциплины является содействие формированию и развитию у студентов профессиональных и специальных компетенций, позволяющих им в дальнейшем осуществлять профессиональную деятельность посредством освоения системы знаний о биологически активных соединениях различной химической природы, их роли в организме, метаболизме и прикладном значении.

Задачи изучаемой дисциплины:

создать чёткое представление о предмете «Биохимия и молекулярная биология», связи его с другими направлениями биологической науки, практическом применении достижений в различных областях человеческой деятельности‚ а также с тенденциями, складывающимися в настоящее время;

представить базовые принципы строения: белков, углеводов, липидов, нуклеиновых кислот, алкалоидов, гормонов и гормоноподобых соединений, витаминов, микроэлементов, биогенных аминов, нейромедиаторов и описать взаимозависимость между их структурой и биологическими функциями;

изложить основные пути обмена биологически активных соединений в живых организмах с особым вниманием к вопросам регуляции биохимических процессов на молекулярном и клеточном уровнях организации живой материи;

ознакомить с современными методами и достижениями в области исследований биологически активных соединений;

обучить студентов технике безопасности при подготовке и анализе биологических проб, при работе с лабораторной посудой и инструментарием;

привить базовые навыки манипуляций при выполнении биохимических анализов;

обучить студентов планировать и осуществлять химический эксперимент в рамках основных методов изучения биологически активных соединений;

привить умение воспроизводимо проводить элементарные преаналитические и химико-аналитические процедуры с биологическими пробами.

2. Место дисциплины в структуре ОПОП бакалавриата Дисциплина «Биохимия и молекулярная биология» относится к базовой (общепрофессиональной) части профессионального цикла. Данный курс должен ознакомить студентов с основными классами соединений, входящих в состав живой материи, а также с химическими основами жизнедеятельности организма.

В связи с этим изучение данной дисциплины базируется на знании общеобразовательной программы по следующим предметам: химия, биология с основами экологии, анатомия человека, физиология человека.

Освоение данной дисциплины является основой для последующего изучения студентами других биологических дисциплин («Медицинская биохимия», «Введение в биотехнологию»‚ «Энзимология»‚ «Биоэнергетика», «Молекулярные основы патологических процессов»); подготовки к итоговой государственной аттестации; и должно чётко коррелировать со смежными дисциплинами путем установления межпредметных связей.

В результате изучения этой дисциплины обучающийся должен иметь представление об основных классах веществ в составе живых организмов, их метаболизме, фармакохимии, токсикологии, принципах конструирования биологически активных молекул с заданными свойствами, современном состоянии и перспективах развития важного направления в современной биохимии, молекулярной биологии, микробиологии, биотехнологии и медицине – изучении биологически активных соединений (БАС), получении и применении новых биологически активных соединений, действии биологически активных веществ (БАВ) в малых дозах; осуществлять в лабораторных условиях выделения и исследования химических свойств БАВ; объяснять результаты опытов, свободно и правильно пользоваться терминологией; грамотно оформлять результаты лабораторных и практических работ, правильно заполнять лабораторный журнал; обращаться с химической посудой, приборами, химическими реактивами; владеть техникой эксперимента; техникой поиска информации с использованием различных источников (справочных, научных и научнопопулярных изданий, компьютерных баз данных, ресурсов Интернета); компьютерными технологиями для обработки и передачи информации и ее представления в различных формах.

Предмет биологической химии. Краткая характеристика основных разделов биохимии. Место биохимии в системе естественных наук. Значение биохимии для развития биологии, медицины, сельского хозяйства и промышленности переработки растительного и животного сырья. Краткая история биохимии. Методы выделения и изучения веществ в живой природе;

Обмен веществ, ассимиляция и диссимиляция как важнейшие признаки жизнеделятельности. Круговорот материи и энергии между живой и неживой природой. Химический состав живых организмов. Иерархия молекулярной организации клетки. Первичные биомолекулы, их происхождение, специализация и дифференциация. Форма, размер биомолекул и структура клетки. Способы существования организмов: аутотрофия, гетеротрофия. Специализация метаболизма. Биохимическая эволюция.

Аминокислоты, их многообразие, физико-химические свойства. Протеиногенные аминокислоты, их классификация. Методы разделения и идентификации аминокислот и пептидов. Необычные аминокислоты, их производные, пептиды.

Белки. Функции белков в организме. Методы разделения и очистки белков. Уровни структурной организации белков. Первичная структура белка и методы ее установления(инсулин). Природа пептидной связи. Вторичная структура: упорядоченные (спираль, -слои) и неупорядоченные структуры полипептидных цепей. Третичная и четвертичная структура белков. Субъединицы (протомеры) и эпимолекулы (мультимеры).