Описание:Живая материя состоит из тех же элементов, связанных теми же силами, что и неживая. Вместе с тем живая материя обладает принципиально новыми свойствами и особенностями, качественно отличающими ее от неживой материи. Одной из особенностей структурной и функциональной организации живой материи является наличие двух уровней организации: внутриклеточного и межклеточного.
На внутриклеточном уровне организации в качестве структурно-функциональных единиц клетки можно рассматривать ионы, атомы и молекулы (в том числе и макромолекулы), ничем не отличающиеся по составу и связям от структурных единиц неживой материи. При всем многообразии биологических структур, число составляющих их элементов невелико. Всего шесть химических элементов (C, H, N, O, P, S) составляют 99% общей массы клеток. Эти элементы образуют относительно небольшое количество как органических, так и неорганических химических компонентов, из которых состоят более сложные по структуре биологические макромолекулы, формирующие живые организмы. К макромолекулам относятся полисахариды (углеводы), липиды, полипептиды (белки) и полинуклеотиды (нуклеиновые кислоты). Макромолекулы составляют около 90% сухой массы клеток.
На межклеточном уровне сами клетки можно рассматривать как структурно-функциональные единицы живых организмов. Главную роль на этом уровне осуществляют системы управления и регулирования самосогласованной функциональной деятельностью отдельных клеток.
Цель курса состоит в выработке единого физико-химического взгляда на изучение биологических структур и процессов и получении современных знаний о них.
Курс лекций начинается с рассмотрения всех видов клеток, как структурно-функциональных единиц живых организмов. Затем обсуждаются особенности структуры химических компонентов живой материи (углеводы, липиды, аминокислоты и белки, нуклеотиды и нуклеиновые кислоты). Приводится связь структуры биомолекул, их конформационной динамики и функциональной активности. Особое внимание уделяется ферментам, как регуляторам биологических процессов. Обсуждается энергетический обмен клетки (гидролиз, окисление, энергетическое сопряжение в реакциях фосфорилирования, законы биоэнергетики, клеточное дыхание, межмолекулярный перенос энергии в биоструктурах, перенос электрона и электронно-конформационное взаимодействие, фотосинтез). Разбираются физико-химические процессы в биологических мембранах. Проводится обзор управляющих и регулирующих систем организма (системы репарации, утилизации, системы общего регулирования, нервная система, центральная нервная система, вегетативная нервная система, эндокринная система, иммунная система). Кроме того, рассматривается матричный синтез (репликация ДНК, транскрипция, трансляция), общие принципы самоорганизации белков, а также примеры автоколебательных и автоволновых процессов в живых системах.