Биологический каталог




Биофизика

Автор А.Б.Рубин, О.Р.Кольс, Т.Е.Кренделева и др.

Биофизика (биологическая физика) — наука о физических и физико-химических механизмах взаимодействий, лежащих в основе биологических процессов, протекающих на разных уровнях организации живой материи — молекулярном, клеточном, организменном и популяционном. Ее возникновение было стимулировано и подготовлено физиологией и биохимией, а само становление и развитие проходило при тесном взаимодействии биологии с физикой, физической химией и математикой. Современные успехи биофизики напрямую связаны с достижениями в области физики и химии, с развитием и совершенствованием новых методов исследования и теоретических подходов, применением вычислительной техники, математическим и компьютерным моделированием.

Теоретическая биофизика решает общие проблемы термодинамики биологических систем, динамической организации и регуляции биологических процессов, исследует физические и физико-химические свойства макромолекул и их комплексов, устойчивость и динамическую подвижность, механизмы трансформации энергии. Основная тенденция теоретической биофизики — проникновение в молекулярные механизмы, лежащие в основе биологических явлений, познание физической природы взаимодействий в живых объектах. Достижением биофизики, имеющим общебиологическое значение, является понимание термодинамических свойств организмов и клеток как открытых систем, раскрытие механизмов нелинейных колебательных процессов в биологических системах. На основании теории автоволновых процессов в активных средах строятся модели морфогенеза, роста бактериальных культур, распространения нервного импульса и нервного возбуждения в нейронных сетях.

Биофизика клетки изучает свойства биологических мембран, их молекулярную организацию, конформационную подвижность белковых и липидных комплексов, молекулярное строение и механизмы функционирования ионных каналов и межклеточных взаимодействий. Важное место занимает квантовая биофизика, изучающая начальные этапы взаимодействия биологических структур с квантами света (фотосинтез, зрение, воздействие на кожные покровы и т.д.), механизмы биолюминисценции и фототропных реакций, действие ультрафиолета и видимого света (фотодинамические эффекты) на биологические объекты.

При изучении пространственного строения и физико-химических свойств биологических систем на молекулярном уровне огромное значение имеет использование современных экспериментальных методов, таких как методы рентгеноструктурного анализа, радиоспектроскопии (ядерного магнитного резонанса — ЯМР, электронного парамагнитного резонанса — ЭПР), спектрофотометрии, атомной силовой микроскопии, лазерной спектрскопии. Они дают возможность получать информацию о механизмах молекулярных превращений без нарушения целостности биологических объектов. Так, современные методы лазерной спектроскопии дают непосредственную информацию о кинетике фотоиндуцированных электронных переходов и колебаниях атомных групп в диапазоне от 50 — 100 фемтосекунд до 10 —12 — 10 —6 с и более. Биофизические методы используются для исследования механизмов функционирования липидов, белков и нуклеиновых кислот, их самосборки и внутримолекулярной подвижности. Достижения в области биофизики широко используются в медицине, биотехнологии и экологии.

Медицинская биофизика занимается выявлением в организме (клетке) на молекулярном уровне начальных стадий патологических изменений. Ранняя диагностика заболеваний основана на регистрации спектральных изменений, люминисценции, электрической проводимости образцов крови и тканей, сопровождающих заболевания. Экологическая биофизика анализирует устойчивость экосистем, влияние абиотических факторов (температура, свет и др.) на организмы, их жизнеспособность и устойчивость при действии загрязняющих веществ. Важнейшей задачей экологической биофизики является развитие экспресс-методов для оценки состояния экосистем. Объекты биофизики разнообразны — от микроорганизмов до представителей растительного и животного царства, от одиночного организма до популяции, от биомакромолекул до биосферы. Круг знаний, которые необходимы биофизику, весьма широк. Это относится как к естественным наукам (математика, физика, химия, физическая химия), так и к различным биологическим дисциплинам. Можно, перефразируя известное изречение, сказать: «Настоящий ученый должен знать все о чем-то и чтонибудь обо всем». В научной работе кафедры биофизики биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова представлены основные направления современной биофизики. Практические занятия на кафедре тесно увязаны с началом самостоятельной научно-исследовательской работы студентов по выбранному направлению. Кафедра осуществляет широкие контакты со многими учебными, учебно-научными и научно-практическими учреждениями в области фундаментальной биологии, медицины, сельского хозяйства, экологии и др. Подготовка, полученная на кафедре биофизики, позволяет выпускникам успешно работать в самых разных областях фундаментальной и прикладной науки.  


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(20.08.2017)