ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
3
I. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Программа составлена в соответствии со стандартом специализации
010415 - «Биофизика». Курс считается обязательным и читается на VIII
семестре.
II. СОДЕРЖАНИЕ КУРСА
Биофизика как часть естествознания. Этапы развития естествознания.
Филогенез и онтогенез развития естественно-научных идей. Место и роль
биофизики. Модель биофизика – специалиста.
Методология постановки и решения естественно- научных задач.
Моделирование и эксперимент. Этапы изучения и циклы. Примеры –
методология решения трех типовых задач (механика - маятник,
электродинамика – колебательный контур, химия – динамика концентраций
веществ).
История моделирования численности биологических популяций.
Числовой ряд Фибоначчи. Модель Мальтуса. Логистическое уравнение -
модель Ферхюльста.
Рост микробных популяций – преимущества их моделирования.
Периодическое культивирование. Фазы роста и развития. Типичные ошибки
при интерпретации.
Ограничение роста микробных популяций. Лимитирование
недостатком субстрата. Формула Моно и ее модификации. Ингибирование
роста. Внешние ингибиторы и продукты метаболизма. Формулы ингибирования
- критические концентрации. Представления о стрессе на уровне клетки.
Непрерывное культивирование. Классическая теория хемостата и ее
модификации.
Аутостабилизация факторов, ограничивающих рост. Примеры из
природных и лабораторных условий.
Гетерогенность популяций. Математические модели: живые и мертвые
клетки.
Смешанные микробные культуры и ассоциации. Принцип Гаузе.
Конкурентное исключение и сосуществование.
Типы парных взаимодействий в смеси. Связь с устойчивостью
смешанной культуры. Эволюция от (- -) к (+ +) взаимодействиям.
Трофические взаимодействия. Хищник-жертва. Паразит – хозяин.
Модели Вольтерра. Их модификации.
Трехзвенные и более сложные трофические взаимодействия. Модели
простых биотических циклов. Влияние хищника на круговорот.
4
Микроэволюция в проточных культурах. Автоселекция в хемостате и
турбидостате. Математические модели и эксперименты.
Общая картина микроэволюции. Типы активных мутантов. Разная
кинетика – общее направление эволюции.
Энергетические принципы эволюционного развития. Экстенсивный,
интенсивный и универсальный критерии эволюции надорганизменных систем.
Предпосылки развития общей теории сложных систем. Периоды
гладкого и бифуркационного развития. Общие принципы устойчивости
биосистем
Связь структуры и функции биосистем. Зависимость реакции
биосистемы на воздействие факторов среды от структуры системы. Границы
устойчивого функционирования сложных биосистем, включая биосферу.
III. ФОРМЫ КОНТРОЛЯ
Промежуточный контроль в форме:
а) контрольно-самостоятельные работы (всего 4 за семестр);
Итоговый контроль – зачет и/или экзамен (устный по билетам).
IV. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КУРСА Список
литературы
Основная литература
1. Одум Ю. Основы экологии. – М.: Мир, 1975.
2. Романовский Ю.М., Степанова Н.В., Чернавский Д.С.
Математические модели в биофизике. – М., 1985.
3. Печуркин Н.С. Популяционная микробиология. – Новосибирск: Наука, 1978.
Дополнительная литература
1. Печуркин Н.С. Энергия и жизнь. – Новосибирск: Наука, 1988.
2. Печуркин Н.С., Брильков А.В., Марченкова Т.В. Популяционные аспекты
биотехнологии. – Новосибирск: Наука, 1990.
3. Экологическая биофизика. Учеб. пособие: В 3 т. /Под ред. И. И. Гительзона,
Н. С. Печуркина. Т. 3. Экология и биофизика: время интеграции /Н.С.
Печуркин, А.В. Брильков, Е.В. Морозова и др. – М.: Логос, 2002. – 304 с.
