- •Понятие «системная биология», различные его трактовки и содержание. Основные направления применения.
- •История развития системной биологии.
- •Основные источники информации, используемой в системной биологии.
- •Моделирование систем – основной подход системной биологии.
- •Определение системы, классификация систем: линейные-нелинейные, живые-неживые.
- •Системный подход в биологии.
- •Биологические системы, их особенности, корпускулярные и жесткие системы, уровни организации живого.
- •Особенности экспериментальных данных в биологии.
- •!!!!!Примеры анализа биологической информации и применения компьютерной техники в биологии. Blast как биоинформатический метод.
- •!!!!!Примеры анализа биологической информации и применения компьютерной техники в биологии. 3d-печать, молекулярное моделирование и CellDesigner.
- •Статистическая, генеральная и выборочные совокупности: их характеристика и основные особенности.
- •Распределения, их виды и характеристики.»!»!»!»!
- •Основные параметры совокупности – средняя арифметическая, ошибка средней, достоверность.Хочу кушац
- •Мера варьирования величин – среднеквадратичное отклонение, коэффициент вариации. Оценка репрезентативности выборки.
- •!!!!!!!!!!!!!!!Виды анализа: дисперсионный, корреляционный, регрессионный, кластерный анализ.
- •Понятие модели, ее возможности и виды. Исторически первые модели в биологии.
- •Модель роста численности популяции – ограниченный рост. Основные предположения, исходные уравнения, конечный результат решения.
- •Критические уровни численности популяции. Колебания численности популяций.
- •Модели взаимодействия двух популяций.
- •Кинетика ферментативных реакций. Основные положения модели.
- •! !!!!!!!!!!!!!!!!Уравнение Михаэлиса-Ментен для наиболее простой реакции. Математическое представление модели.
- •Варианты линеаризации модели Михаэлиса-Ментен. Использование модели для анализа реакции.
- •Ингибирование ферментов.
- •Модель Моно.
- •Устойчивые и неустойчивые состояния системы. Анализ уравнения системы на устойчивость методом Ляпунова.
- •Электрические явления в мембране. Электрические характеристики мембран.
- •Понятие о диффузии.
- •Уравнение электродиффузии Нернста-Планка.
- •Потенциал покоя. Уравнение Гольдмана -Ходжкина -Каца.
- •Модель мембраны как электрической цепи. Основное уравнение для электрофизиологических моделей.
- •Потенциал действия. Механизм генерации и основные фазы.
- •!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!Электрическая схема мембраны в модели Ходжкина-Хаксли.
- •Зависимость проводимости мембраны для натрия и калия от потенциала и времени.!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
- •Условия перехода системы Ходжкина-Хаксли в автоколебательный режим
- •Основные компоненты системы транспорта ионов через мембрану растительной клетки.
Устойчивые и неустойчивые состояния системы. Анализ уравнения системы на устойчивость методом Ляпунова.
Электрические явления в мембране. Электрические характеристики мембран.
«Животное электричество» открыто в ХVIII веке итальянским врачом Л. Гальвани в экспериментах на икроножной мышце лягушки. К. Маттеучи, используя гальванометр, показал, что между целым и поврежденным участками мышцы существует разность потенциалов, при этом разрез мышцы всегда отрицателен. В 1939 г. А.Хаксли и А. Ходжкин впервые измерили разность потенциалов на мембране гигантского аксона кальмара. После внедрения в 1946 г. микроэлектродной техники наличие потенциала покоя было показано для различных клеток.
Биологические мембраны образуют наружную оболочку Все клетки делятся на два типа — возбудимые и невозбудимые. Возбудимые клетки - нервные, мышечные и секреторные клетки у животных, клетки некоторых водорослей и некоторых тканей высших растений. Остальные – невозбудимые.
Электрические характеристики мембран. Мембрана – это пленка диэлектрика, изолятора, по обеим сторонам которой находится электрический заряд, создающий внутри нее электрическое поле. Мембрана тонкая, поэтому величина поля в ней очень велика, и на единицу площади мембраны приходится значительная энергия - порядка десятка кДж/моль .Высокая напряженность поля в мембране может изменить конформацию белковых молекул внутри мембраны, и вызвать различные внутриклеточные эффекты, через каскад сигнальных реакций. Энергия, запасенная в поле, принимает участие в трансформации внутриклеточной энергии, в переходе ее в химическую форму в ходе АТФ-синтазной реакции.
Мембрана – плоский конденсатор, емкостные свойства которого определяются фосфолипидным бислоем, который обеспечивает эффективное разделение и накопление зарядов и электростатическое взаимодействие катионов и анионов посредством электрического поля. Разность потенциалов между двумя точками электрического поля - величина работы при переносе положительного единичного заряда между этими точками.
Понятие о диффузии.
Существование процессов переноса вещества и энергии является необходимым условием того, что система функционирует в пространстве как единое целое. Перемещение молекул вещества с различной скоростью под действием случайных сил — диффузия — имеет место в любом веществе (газ, жидкость, твердое вещество). Большая часть объема живой клетки представляет собой жидкую среду, в которой диффузия играет существенную роль. Мембраны клеток, в основном состоящие из липидов, также допускают активную диффузию молекул, хотя и с гораздо меньшей скоростью. Перенос ионов и макромолекул через мембрану происходит посредством специальных механизмов: переносчиков, каналов и прочее.
Если вещество имеет сложный состав и включает несколько компонентов, каждый из компонентов перемещается в направлении своих меньших концентраций, что приводит к выравниванию концентраций каждого из веществ. Неоднородная смесь веществ в замкнутом объеме, предоставленная самой себе, станет со временем благодаря диффузии однородной (вещества перемешаются), и концентрация каждого из веществ во всем объеме станет одинаковой. В такой системе установится так называемое однородное (или гомогенное) стационарное состояние.