ĐỀ CƯƠNG MÔN HỌC LÝ SINH HỌC

Kiến thức: Cung cấp cho người học một số kiến thức cơ bản nhất về cơ chế hoá lí của các quá trình sống từ mức độ phân tử, tế bào, cơ quan đến cơ thể. Ngoài ra còn giúp người học nắm được cơ sở nguyên lí một số phương pháp vật lí, hoá học trong nghiên cứu Sinh học và Y học.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-  -

ĐỀ CƯƠNG MÔN HỌC

LÝ SINH H ỌC

1 Thông tin về giảng viên:

- Họ và tên: Nguyễn Thị Quỳ

- Chức danh, học hàm, học vị: Giảng viên chính, Phó giáo sư, tiến sĩ

- Thời gian, địa điểm làm việc: Giờ hành chính các ngày trong tuần, Bộ môn Tế bào

mô phôi và Lý sinh, phòng 337 nhà T1 Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

- Địa chỉ liên hệ: Khoa Sinh học, nhà T1, 334 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà nội

- Điện thoại, email: quynt@vnu.edu.vn

- Các hướng nghiên cứu chính: Lý sinh tế bào, Sinh học ung thư

- Thông tin về trợ giảng (nếu có) (họ tên, địa chỉ liên hệ, điện thoại, email):

TS Lê Hùng, Khoa Sinh học, Trường Đai học Khoa học Tự nhiên, 334 Nguyễn Trãi Thanh Xuân, Hà nội

2 Thông tin về môn học:

- Tên môn học: Lý sinh học

- Mã môn học:

- Số tín chỉ: 3

- Giờ tín chỉ đối với các hoạt động học tập: 45, trong đó:

+ Nghe giảng lý thuyết trên lớp: 22 + Thảo luận trên lớp: 05

+ Thực hành trong phòng thí nghiệm: 15 + Tự học: 03

- Đơn vị phụ trách môn học: Nhóm Lý sinh

+ Bộ môn: Tế bào Mô phôi và Lý sinh + Khoa: Khoa Sinh học

- Môn học tiên quyết: Vật lí đại cương 1, 2; Tế bào học; Hoá học (đại cương, hữu cơ

và phân tích)

Môn học kế tiếp:

3 Mục tiêu của môn học:

- Kiến thức: Cung cấp cho người học một số kiến thức cơ bản nhất về cơ chế hoá lí của các quá trình sống từ mức độ phân tử, tế bào, cơ quan đến cơ thể Ngoài ra còn giúp người học nắm được cơ sở nguyên lí một số phương pháp vật lí, hoá học trong nghiên cứu Sinh học và Y học

- Kĩ năng: Rèn luyện kĩ năng thực hành một số phương pháp vật lí và hoá lí trong nghiên cứu hệ thống sống

- Thái độ học tập: Yêu cầu sinh viên chuyên cần và sáng tạo

4 Tóm tắt nội dung môn học:

- Lý sinh là một môn khoa học liên ngành (Lý - Hoá - Sinh) trang bị cho sinh viên những kiến thức hoá lí cơ bản nhất để hiểu và giải thích được chức năng sinh học trên

cơ sở cấu trúc và các đặc điểm đặc trưng của hệ thống sống

- Học phần đề cập đến các nội dung chủ yếu về:

Nhiệt động học hệ sinh vật, cung cấp kiến thức để học viên hiểu được hệ Sinh vật là một hệ mở và dị thể, các quá trình diễn ra trong đó tuân theo các nguyên lí của Nhiệt động học

Bằng cách nào hệ thống sống cho thâm nhập và thải hồi một cách chọn lọc các chất nhằm cung cấp năng lượng, vật chất và thông tin cho hệ

Cơ sở hoá lí của các hiện tượng điện động học, điện thế sinh vật và cơ chế truyền xung hưng phấn trong đối tượng sinh vật

Ảnh hưởng/tác dụng của một số yếu tố vật lý (ánh sáng, tia phóng xạ…) đến hệ thống sống Cơ chế truyền năng lượng, cơ chế tác dụng của tia và cơ chế tổn thương của hệ dưới ảnh hưởng của các tác nhân đó

5 Nội dung chi tiết môn học: (ghi tên chương, mục, tiểu mục)

Chương 1 NHIỆT ĐỘNG HỌC HỆ SINH VẬT

1.1 Đối tượng và các phương pháp nghiên cứu nhiệt động học

1.1.1 Đối tượng 1.1.2 Phương pháp:

- Phương pháp vật lý thống kê: Nội dung, ưu, nhược điểm

- Phương pháp Nhiệt động: Nội dung, ưu, nhược điểm 1.2 Một số khái niệm và đại lượng cơ bản của nhiệt động học

1.2.1 Hệ, phân loại hệ thống

1.2.2 Trạng thái của hệ, phương trình trạng thái, trạng thái cân bằng nhiệt động

1.2.3 Các thông số nhiệt động: Thông số trạng thái và thông số quá trình 1.2.4 Năng lượng của hệ: Động năng, thế năng, nội năng của hệ 1.3 Nguyên lí I nhiệt động học đối với hệ sinh vật

1.3.1 Nội dung Nguyên lí I Nhiệt động học: Phát biểu, biểu thức toán học 1.3.2 Hệ quả Nguyên lí I nhiệt động học (Định luật Hexơ)

1.3.3 Các dạng công và nhiệt trong cơ thể 1.3.4 Áp dụng nguyên lí I nhiệt động học vào hệ thống sống (CM rằng

hệ thống sống hoạt động tuân theo NLI NĐH)

1.4 Một số dạng chuyển hoá năng lượng thành công trong cơ thể người: Công

co cơ, công hô hấp và chuyển hoá năng lượng ở hệ tim mạch

1.5 Nguyên lí II Nhiệt động học đối với hệ sinh vật

1.5.1 Những hạn chế của nguyên lí I Nhiệt động học Khái niệm về gradient

1.5.2 Nội dung nguyên lí II nhiệt động học: Phát biểu, biểu thức toán học 1.5.3 Quá trình thuận nghịch và bất thuận nghịch

1.5.4 Động cơ nhiệt - chu trình Carnnot 1.5.5 Entropy: Định nghĩa entropy, ý nghĩa của entropy 1.5.6 Biến thiên entropy trong quá trình thuận nghịch và bất thuận nghịch 1.6 Biểu thức tổng quát Nguyên lí I và II nhiệt động học đối với một hệ kín 1.7 Entanpy và Năng lượng tự do của hệ

1.8 Áp dụng nguyên lí II nhiệt động học vào hệ thống sống

1.8.1 Phân biệt trạng thái cân bằng nhiệt động và trạng thái cân bằng dừng 1.8.2 Cân bằng dừng bền và cân bằng dừng không bền

1.8.3 Biến đổi entropy và vai trò của entropy trong hệ thống sống

Chương 2 ĐỘNG HỌC CÁC QUÁ TRÌNH SINH HỌC

2.1 Khái niệm về động học các quá trình Một số quá trình sinh học

2.2 Tốc độ và bậc của phản ứng: Định nghĩa, ví dụ

2.3 Sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào nồng độ

2.3.1 Động học các phản ứng đơn giản (phản ứng bậc 1, 2 và 3) 2.3.2 Động học các phản ứng phức tạp (phản ứng thuận nghịch, nối tiếp, song song và phản ứng vòng)

2.4 Sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào nhiệt độ

2.4.1 Quy luật phân bố phân tử theo tốc độ (phân bố Maxoen-Bonzơman)

2.4.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ tới tốc độ phản ứng:

- Phương trình Arenius

- Hệ số Van-hốp/Đại lượng Q10

- Năng lượng hoạt hoá 2.5 Phương pháp phức hoạt hoá

2.6 Phản ứng tự xúc tác và phản ứng dây chuyền

2.7 Sự điều hoà tốc độ phản ứng trong cơ thể

Chương 3 TÍNH THẤM CỦA TẾ BÀO VÀ MÔ

3.1 Định nghĩa tính thấm

3.2 Một số phương pháp nghiên cứu tính thấm: nêu nội dung 05 phương pháp,

ưu nhược điểm của mỗi phương pháp

3.3 Một số đặc điểm lí hoá đặc trưng của màng tế bào và hệ đa màng: Phân tích tính bền, tính bất đối xứng, tính linh động dựa trên mô hình cấu trúc khảm lỏng của màng tế bào theo Singer và Nicolson

3.4 Các con đường vận chuyển vật chất qua màng: qua siêu lỗ, qua lớp lypit kép, qua chất mang

3.5 Quy luật vận chuyển vật chất qua màng:

3.5.1 Quy luật vận chuyển thụ động: quy luật khuếch tán, hệ số khuếch tán, hệ số thấm, hệ số phân bố và ý nghĩa của nó

3.5.2 Quy luật vận chuyển tích cực:

Cơ sở hoá lí của hiện tượng phân bố không đồng đều các chất trong tế bào và mô

Phân biệt các "Bơm sinh học": vị trí phân bố, cơ chất do chúng vận chuyển

3.5.3 Ẩm bào: cơ chế của hiện tượng phagocytose và pinocytose

3.6 Vận chuyển nước: Thẩm thấu và vai trò của áp suất thẩm thấu trong vận chuyển nước Hiện tượng siêu lọc

3.7 Vận chuyển vật chất qua hệ đa màng

3.8 Tính thấm của tế bào và mô đối với axit và kiềm

Chương 4 MỘT SỐ TÍNH CHẤT HOÁ LÍ CỦA HỆ KEO SINH VẬT

4.1 Một số đại lượng vật lý của hệ keo sinh vật:

4.1.1 Chất lỏng Niutơn và phi Niutơn 4.1.2 Hiện tượng khuếch tán trong các hệ keo 4.1.3 Độ nhớt cấu trúc của các hệ keo

4.1.4 Áp suất thẩm thấu của các hệ keo 4.1.5 Sự phân tán và hấp thụ ánh sáng của hệ keo 4.2 Các hiện tượng điện động học

4.2.1 Phân loại các hiện tượng điện động học 4.2.2 Bản chất thế điện động

- Nguồn gốc điện tích trên bề mặt tướng phân tán

- Cấu trúc lớp điện kép 4.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến thế điện động 4.2.4 Các phương pháp xác định thế điện động 4.3 Ứng dụng các hiện tượng điện động học trong nghiên cứu sinh học và y học

Chương 5 ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA TẾ BÀO VÀ MÔ

5.1 Điện trở, điện trở suất, điện dẫn suất của các đối tượng sinh vật

5.2 Đặc điểm dòng điện một chiều và xoay chiều khi đi qua mô sống

5.3 Tổng trở của tế bào và mô

5.4 Cơ chế phân cực trong hệ thống sinh vật

5.5 Ứng dụng các phương pháp đo độ dẫn điện trong sinh học và y học

Chương 6 ĐIỆN THẾ SINH VẬT

6.1 Nguồn gốc, bản chất một số loại điện thế trong hệ hoá lí

6.2 Nguồn gốc, bản chất điện thế tĩnh và điện thế hoạt động ở hệ thống sống 6.3 Cơ chế dẫn truyền xung hưng phấn

6.3.1 Dẫn truyền xung hưng phấn trên dây thần kinh 6.3.2 Dẫn truyền xung hưng phấn từ thần kinh đến cơ

Chương 7 QUANG SINH HỌC

7.1 Ánh sáng và vai trò của năng lượng mặt trời đối với sinh giới

7.2 Các quá trình quang sinh

7.3 Các giai đoạn cơ bản của quá trình quang sinh: Nêu bốn giai đoạn

7.3.1 Hấp thụ ánh sáng, quy luật hấp thụ 7.3.2 Khử trạng thái kích thích: Toả nhiệt, phát quang, di chuyển năng lượng

7.3.3 Đặc điểm của các hiện tượng phát quang

- Huỳnh quang và lân quang và ứng dụng

- Suất lượng tử phát quang, phổ kích thích phát quang 7.3.4 Các quá trình quang sinh

- Tốc độ, suất lượng tử của phản ứng quang hoá;

- Tiết diện quang sinh

- Phổ hoạt động của phản ứng quang hoá

7.4 Quang hợp

7.4.1 Đặc điểm chung của quá trình quag hợp 7.4.2 Các yếu tố cơ bản tham gia vào quá trình quang hợp: quang hệ I và II 7.4.3 Cơ chế của quá trình quang hợp ở cây xanh

7.5 Tác dụng của tia tử ngoại tới axit nucleic và protein

Chương 8 PHÓNG XẠ SINH HỌC

8.1 Các hiện tượng phóng xạ: phóng xạ tự nhiên, phóng xạ nhân tạo

8.2 Các nguồn tia phóng xạ

8.2.1 Nguồn tia Rơntgen và tính chất của tia Rơntgen 8.2.2 Nguồn tia Gamma (γ)và tính chất của tia γ

8.2.3 Nguồn tia Bêta (β) và tính chất của tia β 8.2.4 Nguồn tia Anpha (α) và tính chất của tia α 8.2.5 Nguồn tia Nơtron (n) và tính chất của tia n 8.2.6 Nguồn tia Proton (P) và tính chất của tia P 8.3 Quy luật phân rã phóng xạ

8.3.1 Chu kì bán rã 8.3.2 Hoạt độ phóng xạ

8.3.3 Mật độ bức xạ 8.3.4 Cường độ bức xạ 8.4 Tác dụng của tia phóng xạ đến vật chất sống

8.4.1 Cơ chế truyền năng lượng của tia phóng xạ tới vật chất 8.4.2 Cơ chế tương tác của tia phóng xạ với hệ thống sống

- Những tính chất cơ bản của tia phóng xạ khi tác dụng với hệ

thống sống

- Cơ chế tác dụng trực tiếp và tác dụng gián tiếp: Các hiệu ứng

giải thích

8.4.3 Cơ chế tổn thương phóng xạ ở hệ thống sống: Các thuyết giải thích 8.5 Các đơn vị đo liều lượng bức xạ

8.6 Cơ sở của các phương pháp xác định liều bức xạ

- Phương pháp tính toán liều

- Phương pháp ghi đo liều 8.7 Ứng dụng đồng vị phóng xạ trong Sinh Y học

8.8 An toàn phóng xạ

Học liệu:

Học liệu bắt buộc:

1 Nguyễn Thị Kim Ngân Lý sinh học, NXBĐHQG Hà nội, 2001

2 Nguyễn Thị Quỳ Lý sinh học (phần thực hành) NXBKH&KT, 2002

3 Phan Sỹ An (chủ biên), Lý sinh Y học, NXB Yhọc, 1998

Học liệu tham khảo

4 Lodish H et al Molecular cell biology, 4th ed Freeman & company, 2000

5 Nguyễn Kim Trinh Thực hành lý sinh, ĐHKHTN Tp HCM, 2004

6 Vasantha Pattabhi, N Gautham Biophysics, Kluwer Academic Publisher; NewYork, Boston, Dordrencht, London, Moscow; Nareosa Publishing house, Deli Chennai Mumbai, Kolkata, 2002 (eBook ISSN 0-306-475 20-0)

7 Vũ Công Lập (chủ biên) Giáo trình vật lý-Lý sinh, học viện Quân Y, 1996

8 Nguyễn Đức, Nguyễn vĩnh Châu, Lý sinh, NXB Nông nghiệp, 1993

9 Lê Đắc Liêu Bài giảng Vật lý Sinh vật học đại cương, tập 1,2 Trường ĐHTH Hà nội, 1975

10 Đồ ngọc Liên Sinh học phân tử màng tế bào NXB ĐHQG Hà nội, 2007

7 Hình thức tổ chức dạy học:

7.1 Lịch trình chung: (ghi tổng số giờ tín chỉ cho mỗi cột)

Nội dung

Hình thức tổ chức dạy học môn học

Tổng

thí nghiệm, điền dã

Tự học, tự nghiên cứu

Lý thuyết Bài tập Thảo luận

7.2 Lịch trình tổ chức dạy học cụ thể:

Tuần Nội dung chính (cốt lõi) Yêu cầu sinh viên

chuẩn bị

Hình thức tổ chức dạy học

Ghi chú

1

Chương 1: Mục 1.3 & 1.5

NLINĐH và áp dụng trong

hệ thống sống, nội dung

NLII NĐH

Đọc trước mục 1.1-1.2 tài liệu [1] trg 5-7, [8] trg5-7

Lý thuyết 3h

2

Chương 1: Mục 1.6& 1.8

Entropy, Biểu thức tổng quát

NLI NĐH và áp dụng NLII

NĐH trong hệ thống sống

Đọc trước TL [1] trg 25-34, tài liệu [3] trg

44-65

Lý thuyết 2h

Chương1: Mục 1.4 Công co

cơ, công hô hấp, công trong

hệ tim mạch

Đọc TL [3] trg 27-30

và 161- 173; [1] trg 14-18, tổng kết TL, tham luận

Thảo luận 2h

3

Chương 2: Mục 2.3, 2.5 và

2.6 ĐH các loại phản ứng;

PP phức hoạt hoá, phản ứng

dây chuyền

Đọc trước tài liệu [1]

trang 35-43 và 55-60 Lý thuyết 2h

Chương 2: Mục 2.4 PT

Arenius, hệ số Q10, Ehh

Đọc TL [2] trg 5-9

tổng kết tài liệu và viết

tường trình TT

Thực hành 2h

4

Chương 3: Mục 3.3; 3.5; 3.6

Đặc điểm lý hoá đặc trưng

của màng, Quy luật vận

chuyển vật chất qua màng

Đọc TL [1] trg 67-82;

TL [10]trg 11-18 Lý thuyết 2h

Chương 3: Mục 3.7 tính

thấm chọn lọc qua hệ đa

màng

Đọc TL [2] trg 10-14

tổng kết tài liệu và viết

tường trình TT

Thực hành 1h

5

Chương 3: Mục 3.1; 3.2; 3.8

Tính thấm, các PP NC tính

thấm, Tính thấm của TB &

mô đối với axit và kiềm

Đọc tài liệu [1] trg

61-63 và 83-84

Tự học, tự nghiên cứu 1h

Chương 3: Mục 3.5, tiểu

mục 3.5.2 Phân loại các

"bơm" sinh học

Đọc tài liệu [4] trg 588-605 Tổng quan tài liệu và tham luận

Thảo luận 1h

Chương 4: Mục 4.1 Một số

t/c hoá lý của hệ keo

Đọc TL [3] trg 77-103; [9] 312-342 Lý thuyết 1h

6

Chương 4: Mục 4.2 Hiện

tượng điện động học Đọc TL [1]trg 85-91 Lý thuyết 1h Chương 4: Mục 4.2 Hiện

tượng điện di và vi điện di

Đọc TL [2] trg 41-47 tổng kết tài liệu và viết tường trình TT

Thực hành 2h

7

Chương 4: Mục 4.1; tiểu

mục 4.1.4 Áp suất thẩm thấu

của hệ keo sinh vật

Đọc TL [2] trg 24-29

và 15-18 tổng kết tài liệu và viết tường trình

TT

Thực hành 2h (ASTT, SBMHC)

8

Chương 5: Mục 5.2 Đặc

điểm dòng điện khi đi qua

mô sống

Đọc TL [1] trg

105-111; Lý thuyết 1h

Chương 5: Mục 5.1 Xác

định điện dẫn suất của huyết

thanh

Đọc TL [2] trg 59-64 tổng kết tài liệu và viết tường trình TT

Thực hành 2h

9

Kiểm tra giữa kì Kiến thức các chương

Chương 5: Mục 5.4 Cơ chế

phân cực trong hệ thông

sống

Đọc TL [1] trg

114-117, TL[2] trg 65-69 tổng kết tài liệu và viết tường trình TT

Thực hành 2h

10

Chương 6: Mục 6.1 Nguồn

gốc, bản chất một số loại

điện thế trong hệ hoá lí

Đọc tài liệu [1] trg 119-126; [9] 246-259 Lý thuyết 1h

Chương 6: Mục 6.3; Tiểu

mục 6.3.1 Ghi đo điện thế

màng

Đọc tài liệu [5] tổng kết tài liệu và viết tường trình TT(ảo)

Thực hành 2h

11

Chương 6: Mục 6.2 Nguồn

gốc bản chất điện thế tĩnh và

điện thế hoạt động

Đọc tài liệu [1] trg 134-141; [4] trg

585-600

Lý thuyết 1h

Chương 6: Mục 6.3 tiểu mục

6.3.2 Dẫn truyền xung hưng

phấn

Đọc tài liệu [5] tổng kết tài liệu và viết tường trình TT(ảo)

Thực hành 2h

12

Chương 7: Mục 7.1; 7.2; 7.3

Tiểu mục 7.3.1 Các giai

đoạn của QT QS; Hấp thụ

AS- quy luật hấp thụ

Đọc tài liệu [1] trg 142-150; [8] trg 52-63 Lý thuyết 2h

Chương 7: Mục 7.5 Tác

dụng của tia tử ngoại đến

Axit Nucleic và Protein

Đọc TL [1] trg

173-178

tự tổng kết tài liệu

Tự học 1h

13

Chương 7: Mục 7.3 Tiểu

mục 7.3.2÷7.3.4 Huỳnh

quang -Lân quang; Di chuyển năng lượng; Cơ chế

quang hợp

Đọc tài liệu [1] trg 151-172; [8] trg 64-84 Lý thuyết 2h

Chương 8: Mục 8.1; 8.2

Hiện tượng phóng xạ; Các

nguồn tia phóng xạ; Mục 8.8

An toàn phóng xạ

Đọc TL [3] trg 376-385; [1] trg 179-184

và trg 220-228

Tự tổng kết tài liệu

Tự học 1h

14

Chương 8: Mục 8.3 Quy luật

phân rã PX; Mục 8.4 tiểu

mục 8.4.1 Cơ chế truyền

năng lượng của tia PXIOH

Đọc TL [3] trg 385-388; [1] trg 185-189 Lý thuyết 2h

Chương 8: Mục 8.5 và 8.7

ứng dụng ĐVPX và các đơn

vị đo liều bức xạ

Đọc TL [3] trg

428-442;

[1] trg 184-185 tổng

kết tài liệu, tham luận

Thảo luận 1h

15

Chương 8: Mục 8.4; tiểu

mục 8.4.2 và 8.4.3 Cơ chế

tương tác của tia và cơ chế

tổn thương

Đọc TL [1]191-211 Lý thuyết 2h

Chương 8: Mục 8.6 Cơ sở

của các PP ghi đo liều bức

xạ

Đọc TL [3] trg 443-451tổng kết tài liệu, tham luận

Thảo luận 1h

Sau 15 tuần sẽ thi cuối kì Lịch thi cụ thể do nhà trường bố trí

8 Yêu cầu của giảng viên đối với môn học:

- Các giờ tín chỉ lý thuyết và thảo luận cần được ưu tiên thực hiện ở các phòng học chuẩn (có máy tính và phương tiện trình chiếu)

- Sinh viên cần đọc tài liệu trước khi dự giờ tín chỉ lý thuyết và thảo luận Trong giờ thảo luận phải có ý kiến tham luận về chủ đề đã được giao/chọn trước