Biofyzika - Biologické vedy je .... molekulárnej biofyzika

Jednou z najstarších vied je samozrejme biológia. Záujem ľudí o procesy, ktoré prebiehajú vo vnútri seba a okolitých bytostí, vznikol niekoľko tisíc rokov pred našou éru.

Pozorovania zvierat, rastlín, prírodných procesov boli dôležitou súčasťou života ľudí. S časom času sa poznatky nahromadili veľa, zlepšili a rozvinuli metódy štúdia života a mechanizmy, ktoré sa v ňom vyskytujú. To viedlo k vzniku mnohých častí, ktoré tvoria komplexnú vedu vo všetkých.

Biologický výskum v rôznych oblastiach života nám umožňuje získať nové hodnotné údaje dôležité pre pochopenie biomasy planéty. Využite tieto znalosti na praktické účely (prieskum vesmíru, medicína, poľnohospodárstvo, chemický priemysel atď.).

Moderná biológia

V dnešnej dobe dosiahnutie tohto mnohostranného vedy umožňuje dosiahnuť mnoho pozitívnych výsledkov. Takže moderná veda ponúka rad riešení problémov ľudských chorôb z vplyvu vírusov a baktérií. Stalo sa to možné, aby zostalo vo vesmíre bez poškodenia zdravia po dobu približne 3 mesiacov, zatiaľ čo sa používa ako zdroj kyslíkových mikroorganizmov alebo jednobunkových rastlín.

Mnohé objavy umožnili biologický výskum v oblasti vnútornej štruktúry a fungovania všetkých živých systémov. Molekulárne zloženie organizmov, ich mikroštruktúra študovalo a študovalo mnoho génov z ľudských a zvieracích genómov, rastlín. Výhody biotechnológie, bunkového a genetického inžinierstva umožňujú získať niekoľko výnosov rastlín za sezónu a tiež plemená plemien zvierat, ktoré dodávajú viac mäsa, mlieka a vajec.

Štúdium mikroorganizmov umožnilo získať antibiotiká a vytvoriť desiatky a stovky očkovacích látok, ktoré umožňujú dobývanie mnohých chorôb, dokonca aj tých, ktoré predtým boli tisíce životov ľudí a zvierat odnášané celou epidémiou.

Preto je moderná veda biológie neobmedzené možnosti ľudstva v mnohých odvetviach vedy, priemyslu a ochrany zdravia.

Klasifikácia biologických vied

Časť prvýkrát sa objavila na súkromných oddeleniach vedy o biológii. Ako botanika, zoológia, anatómia a systematika. Neskôr sa začali tvoriť viac závislé na disciplíne technického vybavenia - mikrobiológia, virológia, fyziológia atď.

Existuje celý rad mladých a progresívnych vedných disciplín, ktoré vznikli až v XX. Storočí a hrajú dôležitú úlohu v modernom rozvoji biológie.

Neexistuje jedna, ale niekoľko klasifikácií, podľa ktorých možno zaradiť biologické vedy. Zoznam je celkom pôsobivý vo všetkých prípadoch, zvážte jeden z nich.

Preto sme sa pokúsili pokryť základnú rozmanitosť, ktorú predstavujú biologické vedy. Tento zoznam s vývojom techník a metód štúdia sa rozširuje, doplňuje. Jediná klasifikácia biológie preto dnes neexistuje.

Postupné biologické vedy a ich význam

Najmladšie, moderné a progresívne vedy v oblasti biológie sú:

• biotechnológie;
• Molekulárna biológia;
• Vesmírna biológia;
• biofyzika;
• biochémie.

Každá z týchto vied vznikla nie skôr ako dvadsiate storočie, a preto je správne považovaná za mladú, intenzívne sa rozvíjajúcu a najvýznamnejšiu pre praktickú činnosť človeka.

Zostaňme na jednom z nich, ako biofyzika. Je to veda, ktorá sa objavila okolo roku 1945 a stala sa dôležitou súčasťou celého biologického systému.

Čo je to biofyzika?

Na odpoveď na túto otázku je potrebné najprv poukázať na jej úzky kontakt s chémiou a biológiou. V niektorých otázkach sú hranice medzi týmito vedami tak blízke, že je ťažké pochopiť, ktoré z nich sú osobitne zapojené a prioritou. Zohľadnenie biofyziky je preto komplexná veda, ktorá skúma hlboké fyzikálne a chemické procesy vyskytujúce sa v živých systémoch na úrovni molekúl, buniek, orgánov a na úrovni biosféry ako celku.

Ako každá iná, biofyzika je veda, ktorá má svoj vlastný študijný cieľ, ciele a ciele, ako aj dôstojné a zmysluplné výsledky. Okrem toho táto disciplína úzko súvisí s niekoľkými novými smermi.

Objekty výskumu

Pre biofyziky sú biosystémy na rôznych organizačných úrovniach.

1. Mikroorganizmy (baktérie, vírusy, jednobunkové huby a riasy).
2. Najjednoduchšie zvieratá.
3. Jednotlivé bunky a ich štruktúrne časti (organely).
4. Rastliny.
5. Zvieratá (vrátane ľudí).
6. Ekologické spoločenstvá.

To znamená, že biofyzika je štúdium živých z hľadiska fyzických procesov, ktoré sa v ňom vyskytujú.

Úlohy vedy

Spočiatku úlohou biofyzikov bolo preukázať existenciu fyzických procesov a javov v životnej činnosti živých bytostí a študovať ich, zistiť podstatu a význam.

Moderné problémy tejto vedy možno formulovať takto:

1. Štúdium štruktúry génov a mechanizmov sprevádzajúcich ich prenos a ukladanie, mutácie (mutácie).
2. Zvážte mnohé aspekty bunkovej biológie (vzájomné pôsobenie buniek, chromozomálne a genetické interakcie a iné procesy).
3. Študovať, v komplexe s molekulárnou biológiou, molekuly polymérov (proteíny, nukleové kyseliny, polysacharidy).
4. Identifikujte vplyv cosmogeofyzických faktorov na priebeh všetkých fyzikálnych a chemických procesov v živých organizmoch.
5. Hlbšie odhaliť mechanizmy fotobiológie (fotosyntéza, fotoperiodizmus atď.).
6. Zaviesť a rozvinúť metódy matematického modelovania.
7. Aplikujte výsledky nanotechnológie na štúdium životných systémov.

Z tohto zoznamu je zrejmé, že biofyzika študuje veľa významných a vážnych problémov modernej spoločnosti a výsledky tejto vedeckej činnosti majú veľký význam pre osobu a jeho život.

História formácie

Ako veda sa biofyzika narodila pomerne nedávno - v roku 1945, keď Erwin Schrodinger publikoval svoju prácu "Čo je život z hľadiska fyziky". Bol to ten, kto si prvýkrát všimol a naznačil, že mnohé zákony fyziky (termodynamické, zákony kvantovej mechaniky) prebiehajú presne v životnej činnosti a práci organizmov živých bytostí.

Vďaka dielam tohto človeka začal intenzívny vývoj vedy o biofyzike. Avšak ešte skôr, v roku 1922, vytvorilo Rusko Biofyzikálny inštitút, ktorého vedie PP Lazarev. Tam je hlavná úloha priradiť k štúdiu povahy excitácie v tkanivách a orgánoch. Výsledkom bolo identifikovanie dôležitosti iónov v tomto procese.

Ďalej mnohé objavy rôznych vedcov umožňujú pochopiť, že biofyzika je úplná, rozsiahla a komplexná veda, potrebná na pochopenie všetkých procesov vyskytujúcich sa v živých systémoch.

1. Galvani otvára elektrickú energiu a jej dôležitosť pre živé tkanivá (bioelektrikum).
2. AL Chizhevskij je otec viacerých disciplín, ktoré skúmajú vplyv priestoru na biosféru, ako aj ionizačné žiarenie a elektrolémia.
3. Podrobná štruktúra proteínových molekúl bola študovaná až po objavení metódy röntgenovej difrakcie. To robili vedci Peruz a Kendryu (1962).
4. V tom istom roku bola objavená trojrozmerná štruktúra DNA (Maurice Wilkins).
5. Neer a Zakman v roku 1991 dokázali vyvinúť metódu lokálnej fixácie elektrického potenciálu.

Tiež niekoľko ďalších objavov umožnilo, aby sa biofyzika vedla na ceste intenzívnej a progresívnej modernizácie vo vývoji a formácii.

Sekcie biofyziky

Existuje celý rad disciplín, ktoré tvoria túto vedu. Pozrime sa na nich najzákladnejšie.

1. Biofyzika komplexných systémov - zvažuje všetky komplexné mechanizmy samoregulácie mnohobunkových organizmov (systemogenéza, morfogenéza, synergogenéza). Táto disciplína taktiež skúma vlastnosti fyzickej zložky procesov ontogénneho a evolučného vývoja, úrovne organizácie organizmov.
2. Bioakustika a biofyzika senzorických systémov - skúma senzorické systémy živých organizmov (zrak, sluch, recepcia, reč a iné), spôsoby vysielania rôznych signálov. Identifikuje mechanizmy premeny energie pri vnímaní vonkajších vplyvov (stimulov) organizmov.
3. Teoretická biofyzika - zahŕňa množstvo sub-vedy zapojené do štúdia termodynamiky biologických procesov, konštrukcia matematických modelov štruktúrnych častí organizmov. Tiež uvažuje o kinetických procesoch.
4. Molekulárna biofyzika - zvažuje hlboké mechanizmy štrukturálnej organizácie a fungovania takýchto biopolymérov ako DNA, RNA, proteíny, polysacharidy. Zaoberá sa vytváraním modelov a grafických zobrazení týchto molekúl, predpovedá správanie a ich formovanie v živých systémoch. Táto disciplína tiež vytvára supramolekulárne a submolekulárne systémy na určenie mechanizmu na konštrukciu a prevádzku biopolymérov v živých systémoch.
5. Bunková biofyzika. Štúdium najdôležitejších bunkových procesov: diferenciácia, delenie, excitácia a biopotenciály membránovej štruktúry. Osobitná pozornosť sa venuje mechanizmom prepravy látok cez membránu, rozdielu potenciálov, vlastnostiam a štruktúre membrány a jej okolitých častí.
6. Biofyzika metabolizmu. Hlavnými zvažovanými procesmi sú fotosyntéza, solarizácia a adaptácia organizmov, hemodynamika, regulácia tepla, metabolizmus, účinok ionizujúceho žiarenia.
7. Aplikovaná biofyzika. Skladá sa z niekoľkých disciplín: bioinformatika, biometria, biomechanika, štúdium evolučných procesov a ontogénie, patologická (lekárska) biofyzika. Cieľom štúdia aplikovanej biofyziky je muskuloskeletálny systém, spôsoby pohybu, spôsoby rozpoznávania ľudí fyzickými vlastnosťami. Lekárska biofyzika si zasluhuje osobitnú pozornosť. Skúma patologické procesy v organizmoch, spôsoby rekonštrukcie poškodených častí molekúl alebo štruktúr alebo ich kompenzáciu. Poskytuje materiál pre biotechnológiu. Má veľký význam pri prevencii vývoja chorôb, najmä genetických, ich eliminácie a vysvetľovania mechanizmov účinku.
8. Biofyzika biotopu - skúma fyzický dopad miestnych biotopov bytostí a vplyv blízkych a ďalekých subjektov vesmíru. Tiež berie do úvahy biorytmy, vplyv poveternostných podmienok a biofieldov na stvorenia. Vypracuje metódy opatrení na zabránenie negatívnym vplyvom environmentálnych podmienok.

Všetky tieto disciplíny významne prispievajú k rozvoju pochopenia mechanizmov života živých systémov, vplyv biosféry a rôznych podmienok na ne.

Moderné úspechy

Môžete volať niektoré z najvýznamnejších udalostí, ktoré sa vzťahujú k dosiahnutiu biofyziky:

• otvoril klonovanie mechanizmy organizmov;
• Funkcie a transformácia role oxidu dusnatého v živých systémoch;
• vzájomný vzťah malých a messenger RNA, ktorá bude v budúcnosti pomôže nájsť riešenie pre mnoho zdravotných problémov (vylúčenie chorôb);
• otvorené autowaves fyzikálny charakter;
• vďaka práci molekulárnej biofyziky študoval aspekty syntézu a replikáciu DNA, ktorý vyústil v schopnosť vytvoriť celý rad nových liekov z vážnych a komplexných ochorení;
• Počítačový model zo všetkých reakcií, ktoré sprevádzajú proces fotosyntézy;
• vyvinuté metódy pre ultrazvukové vyšetrenie tela;
• vytvorené medzi cosmogeophysical a biochemických procesov;
• predpovedal klimatické zmeny na našej planéte;
• otvorenie hodnoty urokenazy enzýmu v prevencii trombózy ochorení a eliminovať účinky po mŕtvici;
• aj rad objavov proteínovej štruktúry, obehový systém a ďalšie časti tela.

Ústav biofyziky v Rusku

V našej krajine je Moskovská štátna univerzita. M. V. Lomonosova. Na základe tejto vzdelávacej inštitúcie pôsobia biofyziky oddelenia. Bol to on, kto pripravuje kvalifikovaných odborníkov pre prácu v tejto oblasti.

Je dôležité, aby kvalita spustenie budúcich profesionálov. Čakajú na ťažkú prácu. Biofyzik povinní pochopiť všetky zložitosti procesov prebiehajúcich v živých bytostí. Okrem toho, študenti potrebujú porozumieť fyzike. Je to zložitá veda - biofyzika. Prednášky sú konštruované tak, aby zahŕňala všetky disciplíny zapojené do biofyziky a komponenty, a na pokrytie zváženie ako biologické a fyzikálne povahy.