Історія розвитку біофізики як науки. Класифікація і характеристика основних напрямків біофізики
Контрольная работа - Физика
Другие контрольные работы по предмету Физика
винна розглядатися як допоміжна біологічна дисципліна. Підкреслимо ще раз, що застосування методів фізики і математики до рішення біологічних проблем ще не означає біофізичного дослідження. Без математичного апарата взагалі неможливо ніяке точне знання. Сучасний зоолог прибігає до витончених математичних прийомів при вивченні динаміки популяцій, але від цього він не стає ні математиком, ні, тим більше, біофізиком.
Істотні не методи, але фізичні, фізико-математичні ідеї, постановка і рішення фізичних задач,
Сучасну біофізику розділяють на три області - молекулярну біофізику, біофізику клітки, біофізику складних систем. Хоча цей розподіл умовно, сьогодні воно доцільно.
Молекулярна біофізика - область перекривання молекулярної фізики і молекулярної біології. Це молекулярна фізика біологічних процесів, біологічно функціональних молекул.
Молекулярна фізика і молекулярна біофізика вирішують три групи задач. Вони досліджують будівлю молекул, їхні рівноважні взаємини і властивості і кінетику їхніх взаємодій і перетворень. Дослідження будівлі виробляється за допомогою ряду фізичних методів.
Теорія будівлі електронної оболонки молекули і явищ їм обумовлених, квантова механіка, квантова хімія. Уся хімія явище хімічного звязку, перетворення звязків у реакціях підкоряється квантовомеханічним закономірностям. У біофізиці квантова механіка грає ту ж роль, що в хімії і фізиці молекул вона є основою розуміння структури молекул, природи їхніх взаємодій, їх електронних (наприклад, спектральних) властивостей. Однак у багатьох випадках проблеми, звязані з електронними властивостями молекул, можуть зважуватися і за допомогою напівемпіричної класичної теорії, що зокрема застосовує так називану валентно-оптичну схему.
Істотна особливість основних біологічно-функціональних речовин їх макромолекулярність. Білки і нуклеїнові кислоти великі молекули, біополімери. Тому молекулярна біофізика є переважно макромолекулярна біофізика чи фізика біополімерів. У ній широко застосовуються методи теоретичної й експериментальної фізики, раніше розроблені для вивчення макромолекул небіологічного походження.
Неможливо провести границю між молекулярною біофізикою і біофізичною хімією, так само як не можна провести границю між молекулярною фізикою і фізичною хімією. Класифікація областей знання має завжди історичний і не строго визначений характер. Молекулярна фізика і відповідні розділи фізичної хімії розрізняються не стільки обєктами і змістом досліджень, скільки ідейними підходами, обумовленими до деякої міри відповідними традиціями.
У тих випадках, коли біофізика вивчає біомолекули in vitro, застосовні представлення рівноважної термодинаміки, і в цьому змісті дослідження денатурації білка не відрізняється від дослідження будь-якого фізико-хімічного процесу в живій системі. Експериментальне вивчення і теоретичні розрахунки рівноваги мають дуже важливе значення і для відкритої живої системи, даючи опорну інформацію, без якої не можна обійтися. Так, вивчення редуплікації ДНК in vitro, реалізованої в досвідах Корнберга, необхідно для розуміння подвоєння ДНК у клітках, що поділяються, що є відкритими системами. Кількісні характеристики рівноваги, знайдені in vitro, істотні і для пояснення властивостей відповідних систем in vivo.
Ті ж розуміння справедливі для кінетичних досліджень. Уся кінетика ферментативних процесів, вивчена In vitro, і в цьому відношенні не відрізняється від кінетики будь-яких інших хімічних реакцій, є основою для дослідження цих процесів в організмі.
Фізика ферментів стає однією з центральних областей молекулярної біофізики. Її задачі - розробка експериментальних і теоретичних методів дослідження ферментів і ферментативних процесів, розкриття фізичних і фізико-хімічних механізмів ферментативного каталізу. Проблеми молекулярної кінетики в біофізиці широкі і різноманітні - це й активний транспорт, і іонний обмін, і механо-хімічні процеси.
Виникнення молекулярної біофізики звязане з розвитком молекулярної біології. Це нова область біофізики, про існування якої ще не можна було говорити кілька десятиліть тому назад.
Біофізика клітки - умовне найменування самої старої, традиційної області біофізики. Це фізика вичленованих процесів у живому організмі, що контактує з фізіологією. Вичленовування означає уявний (і експериментальний) розривши звязків цих процесів з єдиною живою системою прийом, зовсім необхідний на визначеному рівні дослідження. Можна вказати три найбільш розвиті області біофізики клітки біофізика скорочувальних систем (насамперед біофізика мязової діяльності), біофізика нервової провідності і біофізика органів почуттів. Уже Гельмгольц піддав ряд стосовних сюди проблем строгому фізико-хімічному аналізу. Сєченов говорив, що фізіологія є фізико-хімія живого організму.
Фізіологія здавна застосовує фізичні методи. На цій підставі ряд фізіологічних досліджень найчастіше ототожнюється з біофізичними. У силу сказаного вище таке ототожнення незаконне, поки розвязувана задача формулюється як фізіологічна, а не фізична. Так, вивчення польоту комах, кількісна реєстрація нервових імпульсів, змах крил і т.д. залишається чисто фізіологічним, поки не поставлена задача зясування механізму відповідного автоколивного процесу.
Вичленовування обєкта дослідження з організму чи мяза нервового аксона дозволяє установити основні закономірності, що зберігають ?/p>