Биофизиката е ... Биологични науки. Молекулярна биофизика

Една от най-древните науки, разбира се, е биологията. Интересът на хората към процесите, които се случват в себе си и в околните същества, възниква няколко хиляди години преди нашата епоха.

Наблюденията на животни, растения, природни процеси са важна част от живота на хората. С течение на времето знанието е натрупало много, усъвършенствани и развити методи за изучаване на живата природа и механизмите, които се случват в нея. Това доведе до появата на много секции, които съставляват комплексна наука като цяло.

Биологичните изследвания в различни области на живота ни позволяват да получим нови ценни данни, важни за разбирането на биомасата на планетата. Използвайте тези знания за практически цели (космическо проучване, медицина, селско стопанство, химическа промишленост и т.н.).

Съвременна биология

Днес постиженията на тази многостранна наука дават възможност да се постигнат много положителни резултати. Съвременната наука предлага редица решения на проблемите на човешките заболявания от ефектите на вирусите и бактериите. Възможно е да остане в космоса без увреждане на здравето за около 3 месеца, докато се използва като източник на кислородни микроорганизми или едноклетъчни растения.

Много открития направиха възможни биологични изследвания в сферата на вътрешната структура и функциониране на всички живи системи. Молекулярният състав на организмите, тяхната микроструктура, изучава и изследва много гени от човешки и животински геноми, растения. Положителност на биотехнологиите, клетъчните и генното инженерство ви позволяват да получите няколко култури за сезона, както и да развъждате животни, които дават повече месо, мляко и яйца.

Проучване микроорганизми могат да се получат антибиотици и да се създаде десетки или стотици ваксини, което позволява да спечелите най-различни болести, дори и тези, които преди това непокътнати епидемии твърдяха хиляди животи на хора и животни.

Следователно, съвременната наука за биологията е безграничните възможности на човечеството в много отрасли на науката, индустрията и здравето.

Класификация на биологичните науки

Част от първите се появиха частни раздели на биологията. Като ботаника, зоология, анатомия и систематика. По-късно започва да се формира по-зависима от дисциплината на техническото оборудване - микробиология, вирусология, физиология и т.н.

Има редица млади и прогресивни науки, които се формират само в XX-XXI век и играят важна роля в съвременното развитие на биологията.

Няма нито един, а няколко класификации, на които е възможно да се класират биологичните науки. Списъкът от тях е доста впечатляващ във всички случаи, помислете за един от тях.

По този начин се опитахме да обхванем основното разнообразие, което биологичните науки представляват. Този списък с развитието на техниките и методите на изследване се разширява и допълва. Ето защо днес не съществува единна класификация на биологията.

Прогресивни биологични науки и тяхното значение

Най-младите, съвременните и прогресивни биологични науки са:

• биотехнологии;
• молекулярна биология;
• космическа биология;
• биофизиката;
• биохимия.

Всяка от тези науки е създадена не по-рано от двадесети век и следователно с право се счита за млад, интензивно развиващ се и най-значим за практическата дейност на човека.

Нека да живеем върху един от тях, като биофизиката. Това е наука, която се появи около 1945 г. и се превърна в важна част от цялата биологична система.

Какво е биофизиката?

За да се отговори на този въпрос, първо трябва да се отбележи тясният й контакт с химия и биология. В някои въпроси границите между науките е толкова близо, че е трудно да се разбере кои от тях, специално ангажирани в приоритет. Затова помислете биофизика стои като комплексна наука, която изучава дълбоките физични и химични процеси, протичащи в живите системи на ниво молекули, клетки, органи, така и на равнището на биосферата като цяло.

Подобно на всички други, биофизиката е наука, която има свой собствен обект на изследване, цели и цели, както и достойни и смислени резултати. В допълнение, тази дисциплина е тясно свързана с няколко нови насоки.

Обекти на изследванията

Те за биофизика са биосистеми на различни организационни нива.

1. Микроорганизмите (бактерии, вируси, едноклетъчни гъби и водорасли).
2. Най-простите животни.
3. Индивидуални клетки и техните структурни части (органели).
4. Растения.
5. Животни (включително хора).
6. Екологични общности.

Това означава, че биофизиката е изследване на живите от гледна точка на физическите процеси, които се случват в тях.

Задачите на науката

Първоначално задачите на биофизиците трябваше да докажат съществуването на физически процеси и явления в жизнената дейност на живите същества и да ги изучават, като откриват естеството и значимостта.

Съвременните проблеми на тази наука могат да бъдат формулирани както следва:

1. Да проучи структурата на гените и механизмите, придружаващи тяхното предаване и съхранение, мутации (мутации).
2. Обмислете много аспекти на клетъчната биология (взаимодействие на клетките помежду си, хромозомни и генетични взаимодействия и други процеси).
3. Да се ​​изследват в комплекс с молекули на молекулната биология полимери (протеини, нуклеинови киселини, полизахариди).
4. Да се ​​разкрие влиянието на космогеофизичните фактори върху хода на всички физични и химични процеси в живите организми.
5. По-дълбоко разкриват механизмите на фотобиологията (фотосинтеза, фотопериодизъм и т.н.).
6. Да въведе и развие методи за математическо моделиране.
7. Прилагане на резултатите от нанотехнологиите за изучаване на живите системи.

От този списък е очевидно, че биофизиката изучава толкова много значими и сериозни проблеми на съвременното общество и резултатите от тази научна дейност са от голямо значение за човека и неговия живот.

История на формирането

Като наука, биологията е родена сравнително наскоро - през 1945 г., когато Ервин Шрьодингер публикува своята работа "Какво е животът по отношение на физиката". Той първо забеляза и посочи, че много закони на физиката (термодинамични, закони на квантовата механика) се случват точно в жизнената дейност и работата на организмите на живите същества.

Благодарение на творчеството на този човек, науката за биофизика започва своето интензивно развитие. Още по-рано, през 1922 г., Русия създава институт по биофизика, който се ръководи от П.П. Лазарев. Там основната роля е възложена на изследването на естеството на възбуждането в тъканите и органите. Резултатът е идентифицирането на важността на йоните в този процес.

Освен това редица открития от различни учени позволяват да се разбере, че биофизиката е пълна, обширна и сложна наука, необходима за разбиране на всички процеси, които се случват в живите системи.

1. Галвани открива електроенергията и нейното значение за живите тъкани (биоелектричество).
2. АЛ Чижевски е бащата на няколко дисциплини, изучаващи влиянието на пространството върху биосферата, както и йонизиращата радиация и електрохимодинамиката.
3. Детайлната структура на протеиновите молекули се изследва само след откриването на метода на рентгеновата дифракция. Това е направено от учените Перуз и Кендриу (1962 г.).
4. През същата година беше открита триизмерната ДНК структура (Морис Уилкинс).
5. През 1991 г. Neer и Zakman успяват да разработят метод за локално фиксиране на електрическия потенциал.

Също така редица други открития позволиха на науката за биофизика да се впусне в пътя на интензивна и прогресивна модернизация в развитието и формирането.

Секции на биофизиката

Има редица дисциплини, които съставляват тази наука. Нека да разгледаме най-основния от тях.

1. Биофизиката на сложните системи - разглежда всички сложни механизми на саморегулиране на многоклетъчните организми (системогенеза, морфогенеза, синергиогенеза). Също така, тази дисциплина изучава характеристиките на физическия компонент на процесите на онтогенност и еволюционно развитие, нивата на организиране на организмите.
2. Биоакустика и биофизика на сензорните системи - изследва сензорните системи на живите организми (зрение, слух, приемане, реч и др.), Начини за излъчване на различни сигнали. Идентифицира механизмите на енергийно превръщане при възприемане на външни влияния (стимули) от организми.
3. Теоретична биофизика - включва редица под-науки, които се занимават с изучаването на термодинамиката на биологичните процеси, изграждането на математически модели на структурните части на организмите. Също така разглежда кинетичните процеси.
4. Молекулярна биофизика - разглежда дълбоките механизми на структурната организация и функциониране на такива биополимери като ДНК, РНК, протеини, полизахариди. Той се занимава с конструирането на модели и графични изображения на тези молекули, прогнозира поведение и тяхното формиране в живите системи. Също така, тази дисциплина изгражда супрамолекулни и субмолекулни системи, за да определи механизма на конструиране и действие на биополимерите в живите системи.
5. Клетъчна биофизика. Той изучава най-важните клетъчни процеси: диференциация, деление, възбуждане и биопотентилност на мембранната структура. Особено внимание се обръща на механизмите на мембранния транспорт на веществата, разликата в потенциала, свойствата и структурата на мембраната и нейните околни части.
6. Биофизика на метаболизма. Основното процеси: фотосинтеза, солизация и приспособяване към нея на организми, хемодинамика, регулиране на топлината, метаболизъм, ефект на йонизиращите лъчи.
7. Приложна биофизика. Състои се от няколко дисциплини: биоинформатика, биометрия, биомеханика, изследване на еволюционните процеси и онтогени, патологична (медицинска) биофизика. Предметът на изучаване на приложната биофизика е мускулно-скелетната система, методите на движение, начините за разпознаване на хората с физически характеристики. Медицинската биофизика заслужава специално внимание. Той изследва патологичните процеси в организмите, начините за възстановяване на увредените участъци от молекули или структури или тяхното компенсиране. Дава материал за биотехнологии. Тя е от голямо значение за предотвратяване на развитието на болести, особено на генетичен характер, тяхното премахване и обяснение на механизмите на влияние.
8. Биофизика на местообитанието - изучава физическото въздействие на двете местни местообитания на същества и влиянието на близки и далечни субекти на космическото пространство. Също така разглежда биоритмите, влиянието на климатичните условия и биологичните полета върху създанията. Разработва методи за мерки за предотвратяване на отрицателни въздействия условията на местообитанията.

Всички тези дисциплини имат огромен принос за развитието на разбирането за механизмите на жизненоважната дейност на живите системи, влиянието на биосферата и различните условия върху тях.

Съвременни постижения

Можем да назовем някои от най-значимите събития, свързани с постиженията на биофизиката:

• са открити механизми за клониране на организми;
• характеристиките на трансформациите и ролята на азотния оксид в живите системи са изследвани;
• се създава взаимовръзката между малка и матрична РНК, която в бъдеще ще позволи да се намери решение на много медицински проблеми (премахване на болестите);
• се открива физическата природа на автоеждите;
• благодарение на работата на молекулярните биофизици бяха проучени аспекти на синтеза и репликацията на ДНК, което доведе до създаването на цял спектър от нови лекарства за сериозни и сложни заболявания;
• бяха създадени компютърни модели на всички реакции, придружаващи процеса на фотосинтезата;
• са разработени методи за ултразвуково изследване на организма;
• е установена връзка между космогефизичните и биохимичните процеси;
• прогнозираното изменение на климата на планетата;
• откриване на стойността на ензима урокеназа за предотвратяване на тромботични заболявания и елиминиране на последствията след инсулти;
• Също така са направени редица открития относно структурата на протеина, кръвоносната система и други части на тялото.

Институт по биофизика в Русия

В нашата страна има Московския държавен университет. М. В. Ломоносов. На основата на тази образователна институция функционира Факултетът по биофизика. Той е този, който подготвя квалифицирани специалисти да работят в тази област.

Много е важно да се даде висококачествен старт на бъдещите професионалисти. Те чакат трудна работа. Биофизикът е длъжен да разбере всички тънкости на процесите, които се случват в живите същества. В допълнение, студентите трябва да разберат и във физиката. В крайна сметка това е сложна наука - биофизика. Лекциите са проектирани по такъв начин, че да обхващат всички дисциплини, свързани с биофизиката и да обхващат разглеждане на биологични и физически въпроси.