Код курса:                

Статус:        По выбору

Аудитория:  специальный

Специализация:    Физика
            молекулярных процессов

Семестр:         1

Трудоёмкость:     2 з.е.

Лекций:             36 часа

Практ. занятий: 4 часа

Отчётность:       экзамен

Начальные        М-ПК-1,
компетенции:   М-ПК-6  

Приобретаемые   М-ПК-3,
компетенции:      М-ПК-4

Аннотация курса

Целью данного спецкурса является знакомство студентов, с особенностями структуры и физических свойств лиотропных жидкокристаллических систем. И акцент сделан на рассмотрении основных физических и химических свойств биологических структур и молекул, таких как биологическая мембрана, растворы белков и ферментов и влияние на них внешних факторов (температуры, ультразвукового воздействия, агрессивных сред и пр.).

Также рассматриваются современные методы исследования биологических объектов

Для студентов и аспирантов, специализирующихся в области молекулярной физики, биофизики, физики наносистем, медицинской физики и физической экологии.

Приобретаемые знания и умения

В результате освоения дисциплины обучающийся должен понимать особенности лиомезофаз и основных биологических структур и знать о теоретических подходах к описанию физических свойств этих структур.

Образовательные технологии

Лекции читаются с использованием современных мультимедийных возможностей и проекционного оборудования.

Логическая и содержательно-методическая взаимосвязь с другими частями ООП

Экспериментальные методы, рассматриваемые в курсе, используются в лабораториях кафедры молекулярных процессов и экстремальных состояний вещества и задачах специального практикума. Курс можно рассматривать как продолжение и приложение вопросов, излагаемых в курсах по «Физике жидкостей».

Дисциплины и практики, для которых освоение данного курса необходимо как предшествующего

Научно-исследовательская практика, научно-исследовательская работа, курсовые и дипломные работы, задачи специального практикума.

Основные учебные пособия, обеспечивающие курс

1.      А.Б. Рубин. Современные методы биофизических исследований. Практикум по биофизике. // М. «Высшая школа» 1988.

2.      А. Фершт. Структура и механизм действия ферментов. // М. «Мир», 1980

3.      А.С. Сонин. Жидкие кристаллы и физика жизни.// М. общество «Знание».

4.      Г. Браун, Д. Улкен. Жидкие кристаллы и биологические структуры. // М.Мир.1982

5.      Хохлов А.Р. и Говорун Е.Н. Дендример в Словаре нанотехнологических терминов. // Роснано, 2012.

6.      М.Ф. Вукс Электрические и оптические свойства молекул и конденсированных сред. // Л. Из-во ЛГУ, 1984.

7.      Л.В. Левшин, А.М. Салецкий . Оптические методы исследования   молекулярных систем . // М. Из-во МГУ, 1994.

Основные учебно-методические работы, обеспечивающие курс

1.      Г.П. Петрова. Анизотропные жидкости. Биологические структуры. // М. МГУ, ФФ, 2005.

Основные научные статьи, обеспечивающие курс

1.      Бойко А.В и др. Структурные фазовые переходы в растворах белков, содержащих ионы легких и тяжелых металлов, Препринт № 2/2005, МГУ, физический ф-т.

2.      Петрусевич Ю.М., Петрова Г.П., и др. Диагностика онкологических заболеваний методами ЯМР, ЭПР и светорассеяния. // Мед. физика, 2009, № 4 (44), С. 73–79.

3.      Петрова Г.П., Петрусевич Ю.М., Гурова М.А., Сергеева И.А., Тихонова Т.Н., Федорова К.В., Чжан Сяолей. Физический механизм токсического воздействия тяжелых металлов на белки и ферменты. // Мед. физика, 2010, № 2 (46), с. 101–104.

Программное обеспечение и ресурсы в интернете

http://molphys.phys.msu.ru

http://www.photocor.ru/

Контроль успеваемости

Промежуточная аттестация проводится на 8 неделе в форме коллоквиума с оценкой. Критерии формирования оценки – уровень знаний пройденной части курса.

Текущая аттестация проводится еженедельно. Критерии формирования оценки – посещаемость занятий, активность студентов на лекциях, уровень подготовки к семинарам.

Фонды оценочных средств

Контрольные вопросы для текущей аттестации на семинарах; задания для практических (лабораторных) занятий; вопросы и задачи для контрольных работ и коллоквиумов; вопросов к зачётам и экзаменам; темы докладов и рефератов.

Раздел

Неделя

Жидкие кристаллы. История открытия и этапы развития. Термотропые и лиотропные жидкие кристаллы.

1

Лиотропные фазы. Лиомезоморфизм. Амфифильные системы. Последовательность фаз при изменении концентрации амфифильных веществ.

2

Структурные элементы лиомезофаз (олигомер, мицелла, колонка, вирус). Параметры порядка для мицеллярной лиотропной фазы. Роль растворителя в образовании мезофаз.

3

Некоторые физические и оптические свойства лиотропных ЖК. Молекулярные движения в жидких кристаллах. Ультраакустические и гиперакустические свойства жидких кристаллов. Дисперсия скорости звука в ЖК. Распространение ударно-акустического возмущения в жидких кристаллах. Поляризованная флуоресценция в жидких кристаллах.

4

Некоторые физические и оптические свойства лиотропных ЖК. Температурные зависимости параметра анизотропии флуоресценции. Интегральные и спектральные измерения. Измерение времени жизни флуоресценции и расчет времени ориентационной корреляции молекул ЖК. Переходы Фредерикса

5

Строение клеточной мембраны

6

Строение белковой молекулы. Физико-химические свойства белков, амфотерность, растворимость, денатурация. Структура белковой молекулы, уровни организации, поддержание структуры, деградация. Функции белков в организме

7

Ферменты: функции, классификация, структура, механизмы действия, активный центр, специфичность, кофакторы

8

Состав крови: форменные элементы, состав, функции. Лимфа. Образование предмезофазы в растворах белков при наличии ионов тяжелых металлов. Оптические методы диагностики онкопатологии.

9

Коллоквиум

10

Методы изучения белков и биологических жидкостей: статическое рассеяние света, динамическое рассеяние света, комбинационное рассеяние, флуоресценция, микроскопия, ЯМР и ЭПР, рентгеноструктурный анализ (дебаеграмма и лауэграмма).

11

Методы изучения белков и биологических жидкостей: статическое рассеяние света, динамическое рассеяние света, комбинационное рассеяние, флуоресценция, микроскопия, ЯМР и ЭПР, рентгеноструктурный анализ (дебаеграмма и лауэграмма).

12

Дендримеры.

13

Возникновение жизни на Земле: теория Опарина-Холдейна, коацерват, образование аэрозоля, образование бислойной липидной везикулы.

14

Функциональная роль ЖК в происхождении жизни. ЖК при патологии.

15

Проявление специфического влияния ионов на свойства ионных растворов (эффект Хофмайстера): модели ионов - модель Маркуса, модель Коллинса. СИЭ в биологических структурах.

16

Контрольная работа

       17