У нас вы можете скачать книгу Биофизика В. Байер в fb2, txt, PDF, EPUB, doc, rtf, jar, djvu, lrf!

Книга включает главы, посвященные истории… — Академический проект, формат: Лазарев Биофизика — Библиотечный фонд, формат: Кощаев Биофизика Учебное пособие содержит основные сведения по биофизике.

Отдельные главы посвящены термодинамике открытых систем, гемодинамике, математическому моделированию биологических и экологических процессов… — Лань, формат: Фильмы Ленин и время.

Dictionaries export , created on PHP,. Mark and share Search through all dictionaries Translate… Search Internet. Энциклопедический курс, излагающий основные разделы предмета - молекулярную биофизику, биофизику клетки и биофизику сложных систем, включая проблемы биологической эволюции. Рекомендовано Министерством образования и науки РФ в качестве учебника для студентов высших учебных заведений.

Проблемы биофизики сложных систем представлены в разделах по кинематике и термодинамике биологических процессов. В учебнике излагается биофизическая сущность организации и функционирования биологических объектов на клеточном, тканевом уровнях, на уровне органов и организмав целом.

Эта книга будет изготовлена в соответствии с Вашим заказом по технологии Print-on-Demand. Настоящий учебник дает систематическое изложение основ современной биофизической науки в соответствии с требованиями государственных стандартов образования. Первая попытка объяснения механизма возникновения биоэлектрических потенциалов связана с именем Э. Дюбуа-Реймона середина 19 в.

Он показал связь возбуждения с развитием электрической активности. Непосредственным развитием взглядов Дюбуа-Реймона стало представление о мембранах как о поверхностях раздела, на которых происходит образование электрического заряда, автором к-рого стал Бернштейн J.

Открытие первого закона термодинамики — связи между работой и теплом — послужило мощным толчком для развития биоэнергетики см. Большая роль в формировании Б. Он дал описание глаза как оптической системы, описал работу акустического аппарата с физических позиций, впервые измерил скорость распространения нервного возбуждения.

Являясь одним из создателей термодинамики, Гельмгольц первым сделал попытку применить второй закон термодинамики к живым организмам. Крупным событием для своего времени явилось появление кабельной теории возбуждения и проведения электрического импульса начало 20 в.

Физической моделью этого явления послужил электрический кабель с металлической сердцевиной и внешней оболочкой — изолятором. Эта теория способствовала развитию представлений об электрических свойствах нервной ткани.

Большой интерес вызвала модель нервного возбуждения, предложенная Лилли R. Lillie , который показал, что если в раствор крепкой кислоты поместить металлическую проволоку и механически повредить ее поверхностный окисный слой, то в этой системе возникают потенциалы, по своим характеристикам напоминающие электрические явления, которые возникают при распространении возбуждения по нервам.

Эта модель подвергалась детальному анализу, широко обсуждалась в литературе и стимулировала дальнейшие исследования электрических свойств нервной ткани. С появлением в физике квантово-механических представлений о природе излучений е годы возникла теория [Д.

Эта теория объясняла действие различных видов излучений ультрафиолетового, рентгеновского, а также ядерного вероятностью попадания активных частиц в так наз. Эта теория хотя и не достигла своей основной цели в объяснении механизма лучевого поражения, однако сыграла большую роль в выявлении количественных зависимостей между дозой и энергией, поглощенной объектом, а также и в разработке некоторых теоретических вопросов генетики и, в частности, теории гена.

Успехи, достигнутые различными разделами физической химии электрохимии, коллоидной химии, кинетики хим. Сеченов, используя методы физической химии и математический анализ, изучал динамику дыхательного процесса и установил при этом количественные законы растворимости газов в биол, жидкостях.

Он же предложил называть область подобного рода исследований молекулярной физиологией. Большое влияние на развитие биофиз. Он показал, что физ. Сразу же возникло предположение о том, что биол, роль солей связана с их диссоциацией на ионы, и на основе этой теории киевский физиолог Чаговец построил оригинальную теорию возбуждения — так наз. Одновременно возникло представление о клеточных мембранах как субстрате, на к-ром ионы образуют электрически заряженные слои, создавая при этом потенциал покоя.

Развивая эту идею с количественных позиций, В. Нернст создаст количественную теорию возбуждения и выводит закон, позволяющий рассчитывать пороги возбуждения в зависимости от времени воздействия при электрическом раздражении. Этот закон позволяет объяснять изменение порога возбудимости в зависимости от частоты переменного тока и рассчитать заранее возможность использования высокочастотных источников электрического тока для глубокого прогревания тканей организма диатермия.

Теория ионного возбуждения была развита П. Лазаревым, который ввел представление о существовании пороговой критической точки коагуляции клеточных белков, ответственной за возникновение возбуждения. В х годах 20 в. В наст, время она фигурирует в литературе как теория возбуждения Нернста — Лазарева. Гебер показал, что электропроводность эритроцитов зависит от частоты переменного тока.

Использовав токи высокой частоты, Р. Гебер установил, что на частотах порядка мегагерца электропроводность эритроцитов в несколько десятков раз выше, нежели электропроводность на звуковых частотах, и соответствует электропроводности 0,1 М раствора хлорида калия. Было установлено, что изменение электропроводности в зависимости от частоты приложенного электрического тока является характерным для живых клеток и по значению отношения низкочастотного сопротивления к высокочастотному можно оценить жизнеспособность клеток.

Оказалось возможным по этому критерию четко определять момент гибели клеток при действии низких температур, токсических веществ и т. Метод электропроводности стали использовать при оценке жизнеспособности эритроцитов и других клеток тканей, при изучении свойств мембран клеток — с позиции оценки их проницаемости для электролитов. Доннаном была сформулирована теория электролитного равновесия см.

Мембранное равновесие , с помощью к-рой было дано физ. Эта теория продолжает до наст, времени играть ведущую роль в понимании роли мембран и электролитных градиентов. Многочисленные исследования показали, что, помимо белка, большую роль в клеточных мембранах играют липидные вещества.

Возникла очень популярная в х годах теория Натансона о мозаичном строении клеточных мембран и расположении в них липидов и белков. К м годам 20 в. Было показано, что незаряженные молекулы проникают в клетки соответственно своему молекулярному радиусу, заряженные — в зависимости от своих электрических свойств, а липорастворимые — в зависимости от степени растворимости в липидах мембран.

Найденные закономерности легли в основу всех последующих теоретических построений и, в частности, при построении моделей строения мембран; появился глубокий интерес к пониманию физ. Возникла точка зрения, что белки и липиды связаны в живых клетках в единый липопротеиновый комплекс, обладающий высокой лабильностью, что живой белок и извлеченный из клеток — не идентичны.

Лепешкин развил концепцию об основном липопротеиновом комплексе, который в чистом виде выделить не удается и который он назвал витаидом. Лепешкин высказал предположение о том, что неустойчивость этого комплекса определяет гибель протоплазмы при различных воздействиях, а также, что при разрушении липопротеинового основного комплекса при разрыве связей липид — белок должно возникать излучение — хемилюминесценция см.

Несмотря на несовершенство техники того времени, ему удалось зафиксировать на фотографической пластинке излучение животных и растительных тканей в момент их гибели под действием сильных кислот. Большая роль в развитии Б. Леба, который поставил вопрос о смысле и принципах физ. Он отмечал роль физической химии и перспективы её применения при исследовании хим. Леб проводил мысль о необходимости прижизненного изучения физ. Им была дана физ. Ионы , искусственного партеногенеза, а также свойствам белков в живых системах.

Одним из первых процессов, ставшим объектом внимания Б. Так, в результате работ Гамбургера конец 19 в. Привлекало к себе внимание и явление гемолиза, исследование которого привело к представлению о гемолитической стойкости эритроцитов как важном показателе патологического состояния.

Исследования по набуханию коллоидов под действием различных веществ, особенно кислот и щелочей, привлекли внимание патологов, которые применили коллоидно-химические закономерности к изучению явлений отека. Schade , создавшего свою школу в мед.

При помощи радиоактивных изотопов исследуют механизмы реакций, протекающих как в пробирке, так и в живой клетке и т. Словом — Биофизика есть наука, где физика освещает путь познания жизни, — пишет он [21].

Поскольку биофизика как самостоятельная дисциплина — это новая наука, границы трудноопределимы. Поэтому автор считает более важным определить место данной дисциплины по отношению к давно сложившимся наукам, чем дать определение биофизики, которое легко может оказаться устаревшим. По мнению автора, место биофизики можно определить, если ориентироваться на четыре классически крупных семейства науки: Различие, которое можно усмотреть между биохимией и биофизикой, безусловно, оказывается сродни различиям между химией и физикой: Поэтому математизация первой дисциплины продвинулось в меньшей степени, поскольку соответствующая задача была более сложной.

Наконец, биофизика проявила свою самостоятельность, создав области физики, которые связаны с биологическими явлениями. Например, квантовая оптика позволяет лучше осмыслить различные биологические механизмы, такие как фотосинтез, зрение, биолюминесценция и т. Далее автор отмечает, что биологические системы исключительно сложные, и поэтому вполне вероятно, что макроскопический аспект будет превалировать еще на протяжении длительного времени.

Изучение энергетических преобразований в живых организмах он считает важным, поскольку механизмы жизни требуют притока энергии. Биологические явления непрерывно участвуют в весьма многочисленных биологических процессах — пишет Ж.

Владимирова дано определение биофизики: В отношении разнообразия объектов исследования биофизика, по мнению авторов, одна из наиболее широких биологических дисциплин. Биофизика изучает физические свойства и явления на уровне сложных систем например, организм — среда , отдельных органов, тканей, отдельных клеток, субклеточных структур, таких, например, как биологические мембраны или миофибриллы, на уровне макромолекул, например молекул белков или нуклеиновых кислот, и, наконец, на уровне электронной структуры биологически важных молекул.

Авторы подчеркивают, что среди всех биологических дисциплин биофизика относится к числу наиболее точных наук. Все это делает биофизику внешне более схожей с современной физикой, химией и математикой, чем с биологией и медициной прошлого, которые были преимущественно описательными науками. Рубин один из ведущих биофизиков МГУ определяет биофизику как науку о наиболее простых и фундаментальных взаимодействиях, лежащих в основе биологических явлений [28].

В комментариях к такому определению автор пишет: Эти понятия отражают природу основных взаимодействий и законов движения — движения материи, что как известно, составляет предмет физики — фундаментальной естественной науки. В центре внимания биофизики как биологической науки лежат биологические процессы и явления.

Основная тенденция современной биофизики — проникновение на самые глубокие, элементарные уровни, составляющие молекулярную основу структурной организации живого. Функционирование целостной биологической системы есть результат взаимодействия составляющих ее элементов и отдельных процессов. Основной вывод, к которому приходит автор, состоит в принципиальной приложимости в области биологии основных законов физики как фундаментальной естественной науки о законах движения.

Костюк и его сотрудники дали следующее определение биофизики: Авторы также считают биофизику биологической дисциплиной. Они отмечают, что биологические формы движения являются сложными, но включают более простые физические и химические формы.

Формы, которые проявляются в новых качественных сочетаниях. В современной биофизике применяются такие точные и чувствительные физические методы исследования как электрофорез, ультрацентрифугирование, колориметрия, малоугловое рассеяние света, рентгеноструктурный анализ, нейтроноскопия, спектрофотометрия, рамановская спектроскопия, спектрополяриметрия, люминесцентный анализ, а также ядерный магнитный резонанс ЯМР , электронный парамагнитный резонанс ЭПР , электронная микроскопия, микроэлектродная техника и др.

Отметим, что перечисленные авторами методы исследования являются физическими, а не биофизическими как они пишут. В физической энциклопедии дано определение биофизики в следующей форме: Белановский, отмечает, что на стыке биологии, физики и химии возникла новая наука-биофизика, изучающая физические и физико-химические процессы в биологических системах на всех уровнях их организации и влияние различных физических факторов на живые организмы. Такое определение нельзя считать случайным.

Оно связано с тем, что автор заранее причисляет химию к границе биологии и физики [4]. Советский энциклопедический словарь определяет биофизику так: Биологический энциклопедический словарь определяет биофизику следующим образом: Большая Российская энциклопедия определяет биофизику так: С другой стороны, по-видимому, необходимо учитывать высокую интегрированность современных естественных наук.

Это обстоятельство в какой-то степени нивелирует, но не полностью, наличие кажущихся лишними слов в определении биофизики как науки. У этих наук разные задачи, различные методы исследования, если их рассматривать по отдельности.

Они объединены для решения проблем, стоящих перед биологической наукой. Биофизика же универсальными физическими методами изучает физические явления и процессы, происходящие в биологических системах, структуру и свойства живой материи, тем самым, помогает биологии решать, не решаемые в рамках одной биологии, задачи. Биология, в свою очередь, ставит новые задачи, разрешая которые физика развивается и совершенствуется сама.

Например, биофизика для изучения строения и свойств биополимеров воспользовалась методом рентгеноструктурного анализа, с помощью которого были получены высококачественные рентгенограммы М. На их основе была предложена физическая модель молекулы ДНК так называемая двойная спираль , что позволило объяснить многие ее свойства и биологические функции в том числе, был расшифрован генетический код.

Был также дан исчерпывающий ответ на вопрос, каким образом генетическая информация может быть записана в молекулах ДНК. В результате была высказана гипотеза о химических механизмах самовоспроизведения этих молекул. Это научное предположение стимулировало экспериментальные и теоретические работы, приведшие к бурному развитию молекулярной генетики и биологии Ф. Крик, английский биофизик, и генетик, Дж. Этот пример приведен для того, чтобы подчеркнуть, что такие глобальные биологические проблемы могут быть решены только совместными усилиями многих отраслей знаний.

В настоящее время идет процесс превращения биологии из описательной в точную науку. В этом процессе важную роль принадлежит биофизике. Биофизика здесь выступает как целостная наука, изучающая физические явления и процессы, протекающие в живых организмах.