Мембраны могут быть выполнены в виде плоских листов, труб, капилляров и полых волокон . Мембраны выстраиваются в мембранные системы. Наиболее распространенные искусственные мембраны - полимерные мембраны. При определённых условиях, преимущественно могут быть использованы керамические мембраны.
Некоторые мембраны работают в широком диапазоне мембранных операций, таких, как микрофильтрация , ультрафильтрация, обратный осмос , первапорация , сепарация газа, диализ или хроматография . Способ применения зависит от типа функциональности включеной в мембрану, которые могут быть основаны на изоляции по размеру, химическом родстве или электростатике.
Использование
Мембраны наиболее часто используются для очистки воды, удаления микроорганизмов из молочных продуктах, опреснения воды, дегидрирования природного газа, гемодиализа или в качестве компонентов топливных элементов.
См. также
Литература
- Ю. И. Дытнерский, В.П. Брыков, Г.Г.Каграманов, Г.Г.Пиздюков, П.Ф.Ахуеть. Мембранное разделение газов, Москва, Химия, 1991.
Wikimedia Foundation . 2010 .
Смотреть что такое "Искусственные мембраны" в других словарях:
У этого термина существуют и другие значения, см. Мембрана Изображение клеточной мембраны. Маленькие голубые и белые шарики соответствуют гидрофильным «головкам» липидов, а присоединённые к ним линии гидрофобным «хвостам». На рисунке показаны… … Википедия
У этого термина существуют и другие значения, см. Мембрана Изображение клеточной мембраны. Маленькие голубые и белые шарики соответствуют гидрофильным «головкам» липидов, а присоединённые к ним линии гидрофобным «хвостам». На рисунке… … Википедия
У этого термина существуют и другие значения, см. Мембрана Изображение клеточной мембраны. Маленькие голубые и белые шарики соответствуют гидрофильным «головкам» липидов, а присоединённые к ним линии гидрофобным «хвостам». На рисунке показаны… … Википедия
Пищевые продукты, как правило, высокой белковой ценности, создаваемые новыми технологическими методами на основе отдельных пищевых веществ (белков или составляющих их аминокислот, углеводов, жиров, витаминов, микроэлементов и др.); по… … Большая советская энциклопедия
I Ультрафильтрация метод коррекции водного гомеостаза при избытке воды в организме путем удаления из крови безбелковой жидкости через естественные или искусственные мембраны, играющие роль ультрафильтра. Чаще всего в качестве ультрафильтра… … Медицинская энциклопедия
Обычно представляет собой жесткую селективно проницаемую перегородку, разделяющую массообменный аппарат на две рабочие зоны, в которых поддерживаются различные давления и составы разделяемой смеси. Мембраны могут быть выполнены в виде плоских… … Википедия
У этого термина существуют и другие значения, см. Мембрана Изображение клеточной мембраны. Маленькие голубые и белые шарики соответствуют гидрофильным «головкам» липидов, а присоединённые к ним линии гидрофобным «хвостам». На рисунке показаны… … Википедия
У этого термина существуют и другие значения, см. Мембрана Изображение клеточной мембраны. Маленькие голубые и белые шарики соответствуют гидрофильным «головкам» липидов, а присоединённые к ним линии гидрофобным «хвостам». На рисунке показаны… … Википедия
У этого термина существуют и другие значения, см. Мембрана Изображение клеточной мембраны. Маленькие голубые и белые шарики соответствуют гидрофильным «головкам» липидов, а присоединённые к ним линии гидрофобным «хвостам». На рисунке показаны… … Википедия
Обеспечивают целостность клетки, они обеспечивают возможность создания в ней условий для протекания всех биохимических реакций, регулирует обмен веществами и энергией с окружающей средой. Словом, это в прямом смысле слова граница между жизнью и всем, что ее окружает.
Мембрана всех клеток представляет собой двойной слой фосфолипидов — молекул с гидрофильной «головой» и несколькими гидрофобными «хвостами». В водной среде они стремятся расположиться «хвостами» внутрь, выстраиваясь ровными рядами: мембрана самособирается. Конечно, в действительности картина намного сложнее, мембрана содержит также множество белковых компонентов, гликолипидов с дополнительными «хвостами» полисахаридов, молекул холестерина, регулирующих ее вязкость и т. д. Однако именно самособирающийся фосфолипидный бислой формирует ее основу.
Именно этот базовый элемент воссоздали исследователи из группы работающего в Калифорнии профессора Нила Девараджа (Neal Devaraj), используя чисто химические методы. Конечной целью всех этих экспериментов является создание полностью искусственной жизни, полученной без какого-либо участия других живых организмов, если не считать самих экспериментаторов. Пока что все синтетические организмы, о создании которых не раз сообщали ученые, представляют собой, по сути, лишь синтетические геномы, внедренные в заранее «выпотрошенные» и подготовленные клетки бактерий. О получении искусственного живого организма с нуля пока остается лишь мечтать.
Профессор Деварадж поясняет: «Предположительно, нечто подобное уже случилось в какой-то момент в прошлом. Иначе жизнь не могла бы появиться вообще». «Мы до сих пор окончательно не представляем себе, как протекал этот фундаментальный этап, на котором неживая материя превратилась в живую, — добавляет ученый. — В конце концов подобные опыты должны рассказать нам немало о базовых химических и биологических принципах, лежащих в основе жизни».
Как уже говорилось, благодаря двойной гидрофильно-гидрофобной природе фосфолипиды , составляющие клеточные мембраны, в воде самособираются. Гидрофобные липидные «хвосты» прячутся от полярной водной среды, а гидрофильные фосфатные «головки», наоборот, погружаются в нее. Так, ведомые лишь гидрофильно-гидрофобными взаимодействиями, молекулы выстраиваются в двойной слой мембраны и создают барьер, отделяющий клетку от внешнего мира.
В клетках современных организмов производство фосфолипидов обеспечивают специальные белки, интегрированные в мембраны клеток. Однако такое возможно лишь уже при наличии мембраны, а о том, как синтезировались липиды первых живых клеток, без участия белковых ферментов, пока остается лишь гадать. Возможный вариант такой реакции и предложили Деварадж и его коллеги.
«Эта реакция чисто искусственная, она не имеет известного нам аналога в живой природе. Именно так можно получить клеточную мембрану с нуля, — комментирует Деварадж, — В нашей системе это происходит с участием простейшего катализатора, металлического иона».
В водной среде исходные компоненты реакции образуют стабильную эмульсию из множества нерастворимых капель. Добавление в среду ионов меди ведет к их разрушению и возможности для реагентов взаимодействовать друг с другом. По данным авторов, после 24 часов такой инкубации все капли расходятся — и появляются двухслойные мембраны. Первый шаг к полноценной жизни.
Искусственная мембрана обычно представляет собой жесткую селективно-проницаемую перегородку, разделяющую массообменный аппарат на две рабочие зоны, в которых поддерживаются различные давления и составы разделяемой смеси. Синтетические мембраны успешно используются промышленных процессов как малой так и большой мощности с середины 20-го века. В настоящий момент синтетические мембраны достаточно разнообразны по свойствам. Они производятся из органических материалов как полимерных и жидких, так и неорганических. Синтетические мембраны применяемые в разделительных процессах имеют различную геометрию и соответствующую потоку конфигурацию. Мембраны могут быть выполнены в виде плоских листов, труб, капилляров и полых волокон. Мембраны выстраиваются в мембранные системы.
Наиболее распространенные искусственные мембраны - полимерные мембраны . Они разделяются по поверхностному химическому составу, структуре, морфологии и способу изготовления. Химические и физические свойства синтетических мембран и разделяемые субстанции также как инициирующая сила определяются индивидуальными особенностями мембранного сепарационного процесса. Наиболее часто используемые инициирующие силы в индустриальных мембранных процессах - давление и разница концентрации. Соответствующие мембранные процессы называют фильтрацией. При определённых условиях, преимущественно могут быть использованы керамические мембраны .
Некоторые мембраны работают в широком диапазоне мембранных операций, таких, как микрофильтрация , ультрафильтрация , обратный осмос , первапорация , сепарация газа, диализ или хроматография . Способ применения зависит от типа функциональности включенной в мембрану, которые могут быть основаны на изоляции по размеру, химическом родстве или электростатике.
Они также классифицируются по форме и режиму применения. Наиболее известные мембранные процессы включают очистку воды, обратный осмос, обезвоживание природного газа, удаление частиц с помощью микрофильтрации и ультрафильтрации, удаление бактерий из молочных продуктов, диализа, гемодиализа или в качестве компонентов топливных элементов.
Частично проницаемая мембрана -- искусственная мембрана, предназначенная для разделения смеси жидкостей или газов на составляющие компоненты. Также называется избирательно-проницаемой мембраной, полупроницаемой мембраной или дифференциально-проницаемой мембраной. Она позволяет определённым молекулам или ионам проходить через неё благодаря диффузии. Скорость прохождения зависит от давления, концентрации и температуры молекулы или растворённых веществ с обеих сторон, а также проницаемости мембраны для каждого раствора.
Микрофильтрация -- процесс разделения жидких или газовых смесей от взвешенных частиц диаметром 100-0,1 мкм и выше. Фильтрация производится на мелкозернистом материале, песок, кварц и т. д., для грубой фильтрации больших частиц. Процесс проводят в тупиковом режиме с регенерацией обратным током жидкости/газа.
Обратный осмос -- прохождение воды или других растворителей через мембрану из более концентрированного в менее концентрированный раствор в результате воздействия давления, превышающего разницу осмотических давлений обоих растворов. Обратный осмос используется в различных технологиях очистки воды от примесей, в том числе для опреснения воды и очищения питьевой воды для различных целей с начала 1970-х годов.
Первапорация - технология разделения преимущественно жидких смесей различных веществ, при которой поток жидкости, содержащий два или более смешивающихся компонента помещен в контакт с одной стороной непористой полимерной мембраны или молекулярно-пористой неорганической мембраны (типа цеолитной мембраны), в то время как с другой стороны используется вакуумная или газовая продувка. Компоненты жидкого потока абсорбируются в/на мембране, проникают через мембрану, и испаряются в паровую фазу (откуда и образуется слово "pervaporate"). Образующийся пар, названный "пермеатом", конденсируется. Вследствие различных видов питающих смесей, имеющие различные сродства к мембране и различные скорости диффузии через мембрану, даже компонент, находящийся в малой концентрации питающей среде, может быть обогащен с высокой степенью в пермеате. Таким образом, состав растворенного вещества может сильно отличаться от того, что находится в виде пара, образующегося после развития свободного равновесия жидкость-пар. Коэффициенты обогащения, степень пермеирования концентрации питающей смеси находятся в диапазоне от единиц до нескольких тысяч, в зависимости от состава, мембраны и условий процесса.
Первапорация отличается относительно низким удельным энергопотреблением по сравнению с мембранными технологиями, использующими пористые мембраны.
Разделение идёт на молекулярном уровне, что повышает избирательность.
Диализ -- освобождение коллоидных растворов и растворов высокомолекулярных веществ от растворённых в них низкомолекулярных соединений при помощи полупроницаемой мембраны. При диализе молекулы растворенного низкомолекулярного вещества проходят через мембрану, а неспособные диализировать (проходить через мембрану) коллоидные частицы остаются за ней. Простейший диализатор представляет собой мешочек из коллодия (полупроницаемого материала), в котором находится диализируемая жидкость. Мешочек погружают в растворитель (например в воду). Постепенно концентрации диализирующего вещества в диализируемой жидкости и в растворителе становятся равными. Меняя растворитель, можно добиться практически полной очистки от нежелательных примесей. Скорость диализа обычно крайне низка (недели). Ускоряют процесс диализа увеличивая площадь мембраны и температуру, непрерывно меняя растворитель. Процесс диализа основан на процессах осмоса и диффузии, что объясняет способы его ускорения.
· Диализ применяют для очистки коллоидных растворов от примесей электролитов и низкомолекулярных неэлектролитов. Диализ применяют в промышленности для очистки различных веществ, например в производстве искусственных волокон, при изготовлении лекарственных веществ.
· Материал, прошедший через мембрану, называется диализат.
Гемодиализ (от гемо… и греч. dialysis -- разложение, отделение) -- метод внепочечного очищения крови при острой и хронической почечной недостаточности. Во время гемодиализа происходит удаление из организма токсических продуктов обмена веществ, нормализация нарушений водного и электролитного балансов. Гемодиализ осуществляют обменным переливанием крови (одновременное массивное кровопускание с переливанием такого же количества донорской крови), обмыванием брюшины солевым раствором (перитонеальный диализ), промыванием слизистой оболочки кишечника умеренно гипертоническими растворами (кишечный диализ). Наиболее эффективным методом гемодиализа является применение аппарата искусственная почка.
Хроматография (от греч. чсюмб - цвет) -- метод разделения и анализа смесей веществ, а также изучения физико-химических свойств веществ. Основан на распределении веществ между двумя фазами -- неподвижной и подвижной (элюент ). Название метода связано с первыми экспериментами по хроматографии, в ходе которых разработчик метода Михаил Цвет разделял ярко окрашенные растительные пигменты.
Жидкие мембраны относятся к классу синтетических мембран, изготовленных их эластичных материалов. Некоторые типы жидких мембран применяются в промышленности: эмульсионные мембраны, задерживающие мембраны, расплавы солей, мембраны из холофайбера. Жидкие мембраны были достаточно изучены, но имеют ограниченное применение в промышленности.
Полимерные мембраны возглавляют рынок в промышленной сепарации, потому что достаточно конкурентноспрособны по эксплуатационным и экономическим параметрам. Многие полимеры доступны в качестве материала для них, но выбрать полимер для определенной цели зачастую оказывается сложно. Полимер должен иметь соответствующие характеристики для назначенной задачи. Полимер зачастую должен иметь высокую устойчивость к отделяемым молекулам (особенно в биотехнологическом применении) и удовлетворять жестким условиям очистки. Он должен быть совместим с технологическим процессом изготовления мембраны.
Полимер должен быть пригодным к разработке мембраны по таким параметрам как устойчивость и взаимодействие полимерных связей, пространственная однородность, полярность полимерных связей и его функциональная группа. Полимеры могут быть аморфными и полукристаллическими по структуре (также иметь различную температуру плавления), влияющие на параметры применения мембраны. Также немаловажными являются доступность и адекватная стоимость для формирования критерия низкой стоимости мембранного процесса. Многие мембранные полимеры дополняются примесями, модифицируются или добавляются как примесь для улучшения их параметров. В синтезе мембран наиболее распространены ацетат целлюлозы, нитраты и сложные эфиры (СА, CN и СЕ), полисульфон (PS), полиэстер сульфон (PES), полиакрилонитрил (PAN), полиамид, полиимид, полиэтилен и полипропилен (PE и РР), политетрафлюороэтилен (PTFE), поливинилоэденохлорид (PVDF), поливинилхлорид (PVC)
Полиэтилен (PE)политетрафлюороэтилен (PTFE) полипропилен (РР)
Аппарат на две рабочие зоны, в которых поддерживаются различные давления и составы разделяемой смеси .
Мембраны могут быть выполнены в виде плоских листов, труб, капилляров и полых волокон . Мембраны выстраиваются в мембранные системы. Наиболее распространенные искусственные мембраны - полимерные электролитические мембраны . При определённых условиях, преимущественно могут быть использованы керамические мембраны .
Некоторые мембраны работают в широком диапазоне мембранных операций, таких, как микрофильтрация , ультрафильтрация , обратный осмос , первапорация , сепарация газа , диализ или хроматография . Способ применения зависит от типа функциональности включеной в мембрану, которые могут быть основаны на изоляции по размеру, химическом родстве или электростатике.
Использование
Мембраны наиболее часто используются для очистки воды, удаления микроорганизмов из молочных продуктов, опреснения воды, дегидратирования природного газа, гемодиализа или в качестве компонентов топливных элементов.
См. также
Напишите отзыв о статье "Искусственная мембрана"
Литература
- Ю. И. Дытнерский, В. П. Брыков, Г. Г. Каграманов . Мембранное разделение газов. - М.: Химия, 1991.
Отрывок, характеризующий Искусственная мембрана
Так, совершенно свободно разгуливая по жилищу святейшего Папы, я ломала голову, не представляя, что означал этот необъяснимый, длительный «перерыв». Я точно знала, Караффа очень часто находился у себя в покоях. Что означало только одно – в длительные путешествия он пока что не отправлялся. Но и меня он почему-то всё также не беспокоил, будто искренне позабыл, что я находилась в его плену, и что всё ещё была жива...Во время моих «прогулок» мне встречалось множество разных-преразных приезжих, являвшихся на визит к святейшему Папе. Это были и кардиналы, и какие-то мне незнакомые, очень высокопоставленные лица (о чём я судила по их одежде и по тому, как гордо и независимо они держались с остальными). Но после того, как покидали покои Папы, все эти люди уже не выглядели такими уверенными и независимыми, какими были до посещения приёмной... Ведь для Караффы, как я уже говорила, не имело значения, кем был стоящий перед ним человек, единственно важным для Папы была ЕГО ВОЛЯ. А всё остальное не имело значения. Поэтому, мне очень часто приходилось видеть весьма «потрёпанных» визитёров, суетливо старавшихся как можно быстрее покинуть «кусачие» Папские покои...
В один из таких же, совершенно одинаковых «сумрачных» дней, я вдруг решилась осуществить то, что уже давно не давало мне покоя – навестить наконец-то зловещий Папский подвал... Я знала, что это наверняка было «чревато последствиями», но ожидание опасности было во сто раз хуже, чем сама опасность.
И я решилась...
Спустившись вниз по узким каменным ступенькам и открыв тяжёлую, печально-знакомую дверь, я попала в длинный, сырой коридор, в котором пахло плесенью и смертью... Освещения не было, но продвигаться дальше большого труда не доставляло, так как я всегда неплохо ориентировалась в темноте. Множество маленьких, очень тяжёлых дверей грустно чередовались одна за другой, полностью теряясь в глубине мрачного коридора... Я помнила эти серые стены, помнила ужас и боль, сопровождавшие меня каждый раз, когда приходилось оттуда возвращаться... Но я приказала себе быть сильной и не думать о прошлом. Приказала просто идти. Главная > Программа
Искусственные мембраны. Монослой на границе раздела фаз. Бислойные липидные мембраны. Липосомы и протеолипосомы. Механизмы взаимодействия липосом с биомембранами. Свойства искусственных мембран, их сходство и отличия от природных мембран, практическое использование в биологии и медицине.
Биофизика процессов транспорта веществ через биомембраны
Проблема проницаемости веществ через биомембраны. Методы исследования проницаемости. Типы транспорта веществ через биомембрану. Пассивный транспорт (диффузия). Движущая сила диффузии. Уравнение диффузии Фика. Зависимость проницаемости мембран от растворимости в воде и липидах. Аквапорины. Проницаемость мембран для воды и нейтральных молекул. Проницаемость мембран для ионов. Факторы, влияющие на скорость пассивного транспорта ионов. Электрохимический потенциал. Механизмы прохождения ионов через мембрану. Ионный транспорт в каналах. Современное представление о строении и функционировании каналов. Селективность каналов. Индуцированный ионный транспорт, его моделирование на липосомах и плоских бислойных липидных мембранах. Ионофоры: подвижные переносчики и каналообразующие вещества. Облегченная диффузия, ее основные свойства и отличия от простой диффузии. Транслокация радикалов как тип транспорта веществ, его механизмы и роль в доставке в клетку сахаров, аминокислот и других метаболитов. Активный транспорт молекул и ионов, его отличие от облегченной диффузии. Свойства и функции активного транспорта. Термодинамика активного переноса молекул и ионов. Механизмы активного транспорта. Электрогенный и нейтральный транспорт. Первичный и вторичный активный транспорт. Транспортные АТФ-азы, их краткая характеристика и классификация. Строение и механизм действия Na-К-насоса. Активный транспорт Са 2+ и протонов. Модели параллельно функционирующих пассивных и активных каналов. Специальные механизмы транспорта веществ через биомембрану (эндо- и экзоцитоз, перенос ДНК и др.).
Биоэлектрические явления.
Краткая история открытия и изучения биоэлектрических явлений. Классификация биопотенциалов. Характеристика ионных и электродных биопотенциалов. Потенциал покоя, его происхождение. Потенциал действия. Современное представление о генерации нервного импульса. Модель Ходжкина-Хаксли. Измерение потенциала действия в нерве. Асимметричное распределение ионов по обе стороны мембраны как основа возникновения биопотенциалов. Факторы, определяющие величину мембранного потенциала. Равновесие Доннана. Транспорт ионов в возбудимых мембранах. Распространение нервного импульса по миелиновым и немиелиновым нервным волокнам. Энергообеспечение процессов распространения возбуждения. Векторный характер передачи электрических сигналов, его механизм. Значение регистрации биопотенциалов для биологии и медицины. Электрокинетические явления. Образование двойного электрического слоя. Факторы, определяющие величину электрокинетического потенциала. Применение микроэлекторофореза для оценки электрического потенциала мембран клеток в норме и при патологии. Примеры других электрокинетических явлений.
Молекулярные механизмы процессов энергетического сопряжения.
Общая характеристика преобразования энергии в биомембранах. Сопрягающие комплексы, их локализация в митохондриальной и фотосинтетической мембране хлоропластов. Строение и условия фукционирования различных цепей переноса электронов (ЦПЭ) в биомембранах. Окислительно-восстановительный потенциал переносчиков электронов, его измерение (уравнение Нернста). Особенности и биологическое значение транспорта электронов. Сходства и отличия ЦПЭ в митохондриях и хлоропластах. Экзэргоническая и эндэргоническая стадии окислительного фосфорилирования, КПД этого процесса. Теории, объясняющие механизм мембранного фосфорилирования. Основные положения теории П.Митчела. Электрохимический потенциал ионов водорода. Состав протонной АТФ-азы. Механизм энергетического сопряжения (образование и гидролиз АТФ). Следствия хемиосмотической теории. Другие переносчики ионов как молекулярные преобразователи энергии, генерирующие АТФ. Обобщенная схема трансформации энергии в клетке.
Биофизика сократительных систем.
Общая характеристика механохимических процессов. Основные типы сократительных и подвижных систем. Биофизическая характеристика мышечных и немышечных сократительных белков (актина, миозина, тропомиозина, тубулина, флагеллина и др.). Основные свойства поперечно-полосатой мышцы как механохимического преобразователя энергии; структура саркомеров, ее изменение при сокращении. Молекулярный механизм мышечного сокращения, его регуляция. Энергообеспечение мышечного сокращения; значение опытов В.Энгельгардта и М.Любимовой. Теории, объясняющие механизм сокращения. Основные особенности строения немышечных сократительных систем, молекулярный механизм их подвижности.
Биофизика фотобиологических процессов
Общая характеристика и классификация фотобиологических процессов и их стадий. Применимость законов физики и фотохимии к фотобиологическим процессам. Поглощение света биомолекулами. Закон Ламберта-Бэра. Механизм поглощения света. Закономерности перехода фотоэлектрона на возбужденный уровень. Спектры поглощения биомолекул. Оптические свойства белков и нуклеиновых кислот: поглощение света, оптическая активность, дисперсия оптического вращения, круговой дихроизм, природа гипохромного и гиперхромного эффектов. Пути дезактивации молекул, возбужденных светом. Люминесценция, ее виды и основные физические характеристики: спектры испускания, квантовый выход, длительность свечения. Биолюминесценция и сверхслабое свечение объектов (биохемилюминесценция). Миграция энергии в биосистемах, ее механизмы: индуктивно-резонансный, экситонный, обменно-резонансный, полупроводниковый. Типы фотохимических реакций; одно- и двухквантовые реакции. Спектры действия фотобиологических процессов. Биофизика фотосинтеза. Физический смысл фотосинтеза. Превращение энергии в первичных процессах фотосинтеза. Транспорт электронов и фотофосфорилирование. Термодинамика фотосинтеза, квантовый выход и квантовый расход, КПД превращения световой энергии в химическую. Бактериородопсиновый фотосинтез: физический и биологический смысл, последовательность энергетических превращений, молекулярный механизм. Фотодеструктивные процессы. Фотохимические реакции при действии ультрафиолетовых излучений на нуклеиновые кислоты. Молекулярные механизмы действия ультрафиолетовых излучений на белки и липиды. Биологическое значение фотоповреждений молекул. Фотосенсибилизация и фотозащита; световая и темновая репарация. Основные физические характеристики и биологическое действие лазерного излучения. Роль двухквантовых реакций. Лазерные методы исследования.
Регуляция биологических процессов.
Основные понятия теории информации. Связь энтропии и информации в биологических системах. Количество биологической информации, ее ценность. Приложение теории информации к биопроцессам: генетический код, информационная характеристика структуры белков и др. Понятие о биокибернетике. Принципы авторегулирования биологических процессов (положительная и отрицательная обратная связь, автоколебания, биоритмы). Роль биологических триггеров в регулировании метаболизма.
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКАЯ КАРТА
| Номер раздела, темы, занятия | Название раздела, темы, занятия; перечень изучаемых вопросов | Количество аудиторных часов | Материальное обеспечение занятия (наглядные, методические пособия и др.) | Литература | Формы контроля |
|||||||
| практические (семинарские) | лабораторные | управляемая самостоятельная работа студента |
||||||||||
| Введение:
Предмет и задачи биофизики, проблемы, этапы развития, перспективы и направления развития. | Слайды для графопроектора, доска, мел | ЛД 1,2,3,4,6,7 | экзамен |
|||||||||
| Слайды для графопроектора, Поясняющие рисунки на доске. | |||||||||||
| Кинетика биологических процессов. Элементарные кинетические уравнения. Молекулярность и порядок реакций. Особенности кинетики биологических процессов. Зависимость скорости реакций от концентрации веществ и температуры. Коэффициент Ван-Гоффа. Энергия активации и ее определение. Зависимость скорости реакции от природы катализатора.Кинетика ферментативных процессов. Фермент-субстратный комплекс, методы его обнаружения. Графическое изображение зависимости скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата, температуры, рН и других факторов. Уравнение Михаэлиса-Ментен и его алгебраическое преобразование для определения объединенной константы скорости. Кинетико-графический анализ типов ингибирования. | Слайды для графопроектора. Поясняющие рисунки на доске | |||||||||||
| Пути преобразования энергии в клетке. Клетка как химическая машина. Термодинамическая характеристика основных процессов, связанных с преобразованием энергии. | Слайды для графопроектора.Поясняющие рисунки на доске | |||||||||||
| Фотобиологические процессы. Классификация фотобиологических процессов. Фотохимические реакции. Световая и темновая фазы фотосинтеза. Механизм взаимодействия света с веществом. Возбужденное состояние молекул. Механизмы поглащения света веществом. Флюоресценция и фосфорисценция, характеристика, свойства, значение. | Слайды для графопроектора | |||||||||||
| Молекулярная биофизика Предмет и задачи молекулярной биофизики; методы исследования. Различные типы взаимодействий в полимерах, их биофизическая характеристика. Пространственная организация белковой молекулы. Разнообразие вторичных и третичных структур белка; сверхспирали. Фазовые переходы в белках; тепловая и химическая денатурация. Механизм, термодинамическая характеристика. Физические модели ДНК. Полиморфизм вторичной структуры НК. Фазовые переходы спираль клубок денатурация и ренатурация НК, факторы денатурации. Качественные и количественные характеристики денатурации. Метод молекулярной гибридизации ДНК, его биологическое значение. Физические свойства НК. | Слайды для графопроектора Поясняющие рисунки на доске | |||||||||||
| Биофизика мембран. Методы исследования биомембран. Развитие представлений о структурной организации мембран. Биофизическая характеристика молекулярных компонентов мембран: белков, липидов, углеводов и их комплексов. Вода как составной компонент биомембран. Жидкостно-мозаичная модель, ее основные характеристики. Физические свойства биомембран. Подвижность компонентов биомембраны. Фазовые переходы в мембранах. Жидкие кристаллы в структуре мембран, их свойства. Функции биологических мембран. Искусственные мембраны. | Слайды для графопроектора Поясняющие рисунки на доске | |||||||||||
| Проницаемость клеток и тканей. Классификация и краткая характеристика типов транспорта веществ через биологические мембраны. Пассивный транспорт, его типы, механизмы. Проницаемость мембраны для воды и электролитов. Современное представление о строении и функционировании каналов. Селективность каналов. Свойства и функции активного транспорта. Термодинамика активного переноса молекул и ионов. Механизмы активного транспорта. Электрогенный и нейтральный транспорт. Первичный и вторичный активный транспорт. Транспортные АТФ-азы, их краткая характеристика и классификация. Специальные механизмы транспорта веществ через биомембрану | Слайды для графопроектора Поясняющие рисунки на доске | |||||||||||
| Биоэлектрические явления Общая характеристика и классификация биопотенциалов. Характеристика ионных и электродных биопотенциалов. Потенциал покоя, его происхождение. Потенциал действия. Современное представление о генерации нервного импульса. Факторы, определяющие величину мембранного потенциала. Распространение нервного импульса по миелиновым и немиелиновым нервным волокнам. Электрокинетические явления. Факторы, определяющие величину электрокинетического потенциала. | Слайды для графопроектора Поясняющие рисунки на доске | |||||||||||
| Биофизика сократительных систем Общая характеристика механохимических процессов. Основные типы сократительных и подвижных систем. Биофизическая характеристика мышечных и немышечных сократительных белков. Основные свойства поперечно-полосатой мышцы. Молекулярный механизм мышечного сокращения, его регуляция. Основные особенности строения немышечных сократительных систем, молекулярный механизм их подвижности | Слайды для графопроектора Поясняющие рисунки на доске | |||||||||||
ИНФОРМАЦИОННАЯ ЧАСТЬ
Основная и дополнительная литература
| Список литературы | Год издания |
|
| Основная (ЛО) | ||
| Рубин А. Б. Биофизика. М.: Книжный дом “Университет”, Т. 1-2. Антонов В. Ф. Биофизика. М.: Гум. издат. центр “Владос”, Рубин А. Б. Лекции по биофизике. М.: Изд-во Московского ун-та. Костюк П. Г. и др. Биофизика. Киев: Выща школа. Конев С. В., Волотовский И. Д. Фотобиология. Мн.: Изд-во Белорусокого ун-та. | ||
| Дополнительная (ЛД) | ||
| Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. М.: Медицина. Кантор Ч., Шиммел П. Биофизическая химия. Т.1-3, М.: Мир Уильямс В. Уильямс X . Физическая химия для биологов. М.: Мир. Плонси Р., Барр Р. Биоэлектричество. Количественный подход. М.: Мир. Зенгер В. Принципы структурной организации нуклеиновых кислот. М.: Мир. Тарусов Б.Н. и др. Биофизика. М.: Высшая школа. Антонов В.Ф., Коржуев А.В. Физика и биофизика: Курс лекций для студентов медицинских вузов: Учебное пособие. М.: Гум. издат. центр “Владос” Артюхов В.Г., Шмелева Т.А., Шмелев В.П. Биофизика. - Изд. Воронежского университета Журавлев А.Н. и др. Основы физики и биофизики. Серия: Учебники и учебные пособия для студентов высших учебных заведений. 2005. |
ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ
1. Кинетика биологических процессов (4 часа). 2. Проницаемость клеток и тканей (4 часа). 3. Поверхностное натяжение биологических жидкостей (4 часа). 4. Электрокинетические явления (4 часа). 5. Ионизационные методы анализа (4 часа). 6. Осмотическое давление биологических жидкостей (4 часа).КОНТРОЛЬ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
1. Основные пути использования энергии в организме животных и человека. 2. Пути образования энергии в клетке.Итоговая оценка (минимум 4, максимум 10 баллов) определяется по формуле: Итоговая оценка = А х 0,4 + Б х 0,6, где А – средний балл по лабораторным занятиям и КСР, Б – экзаменационный балл. Итоговая оценка выставляется только в случае успешной сдачи экзамена (4 балла и выше).
ПРОТОКОЛ СОГЛАСОВАНИЯ УЧЕБНОЙ ПРОГРАММЫ
С ДРУГИМИ ДИСЦИПЛИНАМИ СПЕЦИАЛЬНОСТИ
| Название дисциплины, с которой требуется согласование | Название кафедры | Предложения об изменениях в содержании учебной программы по изучаемой учебной дисциплине | Решение, принятое кафедрой, разработавшей учебную программу (с указанием даты и номера протокола) |
ДОПОЛНЕНИЯ И ИЗМЕНЕНИЯ К УЧЕБНОЙ ПРОГРАММЕ
ПО ИЗУЧАЕМОЙ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ
на ______/_______ учебный год
| Дополнения и изменения | Основания |
|
| Закон |