Биофизика Биофи́зика



жүктеу 73.31 Kb.
Дата12.07.2016
өлшемі73.31 Kb.
Биофизика

Биофи́зика (от др.-греч. βίος — жизнь, др.-греч. φύσις — природа):

  • раздел биологии, изучающий физические аспекты существования живой природы на всех её уровнях, начиная от молекул и клеток, и заканчивая биосферой в целом;

  • это наука о физических процессах, протекающих в биологических системах разного уровня организации и о влиянии на биологические объекты различных физических факторов. Биофизика призвана выявлять связи между физическими механизмами, лежащими в основе организации живых объектов и биологическими особенностями их жизнедеятельности.

Обобщённо можно сказать, что биофизика изучает особенности функционирования физических законов на биологическом уровне организации вещества.

«Важнейшее содержание биофизики составляют: нахождение общих принципов биологически значимых взаимодействий на молекулярном уровне, раскрытие их природы в соответствии с законами современной физики, химии с использованием новейших достижений математики и разработка на основе этого исходных обобщённых понятий, адекватных описываемым биологическим явлениям»


Разделы биофизика

  1. Биоакустика ( коммуникация и локация в воздушных и водной средах)

  2. Биоэлектричество (мембранный потенциал, информационные и интегральные процессы)

  3. Биоэнергетика (энергообеспечение и теплопродукция)

  4. Биомеханика

  5. Биооптика (биолюминесценция, зрение и обработка информации)

  6. Медицинская физика (методы диагностики, физиотерапии и патогенез)

  7. Биофизика сложных систем (системогенез, эволюция, индивидуальное развитие, уровни организации биосистем)

  8. Биофизика сенсорных систем (психофизика)

  9. Биофизика среды обитания (экологическая, космофизика)

  10. Биофизика периодических процессов (биоритмология)

  11. Биофизика развития и эволюции

  12. Биофизика метаболизма (массоперенос, терморегуляция, гемодинамика)

  13. И прочие

Кроме того биофизику можно разделить по следующим направлениям:

  • Биофизика сложных систем:

    • понятийный аппарат, объекты и их уровни организации в БСС

    • системогенез и его виды в репродукции организмов - синергогенез, соматогенез, морфогенез

    • иерархия и классификация в БСС

    • системообразующие факторы и механизмы в формировании системных коммуникаций и объектов систем

    • методология системологии и её репродуктивная творческая роль в БСС и эффективность применения в других научно-практических областях.

  • Биофизика коммуникаций и сенсорная биофизика:

    • сенсорные системы и их механизмы трансляции сигналов;

    • психофизика каналов информационных преобразований

    • психофизика интегральных процессов восприятия и полимодальная биофизика

    • экспертные методы исследования и биодетекция культурами и препаратами

    • модальности прямого и приборного (преобразованного, трансформированного, усиленного, изменённого стимула) изучения и измерений в науке и практике.

  • Теоретическая биофизика:

    • математическая биофизика, математическое и информационное моделирование структур и функций объектов биофизики;

    • методы теорфизики в биофизике:

      • кинетика биологических процессов;

      • термодинамика биологических процессов: преобразования энергии в живых структурах;

  • Молекулярная биофизика:

    • физические и структурные основы организации и функционирования биополимеров

      • надмолекулярные и субмолекулярные систем;

      • методы изучения и модельного (символьного и /или графического) отражения и прогнозирования молекулярных структур

  • Биофизика клетки и клеточных процессов:

  • Биофизика метаболизма

    • Биофизика фотобиологических процессов:

    • основы фотосинтеза, структуры и функции (механизмы) фотосинтеза;

    • радиационная биофизика - влияния ионизирующего излучения на организм;

    • массоперенос, теплорегуляция и системные реакции в метаболических процессах организма.

  • Прикладная биофизика:

    • биоинформатика: хотя не является собственным разделом биофизики, но очень тесно связана с ней;

    • биометрия;

    • биомеханика: функции и структура опорно-двигального аппарата и физические движения биологических систем;

    • биофизика эволюционных процессов и индивидуального развития в биомедицине;

    • медицинская (патологическая) биофизика:

      • патогенез и методы компенсаторного и реконструктивного восстановления;

      • физические методы исследования и воздействия и их эффективность (разрешение, влияние, последействие применения);

    • оптимизация биофизических условий сред продуктивности и качества процессов в биотехнологиях.

  • Биофизика среды обитания:

    • техногенные и природные факторы среды обитания;

    • многофакторные среды обитания мигрантов и биотехнологий (жилища и территории, курортолечение, транспорт, акванавтика, космонавтика, биотроны и др.);

    • космическая погода и астрофизическое влияние ближнего (гео и гелио факторы) и дальнего (глубинного) космоса;

    • биоритмология и внешние факторы синхро и десинхронизации биоритмов;

    • системные и локальные мероприятия профилактики негативных влияний среды обитания (биомедицина).


Современные направления исследований

В настоящее время интенсивно развиваются биофизика сложных систем и молекулярная биофизика. Современные области исследований биофизики: влияние космогеофизических факторов на течение физических и биохимических реакций, фотобиологические процессы, математическое моделирование, физика белковых и мембранных структур, нанобиология и др.


Крупные исследователи в биофизике

  • Луиджи Гальвани: открыл биоэлектричество.

  • Герман Гельмгольц: первый замерил скорость нервных импульсов.

  • Александр Леонидович Чижевский —советский биофизик, основоположник гелиобиологии, эроионификации, электрогемодинамики, философ. Впервые научно доказал влияние космической погоды на биосферу.

  • Ирвинг Ленгмюр: разработал концепцию одномолекулярного органического покрытия. Лауреат Нобелевской премии по химии 1932 года.

  • Дьёрдь фон Бекеши: исследователь человеческого уха. Лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 1961 года.

  • Макс Перуц и Джон Кендрю: исследователи строения белков с помощью рентгеноструктурного анализа. Лауреаты Нобелевской премии по химии 1962 года.

  • Морис Уилкинс: открыл трёхмерную молекулярную структуру ДНК. Лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 1962 года.

  • Герд Бинниг, Эрнст Руска, Генрих Рорер: разработали сканирующий туннельный и сканирующий атомно-силовой микроскопы. Лауреаты Нобелевской премии по физике за 1986 год.

  • Бернард Кац: исследовал роль норадреналина в синаптической передаче. Лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 1970 года.

  • Питер Митчелл: Автор хемиосмотической теории окислительного фосфорилирования. Лауреат Нобелевской премии по химии 1978 года.

  • Эрвин Неэр и Берт Закман: разработали метод локальной фиксации потенциала. Лауреаты Нобелевской премии по физиологии и медицине 1991 года.

Биологические объекты, как правило, очень сложны и на протекающие в них процессы влияют многие факторы, которые часто зависят друг от друга. Физика позволяет создать упрощенные модели объекта, которые описываются законами термодинамики, электродинамики, квантовой и классической механики. С помощью корреляции физических данных с биологическими можно получить более глубокое понимание процессов в исследуемом биологическом объекте.

В физике имеется множество методов, которые в своей первоначальной форме не могут быть использованы для исследований биологических объектов. Поэтому ещё одной задачей биофизики является приспособление этих методов и методик для решения задач биологии. Сегодня для получения информации в биологических системах применяют различные оптические методы, рентгено-структурный анализ с использованием синхротронного излучения, ЯМР- и ЭПР-спектроскопию, 7-резонансную спектроскопию, различные электрометрические методымикроэлектродную технику, методы хемилюминесценции, лазерную спектроскопию, метод меченых атомов и др. Это используется, в частности, для медицинской диагностики и терапии.



Также разрабатываются специальные методики с использованием эффектов при восприятии некоторых воздействий на биологическую форму материи.


©dereksiz.org 2016
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет