Кафедра биофизики
Заведующий кафедрой
Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 24
Заведующие кафедрой с момента основания кафедры
Б.Н. Тарусов
Кафедра выпускает ежегодно 8-10 бакалавров и 5-10 магистров
В коллективе:
Видео-презентация
Обучение
Кафедральные курсы
Общефакультетские курсы:
- Биофизика
- Математические модели в биологии
- Методы современной биологии
Кафедральные курсы:
- Биофизика мембранных процессов и мембранного транспорта
- Теоретическая физика
- Статистическая физика
- Механизмы переноса заряда в биологических системах
- Механизмы трансформации энергии в нативных и гибридных системах
- Кинетические модели
- Биофизика мембран
- Биофизика регуляторных процессов
- Фотобиология
- Молекулярные механизмы зрения
- Нейробиофизика
- Колебательные и диссипативные структуры в биологии, химии и радиоэлектронике
- Медицинская биофизика
- Ядерная медицина
- Экологическая биофизика
- Биофизика возбудимой клетки
- Физика нуклеиновых кислот
- Радиобиология
- Теория и практика молекулярно-динамических расчетов
- Механизмы клеточной регуляции
- Биофизические методы
- Современные проблемы биологии
Кафедральные практики
2 курс
- коллоидная и аналитическая химии
- биологическая спектроскопия
- ознакомительная практика в институтах РАН
- экологическая биофизика на Звенигородской биологической станции
- практика в наукограде Пущино
3 курс
- практикум по электронике
- моделирование взаимодействия белков, молекулярное моделирование, подбор лекарств посредством ИИ
- практикум во ВНИИ ОФИ
- работа в научных группах
4 курс
- преддипломная практика: работа в лабораториях институтов РАН (ИБХ, ИБГ, ФИАН)
- изотопный практикум
1 курс магистратуры
- радиологическая практика
- двухсеместровый спецпрактикум по биофизике
Наука
Направления научных исследований
Теоретическая биофизика
Молекулярные механизмы биологических процессов
Исследование молекулярных механизмов биологических процессов. Компьютерное моделирование биомолекулярных систем. Методы численного моделирования – вычислительная квантовая химия и молекулярная динамика. Молекулярные механизмы, обеспечивающие структурно-функциональную организацию белковых макромолекул и их систем.
Информатика и биофизика сложных систем
Деятельность группы связана с построением математических и компьютерных моделей клеточных и субклеточных процессов.
Основные направления:
- Первичные реакции фотосинтеза,
- Действие стресса на фотосинтетический аппарат клетки,
- Белок-белковые взаимодействия в фотосинтетической электрон-транспортной цепи,
- Белок-белковые взаимодействия в дыхательной электрон-транспортной цепи,
- Взаимодействие антимикробных агентов с бактериальными мембранами,
- Оптимизация целевых продуктов для биотехнологических процессов,
- Энергетический обмен в жировых и мышечных клетках,
- Динамическая нестабильность микротрубочек,
- Разработка математических методов анализа экспериментальных данных
Биофизика клеточных и мембранных процессов
Биоэлектрохимия
Научная группа изучает механизмы возникновения и функциональную роль электрохимических процессов, протекающих в растительной клетке при фотосинтезе, микроповреждениях клеточной стенки, электрическом возбуждении плазматических мембран, а также при передаче сигналов посредством микрофлюидных потоков цитоплазмы и в условиях пространственно-неоднородной организации фотосинтеза и трансмембранных потоков Н+.
Исследование кислород-выделяющего комплекса фотосистемы 2 оксигенных организмов
В работе группы исследуются вопросы связанные с механизмом функционирования кислород-выделяющего комплекса (КВК) фотосистемы 2, а именно, возможность замещения катионов марганца в каталитическом центре КВК катионами железа и катионами некоторых других металлов, механизм функционирования катиона кальция, механизмы термоинактивации и фотоинактивации КВК. Наряду с исследованиями фотосинтеза в настоящее время в лаборатории также изучаются физико-химические свойства липидного бислоя и механизмов транспорта малых неэлектролитов (в частности, кислорода и его активированных форм) через биологические мембраны.
Биофизика клетки
Основная цель лаборатории заключается в исследовании конформационных состояния биомолекул (канал, гемоглобин, цитохром, каротиноид) и мембраны (потенциал, вязкость, рельеф, структура) при функционировании клетки (нейрон, клетки крови, водоросли, растения) в норме и при патологии.
Биофизика фотобиологических процессов
Исследование механизмов первичных процессов фотосинтеза
Ключевую роль в цепи превращений солнечной энергии осуществляют фотосинтезирующие организмы. Решающее значение в фотопреобразующих процессах имеют встроенные в фотосинтетические мембраны пигмент-белковые комплексы фотосинтетических реакционных центров (РЦ) и их эволюционного предшественника - белка бактериородопсина, своего рода эффективнейших фотоферментов. Физические механизмы функционирования данных фотопреобразующих комплексов, эффективная регуляция их электрон- и протонтранспортной активности являются главной научной тематикой работы группы.
Биофизика, биохимия и физиология фотосинтеза
Область научных интересов группы связана с изучением принципов организации и регуляции электрон-транспортной цепи фотосинтеза и сопряженных процессов трансформации энергии у высших растений и зеленых микроводорослей. Научные исследования проводятся на стыке физиологии и биофизики фотосинтеза. Акцент делается на изучении молекулярных механизмов регуляции эффективности запасания энергии в изменяющихся условиях среды.
Биофотоника и фотобиология
Работа научной группы включает в себя несколько направлений современной молекулярной биофизики:
- Изучение конформационной подвижности фотоактивных белков, а также белок-белковых и белок-лигандных взаимодействий в пигмент-белковых комплексах.
- Синтез и изучение гибридных структур на основе фотосенсибилизаторов и наночастиц (квантовых точек, углеродных и ап-конверсионных наночастиц) для противомикробной и фотодинамической терапии.
- Оптимизация молекулярных инструментов для оптогенетики
- Разработка фотоуправляемых систем для адресной доставки.
- Создание и изучение свойств биосенсоров для функционального имиджинга.
- Изучение механизмов преобразования энергии в фотосинтетических реакционных центрах, нативных и искусственных светособирающих комплексах.
Медицинская биофизика
Молекулярная фотобиология микроорганизмов
Научная работа группы связана с исследованием фундаментальных механизмов воздействия света на живую клетку. Основная проблема состоит в изучении природы светочувствительности клеток дрожжей и бактерий, не содержащих специализированные фоторецепторные системы. В центре внимания – идентификация потенциально фотоактивных хромофоров (сенсибилизаторов), способных вступать в фотохимические реакции, инициирующие определенные фотобиологические ответы.
Медицинская биофизика
Основное направление работ – использование естественных процессов внутриклеточного транспорта для доставки биологически активных веществ.
- Направленная внутриклеточная доставка противораковых лекарств.
Разработаны модульные нанотранспортеры (МНТ), искусственные полипептидные молекулы, способные к адресной доставке веществ, например, противораковых - фотосенсибилизаторы, радионуклиды, испускающие альфа-частицы или электроны Оже.
- Доставка генетического материала полиплексами.
Мы попытались имитировать вирусный путь доставки генетической информации, используя искусственные растворимые конструкции, состоящие из блок-сополимеров поликатионов и ДНК (полиплексы). Прямыми экспериментами доказано, что полиплексы эффективнее трансфицируют именно делящиеся клетки, что позволяет рекомендовать их использование для генотерапии рака.
Экологическая биофизика
Экология фотосинтеза микроводорослей и фитопланктона
Группа проводит исследования механизмов регуляции фотосинтеза in vivo и адаптации фотосинтетического аппарата высших растений и водорослей к условиям среды, изучение влияния антропогенных загрязнений на фототрофное звено биоценозов. Полученные результаты являются основой для разработки методов экологического мониторинга водных систем.
Сотрудничество
- ИБХ РАН - институт биоорганической химии
- ИБГ РАН - институт биологии гена
- ФизТех (Долгопрудный), он же МФТИ https://mipt.ru
- МИСиС https://misis.ru
- ИМБП РАН - институт медико-биологических проблем РАН
- Кардиоцентр - НМИЦ Карлиологии имени академика Е.М. Чазова
- Саратовский государственный университет
- Курский государственный университет
- ФИЦ Биотехнологии РАН (Институт биохимии имени Баха)
- Институт химической физики имени Семенова
- Институт биохимической физики имени Эмануэля
- Псковский государственный университет
- Совместный университет МГУ-ППИ (г. Шеньчжень) https://szmsubit.ru
- и другие
Научные и образовательные достижения
- подготовка молодых специалистов – биологов-биофизиков (специальностью биофизика стала в 60-х гг; до того она значилась на факультете как специализация в специальности «физиология»);
- преподавание основ биофизики всем студентам факультета, обучающимся по разным биологическим специальностям;
- помощь в организации и постановке преподавания биофизики на биологических факультетах государственных университетов страны (одновременно с созданием кафедры биофизики на биофаке МГУ курс биофизики был включен в планы всех биологических факультетов государственных университетов);
- подготовка и издание учебной литературы по биофизике, которая тогда практически отсутствовала;
- организация на кафедре научной работы и подготовка специалистов высшей квалификации через аспирантуру и стажировки.
Литература
Статьи
2023 Oriented Insertion of ESR-Containing Hybrid Proteins in Proteoliposomes
Petrovskaya Lada E., Lukashev Evgeniy P., Mamedov Mahir D., Kryukova Elena A., Balashov Sergei P., Dolgikh Dmitry A., Rubin Andrei B., Kirpichnikov Mikhail P., Siletsky Sergey A.
в журнале International Journal of Molecular Sciences, издательство MDPI (Basel, Switzerland), том 24, № 8, с. 7369-7387 DOI
Bulychev Alexander A., Krupenina Natalia A., Shapiguzov Stepan Yu, Alova Anna V.
в журнале Plant Physiology and Biochemistry, издательство Elsevier BV (Netherlands), том 201 DOI
Semenov Alexey N., Maksimov Eugene G., Moysenovich Anastasia M., Yakovleva Marina A., Tsoraev Georgy V., Ramonova Alla A., Shirshin Evgeny A., Sluchanko Nikolai N., Feldman Tatiana B., Rubin Andrew B., Kirpichnikov Mikhail P., Ostrovsky Mikhail A.
в журнале ANTIOXIDANTS, том 12, № 2, с. 1-19 DOI
Brazhe Nadezda A., Nikelshparg Evelina I., Baizhumanov Adil A., Grivennikova Vera G., Semenova Anna A., Novikov Sergey M., Volkov Valentyn S., Arsenin Aleksey V., Yakubovsky Dmitry I., Evlyukhin Andrey B., Bochkova Zhanna V., Goodilin Eugene A., Maksimov Georgy V., Sosnovtseva Olga, Rubin Andrey B.
в журнале Free Radical Biology and Medicine, издательство Elsevier BV (Netherlands), том 196, с. 133-144 DOI
Tsoraev Georgy V., Bukhanko Antonina, Budylin Gleb S., Shirshin Evgeny A., Slonimskiy Yury B., Sluchanko Nikolai N., Kloz Miroslav, Cherepanov Dmitry A., Shakina Yaroslava V., Ge Baosheng, Moldenhauer Marcus, Friedrich Thomas, Golub Maksym, Pieper Jörg, Maksimov Eugene G., Rubin Andrew B.
в журнале Journal of Physical Chemistry B, издательство American Chemical Society (United States), том 127, № 9, с. 1890-1900 DOI
2023 Vibrational Spectroscopy as a Tool for Bioanalytical and Biomonitoring Studies
Pirutin Sergey K., Jia Shunchao, Yusipovich Alexander I., Shank Mikhail A., Parshina E.Yu, Rubin Andrey B.
в журнале International Journal of Molecular Sciences, издательство MDPI (Basel, Switzerland), том 24, № 8 DOI
Yaroshevich Igor A., Maksimov Eugene G., Sluchanko Nikolai N., Zlenko Dmitry V., Stepanov Alexey V., Slutskaya Ekaterina A., Slonimskiy Yury B., Botnarevskii Viacheslav S., Remeeva Alina, Gushchin Ivan, Kovalev Kirill, Gordeliy Valentin I., Shelaev Ivan V., Gostev Fedor E., Khakhulin Dmitry, Poddubnyy Vladimir V., Gostev Timofey S., Cherepanov Dmitry A., Polívka Tomáš, Kloz Miroslav, Friedrich Thomas, Paschenko Vladimir Z., Nadtochenko Victor A., Rubin Andrew B., Kirpichnikov Mikhail P.
в журнале Communications Biology, издательство Springer Nature (Switzerland), том 4, № 1 DOI
Chertkova Rita V., Bryantseva Tatyana V., Brazhe Nadezhda A., Kudryashova Kseniya S., Revin Victor V., Nekrasov Alexei N., Yusipovich Alexander I., Brazhe Alexey R., Rubin Andrew B., Dolgikh Dmitry A., Kirpichnikov Mikhail P., Maksimov Georgy V.
в журнале Crystals, издательство MDPI (Basel, Switzerland), том 11, с. 973-988 DOI
Belyaeva N.E., Bulychev A.A., Klementiev K.E., Paschenko V.Z., Riznichenko G.Yu, Rubin A.B.
в журнале Photosynthesis Research, издательство Springer Nature (Switzerland), том 146, № 1, с. 259-278 DOI
2020 Photosynthetic hydrogen production as acclimation mechanism in nutrient-deprived Chlamydomonas
Taras Antal, Petrova Elena V., Valeriya Slepnyova, Galina Kukarskikh, Alena Volgusheva, Alexandra Dubini, Adil Baizhumanov, Taina Tyystjärvi, Olga Gorelova, Olga Baulina, Olga Chivkunova, Alexei Solovchenko, Andrej Rubin
в журнале Algal Research, том 49 DOI
Belyaeva N.E., Bulychev A.A., Riznichenko G.Yu, Rubin A.B.
в журнале Photosynthesis Research, издательство Springer Nature (Switzerland), том 140, № 1, с. 1-19 DOI
Fedorov V.A., Kovalenko I.B., Khruschev S.S., Ustinin D.M., Antal T.K., Riznichenko G.Yu, Rubin A.B.
в журнале Physiologia Plantarum, издательство Blackwell Publishing Inc. (United Kingdom) DOI
Semin B.К., Davletshina L.N., Rubin A.B.
в журнале Photosynthesis Research, издательство Springer Nature (Switzerland), том 142, № 1, с. 57-67 DOI
Siletsky Sergey A., Mamedov Mahir D., Lukashev Evgeniy P., Balashov Sergei P., Dolgikh Dmitriy A., Rubin Andrei B., Kirpichnikov Mikhail P., Petrovskaya Lada E.
в журнале Biochimica et Biophysica Acta - Bioenergetics, издательство Elsevier BV (Netherlands), том 1860, № 1, с. 1-11 DOI
2019 Inhibition of cyanobacterial photosynthetic activity by natural ketones
Voronova Elena N., Konyukhov Ivan V., Koksharova Olga A., Popova Alexandra A., Pogosyan Sergey I., Khmel Inessa A., Rubin Andrey B.
в журнале Journal of Phycology, издательство Blackwell Publishing Inc. (United Kingdom), том 55, № 4, с. 840-857 DOI
2018 Shearlet-based measures of entropy and complexity for two-dimensional patterns
в журнале Physical Review E - Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics, издательство American Physical Society (United States), том 97, № 6, с. 061301 DOI
Гвоздев Д.А., Максимов Е.Г., Страховская М.Г., Мойсенович А.М., Рамонова А.А., Мойсенович М.М., Горячев С.Н., Пащенко В.З., Рубин А.Б.
в журнале Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology, издательство Elsevier BV (Netherlands), том 187, с. 170-179 DOI
Antal T., Konyukhov I., Volgusheva A., Plyusnina T., Khruschev S., Kukarskikh G., Goryachev S., Rubin A.
в журнале Physiologia Plantarum, издательство Blackwell Publishing Inc. (United Kingdom) DOI
Semin B.К., Davletshina L.N., Seibert M., Rubin A.B.
в журнале Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology, издательство Elsevier BV (Netherlands), том 178, с. 192-200 DOI
Krasilnikov P.M., Lukashev E.P., Knox P.P., Seyfullina N.Kh, Rubin A.B.
в журнале Doklady Biochemistry and Biophysics, издательство M A I K Nauka - Interperiodica (Russian Federation), том 484 DOI
в журнале Journal of Bioenergetics and Biomembranes, издательство Springer/Plenum Publishers (New York, USA), с. 65-66
Antal T.K., Maslakov A., Yakovleva O.V., Krendeleva T.E., Riznichenko G.Yu, Rubin A.B.
в журнале Photosynthesis Research, издательство Springer Nature (Switzerland) DOI
Krasilnikov P.M., Lukashev E.P., Knox P.P., Seyfullinaa N.Kh, Rubin A.B.
в журнале Biophysics, издательство Maik Nauka/Interperiodica Publishing (Russian Federation), том 63, № 6, с. 895-905 DOI
Knox Peter P., Gorokhov Vladimir V., Korvatovskiy Boris N., Lukashev Eugene P., Goryachev Sergey N., Paschenko Vladimir Z., Rubin Andrew B.
в журнале Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology, издательство Elsevier BV (Netherlands), том 180, с. 140-148 DOI
Ризниченко Г.Ю., Плюснина Т.Ю., Дьяконова А.Н., Хрущев С.С., Коваленко И.Б., Рубин А.Б.
в журнале Актуальные вопросы биологической физики и химии, издательство Севастопольский государственный университет (Севастополь), том 3, № 4, с. 763-772
2018 Повреждающие и защитные процессы, индуцированные в клетках растений УФВ-излучением
Фрайкин Г.Я., Беленикина Н.С., Рубин А.Б.
в журнале Известия Российской академии наук. Серия биологическая, издательство ФГБУ "Издательство "Наука" (Москва), № 6, с. 583-592 DOI
КРАСИЛЬНИКОВ П.М., ЛУКАШЕВ Е.П., НОКС П.П., СЕЙФУЛЛИНА Н.Х., РУБИН А.Б.
в журнале Биофизика, издательство ФГБУ "Издательство "Наука" (Москва), том 63, № 6, с. 1111-1123 DOI
Учебники, учебные пособия, монографии
2021 Математические модели в биологии: учебное пособие
Плюснина Т.Ю., Фурсова П.В., Дьяконова А.Н., Тёрлова Л.Д., Ризниченко Г.Ю.
издательство Автономная некоммерческая организация Ижевский институт компьютерных исследований (Ижевск) , ISBN 978-5-4344-0922-3, 174 с.
Мамаева С.Н., Мусуралиева Г.Т., Николаева Р.А., Максимов Г.В.
место издания Издательский дом Северо-Восточного федерального университета РФ, Якутск
издательство Автономная некоммерческая организация Ижевский институт компьютерных исследований (Ижевск) , ISBN 978-5-4344-0866-0, 332 с.
2019 Фотолюминесценция растений
место издания Альтекс москва, ISBN 978-5-93121-449-8, 256 с.
место издания Юрайт Москва, ISBN ISBN: 978-5-534-07872-5, 210 с.
место издания Юрайт Москва, ISBN 978-5-534-07874-9, 185 с.
2018 Экологическая токсикология и биотестирование водных экосистем
Котелевцев С.В., Маторин Д.Н., Садчиков А.П.
место издания ИНФРА-М Москва, ISBN 978-16-010160-6, 252 с.
место издания Wiley John Wiley&Sons (USA) USA, ISBN 978-1-119-16025-0, 641 с.
2017 Проблемы экологической биофизики
Погосян С.И., Конюхов И.В., Рубин А.Б.
место издания АНО "Ижевский институт компьютерных исследований" Москва Ижевск, ISBN 978-5-4344-0452-5, 270 с.
место издания Юрайт Москва, ISBN 978-5-9916-8194-0, 466 с.
2016 Математическое моделирование биологических процессов. Модели в биофизике и экологии
место издания Юрайт Москва, ISBN 978-5-9916-8159-9, 184 с.
место издания Кнорус Москва, ISBN 978-5-406-04898-6, 192 с.
2016 Биофизика возбудимой клетки
место издания Институт Компьютерных Исследований Москва-Ижевск, ISBN 978-5-4344-0372-6, 207 с.
2015 Практикум по биофизике. Ч. 1
Тёрлова Л.Д., Беляева Н.Е., Фурсова П.В., Ризниченко Г.Ю., Погосян С.И., Лунева О.Г., Локтюшкин А.В., Булычев А.А., Черкашин А.А., Юсипович А.И., Паршина Е.Ю., Тимофеев К.Н., Максимов Г.В., Ловягина Е.Р., Браже Н.А., Чурин А.А., Алексеева Н.В., Кузьмин В.С., Коссова Г.В., Озрина Р.Д., Егоров С.Ю.
место издания БИНОМ. Лаборатория знаний Москва, ISBN 978-5-9963-1815-5, 191 с.
Andrew Rubin, Galina Riznichenko
место издания Springer New York, ISBN 1618-7210, 273 с.
2014 Математические модели в биологии
Плюснина Т.Ю., Фурсова П.В., Тёрлова Л.Д., Ризниченко Г.Ю.
место издания НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика» Ижевск, ISBN 978-5-4344-0224-8, 138 с.
2014 Fundamentals of Biophysics
место издания SP Scrivener Publishing WILEY USA, ISBN 978-1-118-84245-4, 212 с.
2014 РАДИАЦИОННАЯ БИОФИЗИКА (сверхнизкочастотные электромагнитные излучения)
место издания ФИЗМАТЛИТ Москва, ISBN 978- 5 – 9221 -1565 – 0, 220 с.
2013 Биофизика: в 3-х томах. Т.I. Теоретическая биофизика
место издания Институт компъютерных исследований Биофизика: в 3-х томах. Т.I. Теоретическая биофизика Москва-Ижевск, ISBN 978-5-4344-0101-2, 472 с.
2013 Биофизика: в 3-х томах. Т.II. Биофизика клеточных процессов. Биофизика мембранных процессов
место издания Институт компъютерных исследований Москва-Ижевск, ISBN 978-5-4344-0102-9, 384 с.
место издания Институт компъютерных исследований Москва-Ижевск, ISBN 978 - 5- 4344-0103-6, 480 с.