Курс "Биофизика клетки" для бакалавров Что такое биофизика? Согласно определению Л.А. Блюменфельда, "биофизика — это та часть биологической науки, где сегодня можно работать, основываясь на принципах и методологии физики". Как известно, все науки делятся на физику и коллекционирование марок. Так вот, биофизика - это та "осмысленная" часть биологии, которая не является коллекционированием фактов, которую можно понять и свести к фундаментальным законам природы. И которая - по оптимистичному мнению Блюменфельда - будет асимптотически расти, пока вся биология не станет биофизикой. Точка зрения Блюменфельда была высказана более 20 лет назад. Время наилучшим образом подтвердило это мнение: наступила эпоха одномолекулярной биофизики, молекулярных машин, системной биологии – все названия разных областей биофизики, ставших самостоятельными науками. Более того, развитие биофизики в последние десятилетия привело к тому, что одна из наиболее интересных областей физики — статистическая физика неравновесных систем, развивается в огромной степени благодаря биологически задачам. Именно они приносят наиболее интересные и нетривиальные примеры сложных неравновесных систем. Биофизический подход можно использовать на всех уровнях организации живой материи и на всех масштабах пространства-времени: от познания устройства отдельных молекул до анализа стабильности экологических систем. Настоящий курс будет посвящен клетке. Основе всей жизни на Земле. В настоящем курсе будут рассмотрены физические основы того, как работают отдельные макромолекулы, как они объединяются в молекулярные комплексы, как формируют бОльшие системы, как иерархически все укрупняющиеся молекулярные системы обеспечивают функционирование клеток. Он начинается со знакомства с физическим миром живой клетки, жуткой полярной конденсированной средой-электролитом с температурой 300 К. Каждая молекула там испытывает в секунду 1013 столкновений, взаимодействия резко ослаблены из-за ионов и высокой диэлектрической проницаемости, а расстояние диффузии резко ограничено (из-за чего нам и нужны клетки). Дальше, рассматривая проблемы живой клетки, мы покажем, как она решает вопросы осмоса и защиты, вырабатывает и хранит энергию, использует все приемы кинетики и термодинамики для решения своих задач. Мы увидим, что тепловое движение молекул можно использовать как основу работы молекулярных моторов, достигая КПД свыше 90%, познакомимся с принципами самоорганизации на разных уровнях - от белковых комплексов до огромных клеток и даже многоклеточных организмов. Будет обсуждено устройство ферментативных систем, отвечающих за основополагающие функции — метаболические, защитные, сигнальные, клеточный цикл, запрограммированную клеточную смерть. Цель курса — создать цельную картину жизненных процессов клетки, основанную на физических законах, и новых физических закономерностях, характерных для сильно неравновесных биологических систем. Но не только: он включает не только описания, но и методы, позволяющие исследователю анализировать устройство биологических систем, как с целью познания, так и с практическими задачами — генная инженерия, выбор фармакологических мишеней и другими.