Biofizika - biologik fanlar emas .... molekulyar biofizika

Eng qadimgi fanlardan biri, albatta, biologiya hisoblanadi. Insonlar va atrofdagi mavjudotlar yuzaga kelgan jarayonlarga xalqning qiziqishi bizning davrimizdan bir necha ming yil oldin paydo bo'ldi.

Hayvonlarni, o'simliklarni, tabiiy jarayonlarni kuzatish odamlar hayotining muhim qismidir. Vaqt o'tishi bilan bilish juda ko'p miqdorda to'planib, jonli tabiatni va undagi mexanizmlarni o'rganish usullarini ishlab chiqdi va ishlab chiqdi. Bu murakkab fanni tashkil etuvchi ko'plab bo'limlarning paydo bo'lishiga olib keldi.

Hayotning turli sohalarida biologik tadqiqotlar bizga sayyoramiz biomassasini tushunish uchun muhim bo'lgan yangi qimmatli ma'lumotlarni olish imkonini beradi. Ushbu ma'lumotlardan amaliy maqsadlarda (kosmik qidiruv, tibbiyot, qishloq xo'jaligi, kimyo sanoati va boshqalar) foydalaning.

Zamonaviy biologiya

Bugun ko'p qirrali ilm-fanning yutuqlari ko'p ijobiy natijalarga erishishga imkon beradi. Shunday qilib, zamonaviy ilm-fan inson kasalliklari muammolariga virus va bakteriyalar ta'siridan bir qator yechimlarni taklif qiladi. Taxminan 3 oy davomida kosmikda sog'liqqa zarar etkazmasdan, kislorod mikroorganizmlari yoki bir hujayrali o'simliklar manbai sifatida foydalanish mumkin bo'lgan .

Ko'pgina kashfiyotlar barcha jonli tizimlarning ichki strukturasi va faoliyatida biologik tadqiqotlar qilish imkonini berdi. Organizmlarning molekulyar tarkibi, mikroyapıları, inson va hayvon genomlarından, o'simliklardan ko'plab genlarni o'rganib, o'rgangan. Biotexnologiya, hujayra va genetik muhandislikning mahsullari bir mavsum uchun bir nechta o'simliklarni olish imkonini beradi, shuningdek, ko'proq go'sht, sut va tuxum keltiradigan hayvon zotlarini tug'diradi.

Mikroorganizmlarni o'rganish antibiotiklarni olish va ko'plab kasalliklarni fath qilish imkonini beradigan o'nlab va yuzlab vaksinalarni yaratish imkonini berdi, hatto ilgari minglab odamlar va hayvonlarning hayoti butun epidemiyalar tomonidan yo'q qilingan.

Shuning uchun zamonaviy biologiya fani ilm-fan, sanoat va sog'liqni saqlashning ko'plab sohalarida insoniyatning cheksiz imkoniyatlarini anglatadi.

Biologiya fanlari tasnifi

Birinchi bo'lib biologiya fanining alohida bo'limlari paydo bo'ldi. Botanika, zoologiya, anatomiya va sistematika kabi. Keyinchalik texnik vositalar intizomi - mikrobiologiya, virusologiya, fiziologiya va shu kabilarga qaram bo'lib qoldi.

XX-XXI asrda shakllangan va zamonaviy biologiyani rivojlantirishda muhim rol o'ynaydigan bir qator yosh va ilg'or ilmlar mavjud.

Biologik ilmlarni tartibga soladigan birorta ham tasnif yo'q. Ularning ro'yxati har qanday holatda juda ta'sirli bo'lib, ulardan biri deb hisoblang.

Shunday qilib, biz biologik ilmlarni ifodalovchi asosiy xilma-xillikni qamrab olishga harakat qildik. Ushbu texnika va usullarni ishlab chiqadigan ushbu ro'yxat kengaytirilib, to'ldirilmoqda. Shuning uchun bugun biologiya yagona tasnifi mavjud emas.

Ilg'or biologik fanlar va ularning ma'nosi

Biologiyaning eng yosh, zamonaviy va ilg'or ilmlari quyidagilar:

• Biotexnologiya;
• Molekulyar biologiya;
• Fazoviy biologiyasi;
• Biofizika;
• Biokimyo.

Bu ilmlarning har biri XX asrdan ilgari shakllanmagan va shuning uchun insonning amaliy faoliyati uchun yosh, jadal rivojlanayotgan va eng ahamiyatli bo'lgan deb hisoblanadi.

Keling, biofizika kabi, ulardan biri ustida turamiz. 1945 atrofida paydo bo'lgan va butun biologik tizimning muhim bir qismi bo'lgan fan.

Biyofizika nima?

Bu savolga javob berish uchun, avvalambor, kimyo va biologiya bilan yaqin aloqa o'rnatishi kerak. Ba'zi holatlarda bu fanlarning chegaralari juda yaqin bo'lib, ularning qaysi birlari qaysi birlari bilan bog'liq va ustuvor ahamiyatga ega ekanligini tushunish qiyin. Shuning uchun, biofizika - bu molekula, hujayra, organlar darajasida va umuman Biosfera darajasida yashash tizimlarida yuzaga keladigan chuqur jismoniy va kimyoviy jarayonlarni o'rganadigan murakkab bir fandir.

Boshqa har qanday biyofizik ham xuddi shunday tadqiqotlar, maqsadlar va maqsadlarga ega bo'lgan, shuningdek, munosib va mazmunli natijalarga ega bo'lgan ilmdir. Bundan tashqari, ushbu intizom bir nechta yangi yo'nalishlar bilan chambarchas bog'liq.

Tadqiqot ob'ektlari

Biofizika uchun ular turli xil tashkiliy darajalarda biosistemalardir.

1. Mikroorganizmlar (bakteriyalar, viruslar, bir hujayrali mantarlar va alglar).
2. Eng oddiy hayvonlar.
3. Individual hujayralar va ularning tarkibiy qismlari (organellalar).
4. O'simliklar.
5. Hayvonlar (odamlarni ham o'z ichiga oladi).
6. Ekologik jamoalar.

Ya'ni, biofizika bu erda yuz beradigan jismoniy jarayonlarning nuqtai nazaridan hayotni o'rganishdir.

Fanning vazifalari

Dastlab, biofizikchilarning vazifalari tirik mavjudotlar hayotiy faoliyatida jismoniy jarayon va hodisalarning mavjudligini isbotlash va ularni o'rganish, tabiat va ahamiyatni aniqlash edi.

Ushbu fanning zamonaviy muammolari quyidagicha ifodalanishi mumkin:

1. Ularning uzatilishi va saqlanishi bilan birga genlarni va mexanizmlarni o'rganish, mutatsiyalar (mutatsiyalar).
2. Uyali uyg'unlikning ko'p jihatlarini (xujayraning o'zaro munosabatlari, xromosoma va genetik o'zaro ta'sirlar va boshqa jarayonlar) ko'rib chiqing.
3. Polimer molekulalari (oqsillar, nuklein kislotalar, polisakkaridlar) molekulyar biologiyani o'rganish.
4. Kosmogeofizik omillarning tirik organizmlardagi barcha jismoniy va kimyoviy jarayonlarga ta'sirini aniqlash.
5. Fotobiologiya mexanizmlari (fotosintez, fotoperiodizm va boshqalar) chuqurroq namoyon bo'ladi.
6. Matematik modellashtirish usullarini joriy etish va rivojlantirish.
7. Jonli tizimlarni o'rganish uchun nanotexnologiya natijalarini qo'llash.

Ushbu ro'yxatdan biofizika zamonaviy jamiyatning jiddiy va jiddiy muammolarini o'rganayotganligi va bu fanning natijalari inson va uning hayoti uchun juda muhimdir.

Tashkilot tarixi

Ilm-fan sifatida, biofizika nisbatan yaqinda tug'ildi - 1945 yilda, Erwin Schrodinger o'zining "Fizika nuqtai nazaridan hayot" degan asarini nashr etganida. Avvalambor, fizikaning ko'p qonunlari (termodinamik, kvant mexanikasi qonunlari) jonli mavjudotlarning hayotiy faoliyatida va faoliyatida aniq ro'y berganligini ko'rsatgan va ko'rsatgan.

Bu odamning ishlari tufayli biofizika fanining jadal rivojlanishi boshlandi. Biroq, hatto oldinroq, 1922 yilda Rossiya Biofizika institutini yaratdi, uni L. Lazarev boshqarmoqda. U erda asosiy rol to'qimalarda va organlarda qo'zg'alish tabiati o'rganilishiga qaratilgan. Natijada bu jarayonda ionlarning ahamiyati aniqlandi.

Bundan tashqari, turli olimlar tomonidan kashf etilgan bir nechta kashfiyotlar biofizikani tirik tizimlarda yuz beradigan barcha jarayonlarni tushunish uchun zarur bo'lgan to'liq, keng va murakkab bir ilm ekanini tushunishga imkon beradi.

1. Galvani elektr energiyasini ochadi va jonli to'qimalar uchun ahamiyatini (bioelektriklik) ochadi.
2. AL Chizhevskiy biosferada fazoning ta'siri, shuningdek ionlashtiruvchi nurlanish va elektro-gemodinamikani o'rganadigan bir necha fanlarning otasi.
3. Protein molekulalarining batafsil strukturasi faqat rentgen diffraktsiyasi usulini kashf qilganidan so'ng o'rganildi. Bular Peruz va Kendryu (1962) olimlari tomonidan amalga oshirildi.
4. Xuddi shu yili uch o'lchamli DNK tuzilishi aniqlandi (Mauris Uilkins).
5. Neer va Zakman 1991 yilda elektr salohiyatini mahalliy tarzda aniqlash usulini ishlab chiqardi.

Bundan tashqari, bir qator boshqa kashfiyotlar biofizikani rivojlantirish va rivojlanishda jadal va ilg'or modernizatsiya qilish yo'lida foydalanishga imkon berdi.

Biofizika bo'limlari

Ushbu fanni tashkil etadigan bir qator fanlardan iborat. Keling, ulardan eng asosiyini ko'rib chiqaylik.

1. Murakkab tizimlarning biofizikasi - ko'p hujayrali organizmlarning o'z-o'zini boshqarishning barcha kompleks mexanizmlari (sistemogenez, morfogenez, sinergogenez). Bundan tashqari, ushbu intizom ontogeniya va evolyutsion rivojlanish jarayonlarining jismoniy tarkibiy qismlarini, organizmlarning organizm darajasini o'rganadi.
2. Sensor tizimlarning bioakustikasi va biofizikasi - tirik organizmlarning sensorli tizimlari (ko'rish, eshitish, qabul qilish, nutq va boshqalar), turli signallarni uzatish usullari. Organizmlarning tashqi ta'sirini (stimullarini) anglashda energiyani konversiyalash mexanizmlarini aniqlaydi.
3. Nazariy biofizika - biologik jarayonlarning termodinamikasi, organizmlarning tarkibiy qismlarining matematik modellarini o'rganish bilan shug'ullanadigan bir qator kichik fanlarni o'z ichiga oladi. Kinetik jarayonlarni ham ko'rib chiqadi.
4. Molekulyar biofizika - bu biopalimlarning DNK, RNK, oqsillar, polisakkaridlar kabi tarkibiy tarkibiy tuzilishi va faoliyatining chuqur mexanizmlarini ko'rib chiqadi. U ushbu molekulalarning modellari va grafik tasvirlarini yaratish bilan shug'ullanadi, hayotiy tizimlarda xulq-atvor va ularning shakllanishini taxmin qiladi. Bundan tashqari, ushbu intizom hayotiy tizimlarda biopolimerlarni yaratish va ishlatish mexanizmini aniqlash uchun supramolekulyar va submolekulyar tizimlarni yaratadi.
5. Tar biofizikasi. U eng muhim hujayrali jarayonlarni: membranani strukturasining differentsiatsiyasi, bo'linishi, qo'zg'alishi va biopotentsiyasini o'rganadi. Membranalarni transportirovka qilish mexanizmlariga, membrananing va uning atrofidagi qismlarining potentsial farqi, xususiyatlari va tuzilishiga alohida e'tibor qaratiladi.
6. Metabolizm biofizikasi. Ko'rib turgan asosiy jarayonlar - fotosintez, organizmlarning organizmni uyg'unlashishi, gemodinamikasi, issiqlik o'tkazuvchanligi, metabolizm, ionlashtiruvchi nurlanish ta'siri.
7. Amaliy biofizika. Bioinformatika, biometriya, biomexanika, evolyutsion jarayonlar va ontogeniya, patologik (tibbiy) biofizikani o'rganish bir nechta fanlardan iborat. Amaliy biofizikani o'rganish ob'ektlari - mushaklar-skelet tuzilishi, harakatlanish usullari, odamlarni jismoniy xususiyatlarga ko'ra tanib olish usullari. Tibbiy biofizikaga alohida e'tibor berilishi kerak. Organizmlardagi patologik jarayonlarni, molekula yoki tuzilmaning zararlangan qismlarini qayta tiklash usullarini yoki ularning tovonini o'rganadi. Biotexnologiya uchun materiallar beradi. Kasalliklarning, ayniqsa genetiklarning rivojlanishining oldini olish, ularni bartaraf etish va ta'sir mexanizmlarini tushuntirish juda muhim ahamiyatga ega.
8. Hayot habitatining biofizikasi - insonning mahalliy yashash joylarining jismoniy ta'sirini va kosmik kosmosning yaqin va uzoq subyektlarining ta'sirini o'rganadi. Bundan tashqari, biorhythms, havo sharoitlari va biofields jonzotlar ustidan ta'siri ham hisobga olinadi. Atrof-muhit holatining salbiy ta'sirini oldini olish bo'yicha chora-tadbirlarni ishlab chiqadi .

Bu intizomlar jonli tizimlarning hayot mexanizmlarini, biosferaning ta'siri va ularga turli xil sharoitlarni tushunishni rivojlantirishga ulkan hissa qo'shadi.

Zamonaviy yutuqlar

Biyofizikaning yutuqlari bilan bog'liq eng muhim voqealarning bir nechasini keltiramiz:

• Organizmlarning klonlash mexanizmlari aniqlandi;
• Jonli tizimlarda nitrat kislota va konvertatsiya qilish xususiyatlari o'rganildi;
• Kichkina va matritsa RNKning o'zaro aloqasi o'rnatildi, kelajakda ko'plab tibbiy muammolarni (kasalliklarni bartaraf etish) hal etishga imkon beradi;
• Avtoulovlarning jismoniy tabiati aniqlangan;
• Molekulyar biofizikchilarning ishi tufayli DNKning sintezi va replikatsiyasi aspektlari o'rganilib, bu jiddiy va murakkab kasalliklar uchun yangi dori vositalarini yaratishga imkon berdi;
• Fotosintez jarayoni bilan bog'liq barcha reaktsiyalarning kompyuter modellari yaratildi;
• Organizmni ultratovush tekshiruv usullari ishlab chiqildi;
• Kozmogeofizik va biokimyoviy jarayonlar orasidagi aloqa o'rnatildi;
• Sayyoradagi iqlim o'zgarishini taxmin qilish;
• Trombotik kasalliklarning oldini olishda urokenaz fermentlarining ahamiyatini va urishdan keyingi oqibatlarini bartaraf etish;
• Protein tarkibida, qon aylanish tizimi va tananing boshqa qismlarida bir qator kashfiyotlar ham qilingan.

Rossiyada biofizika instituti

Mamlakatimizda Moskva davlat universiteti mavjud. M.V.Lomonosov. Ushbu o'quv muassasasi asosida Biofizika fakulteti faoliyat ko'rsatmoqda. Bu sohada malakali mutaxassislarni tayyorlaydigan kishi.

Kelajak mutaxassislarga sifatli boshlanishni berish juda muhimdir. Ular og'ir ishni kutishmoqda. Biofizik tirik mavjudotlardagi jarayonlarning barcha nozikliklarini tushunishga majbur. Bundan tashqari, talabalar fizikani tushunishlari kerak. Axir bu murakkab fan - biofizika. Darslar biofizikani bog'laydigan barcha fanlarni qamrab olishi va biologik va jismoniy savollarni ko'rib chiqish uchun mo'ljallangan.