1. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА 1.1. Обоснование и место программы в системе подготовки аспиранта В настоящее время большое внимание в физиологии уделяется не только описанию физиологических процессов и механизмов их регуляции на организменном и системном уровнях, но и изучению молекулярных основ их осуществления. Это новое, бурно развивающееся междисциплинарное направление современной биологической науки, вобравшее в себя как классическую физиологию (в том числе эволюционную и сравнительную), так и новые разделы современной физико-химической биологии, включая молекулярную биологию, биохимию, биофизику и целый ряд других дисциплин. Предмет молекулярной физиологии – выяснение молекулярных механизмов, обеспечивающих осуществление физиологических функций организма. Такой подход позволяет не только глубже изучить физиологические процессы жизнедеятельности в норме и при некоторых нарушениях, но и разрабатывать стратегию коррекции на молекулярно-генетическом уровне. Предмет «Молекулярная биология», изучаемый при подготовке бакалавров и магистров по профилю и направлению «Биология» направлен, главным образом, на изучение генетических и белковых основ жизни, и совсем не касается вопросов анализа физиологических процессов на молекулярном уровне. Отсутствие специального курса и учебников по предмету «Молекулярные основы физиологии человека» делает необходимым восполнить этот пробел при подготовке аспирантов по специальности «Физиология», что позволит им ориентироваться в современных направлениях физиологических исследований. Данный курс введен в учебный план подготовки аспирантов в качестве специальной обязательной дисциплины для изучения на 1 курсе, индекс дисциплины: ОД.А.03. 1.2. Цели освоения дисциплины: – углубление представлений аспирантов о молекулярных механизмах проявления и регуляции физиологических процессов; – ознакомление с новыми методами изучения молекулярных процессов жизнедеятельности на клеточном уровне. 1.3. Задачи, реализуемые в процессе изучения курса – рассмотреть современные данные о молекулярном уровне физиологических процессов; – ознакомить аспирантов с методами исследования в молекулярной физиологии; – показать роль молекулярной физиологии для познания клеточных процессов в норме и патологии; – продемонстрировать интеграцию молекулярных и системных механизмов в регуляции физиологических процессов. 1.4. Планируемые результаты обучения В результате освоения дисциплины аспирант должен знать: основные молекулярные процессы, протекающие в организме на всех его уровнях; методы исследования молекулярных процессов на клеточном и системном уровнях; молекулярные механизмы нормальных и патологических реакций на воздействия факторов среды. уметь: применять вышеуказанные компетентности в своей профессиональной деятельности. владеть: навыками изложения и объяснения физиологических процессов на молекулярном уровне. 2 2. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 2.1. Содержание отдельных тематических разделов Раздел 1. Молекулярные основы физиологических процессов в организме, органах и клетках. Виды регуляции физиологических процессов, их эволюция, роль химической, аутокоидной, нервной и гормональной регуляции. Взаимосвязь механизмов регуляции на молекулярном уровне. Раздел 2. Молекулярные основы гормональных и ферментативных процессов. Рецепция гормонов на плазматической мембране и в ядре. Молекулярные механизмы действия гормонов на клетку. Молекулярные основы ферментативных реакций в клетке и на мембране. Молекулярные основы нарушений гормональных влияний и ферментативных реакций: аутоиммунные, на уровне рецепции, внутриклеточные. Раздел 3. Методы, используемые в молекулярной физиологии. Экспериментальные (острый эксперимент), электрофизиологические (регистрация биопотенцилов, виды patch-clamp, электростимуляция), биохимические (ферментативные, кинетические), молекулярно-генетические (секветирование, блоттинг ДНК, полимеразная циклическая реакция), гистохимические (иммуноцитохимия, криоэлектронная микроскопия), физические (замороженных «сколов»), иммунофлуоресцентные. 2.2. Тематическое планирование Трудоемкость, часов Название раздела и тем курса Л ЛЗ ПЗ Раздел 1. Молекулярные основы физиологических процессов в организме, органах и клетках. Виды регуляции физиологических процессов, их эволюция, роль 4 химической, аутокоидной, нервной и гормональной регуляции. Взаимосвязь механизмов регуляции на молекулярном уровне. Раздел 2. Молекулярные основы гормональных и ферментативных процессов. Рецепция гормонов на плазматической мембране и в ядре. Молекулярные механизмы действия гормонов на клетку. Молекулярные 4 основы ферментативных реакций в клетке и на мембране. Молекулярные основы нарушений гормональных влияний и ферментативных реакций: аутоиммунные, на уровне рецепции, внутриклеточные. Раздел 3. Методы, используемые в молекулярной физиологии. Экспериментальные (острый эксперимент), электрофизиологические (регистрация биопотенцилов, виды patch-clamp, электростимуляция), биохимические (ферментативные, 4 кинетические), молекулярногенетические (секветирование, блоттинг ДНК, полимеразная циклическая реакция), гистохимические (криоэлектронная микроскопия), физические (замороженных «сколов»), иммунофлуоресцентные. ВСЕГО 4 8 Общая трудоемкость дисциплины составляет 1 ЗЕТ, 36 часов. 3 СР 8 8 8 24 3. ОРГАНИЗАЦИЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ АСПИРАНТА 1. Анализ научно-методической литературы по дисциплине. Составление словаря понятий – 8 час. 2. Разработка проекта «Молекулярные основы физиологических процессов в норме и патологии (по теме диссертации)» – 16 час. 4. ФОРМЫ КОНТРОЛЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ОБУЧЕНИЯ 1. Контроль осуществляется во время практических занятий: участие в обсуждении, составление словаря понятий. 2. Защита проекта «Молекулярные основы физиологических процессов в норме и патологии (по теме диссертации)». 3. Зачет по предмету. Вопросы и задания для самопроверки 1. Предмет молекулярной физиологии. 2. Виды регуляции физиологических процессов, их эволюция. 3. Роль химической, аутокоидной, нервной и гормональной регуляции. 4. Взаимосвязь механизмов регуляции на молекулярном уровне. 5. Молекулярные основы физиологических процессов в организме, органах и клетках. 6. Роль гормонов в организме. Методы исследования гормонов. 7. Рецепция гормонов на плазматической мембране и в ядре. 8. Механизмы действия гормонов на клетку. 9. Молекулярные механизмы нарушений гормональных влияний. 10. Механизмы действия различных типов ферментов. 11. Молекулярные основы синтеза и секреции медиаторов. Метаболизм медиаторов. 12. Рецепция медиаторов на постсинаптической мембране. Классификация медиаторов. 13. Основы молекулярной клеточной патологии. 14. Характеристика методов, используемых в молекулярной физиологии. 5. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 5.1. Основная литература 1. Айзман Р. И., Герасев А. Д., Дюкарев И. А. Молекулярные основы физиологии человека: компендиум. – Новосибирск: НГПУ, 2010. – 308 с. 2. Айзман, Р. И., Абаскалова Н. П., Шуленина Н. С. Физиология человека и животных: учебно-методический комплекс. – Новосибирск: НГПУ, 2010. – 384 с. 3. Камкин А. Г., Киселева И. С. Физиология и молекулярная биология мембран клеток. – М.: Медицина, 2008. 5.2. Дополнительная и научная литература 1. Айзман Р. И., Герасев А. Д., Иашвили М. В. Физиология возбудимых тканей. – Новосибирск: НГПУ, 1999. – 128 с. 2. Антонов В. Ф., Черныш А. М., Пасечник В. И., Вознесенский С. А., Козлова Е. К. Биофизика. – М.: Изд. центр ВЛАДОС; 1999. – 288 с. 3. Наточин Ю. В. Молекулярная физиология почки и проблемы детской нефрологии (нарушения функций почек, хроническая почечная недостаточность) // Нефрология и диализ. – 2000. – Т. 2. – № 4. 4 4. Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова: научный журнал. – Основан в 1917 г. – Выходит 12 раз в год. 5. Руководство по физиологии. – Л; М.: Наука, 1990–1998. 6. Степанов В. М. Молекулярная биология. Структура и функции белков. – М.: Высшая школа, 1996, 335 с. 7. Трухан Э. М. Введение в биофизику: учебное пособие. – М.: МФТИ, 2008. – 264 с. 8. Успехи физиологических наук: научно-теоретический журнал. – Издается с января 1970 г. – Выходит 4 раз в год. 9. Фершт Э. Структура и механизм действия ферментов. – М.: Мир, 1980. 10. Физиология в рисунках и таблицах: вопросы и ответы / под ред. В. М. Смирнова. – М.: Медицинское информационное агентство, 2007. – 456 с. 11. Физиология человека: научный журнал. – Основан в 1975 г. – Выходит 6 раз в год. 12. Шмидт Р., Тевс Г. Физиология человека. – Т. 1, 2. – М., 1996. 5.3. Электронные ресурсы 5.3.1. Электронные ресурсы библиотеки НГПУ (авторизованный доступ) 1. Айзман, Р. И. Молекулярные основы физиологии человека: компендиум / Р. И. Айзман, А. Д. Герасѐв, И. А. Дюкарев; [науч. ред. Р. И. Айзман]; Новосиб. гос. пед. ун-т. – Новосибирск: НГПУ, 2009. – 306 с.: ил., табл., схемы. – Библиогр.: с. 302. – ISBN 978-585921-744-1. – URL: http://lib.nspu.ru/file/library/139925/d5c5af3b6c-5f499d.pdf 2. Возрастная анатомия, физиология и психофизиология [электронный ресурс]: учебнометодический комплекс / Н. Ф. Лысова, Р. И. Айзман, Я. Л. Муравьева, В. М. Ширшова; Новосиб. гос. пед. ун-т, Ин-т открытого дистанционного образования. – Новосибирск: НГПУ, 2007. – 9,69 МБ. – URL: http://lib.nspu.ru/umk/3a7e2a85d3b41f58/. 3. Возрастная анатомия, физиология и школьная гигиена: учебное пособие для вузов по пед. специальностям: рек. УМО вузов РФ / Н. Ф. Лысова, Р. И. Айзман, Я. Л. Завьялова, В. М. Ширшова. – Новосибирск: Сиб. университетское изд-во, 2010. – 398 с. : ил., табл. – (Университетская серия). – Библиогр.: с. 334-337. – Учебное пособие входит в учебнометодический комплекс нового поколения по медико-биологическим дисциплинам, ставший лауреатом конкурса "Книга года" в номинации "Учебник XXI века". – Доступна эл. версия. ЭБС "Университетская библиотека ONLINE". – Словарь: c. 345–396. – ISBN 978-5-379-016296. – URL: http://www.biblioclub.ru/book/57604/. В 4. Лысова, Н. Ф. Анатомия и физиология человека: учебное пособие для вузов: рек. УМО вузов РФ / Н. Ф. Лысова, Г. А. Корощенко, С. Р. Савина; Новосиб. гос. пед. ун-т, Моск. пед. гос. ун-т. – Новосибирск: НГПУ, 2011. – 272 с.: ил. – (Безопасность жизнедеятельности). – Библиогр.: с. 186. – Доступна эл. версия. Словарь: c. 213–242. – ISBN 978-5-902700-23-4. – URL: http://lib.nspu.ru/file/library/197438/6c7a43681d54cd2f.pdf. 5.3.2. Интернет-ресурсы (открытый доступ) 1. Анисимов, В. Н. Молекулярные и физиологические механизмы старения. – 2003. – URL: http://gerontology-explorer.narod.ru/7edc95a5-a1d1-4643-99a6-37b51200-12a5.html 2. Молекулярная физиология. Научно образовательный центр по нанотехнология МГУ: курс лекций. – URL:http://nano.msu.ru/education/courses/molphysiology 3. Наточин, Ю. В. Молекулярная физиология почки и проблемы детской нефрологии (нарушения функций почек, хроническая почечная недостаточность) // Нефрология и диализ. – 2000. – Т. 2. – № 4. – URL: http://www.nephro.ru/magazine/ 6. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Компьютерный класс, методический фонд литературы и видеокурсов, аудио- и видеооборудование, мультимедиа, интерактивная доска. 5