Biofizyka – nauki biologiczne jest …. biofizyki cząsteczkowej

Jednym z najstarszych nauk biologicznych jest oczywiście biologia. Zainteresowanie ludzi procesami zachodzącymi wewnątrz siebie i otaczających nas istot, powstało kilka tysięcy lat przed naszą erą.

Obserwacje zwierząt, roślin, procesów naturalnych były ważną częścią życia ludzi. Z upływem czasu wiedza zgromadziła wiele, ulepszonych i rozwiniętych metod badania natury żywej i mechanizmów, które w niej występują. Doprowadziło to do pojawienia się wielu sekcji, które tworzą skomplikowaną naukę we wszystkich.

Badania biologiczne w różnych dziedzinach życia umożliwiają uzyskanie nowych cennych danych istotnych dla zrozumienia biomasy na naszej planecie. Wykorzystaj tę wiedzę do celów praktycznych (badanie kosmosu, medycyna, rolnictwo, przemysł chemiczny itd.).

Nowoczesna biologia

Dzisiejsze osiągnięcia tej wieloaspektowej nauki pozwalają osiągnąć wiele pozytywnych wyników. Tak więc współczesna nauka oferuje wiele rozwiązań problemów chorób ludzkich z powodu wirusów i bakterii. Stało się możliwe pozostawanie w kosmosie bez uszczerbku na zdrowiu przez około 3 miesiące, a jednocześnie jako źródło mikroorganizmów tlenowych lub roślin jednokomórkowych.

Wiele odkryć umożliwiło przeprowadzenie badań biologicznych w sferze wewnętrznej struktury i funkcjonowania wszystkich żyjących systemów. Komórki molekularne organizmów, ich mikrostruktura, badały i badały wiele genów z genomów ludzkich i zwierzęcych, roślin. Zasadniczo biotechnologia, inżynieria komórkowa i genetyczna pozwalają na otrzymanie kilku plonów w sezonie, a także hodowli ras zwierząt, które dają więcej mięsa, mleka i jaj.

Badanie mikroorganizmów umożliwiło uzyskanie antybiotyków i stworzenie dziesiątki i setek szczepionek, które pozwolą na podbój wielu chorób, nawet tych, które poprzednio tysiące życia ludzi i zwierząt były przenoszone przez całą epidemię.

Dlatego współczesna nauka o biologii jest nieograniczonymi możliwościami ludzkości w wielu dziedzinach nauki, przemysłu i ochrony zdrowia.

Klasyfikacja nauk biologicznych

Część pierwsza pojawiła się w prywatnych sekcjach nauki biologii. Takie jak botanika, zoologia, anatomia i systematyka. Później zaczęła się uzależniać od dyscypliny urządzeń technicznych – mikrobiologii, wirusologii, fizjologii i tak dalej.

Istnieje wiele młodych i postępowych nauk, które powstały dopiero w XX-XXI wieku i odgrywają ważną rolę we współczesnym rozwoju biologii.

Nie ma jednego, ale kilka klasyfikacji, za pomocą których nauki biologiczne mogą być klasyfikowane. Lista ich jest dość imponująca we wszystkich przypadkach, należy rozważyć jeden z nich.

Staraliśmy się więc pokierować główną różnorodnością, jaką reprezentują nauki biologiczne. Niniejsza lista wraz z rozwojem technik i metod studiów rozwija się, uzupełnia. Dlatego dzisiaj nie istnieje pojedyncza klasyfikacja biologii.

Postępowe biosciences i ich znaczenie

Najmłodsze, nowoczesne i postępowe nauki biologiczne są:

• Biotechnologia;
• Biologia molekularna;
• Biologia przestrzeni;
• Biofizyka;
• Biochemia.

Każda z tych nauk powstała nie wcześniej niż w dwudziestym wieku, dlatego słusznie uważana jest za młodego, intensywnie rozwijającego się i najważniejszego dla praktycznej aktywności człowieka.

Spójrzmy na jednego z nich, jak biofizyka. Jest to nauka, która powstała około 1945 roku i stała się ważną częścią całego systemu biologicznego.

Co to jest biofizyka?

Aby odpowiedzieć na to pytanie, należy przede wszystkim podkreślić ścisły kontakt z chemią i biologią. W niektórych kwestiach granice między tymi naukami są tak bliskie, że trudno jest zrozumieć, które z nich są szczególnie zaangażowane i priorytetowe. Dlatego rozważenie biofizyki jest złożoną nauką, która studiuje głębokie procesy fizyczne i chemiczne zachodzące w żyjących systemach na poziomie zarówno molekuł, komórek, narządów, jak i na poziomie Biosfery jako całości.

Podobnie jak inne biofizyka jest nauką, która ma swój własny przedmiot studiów, celów i celów, a także wartościowe i znaczące rezultaty. Ponadto ta dyscyplina jest ściśle skorelowana z kilkoma nowymi kierunkami.

Przedmioty badawcze

Dla biofizyki są biosystemy na różnych poziomach organizacyjnych.

1. Mikroorganizmy (bakterie, wirusy, jednokomórkowe grzyby i glony).
2. Najprostsze zwierzęta.
3. Poszczególne komórki i ich części strukturalne (organele).
4. Rośliny.
5. Zwierzęta (w tym ludzie).
6. Wspólnoty ekologiczne.

Oznacza to, że biofizyka jest badaniem życia z punktu widzenia procesów fizycznych zachodzących w nim.

Zadania naukowe

Początkowo zadania biofizyków miały dowieść istnienia procesów fizycznych i zjawisk w żywotnej aktywności istot żywych i badania ich, odkrywania natury i znaczenia.

Współczesne problemy tej nauki można sformułować następująco:

1. Badanie struktury genów i mechanizmów towarzyszących ich przenoszeniu i przechowywaniu, mutacji (mutacji).
2. Rozważ wiele aspektów biologii komórkowej (interakcja komórek między sobą, interakcje chromosomowe i genetyczne oraz inne procesy).
3. Aby studiować, w kompleksie z biologią molekularną, cząsteczki polimerów (białka, kwasy nukleinowe, polisacharydy).
4. Określ wpływ czynników kosmogeopizycznych na przebieg wszystkich procesów fizycznych i chemicznych w organizmach żywych.
5. Bardziej głębiej ujawnia mechanizmy fotobiologii (fotosynteza, fotoperiodizm itd.).
6. Wprowadzenie i opracowanie metod modelowania matematycznego.
7. Zastosuj nanotechnologię do badania żywych systemów.

Z tej listy oczywiste jest, że biofizyka studiuje wiele poważnych i poważnych problemów współczesnego społeczeństwa, a wyniki tej działalności naukowej mają ogromne znaczenie dla osoby i jej życia.

Historia formacji

Jako nauka biofizyka urodziła się stosunkowo niedawno – w 1945 roku, kiedy Erwin Schrodinger opublikował pracę "Czym jest życie z punktu widzenia fizyki". To on po raz pierwszy zauważył i wskazał, że wiele praw fizyki (termodynamiczne, prawa mechaniki kwantowej) odbywa się dokładnie w życiu i pracy organizmów żywych istot.

Dzięki dziełom tego człowieka nauka biofizyki zaczęła się intensywnie rozwijać. Jednak nawet wcześniej, w 1922 r., Rosja utworzyła Instytut Biofizyki, na czele której jest PP Lazarev. Tam, główną rolę przypisuje się badaniu natury pobudzenia w tkankach i narządach. Rezultatem było określenie znaczenia jonów w tym procesie.

Ponadto wiele odkryć różnych naukowców pozwala zrozumieć, że biofizyka jest kompletną, pojemną i złożoną nauką, niezbędną do zrozumienia wszystkich procesów zachodzących w żywych systemach.

1. Galvani otwiera elektryczność i jej znaczenie dla żywych tkanek (bioelektryczność).
2. AL Chizhevsky jest ojcem kilku dyscyplin badających wpływ przestrzeni na Biosferę, jak również promieniowania jonizującego i elektro-hemodynamiki.
3. Szczegółową strukturę cząsteczek białek badano dopiero po odkryciu metody dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego. Dokonano tego przez naukowców Peruz i Kendryu (1962).
4. W tym samym roku odkryto trójwymiarową strukturę DNA (Maurice Wilkins).
5. Neer i Zakman w 1991 roku mogli opracować metodę lokalnego mocowania potencjału elektrycznego.

Również wiele innych odkryć pozwoliło nauce biofizyki na rozpoczęcie intensywnej i stopniowej modernizacji w rozwoju i formacji.

Sekcje biofizyki

Jest wiele dyscyplin, które składają się na tę naukę. Rozważmy najbardziej podstawowe z nich.

1. Biofizyka złożonych systemów – uważa wszystkie złożone mechanizmy samoregulacji organizmów wielokomórkowych (systemogenezę, morfogenezę, synergogenezę). Ponadto ta dyscyplina analizuje cechy fizycznego składnika procesu rozwoju ontogenezy i ewolucyjnego, poziom organizacji organizmów.
2. Bioakustyka i biofizyka systemów sensorycznych – badania systemów sensorycznych organizmów żywych (wzrok, słuch, odbiór, mowa i inne), sposoby nadawania różnych sygnałów. Identyfikuje mechanizmy konwersji energii podczas postrzegania zewnętrznych wpływów (bodźców) przez organizmy.
3. Teoretyczna biofizyka – zawiera szereg pod-nauki zaangażowanych w badania termodynamiki procesów biologicznych, budowę modeli matematycznych strukturalnych części organizmów. Uważa również procesy kinetyczne.
4. Biofizyka molekularna – uważa głębokie mechanizmy strukturalnej organizacji i funkcjonowania takich biopolimerów jak DNA, RNA, białka, polisacharydy. Zajmuje się budową modeli i grafiki tych cząsteczek, przewiduje zachowanie i ich tworzenie w żyjących systemach. Także ta dyscyplina buduje systemy supramolekularne i submolecularne w celu określenia mechanizmu konstruowania i obsługi biopolimerów w systemach żyjących.
5. Biofizyka komórkowa. Studiuje najważniejsze procesy komórkowe: różnicowanie, podział, pobudzenie i biopotencjalne struktury membrany. Szczególną uwagę poświęca się mechanizmom transportowania substancji membranowych, potencjalnej różnicy, właściwościach i strukturze membrany oraz jej okolicach.
6. Biofizyka metabolizmu. Głównymi procesami są fotosynteza, solarizacja i adaptacja organizmów do niej, hemodynamika, regulacja ciepła, metabolizm, działanie promieniowania jonizującego.
7. Zastosowana biofizyka. Składa się z kilku dyscyplin: bioinformatyki, biometrii, biomechaniki, badania procesów ewolucyjnych i ontogenezy, patologicznej (medycznej) biofizyki. Przedmiotem studiów nad zastosowaniem biofizyki jest układ mięśniowo-szkieletowy, metody przemieszczania, sposoby rozpoznawania ludzi przez cechy fizyczne. Szczególną uwagę zasługują biofizyka medyczna. Rozpatruje procesy patologiczne w organizmach, sposoby rekonstrukcji uszkodzonych fragmentów molekuł lub struktur, lub ich kompensacji. Dostarcza materiału dla biotechnologii. Ma to ogromne znaczenie w zapobieganiu rozwojowi chorób, zwłaszcza genetycznych, ich eliminacji i wyjaśnieniu mechanizmu efektu.
8. Biofizyka siedlisk – badanie fizycznego wpływu zarówno miejscowych siedlisk istot, jak i wpływu bliskich i odległych obiektów przestrzeni kosmicznej. Uważa również biorytmy, wpływ warunków pogodowych i pola biologiczne na istoty. Opracowuje sposoby zapobiegania negatywnym wpływom warunków środowiskowych.

Wszystkie te dyscypliny ogromnie przyczyniają się do rozwoju zrozumienia mechanizmów życia żyjących systemów, wpływu biosfery na różne warunki.

Nowoczesne osiągnięcia

Możemy nazwać kilka najważniejszych wydarzeń, które odnoszą się do osiągnięć biofizyki:

• Wykryto mechanizmy klonowania organizmów;
• Omówiono cechy transformacji i roli tlenku azotu w żyjących systemach;
• Ustala się wzajemne powiązania małego i matrycowego RNA, które w przyszłości umożliwi znalezienie rozwiązania wielu problemów zdrowotnych (eliminacja chorób);
• Fizykalny charakter autoklawów zostaje odkryty;
• Dzięki pracy molekularnych biofizyków zbadano aspekty syntezy i replikacji DNA, co pociągało za sobą możliwość stworzenia całego zestawu nowych leków na poważne i złożone choroby;
• Powstały modele komputerowe wszystkich reakcji towarzyszących procesowi fotosyntezy;
• Opracowano metody ultrasonografii organizmu;
• Powstało połączenie między procesami kosmoge fi zycznymi i biochemicznymi;
• Przewidywane zmiany klimatu na naszej planecie;
• Odkrycie znaczenia enzymu z urokenaza w zapobieganiu chorobom zakrzepowym i eliminacji konsekwencji po udarach;
• Dokonano także wielu odkryć na temat budowy białka, układu krążenia i innych części ciała.

Instytut Biofizyki w Rosji

W naszym kraju jest Moskiewski Uniwersytet Państwowy. M.V. Lomonosov. Na bazie tej instytucji edukacyjnej działa Wydział Biofizyki. To on przygotowuje wykwalifikowanych specjalistów do pracy w tej dziedzinie.

Bardzo ważne jest zapewnienie wysokiej jakości początek przyszłym profesjonalistom. Oczekują na ciężką pracę. Biofizyk ma obowiązek zrozumieć wszystkie subtelności procesów zachodzących w żywych istotach. Ponadto uczniowie muszą zrozumieć i fizykę. Wszakże jest to złożona nauka – biofizyka. Wykłady są zaprojektowane w taki sposób, aby obejmować wszystkie dyscypliny połączone i tworzyć biofizykę oraz uwzględniać pytania zarówno biologiczne, jak i fizyczne.