Előadások biofizika
Állami oktatási felsőoktatási intézmény
IV Kovaljov Igor Petrov, LV Kapilevich, AV Nosarev, EJ Dyakov
Előadások biofizika
Oktató kézikönyv Szerkesztette prof. Baskakov MB
BBK: E901ya7 L: 436
A kézikönyv célja a diákok 3-5 kurzusok orvosi és biológiai kar és a diákok az 1. és 2. szakasza Gyógyszerésztudományi Kar a szibériai Állami Orvosi Egyetem. Ők is használhatja az orvostanhallgatók és a biológiai specialitások egyetemek, önálló megtanulják az alapokat a biofizika.
A kézi rendszeresen ismerteti az elméleti és a tényleges tananyag általános biofizika, sejt biofizika és biofizika szervek és rendszerek.
Bevezetés a Biofizikai
Biofizikai önálló tudomány alakult ki 1966-ban, amikor a nemzetközi tudományos szakszervezetek biophysicists, és a következő meghatározást ennek a tudománynak szerveztek: „biofizika egy bizonyos orientációja gondolat.” Mindazonáltal a vita jellegét biofizika, mint tudomány, és a mai napig is.
Biofizikai történt a kereszteződésekben a biológia és a fizika, és ezért a készítmény biophysicists mindig heterogén. Még látható két irányban a fejlesztés biofizika, és az asszimilációs nem mindig történik zökkenőmentesen. Tehát egyrészt a fizikai jelenségek élet, mint egy önálló tantárgyként eltekintve a biológiai jelentőségét, valamint gyakran minden életmegnyilvánulásától csökken a fizikai törvényeket. Másrészt, éppen ellenkezőleg, azt feltételezzük, hogy amellett, hogy a fizikai törvények az élő rendszerek jellemző, speciális tulajdonságokkal elvben megmagyarázhatatlan szemszögéből a fizika. Ezen okok miatt meghatározása biofizika gyakran homlokegyenest ellenkező jellegű. Például:
„Biofizika - fizikai kémia és kémiai fizika biológiai folyamatok” (P.O.Makarov, 1968).
„Biofizikai - élet fizika jelenségek tanult minden szinten” (Wolkenstein, 1981).
És ugyanakkor:
„Biofizikai - részben a biológia, hogy foglalkozik a fizikai elvek építése és üzemeltetése néhány viszonylag egyszerű biológiai rendszerek” (L.A.Blyumenfeld, 1977).
Ezek a készítmények meghatározása alapvetően két megközelítés biofizika, alapuló módszer ezeknek ellentétes megközelítések.
Érvek „fizikusok” gyakran csökken az a tény, hogy számos komplex biológiai folyamatok jól illeszkednek a keret egy viszonylag egyszerű matematikai modellek (enzimatikus, enzimek fotoinakti, a népesség modell a „ragadozó-zsákmány”).
Támogatói a „biológiai” megközelítés azt állítják, hogy az élő szervezetekben megtalálható különféle jelenségek, amelyek nem tartoznak az élettelen természet. A fő témája ennek elhúzódó vita a kérdést: „csökken, ha minden megnyilvánulása az élet a fizikai és kémiai törvények?”
Módszertani alapja ennek a kérdésnek az az elv volt a kvalitatív visszavezethetetlensége. Azt javasolja, hogy a felhalmozási tudományos ismeretek fognak kapni a fizikai-kémiai magyarázata biológiai probléma, és ugyanabban az időben, fedezze fel az új ismereteket a vadon élő állatok, nem lehet megmagyarázni ebben a szakaszban a szempontból a fizika. A legfőbb gyakorlati következménye az elv minőségi visszavezethetetlensége - csak a „minőségi ötvözet” módszerek a fizika és a biológia tud nyújtani biofizika támogatása
„Biofizikai - naturalista irány, amelynek célja a racionális magyarázata a kapcsolat a fizikai és biológiai szempontból élő anyag.”
History Biofizikai
Azt lehet mondani, hogy a történet kezdődik, hogy a biofizika az alapvető értekezést Cicero (II-III század), „Physiology”. Ez a név származik a szó fizikai - így aztán az úgynevezett tudomány a természet. A tudomány az élővilág Cicero nevű fiziológia. Ezt a nevet már bizonyított a fontos szerepet, a fizika kialakulását az élettudományok.
A XVIII században a fizika, a folyadék dinamika a fejlesztés szakaszai államelmélet gázok, termodinamika, az alapjait a tanítás a villamos energiát. A matematika, kialakult módszerek differenciál-és integrálszámítás. F.Leybnits javaslatot tett az „élő erő» - mV 2 mV szemben a mozgás mértékét. Ebben az időben, akkor írja le az alapelveket hemodinamika, aki később nevezik biofizika (L. Euler).
A következő jelentős lépés a biofizika kapcsolódó felfedezés a biológiai Luigi Galvani villamos (1791). Ő fedezte fel a jelenséget békacomb rángatózni válaszul elektromos kisülés, és azt javasolta a fő szerepet a villamosenergia-átviteli neuromuszkuláris. Luigi Galvani létrehozott mennyiségi összefüggés az irritáció és izgalom, bevezette a „küszöböt”. 1837 Matteucci segítségével galvanométert első regisztrált elektromos potenciál az élő sejtek.
A XIX században, a klasszikus fizika alakult ki a forma, mint tudjuk, ez ma. A határon XIX - XX század alakultak, biofizika, mint egy egységes és integrált rendszer a tudás a vadon élő állatok. Ma biofizika számos olyan szakaszok, amelyek mindegyike alakult
független tudományos irányba. És ha az 1930-as - 40-es akkor még tartom magam egy szakértő biofizika „általában”, de most egy személy nyilvánvalóan nem az erőssége, hogy fedezze valamennyi úticél.
Hogy a tanulmányok a biofizika?
1. § Általános biofizika. Ez magában foglalja a termodinamika biológiai rendszerek, kinetikája biológiai folyamatok, fotobiológia és molekuláris biofizika.
Biológiai termodinamika vagy a termodinamika a biológiai rendszerekben. tanulmányozza átalakulási folyamatokat az anyag és energia az élő szervezetben. Ez a rész a biofizika mostanáig egyengeti az utat a tárgyalások arról, hogy a termodinamika végzik az élő szervezetben. Ennek alapján a rész hozta a fent említett munkájában Lavoisier és Laplace bizonyult az alkalmazhatóságát a termodinamika első főtétele az élő rendszerekben. A további fejlődés ezen a területen vezetett a leírás a Helmholtz hő ekvivalens étel. A legnagyobb hozzájárulása ehhez a folyamathoz tette az osztrák biofizikus Prigogine bizonyult az alkalmazhatóságát a termodinamika második törvénye, hogy a biológiai rendszerek és megalapozta a tanulmány a termodinamika nyílt egyensúlyi rendszerek.
Kinetikája biológiai folyamatok - talán a legközelebb áll a fizika és a kémia területén biofizika. A sebesség és szabályszerűségéről reakciók az élő rendszerekben nem térnek el a többitől. Kizárólagos célja van - tana enzimek, kinetikája enzimes reakciók és módszerek a szabályozás az enzimaktivitás, által leírt Michaelis és Menten.
Fotobiológia. vagy kvantum biofizika - tanulmányozza a kölcsönhatás a sugárzás az élő szervezetekre. A látható fény döntő szerepet játszik a biológiában, mint energiaforrás (fotoszintézis) és információs (látvány). Itt meg kell jegyezni, a nagy hozzájárulása az orosz tudós Mihail Vasziljevics Lomonoszov, aki azt javasolta, háromkomponensű elmélet színlátás, amelyet később talált fejlesztési munkáiban Jung és Helmholtz ( „fiziológiai optika”, 1867). Ők le az optikai rendszer a szem, a jelenség a szállást és feltalálta a „szem tükör” - oftalmoszkópos, hogy ezen a napon alkalmazott retina kutatás.
Molekuláris biofizika - részben nagyon közel van a Fizikai Kémiai és tanul jogszabályok kialakulása és működése a biológiai makromolekulák. Ez a szakasz indult rohamos fejlődésnek a második felében a XX század, mivel nem igényel bonyolult kutatási berendezések. Meg kell jegyezni, Pauling és Corey dolgozik a szerkezet a fehérje molekulák, Watson és Crick - DNS-molekula tanulmány.
II. Cell Biophysics. A téma az ebben a szakaszban az elvek szervezetét és működését az élő sejt és a töredékek a biológiai membránok.
Ez a rész a biofizika kezdett kialakulni kezdete után a Schwann-sejtek elmélet. szerkezete és funkciója sejtmembránok leírták (Robertson, Singer és Nicholson), megfogalmazott fogalmak szelektív permeabilitás membrán (B. Pfeffer és J. de Vries, Overton), tanításait ioncsatornák (Eisenman, Mullins, Hill).
Kísérletek E. du Bois-Reymond és az elmélet W. Ostwald transzmembrán potenciál különbség kezdetét jelezte a tanítás biológiai áram, a ingerlékeny szövetek és vezet, hogy értik a jogszabályok működésének ideg- és izomsejtek.
Mechanizmusok Az információ továbbításának a sejtekben, a tanítás az elsődleges és másodlagos mediátorok és intracelluláris jelátviteli rendszerek - az egyik a gyorsan fejlődő területek a modern biofizika. A kalcium-ionok, ciklikus nukleotidok, hidrolízise membrán foszfoinozitidek termékek, prosztaglandinok, a nitrogén-oxid - egy listát a molekulák módon információt küldjünk a membránon át a sejt és a sejtek közötti frissítik.
Biofizikai mélyebbre be a gyógyszert. Új biofizikai megközelítést alkalmaznak a diagnózis és a kezelés a különböző betegségek. Példaként említhetők a mágneses rezonanciás képalkotás, érő elektromágneses hullámok nagyfrekvenciás sávú, sejtterápiát módszerek, stb
Jellemzők biofizikai módszerek
Amint a fentiekben említettük, az elv nem-redukálhatóságát biofizikából minőségű szükségessé „minőségű ötvözött” fizika és biológiai technikákkal. Biofizikai kutatási módszerek számos közös tulajdonságait.
Először. biofizika működik kvantitatív módszerek, amelyek lehetővé teszik, hogy mérni és objektíven értékelni a jelenség a vizsgálat alatt. Ez a módszertani elvének bevezetése a fizikából.
Második. biofizika tartja az objektumot vizsgált egészére, törés nélkül. Persze, hogy minden mérés óhatatlanul hozza a vizsgált rendszerrel, valamilyen zavar de biofizikai módszerek arra törekszenek, hogy csökkentsék a zavarás minimális. Emiatt, ma már széles körben használják a biofizika olyan eljárások, mint infravörös spektroszkópiával, a tanulmány a visszavert fény, fluoreszcens kutatási módszereket.
Harmadik. fontos módszertani elve Biofizikai a „rendszer megközelítés stratégia.” Biofizikai módszerek alapján a folytonosság a szerkezet és a funkció, figyelembe véve a strukturális és funkcionális kapcsolatokat az élő rendszerek alapelve a szervezetük.
A fenti jellemzők határozzák meg a biofizika, mint önálló tudományterület, amely saját kutatás tárgya és módszertani megközelítések. A következő előadások fognak foglalkozni külön szekciókban biofizika, le ennek eléréséhez fontos a tudomány jelenlegi szakaszában. Különös figyelmet kell fordítani a használatát biofizikai módszerek biológia és az orvostudomány.