Знаймо

Додати знання

приховати рекламу



Цей текст може містити помилки.

Біофізика



План:


Введення

Біофізика (від др.-греч. βίος - Життя, др.-греч. φύσις - Природа):

  • розділ біології, який вивчає фізичні аспекти існування живої природи на всіх її рівнях, починаючи від молекул і клітин і закінчуючи біосферою в цілому;
  • це наука про фізичні процеси, що протікають у біологічних системах різного рівня організації та про вплив на біологічні об'єкти різних фізичних факторів. Біофізика покликана виявляти зв'язки між фізичними механізмами, що лежать в основі організації живих об'єктів і біологічними особливостями їхньої життєдіяльності.

Узагальнено можна сказати, що біофізика вивчає особливості функціонування фізичних законів на біологічному рівні організації речовини.

"Найважливіше зміст біофізики становлять: знаходження загальних принципів біологічно значущих взаємодій на молекулярному рівні, розкриття їх природи відповідно до законів сучасної фізики, хімії з використанням новітніх досягнень математики та розробка на основі цього вихідних узагальнених понять, адекватних описуваних біологічним явищам" [1].

За номенклатурі ЮНЕСКО біофізика є розділом біології і має код 2406. [2]


1. Розділи біофізики

Згідно номенклатурі ЮНЕСКО в біофізиці виділяються розділи [2] :

  • 2406.01 Біоакустики (комунікація і локація в повітряних і водної середовищах)
  • 2406.02 біоелектрика (мембранний потенціал, інформаційні та інтегральні процеси, ЦНС та ВНС)
  • 2406.03 Біоенергетика (енергозабезпечення і теплопродукція)
  • 2406.04 Біомеханіка
  • 2406.05 Біооптіка (біолюмінесценція, зір і обробка інформації)
  • 2406.06 Медична фізика (методи діагностики, фізіотерапії і патогенез)
  • 2406. Біофізика складних систем (сістемогенеза, еволюція, індивідуальний розвиток, рівні організації біосистем)
  • 2406. Біофізика сенсорних систем ( психофізика)
  • 2406. Біофізика довкілля (екологічна, космофізика)
  • 2406. Біофізика періодичних процесів (біоритмологія)
  • 2406. Біофізика розвитку та еволюції
  • 2406. Біофізика метаболізму (масоперенос, терморегуляція, гемодинаміка)
  • 2406.99 Інші (вказати)

Наведена вище класифікація заснована на принципі структурної організації об'єктів і призначена для максимально зручності викладу нових розробок, одночасно демонструючи проблеми авангардних напрямів і труднощі у формуванні і розвитку значущих тем і напрямків. Для вивчення загального курсу біофізики традиційної школи більш прийнятна наступна класифікація [3]. Але час показав обмежує характер старої школи, яка в кращому разі згадує основу самої науки - біофізику складних систем. У силу цього величезна армія високоосвічених вузькопрофільних фахівців обходять базові поняття життя і життєдіяльності, сістемогенеза, вищих функцій складних організмів. Це обмежило розвиток цих напрямів та підготовку фахівців у проблемних наукових напрямках.

  • Біофізика складних систем:
    • понятійний апарат, об'єкти та їх рівні організації в БСС
    • сістемогенеза і його види в репродукції організмів - сінергогенез, соматогенез, морфогенез
    • ієрархія і класифікація в БСС
    • системоутворюючі чинники та механізми у формуванні системних комунікацій і об'єктів систем
    • методологія системології та її репродуктивна творча роль в БСС та ефективність застосування в інших науково-практичних областях.
  • Біофізика комунікацій та сенсорна біофізика:
    • сенсорні системи та їх механізми трансляції сигналів;
    • психофізика каналів інформаційних перетворень
    • психофізика інтегральних процесів сприйняття і полімодальні біофізика
    • експертні методи дослідження та біодетекція культурами і препаратами
    • модальності прямого і приладового (перетвореного, трансформованого, посиленого, зміненого стимулу) вивчення і вимірювань в науці і практиці.
  • Теоретична біофізика:
    • математична біофізика, математичне та інформаційне моделювання структур і функцій об'єктів біофізики;
    • методи теорфізікі в біофізиці:
      • кінетика біологічних процесів;
      • термодинаміка біологічних процесів: перетворення енергії в живих структурах;
  • Молекулярна біофізика:
    • фізичні та структурні засади організації та функціонування біополімерів
      • надмолекулярних і субмолекулярние систем;
      • методи вивчення та модельного (символьного і / або графічного) відображення та прогнозування молекулярних структур
  • Біофізика клітини і клітинних процесів:
    • біофізика мембранних процесів:
      • властивості і структура біологічних мембран і їх частин;
      • механізми транспорту через біомембрани;
  • Біофізика метаболізму
    • Біофізика фотобіологічних процесів :
    • основи фотосинтезу, структури і функції (механізми) фотосинтезу;
      • впливу зовнішніх джерел світла на живі системи і адаптація до соляризації;
    • радіаційна біофізика - впливу іонізуючого випромінювання на організм;
    • масоперенос, теплорегуляції і системні реакції у метаболічних процесах організму.
  • Прикладна біофізика:
    • біоінформатика: хоча не є власним розділом біофізики, але дуже тісно пов'язана з нею;
    • біометрія;
    • біомеханіка : функції і структура опорно-двігального апарату і фізичні рухи біологічних систем;
    • біофізика еволюційних процесів та індивідуального розвитку в біомедицині;
    • медична (патологічна) біофізика:
      • патогенез і методи компенсаторного і реконструктивного відновлення;
      • фізичні методи дослідження і впливу та їх ефективність (дозвіл, вплив, післядія застосування);
    • оптимізація біофізичних умов середовищ продуктивності та якості процесів в біотехнологіях.
  • Біофізика середовища проживання:
    • техногенні та природні фактрои середовища обітенія;
    • багатофакторні довкілля мігрантів та біотехнологій (житла і території, курортолеченіе, транспорт, акванавтіка, космонавтика, Біотрон тощо);
    • космічна погода і астрофізіцеское впливу ближнього (гео і геліо фактори) і далекого (глибинного) космосу;
    • біоритмологія і зовнішні фактори синхро і десинхронізації біоритмів;
    • системні та локальні заходи профілактики негативних впливів середовища проживання (біомедицина).

2. Історія досліджень

Можна сказати, що у витоків біофізики як науки стояла робота Ервіна Шредінгера "Що таке життя з точки зору фізики" ( 1945), де розглядалося кілька найважливіших проблем, таких як термодинамічні основи життя, загальні структурні особливості живих організмів, відповідність біологічних явищ законам квантової механіки та ін

Уже на початкових етапах свого розвитку біофізика була тісно пов'язана з ідеями і методами фізики, хімії, фізичної хімії та математики і використовувала в дослідженні біологічних об'єктів точні експериментальні методи (спектральні, ізотопні, дифракційні, радіоспектроскопіческіе). Основний підсумок цього періоду розвитку біофізики - це експериментальні докази приложимости основних законів фізики до біологічних об'єктів.


2.1. Росія

Перший Інститут фізики і біофізики був створений у Москві в 1927. Але проіснував він недовго: у 1931 його керівник, академік Лазарєв П. П., був заарештований та Інститут закрили [4].

2.2. Сучасні напрямки досліджень

В даний час інтенсивно розвиваються біофізика складних систем і молекулярна біофізика.

Сучасні галузі досліджень біофізики: вплив космогеофізіческіх факторів на перебіг фізичних і біохімічних реакцій, фотобіологічні процеси, математичне моделювання, фізика білкових і мембранних структур, нанобіології та ін

2.3. Великі дослідники в біофізиці


3. Області застосування

Біологічні об'єкти, як правило, дуже складні і на що протікають в них процеси впливають багато факторів, які часто залежать один від одного. Фізика дозволяє створити спрощені моделі об'єкта, які описуються законами термодинаміки, електродинаміки, квантової і класичної механіки. За допомогою кореляції фізичних даних з біологічними можна отримати більш глибоке розуміння процесів в досліджуваному біологічному об'єкті.

У фізиці є безліч методів, які у своїй первісній формі не можуть бути використані для досліджень біологічних об'єктів. Тому ще одним завданням біофізики є пристосування цих методів і методик для вирішення завдань біології. Сьогодні для отримання інформації в біологічних системах застосовують різні оптичні методи, рентгено-структурний аналіз з використанням синхротронного випромінювання, ЯМР-та ЕПР-спектроскопію, 7-резонансну спектроскопію, різні електрометричні методи, мікроелектродну техніку, методи хемілюмінесценції, лазерну спектроскопію, метод мічених атомів і ін Це використовується, зокрема, для медичної діагностики і терапії.

Також розробляються спеціальні методики з використанням ефектів при сприйнятті деяких впливів на біологічну форму матерії.


Примітки

  1. Рубін А. Б. Біофізика - www.library.biophys.msu.ru/rubin/ (підручник) в 2-х т.т. - М., 2002. C. 9.
  2. 1 2 Proposed international standard nomenclature for fields of science and technolocy - unesdoc.unesco.org/images/0008/000829/082946eb.pdf
  3. За матеріалами: Рубін А. Б. Біофізика - www.library.biophys.msu.ru/rubin/ (підручник) в 2-х т.т. - М., 2002. C. 6.
  4. Горелик Г. Є. Москва, фізика, 1937 рік. - russcience.euro.ru/papers/gor95f.htm

Література

  • Волькенштейн М. В. Біофізика: Навчальний посібник, 2-е изд., перераб. і доп. - М.: Наука. Гол. ред. фіз.-мат. лит., 1988. - 592 с. - ISBN 5-02-013835-5
  • Кудряшов Ю. Б., Перов Ю. Ф. Рубін А. Б. Радіаційна біофізика: радіочастотні та мікрохвильові електромагнітні випромінювання. Підручник для ВУЗів. - М.: Физматлит, 2008. - 184 с. - ISBN 978-5-9221-0848-5
  • Рубін А. Б. Біофізика - www.library.biophys.msu.ru/rubin/ (підручник) в 2-х т.т. - М., 1999, 2002.

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Молекулярна біофізика
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru