Описание:Дисциплина «Биофизика мембран и коллоидных систем клетки» является обязательным курсом специализации для студентов кафедры биофизики и изучается ими в 9 м семестре. В самом начале курса кратко изложена история развития исследований клеточных мембран. Основная часть курса содержит сведения о химическом составе, физических принципах формирования липидного бислоя и белково-липидного матрикса биомембран, о роли биологических мембран в функционировании живой клетки, о механических, электрических и термических свойствах мембран. Рассмотрены также биофизические механизмы функционирования каналов клеточных мембран, рецепторов и насосов как молекулярных машин, механизмы возбудимости, распространения нервного импульса и межклеточных коммуникаций. Обсуждаются вопросы об эволюционной роли мембран, роли мембран в патогенезе некоторых заболеваний, затрагиваются аспекты нанобиотехнологий, связанные с использованием биомембран.
Особенности структурной организации живых систем на микронном и субмикронном уровнях (нано-уровне), высокая степень компартментализации биологических мембранных структур, дисперсность молекулярных и надмолекулярных компонентов внутри и вне клеток, находящихся в водной дисперсионной среде, обусловливают фундаментальную необходимость рассматривать живые системы как гетерофазные дисперсные коллоидные системы. Принципиально важным моментом для изучения структурно-функциональных взаимосвязей в живых системах, их свойств и физико-химических механизмов протекающих в них процессов является понимание того, что живые системы по своей сути – это определенный и в значительной степени уникальный класс гетерофазных дисперсных коллоидных систем. К основным вопросам, изучаемым в разделе, посвященном коллоидным системам клетки, относятся: структура и свойства дисперсных систем; термодинамика гетерогенных систем и границ раздела фаз; лиофильные и лиофобные дисперсные системы; поверхностные явления в системах с плоской и искривленной поверхностью; смачивание и растекание, капиллярные явления; электрические, магнитные и оптические явления в коллоидных системах включая природные и живые системы; взаимодействия в коллоидных системах, адсорбция, расклинивающее давление; образование, устойчивость и эволюция дисперсных систем; реологические и кинетические свойства, а также структурно-механические характеристики коллоидных систем; процессы структурообразования в коллоидных системах, самоорганизация; физико-химические подходы к управлению свойствами дисперсных систем включая наносистемы; амфифильные и поверхностно-активные вещества, процессы структурообразования с их участием; биологические и биомиметические коллоидные структуры на основе амфифильных молекул включая монослои и пленки Ленгмюра Блоджетт, липидные везикулы, мицеллы, эмульсии; процессы переноса вещества и энергии в гетерогенных дисперсных системах; биомедицинские и экологические аспекты биофизики коллоидных систем. Особое внимание уделяется биологическим и биомиметическим коллоидным системам, а также инновационным подходам к решению актуальных фундаментальных и практических научных задач с использованием методов биофизики коллоидных систем.