WWW.LIB.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные материалы
 

«[Часть II. Химическая энзимология (кафедра химической энзимологии)] In May 2010, a team of scientists led by Venter became the first to ...»

2017 Курс ХОБП: Химические

основы биологических процессов

Часть I. Химическая биология

проф. Копылов Алексей Михайлович

асс. Завьялова Елена Геннадиевна

(кафедра химии природных соединений)

Лекции на сайте:

http://vsb.fbb.msu.ru/projects/edu/wiki/HpsKopylov

[Часть II. Химическая энзимология

(кафедра химической энзимологии)]

In May 2010, a team of scientists led by Venter became

the first to successfully create what was described as

"synthetic life". This was done by synthesizing a very long DNA molecule containing an entire bacterium genome, and introducing this into another cell, analogous to the accomplishment of Eckard Wimmer's group, who synthesized and ligated an RNA virus genome and "booted" it in cell lysate.  The single-celled organism contains four  John Craig Venter "watermarks" written into its DNA to identify it as  synthetic and to help trace its descendants. The  watermarks include

1.Code table for entire alphabet with punctuations

2.Names of 46 contributing scientists

3.Three quotations

4.The web address for the cell Биоинженерия — это не просто очередной этап познания и переустройства внешнего мира, это революция:

человек получил возможность менять свою биологическую сущность Кино: жизнь клетки The Inner Life of the Cell

Парадигма живого:

порядок из хаоса за счет энергии Неживое и живое Молекулы и клетка  Жизнь клетки Химическая связь или взаимодействие 2 Эрвина Бауэр Эрвин Симонович Теоретическая биология, 1935 Принцип устойчивого неравновесия  живых систем Все и только живые системы никогда не бывают в равновесии и  исполняют за счет своей свободной энергии постоянно работу  против равновесия,  требуемого законами физики и химии при существующих  внешних условиях.


  Таким образом, химическая энергия пищи потребляется в организме для создания  свободной энергии структуры, для построения, возобновления, сохранения этой  структуры, а не непосредственно превращается в работу  (в неживой машине работа выполняется напрямую от внешнего источника энергии) Шредингер Эрвин Рудольф Йозеф Александр  Что такое жизнь? Физические аспекты живой клетки, 1943-5 Как организму удается достичь концентрации порядка и избежать беспорядка атомного хаоса второго закона  термодинамики?  Человек vs 70 кг атомов P, C, H, N, Са и проч MM прим 220  The energy used by human cells requires the hydrolysis of 100 to 150 moles of ATP daily, which is around 50 to 75 kg. A human will typically use up his or her body weight of ATP over the c

–  –  –

Science is a systematic enterprise that builds and organizes knowledge in the form of testable explanations and predictions about the universe.

Contemporary science is typically subdivided into the natural sciences, which study the material universe; the social sciences, which study people and societies; and the formal sciences, which study logic and mathematics. The formal sciences are often excluded as they do not depend on empirical observations.

Disciplines which use science, like engineering and medicine, may also be considered to be applied sciences. Engineering is the application of mathematics and scientific, economic, social, and practical knowledge in order to invent, innovate, design, build, maintain, research, and improve structures, machines, tools, systems, components, materials, processes, solutions, and organizations.

Medicine is the science and practice of the diagnosis, treatment, and prevention of disease.

Зачем на химфаке ХОБП?

(объективно) «Наука наукам много весьма взаимно способствуют, как физика химии, физике математика» ( прим 1755 г.) 3 естественные науки:

физика, химия, биология Путаница «объектов» химии с подходами др наук

Химия:

Неорганическая Аналитическая Органическая Физическая Физическая химия Радиационная Биологическая ?

Медицинская Зачем на химфаке ХОБП? (объективно) «Наука наукам много весьма взаимно способствуют, как физика химии, физике математика» ( прим 1755 г.) Математика Физика Уравнения математич физики Химия Физическая химия Биология Химическая биология (ХОБП у химиков, Биохимия и Молекулярная биология у биологов) [синтетическая биология] Физико-химическая биология Математическая биология [Биоинформатика, Большие массивы данных, Системная биология]

–  –  –

Не питать никакого интереса к этим вопросам – значит быть совсем необразованным, особенно если сейчас у нас есть весьма реальная надежда на них ответить с помощью методов, которые совсем недавно… считались сверхъестественными.

–  –  –

Для повседневной жизни:

Чтобы быть адекватными (эволюционное преимущество) Чтобы быть здоровыми и счастливыми «Здоровый бедняк или больной царь?»

А также, чтобы знать:

Пневмония, грипп что главное и что не очень в Хим биол что такое антибиотики и почему возвращаются «старые инфекции» (туберкулез) что такое вирусы и не лечиться от них антибиотиками (грипп и СПИД) что такое дактилоскопия ДНК: кто была Ева и чем болели фараоны что такое генетически модифицированные организмы (ГМО в воде?) что такое рак и почему до сих пор нет лекарства от рака

–  –  –

Регенеративная медицина: клеточная, тканевая и органная 4th April 2011. Live human heart grown in lab using stem cells in potential transplant breakthrough Dr Doris Taylor, an expert in regenerative medicine at the University of Minnesota in Minneapolis, said: ‘ The hearts are growing, and we hope they will show signs of beating within the next weeks. In 2007, British doctors grew  a human heart valve using stem  cells taken from a patient’s  bone marrow.

Из млн известных молекул, которые изменили мир 10 из 17 — медицинская химия Грипп - современная чума: имея 6.4 млрд чел на Планете и их интенсивное перемещение, грипп может стать “мощным фактором отбора ” (P.

Doherty) http://www.rit.edu/~andpph/photofile-c/sneeze-k-17.jpg

–  –  –

«КРАТКИЙ СЛОВАРЬ ИЗБРАННЫХ

ТЕРМИНОВ ПО ХИМИЧЕСКОЙ

БИОЛОГИИ», М., 2011 Кольман Я., Рем К.-Г.

«Наглядная биохимия», 2000, М., Мир.

Сетевые ресурсы:

презентации лекций ХОБП http://vsb.fbb.msu.ru/projects/edu/wiki/HpsKopylov

–  –  –

http://ru.wikipedia.org (???) Не пользоваться конспектами лекций из интернета!!!

Популярные издания В мире науки  – 12, 5 тыс экз Кот Шредингера – 50 тыс экз Химия и жизнь

2017. ХОБП, ч 1, Химическая биология (вт ЮХА, чт ЮХА, 12-40) I Живое/жизнь как система

07. 02 Что такое живое/жизнь с точки зрения химии - 1

09. 02 Молекулы клетки. Вода. Биологические мембраны - 2

14. 02 Структура и функция белка - 3

16. 02 Обмен веществом. Преобразование энергии - 4

21. 02 Контрольная 1 (23. 02 - выходной) II Информационные потоки

28. 02 Структура нуклеиновых кислот (1) — 5

02. 03 Структура нуклеиновых кислот (2) — 6

07. 03 Биосинтез нуклеиновых кислот - 7

09.03 Биосинтез белка - 8

14. 03 Контрольная 2 III Генотип и фенотип

16. 03 Регуляция экспрессии генов. Система передачи сигнала. Рак - 9

21. 03 Геном, плазмиды, вирусы. ВИЧ - 10

23. 03 Основы биотехнологии — 11

28. 03 Генетическая инженерия. ГМО — 12

30.03 Контрольная 3 Семинары по группам по отдельному расписанию Разбор контрольной 1 Разбор контрольной 2 Разбор контрольной 3 Три цикла I. Химическая организация живого как системы II. Передача информации (генетической) III. Генотип и фенотип (экспрессия) Что такое живое/жизнь?

Что такое живое?

Гомеостаз (самость) Что такое жизнь?

Размножение: деление, удвоение Основные функции живого (1)/жизни (2)

1. Гомеостаз “сила устойчивости” открытой системы способность сохранять постоянство своего внутреннего состояния посредством скоординированных реакций, направленных на поддержание динамического устойчивого неравновесия

2. Размножение деление, удвоение популяция - совокупность особей/клеток одного вида, способная длительно существовать во времени и пространстве Основные свойства живого определяются тем, что это

СЛОЖНАЯ





ОТКРЫТАЯ

ДИНАМИЧЕСКАЯ

АДАПТИВНАЯ

ЭВОЛЮЦИОНИРУЮЩАЯ

СИСТЕМА

Система (от греч., «составленный») — множество взаимосвязанных объектов и ресурсов, организованных в единое целое и противопоставляемое среде.

Система — совокупность сущностей (объектов) и связей между ними (мат, инфо), выделенных из среды на определённое время и с определённой целью.

Любой неэлементарный объект можно рассмотреть как подсистему целого (к которому рассматриваемый объект относится), выделив в нём отдельные части и определив взаимодействия этих частей, служащих какойлибо функции.

Открытая сложная система

Иерархичность:

элемент как подсистема

Связи элементов:

материальные информационные Свойства системы сумме свойств элементов Возникающие свойства: появляются как ответная реакция на внешние воздействия и на происходящие изменения в самой системе.

Сложные системы нелинейны (вероятностны) и редко развиваются по единственному и предсказуемому пути

ТИПЫ СИСТЕМ

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ: по характеру связей параметров системы с окружающей средой: закрытые и открытые.

Закрытые системы — изолированные системы, у которых отсутствует какой-либо обмен энергией, веществом и информацией с окружающей средой.

характерно увеличение беспорядка (второй закон термодинамики).

Закрытые системы делятся на замкнутые и изолированные. Замкнутые системы — обмениваются только энергией но не обмениваются веществом, а в изолированных любой обмен исключен Открытые системы обмениваются энергией, веществом и информацией с окружающей средой.

В открытых системах могут происходить явления самоорганизации, усложнения или спонтанного возникновения порядка.

--------------------------------------------------------------------------------------------------Пример двухуровневой классификации систем ПО ПРОИСХОЖДЕНИЮ:

Естественные (природные): неорганические, биологические, экологические и др • Искусственные : материальные, абстрактные (идеальные), абстрактноматериальные Смешанные:социо-технологические, организационно-технические, социальноэкономические

СВОЙСТВА СИСТЕМ

1. Связанные с целями и функциями • Целенаправленность действий компонентов усиливает эффективность функции системы (синергичность).

• Приоритет интересов системы перед интересами её компонентов.

• Не совпадение целей (функций) компонентов системы с таковыми самой системы (эмерджентность ).

• Эффекты функционирования компонентов в системе обладают свойством умножения, а не сложения • (мультипликативность)

2. Связанные со структурой • Целостность — первичность целого по отношению к частям.

• Неаддитивность —несводимость свойств системы к сумме свойств её компонентов.

• Структурность — возможна декомпозиция системы на компоненты, установление связей между ними • Иерархичность — каждый компонент системы может рассматриваться как подсистема более глобальной • системы.

3. Связанные с ресурсами и взаимодействием со средой • Коммуникативность - существование сложной системы коммуникаций со средой в виде иерархии.

• Адаптивность — стремление к состоянию устойчивого равновесия, путем адаптации параметров системы к • изменяющимся параметрам внешней среды, «Неустойчивость» не всегда является дисфункциональной для системы, она может определять динамическое развитие.

Надёжность — функционирование системы при выходе из строя одной из компонент, сохраняемость • проектных значений параметров системы в течение запланированного периода.

4. Иные:

• Интегративность - наличие системообразующих, системосохраняющих факторов.

• Способность системы достигать состояний, определяемых только параметрами системы и не зависящих от • исходных условий. (Эквифинальность) Биол: Наследственность. Развитие. Порядок. Самоорганизация.

• Основные свойства живого/жизни

ОТКРЫТАЯ СЛОЖНАЯ СИСТЕМА

1. Компартментализация (границы)

2. Обмен веществом

3. Преобразование энергии

4. Размножение: деление (репликация) и информация Высокая точность и ошибки (мутации и эволюция)

5. Фенотип: реакция на среду и проч, проч Функциональная целесообразность (почему это, почему там, что делает?) необходимости разнообразия Закон (закон Эшби) При создании проблеморазрешающей системы необходимо, чтобы эта система имела большее разнообразие, чем разнообразие решаемой проблемы, или была способна создать такое разнообразие.

Система должна обладать возможностью изменять своё состояние в ответ на возмущение;

разнообразие возмущений требует соответствующего ему разнообразия возможных состояний.

В противном случае такая система не сможет отвечать задачам управления, выдвигаемым внешней средой, и будет малоэффективной.

Отсутствие или недостаточность разнообразия могут свидетельствовать о нарушении целостности подсистем, составляющих данную систему.

Развитие наук о сложности

Нелинейность функционирования живого:

модели нечеткой логики и искусственной нейронной сети

–  –  –

химия термодинамика физика математика

Биология:

• Многообразие и систематика

• Клеточная теория

• Строение клеток

• Базовая единица - клетка

Химия:

- Химический состав клетки:

низкомолекулярные вещества и макромолекулы (информационные) Базовая единица — атом, молекула

Системное определение живого с точки зрения химии(продолжение) На 1 лекции:

- Мотивировали необходимость изучать ХОБП

- Позиционировали ХОБП или «Химическую биологию» в рамках классической градации трех естественных наук

- Обосновали необходимость рассмотрения живого как сложной открытой системы, которая поддерживает динамическое устойчивое неравновесие во многом за счет реакций при участии пирофосфатной связи (оборот для чел, 70 кг/день)

- методологическое отставание от математики в описании СЛОЖНОЙ СИСТЕМЫ, например, нейронная сеть Минимальная единица биологии – клетка Вирус не является живым, это химический макромолекулярный комплекс Минимальная единица химии - атом, молекула Функция органа – функция клетки Сокращение отдельной клетки сердца Разнообразие видов живого

–  –  –

Единица живого - это клетка.

Вирус не является живым!

Биология:

• Многообразие и систематика

• Клеточная теория

• Строение клеток

• Базовая единица - клетка

Химия:

- Химический состав клетки:

низкомолекулярные вещества и макромолекулы (информационные) Базовая единица — атом, молекула Системное определение живого с точки зрения химии



Похожие работы:

«Российская академия наук Палеонтологический институт им. А.А. Борисяка Программа фундаментальных исследований Президиума РАН "Проблемы происхождения жизни и становления биосферы" Министерство природных ресурсов и экологии Российской Федерации Федеральное государственное унитарное научно-производственное предпр...»

«МИНОБРНАУКИ РОССИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ НОВОСИБИРСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ "УТВЕРЖДАЮ" Проректор по учебной работе САБЛИНА С.Г. "" _ 20 г УЧЕБНЫЙ КУРС "Гидробиология" Кафедра химии окружающей среды, специализаци...»

«Рабочая программа По изучению учебного курса по биологии Класс 9 Алексеевой Айты Ивановны, Учителя биологии высокой категории 2014 г. Пояснительная записка. Календарно-тематический план разработан применительно к программе по биологии, на основе федерал...»

«Вестник ДВО РАН. 2014. № 3 УДК 504.37.054 В.В. БУЛЬОН, С.Е. СИРОТСКИЙ, А.В. ОСТРОУХОВ2 Биологическая продуктивность водохранилищ Дальнего Востока: моделирование и прогноз Представлены результаты анализа динамической масс-балансовой модели, имитирующей биотические потоки энергии в экос...»

«ISSN 0869-4362 Русский орнитологический журнал 2012, Том 21, Экспресс-выпуск 774: 1595-1600 Сезонные миграции вьюрковых Fringillidae на юге Западной Сибири В.М.Чернышов Вячеслав Михайлович Черн...»

«Научный журнал КубГАУ, №95(01), 2014 года 1 УДК 581.526.325. 2: 582.263 UDС 581.526.325. 2: 582.263 ТАКСОНОМИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА И TAXONOMYK STRUCTURE AND ECOLOGICAL ЭКОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ GEOGRAPHICAL C...»

«ФГОС ВО РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ПРАКТИКИ РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ПРАКТИКИ ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ ПРАКТИКА (V курс) Направление: 44.03.05 Педагогическое образование (с двумя профилями подготовки) Уровень образования: Бакалавриат Профильная направленность: Биология. Безопасность жизнедеяте...»

«УДК 619.591.4 ВЕНОЗНЫЙ ОТТОК КРОВИ ИЗ ПАЛЬЦЕВ КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА Х.Б. БАЙМИШЕВ, доктор биологических наук, профессор М.Х. БАЙМИШЕВ, кандидат биологических наук ФГБОУ ВПО "Самарская государственная сельскохозяйственная академия" На основі проведених досліджень морфології магістральних та екстра органних вен...»

«НАУМОВА ЭВЕЛИН АРВИДОВНА РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРЕСЕРВОВ ИЗ КИЛЬКИ БАЛТИЙСКОГО МОРЯ, ОБОГАЩЕННЫХ КОМПОНЕНТАМИ С ГИПОТЕНЗИВНЫМИ СВОЙСТВАМИ 05.18.04 Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств 05.18.07 Б...»

«1. КРАТКАЯ АННОТАЦИЯ Курс посвящен знакомству с многообразием экологических проблем на урбанизированных территориях и усвоение основных навыков их решения.2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ) В СТРУКТУРЕ ОПОП...»










 
2017 www.lib.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные материалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.