Біофізика складних систем
Структура за темами
-
Дисципліна «Біофізика складних систем» є базовою нормативною дисципліною для спеціальності “Молекулярна фізіологія та біофізика”, що читається в 1 та 2 семестрах в обсязі 6 кредитів (за Європейською Кредитно-Трансферною Системою ЕСТS), обсягом 180 годин.
Мета дисципліни – сформувати загальні знання про закономірності організації та функціонування складних біологічних систем.
Курс присвячений вивченню біофізичних механізмів діяльності декількох систем в організмі людини. Серцево-судинна, шлунково-кишкова та нервова системи розглядаються на всіх рівнях їх функціонування від їх ролі в організмі, через функціонування різних спеціалізованих клітин, що складають їх тканини до молекулярних механізмів, що лежать в основі роботи клітин. Курс зосереджений на загальному розумінні схожості та відмінностей у молекулярних сигнальних шляхах, важливих для роботи цих різних систем. Паралельно курс надає детальні відомості про найсучасніші біофізичні, молекулярно-біологічні та генетичні методи та підходи, що використовуються в сучасних наукових дослідженнях для вивчення клітинних та молекулярних механізмів, що опосередковують функціонуванням складних біофізичних систем.
-
Лекція 1. Електрофізіологічні властивості клітин серця.
1. Основні властивості потенціалу дії в кардіоміоцитах.
2. Основні властивості потенціалу дії в пейсмекерних клітинах серця.
3. Структура провідної системи серця і послідовність взаємодії її частин в процесі серцевого скорочення.
4. Взаємозв'язок між потенціалами дії в різних частинах серця, серцевим скороченням і електрокардіограмою.
Завдання
Тестова контрольна робота: Біофізичні основи роботи серцево-судинної системи.
Лекція 2. Клітинні та молекулярні механізми синхронізації та взаємодії клітин сердця.
1. Механізми синхронізації серцевих скорочень (провідна система серця і щілинні контакти між кардіоміоцитами).
2. Механізми розподілу фізичного навантаження в серцевих м'язах.
3. Інтеркаляційні диски.
4. Десмосоми.
Завдання
Опрацювання розділів 7-8 книги Brain Facts.
Лекція 3. Молекулярні системи спряження та регуляції електричної активності кардіоміоцитів та змін внутрішньоклітинної концентрації іонів кальцію.
1. Основи конфокальної мікроскопії як методу дослідження регуляція цитоплазматичної концентрації іонів кальцію і локалізації білкових молекул.
2. Кальцієві хвилі і спарки (спалахи) у кардіоміоцитах і їх взаємозв'язок з електричними процесами на мембрані і скороченнями кардіоміоцитів.
3. Система Т-трубочок в кардіоміоцитах.
4. Регуляція цитоплазматичної концентрації іонів кальцію в перебігу циклу скорочення кардіоміоцитів.
Завдання
Опрацювання розділів 9-10 книги Brain Facts.
Лекція 4. Молекулярні системи скорочення кардиомиоцитів.
1. Регулярна молекулярна структура кардіоміоцитів. саркомерів і їх молекулярна організація (A-band, I-band, Z-lines, Т-tubules). Функціональне значення саркомерів.
2. Товсті і тонкі волокна в структурі саркомера. Їх молекулярна будова і взаємодія в процесі скорочення саркомера.
3. Останні досягнення в галузі створення штучного серця.
Завдання
1. Теоретична контрольна робота: Молекулярні та клітинні механізми роботи серцево-судинної системи.
Підготовка доповіді по темі «за бажанням» для здачі екзамену.