Biofizica este ... Științe biologice. Biofizica moleculară

Una dintre cele mai vechi științe este, desigur, biologia. Interesul oamenilor în procesele care au loc în interiorul lor și al ființelor din jur a apărut cu câteva mii de ani înainte de epoca noastră.

Observațiile animalelor, plantelor, proceselor naturale au reprezentat o parte importantă a vieții oamenilor. Odată cu trecerea timpului, cunoștințele au acumulat o mulțime de metode îmbunătățite și dezvoltate de studiere a naturii vii și a mecanismelor care apar în ea. Aceasta a dus la apariția mai multor secțiuni care constituie o știință complexă în totalitate.

Cercetarea biologică în diferite domenii ale vieții ne permite să obținem noi date valoroase, importante pentru înțelegerea biomasei planetei. Folosiți aceste cunoștințe în scopuri practice (explorarea spațiului, medicină, agricultură, industria chimică etc.).

Biologie modernă

Astăzi, realizările acestei științe multiple fac posibilă obținerea multor rezultate pozitive. Deci, știința modernă oferă o serie de soluții la problemele bolilor umane din cauza efectelor virușilor și bacteriilor. A devenit posibil să rămână în spațiul cosmic fără a afecta sănătatea timp de aproximativ 3 luni, în timp ce se utilizează ca sursă de microorganisme de oxigen sau plante unicelulare.

Multe descoperiri au făcut posibilă cercetarea biologică în sfera structurii și funcționării interne a tuturor sistemelor vii. Compoziția moleculară a organismelor, microstructura lor, a studiat și a studiat multe gene din genomii și plantele umane și animale. Meritele biotehnologiei, celulare și ingineria genetică vă permite să obțineți mai multe culturi pentru sezonul respectiv și să reproduceți și animale care dau mai multă carne, lapte și ouă.

Studiind microorganisme a permis obținerea de antibiotice și de a crea zeci sau sute de vaccinuri, care permite de a câștiga o varietate de boli, chiar și cele care epidemii intacte anterior a susținut mii de vieți de oameni și animale.

Prin urmare, știința modernă a biologiei este posibilitățile nelimitate ale omenirii în multe ramuri ale științei, industriei și sănătății.

Clasificarea științelor biologice

O parte din primele secțiuni private ale științei biologiei. Cum ar fi botanica, zoologia, anatomia și sistematica. Mai târziu a început să se formeze mai mult în funcție de disciplina echipamentului tehnic - microbiologie, virologie, fiziologie și așa mai departe.

Există o serie de științe tinere și progresiste care s-au format doar în secolul XX-XXI și joacă un rol important în dezvoltarea modernă a biologiei.

Nu există una, ci mai multe clasificări, pe care se pot clasifica științele biologice. Lista lor este destul de impresionantă în toate cazurile, ia în considerare unul dintre ele.

Astfel, am încercat să acoperim varietatea principală pe care o reprezintă științele biologice. Această listă cu dezvoltarea de tehnici și metode de studiu se extinde, se completează. Prin urmare, astăzi nu există o singură clasificare a biologiei.

Biosciences progresive și semnificația lor

Cele mai tinere, științe moderne și progresive ale biologiei sunt:

• biotehnologie;
• moleculara biologie;
• biologie spațială;
• Biofizică;
• biochimie.

Fiecare dintre aceste științe a fost formată nu mai devreme de secolul al XX-lea și, prin urmare, pe bună dreptate a fost considerată tânără, dezvoltată intens și cea mai importantă pentru activitățile practice ale omului.

Să ne ocupăm de unul dintre ei, cum ar fi biofizica. Aceasta este o știință care a apărut în jurul anului 1945 și a devenit o parte importantă a întregului sistem biologic.

Ce este biofizica?

Pentru a răspunde la această întrebare, trebuie mai întâi să subliniem contactul ei strâns cu chimia și biologia. În unele aspecte, granițele dintre aceste științe sunt atât de apropiate, încât este dificil să se stabilească care dintre ele sunt implicate și prioritare. Prin urmare, considerăm Biofizica stă ca o știință complexă care studiază profunde procesele fizice și chimice care au loc in sistemele vii, la nivel de molecule, celule, organe, precum și la nivelul biosferei în ansamblul său.

Ca orice altceva, biofizica este o știință care are propriul obiect de studiu, obiective și obiective, precum și rezultate demne și semnificative. În plus, această disciplină este strâns corelată cu câteva direcții noi.

Obiectele de cercetare

Ei pentru biofizică sunt biosisteme la diferite niveluri organizaționale.

1. Microorganismele (bacterii, viruși, ciuperci unicelulare și alge).
2. Cele mai simple animale.
3. Celule individuale și părțile lor structurale (organele).
4. Plante.
5. Animale (inclusiv oameni).
6. Comunități ecologice.

Asta este, biofizica este un studiu al celor vii din punct de vedere al proceselor fizice care apar în ea.

Sarcini ale științei

Inițial, Biophysicists sarcini au fost de a dovedi existența unor procese și fenomene fizice în viața de lucruri vii și să le studieze, pentru a afla natura și importanța.

Problemele moderne ale acestei științe pot fi formulate după cum urmează:

1. Pentru a studia structura genelor și a mecanismelor care însoțesc transmisia și stocarea lor, mutații (mutații).
2. Luați în considerare multe aspecte ale biologiei celulare (interacțiunea celulară între ele, interacțiunile cromozomiale și genetice și alte procese).
3. Să studieze molecule complexe cu molecule de biologie moleculară ale polimerilor (proteine, acizi nucleici, polizaharide).
4. Pentru a dezvălui influența factorilor cosmogeofizici asupra cursului tuturor proceselor fizice și chimice din organismele vii.
5. Descoperă mai profund mecanismele de fotobiologie (fotosinteza, fotoperiodismul și așa mai departe).
6. Introducerea și dezvoltarea metodelor de modelare matematică.
7. Aplicați rezultatele nanotehnologiei pentru a studia sistemele vii.

Din această listă este evident că biofizica studiază atâtea probleme semnificative și serioase ale societății moderne, iar rezultatele activităților acestei științe sunt de o mare importanță pentru o persoană și pentru viața sa.

Istoria formării

Ca știință, biofizica sa născut relativ recent - în 1945, când Erwin Schrödinger a publicat lucrarea "Ce este viața în termeni de fizică". El a fost cel care a observat mai întâi și a subliniat faptul că multe dintre legile fizicii (legi termodinamice ale mecanicii cuantice) sunt locul de a fi este în viața și activitatea organismelor de ființe vii.

Datorită lucrărilor acestui om, știința biofizicii și-a început dezvoltarea intensă. Cu toate acestea, chiar mai devreme, în 1922, Rusia a creat un institut de biofizică, condus de PP Lazarev. Acolo, rolul principal este atribuit studiului naturii excitației în țesuturi și organe. Rezultatul a fost identificarea importanței ionilor în acest proces.

Mai mult, o serie de descoperiri realizate de diverși cercetători fac posibilă înțelegerea faptului că biofizica este o știință completă, complexă și complexă, necesară pentru înțelegerea tuturor proceselor care apar în sistemele vii.

1. Galvani deschide electricitatea și importanța acesteia pentru țesuturile vii (bioelectricitate).
2. AL Chizhevski este tatăl mai multor discipline care studiază influența spațiului asupra Biosferei, precum și radiațiile ionizatoare și electro-hemodinamica.
3. Structura detaliată a moleculelor de proteine ​​a fost studiată numai după descoperirea metodei de difracție cu raze X. Acest lucru a fost făcut de către oamenii de știință Peruz și Kendryu (1962).
4. În același an, a fost descoperită structura ADN tridimensională (Maurice Wilkins).
5. Neer și Zakman în 1991 au reușit să dezvolte o metodă de fixare locală a potențialului electric.

De asemenea, o serie de alte descoperiri au permis științei biofizicii să se lanseze pe calea unei modernizări intense și progresive în dezvoltare și formare.

Secțiunile de biofizică

Există o serie de discipline care alcătuiesc această știință. Să luăm în considerare cele mai elementare dintre ele.

1. Biofizica sistemelor complexe - ia în considerare toate mecanismele complexe de autoreglementare a organismelor multicelulare (sistemogeneză, morfogeneză, sinergogeneză). De asemenea, această disciplină studiază trăsăturile componentei fizice a proceselor de ontogenie și dezvoltare evolutivă, nivelurile de organizare a organismelor.
2. Bioacustica și biofizica sistemelor senzoriale - studiază sistemele senzoriale ale organismelor vii (vederea, auzul, recepția, vorbirea și altele), modurile de transmitere a diferitelor semnale. Identifică mecanismele de conversie a energiei atunci când percep influențe externe (stimuli) de către organisme.
3. Biofizica teoretică - include o serie de sub-științe care se ocupă de studiul termodinamicii proceselor biologice, construirea modelelor matematice ale părților structurale ale organismelor. De asemenea, ia în considerare procesele cinetice.
4. Biofizica biochimică - consideră mecanismele profunde ale organizării și funcționării structurale a acestor biopolimeri ca ADN, ARN, proteine, polizaharide. El se implică în construirea de modele și imagini grafice ale acestor molecule, prezice comportamentul și formarea lor în sistemele vii. De asemenea, această disciplină construiește sisteme supramoleculare și submoleculare pentru a determina mecanismul de construcție și acțiune a biopolimerilor în sistemele vii.
5. Biofizica celulară. El studiază cele mai importante procese celulare: diferențierea, divizarea, excitația și biopotențialii structurii membranei. O atenție deosebită se acordă mecanismelor transportului membranelor de substanțe, diferenței de potențial, proprietăților și structurii membranei și a părților înconjurătoare.
6. Biofizica metabolismului. Principalul procese: fotosinteza, solarizarea și adaptarea la ele a organismelor, hemodinamica, reglarea căldurii, metabolismul, efectul razelor de ionizare.
7. Aplicată biofizică. Se compune din mai multe discipline: bioinformatica, biometria, biomecanica, cercetarea proceselor evolutive si ontogeneza, biofizica patologica (medicala). Obiectivele studiului biofizicii aplicate sunt sistemul musculoscheletic, metodele de mișcare, modalitățile de recunoaștere a persoanelor prin trăsături fizice. Biofizica medicală merită o atenție deosebită. Ea analizează procesele patologice din organisme, modalitățile de reconstrucție a secțiunilor deteriorate ale moleculelor sau structurilor sau compensarea lor. Oferă material pentru biotehnologie. Este deosebit de importantă în prevenirea dezvoltării bolilor, în special de natură genetică, eliminării și explicării mecanismelor de influență.
8. Biofizica habitatului - studiază impactul fizic al ambelor habitate locale ale ființelor și influența subiecților apropiați și departe ai spațiului cosmic. De asemenea, consideră bioritmurile, influența condițiilor meteorologice și a biofilelor asupra creaturilor. Dezvoltă metode de măsuri pentru a preveni impactul negativ condiții de habitat.

Toate aceste discipline contribuie enorm la dezvoltarea unei înțelegeri a mecanismelor activității vitale a sistemelor vii, a influenței biosferei și a diferitelor condiții asupra lor.

Realizări moderne

Putem numi câteva din cele mai importante evenimente care se referă la realizările biofizicii:

• mecanismele de clonare a organismelor au fost descoperite;
• caracteristicile transformărilor și rolul oxidului nitric în sistemele vii au fost studiate;
• se stabilește interrelaționarea ARN mic și matrice, care va permite în viitor rezolvarea multor probleme medicale (eliminarea bolilor);
• se descoperă natura fizică a autovehiculelor;
• datorită muncii biofiziciștilor moleculari, s-au studiat aspecte ale sintezei și replicării ADN-ului, ceea ce a condus la posibilitatea creării unei game largi de noi medicamente pentru boli grave și complexe;
• au fost create modele computerizate ale tuturor reacțiilor care însoțesc procesul de fotosinteză;
• au fost dezvoltate metode de examinare cu ultrasunete a organismului;
• a fost stabilită o legătură între procesele cosmogeofizice și biochimice;
• prezicerea schimbărilor climatice de pe planetă;
• descoperirea valorii enzimei urokenazei în prevenirea bolilor trombotice și eliminarea consecințelor după accidente vasculare cerebrale;
• O serie de descoperiri au fost făcute și asupra structurii proteinei, a sistemului circulator și a altor părți ale corpului.

Institutul de Biofizică din Rusia

În țara noastră există Universitatea de Stat din Moscova. M.V. Lomonosov. Pe baza acestei instituții de învățământ funcționează Facultatea de Biofizică. El este cel care pregătește specialiști calificați pentru a lucra în acest domeniu.

Este foarte important să oferim un început de înaltă calitate viitorilor profesioniști. Ei așteaptă o slujbă dificilă. Biofizicianul este obligat să înțeleagă toate subtilitățile proceselor care apar în ființele vii. În plus, elevii trebuie să înțeleagă și în fizică. La urma urmei, aceasta este o știință complexă - biofizică. Prelegerile sunt concepute astfel încât să cuprindă toate disciplinele legate și să alcătuiască biofizica și să acopere examinarea problemelor atât biologice, cât și fizice.