Biofyzika - Biologické vědy je .... molekulární biofyzika

Jedna z nejstarších věd je samozřejmě biologie. Zájem lidí o procesy probíhající uvnitř sebe a okolních bytostí vznikly několik tisíc let před naší dobou.

Pozorování živočichů, rostlin, přírodních procesů byla důležitou součástí života lidí. S časem znalostí se shromáždily hodně, zlepšily se a rozvinuly metody studia živé přírody a mechanismy, které se v ní vyskytují. To vedlo k vzniku mnoha částí, které tvoří komplexní vědu ve všech.

Biologický výzkum v různých oblastech života nám umožňuje získat nové cenné údaje důležité pro pochopení biomasy planety. Využijte tyto znalosti pro praktické účely (výzkum vesmíru, medicína, zemědělství, chemický průmysl atd.).

Moderní biologie

Dosavadní úspěchy této mnohostranné vědy umožňují dosáhnout mnoha pozitivních výsledků. Moderní věda tedy nabízí řadu řešení problémů lidských onemocnění z účinků virů a bakterií. Stalo se tak možné zůstat ve vesmíru bez poškození zdraví po dobu asi 3 měsíců, při použití jako zdroje kyslíkových mikroorganismů nebo jednobuněčných rostlin.

Mnoho objevů umožnilo provádět biologický výzkum v oblasti vnitřní struktury a fungování všech živých systémů. Molekulární složení organismů, jejich mikrostruktura, studovalo a studovalo mnoho genů z lidských a zvířecích genomů, rostlin. Zásluhy biotechnologie, buněčného a genetického inženýrství umožňují získávat několik výnosů rostlin za sezónu a také chovat plemena zvířat, která dodávají více masa, mléka a vajec.

Studium mikroorganismů umožnilo získávat antibiotika a vytvářet desítky a stovky vakcín, které umožňují dobývání mnoha nemocí, dokonce i těch, které předtím tisíce životů lidí a zvířat byly odnášeny celou epidemií.

Moderní věda o biologii je tedy neomezenými možnostmi lidstva v mnoha odvětvích vědy, průmyslu a ochrany zdraví.

Klasifikace biologických věd

Část prvně se objevila soukromá sekce věd o biologii. Botanika, zoologie, anatomie a systematika. Později se začala tvořit více závislá na disciplíně technického vybavení - mikrobiologie, virologie, fyziologie a tak dále.

Existuje řada mladých a progresivních věd, které vznikly teprve v XX-XXI století a hrají důležitou roli v moderním vývoji biologie.

Neexistuje jedna, ale několik klasifikací, podle kterých lze biologický vědu umístit. Seznam je docela působivý ve všech případech, zvažte jeden z nich.

Proto jsme se pokoušeli pokrýt hlavní rozmanitost, kterou představují biologické vědy. Tento seznam s vývojem technik a metod studia se rozšiřuje a doplňuje. Jednotná klasifikace biologie tedy dnes neexistuje.

Progresivní biologické vědy a jejich význam

Nejmladší, moderní a progresivní vědní obory biologie jsou:

• Biotechnologie;
• Molekulární biologie;
• Prostorová biologie;
• Biofyzika;
• Biochemie.

Každá z těchto věd vznikla nejdříve ve dvacátém století, a proto je správně považována za mladou, intenzivně se rozvíjející a nejvýznamnější pro praktickou činnost člověka.

Pojďme se zabývat jedním z nich, jako je biofyzika. Je to věda, která se objevila kolem roku 1945 a stala se důležitou součástí celého biologického systému.

Co je to biofyzika?

Chcete-li odpovědět na tuto otázku, je třeba nejprve poukázat na její těsný kontakt s chemií a biologií. V některých otázkách jsou hranice mezi těmito vědami tak blízko, že je obtížné pochopit, která z nich je konkrétně zapojena a prioritou. Proto je třeba zvážit biofyziky jako složitou vědu, která studuje hluboké fyzikální a chemické procesy, které se vyskytují v živých systémech na úrovni molekul, buněk, orgánů a na úrovni biosféry jako celku.

Jako každá jiná, biofyzika je věda, která má svůj vlastní předmět studia, cíle a cíle, stejně jako důstojné a smysluplné výsledky. Kromě toho tato disciplína úzce souvisí s několika novými směry.

Objekty výzkumu

Lékaři pro biofyziky jsou biosystémy na různých organizačních úrovních.

1. Mikroorganismy (bakterie, viry, jednobuněčné houby a řasy).
2. Nejjednodušší zvířata.
3. Jednotlivé buňky a jejich strukturní části (organely).
4. Rostliny.
5. Zvířata (včetně lidí).
6. Ekologické komunity.

To znamená, že biofyzika je studium živých z pohledu fyzických procesů, které se v něm vyskytují.

Úkoly vědy

Zpočátku bylo úkolem biofyziků prokázat existenci fyzikálních procesů a jevů v životním životě živých bytostí a studovat je, zjišťovat jejich povahu a význam.

Moderní problémy této vědy lze formulovat takto:

1. Studovat strukturu genů a mechanismy, které doprovázejí jejich přenos a ukládání, mutace (mutace).
2. Zvažte mnoho aspektů buněčné biologie (interakce buněk mezi sebou, chromozomální a genetické interakce a další procesy).
3. Studovat ve složité molekulární biologii molekuly polymerů (proteiny, nukleové kyseliny, polysacharidy).
4. Identifikujte vliv cosmogeofyzických faktorů na průběh všech fyzikálních a chemických procesů v živých organizmech.
5. Podrobněji odhalují mechanismy fotobiologie (fotosyntéza, fotoperiodism a tak dále).
6. Zavést a vyvinout metody matematického modelování.
7. Aplikujte výsledky nanotechnologie na studium živých systémů.

Z tohoto seznamu je zřejmé, že biofyzika zkoumá spoustu významných a vážných problémů moderní společnosti a výsledky této vědy mají pro člověka a jeho život velký význam.

Historie formace

Jako věda se biofyzika narodila poměrně nedávno - v roce 1945, kdy Erwin Schrodinger publikoval svou práci "Co je život z hlediska fyziky". Byl to ten, kdo poprvé všiml a naznačil, že mnoho zákonů fyziky (termodynamické, zákony kvantové mechaniky) se odehrává právě v životně důležité činnosti a práci organismů živých bytostí.

Díky práci tohoto člověka začal intenzivní vývoj vědy o biofyziky. Nicméně ještě dříve, v roce 1922, Rusko vytvořilo Ústav biofyziky, v čele s PP Lazarevem. Tam je hlavní roli přiřazena ke studiu povahy excitace v tkáních a orgánech. Výsledkem bylo zjištění významu iontů v tomto procesu.

Dále řada zjištění různých vědců umožňuje pochopit, že biofyzika je kompletní, rozsáhlá a složitá věda, nezbytná pro pochopení všech procesů vyskytujících se v živých systémech.

1. Galvani otevírá elektřinu a její význam pro živé tkáně (bioenergie).
2. AL Chizhevský je otec několika disciplín, které studují vliv prostoru na biosféru, stejně jako ionizační záření a elektro-hemodynamiku.
3. Podrobná struktura proteinových molekul byla studována až po objevení metody rentgenové difrakce. To udělali vědci Peruz a Kendryu (1962).
4. Ve stejném roce byla objevena trojrozměrná struktura DNA (Maurice Wilkins).
5. Neer a Zakman v roce 1991 dokázali vyvinout metodu lokálního fixování elektrického potenciálu.

Také řada dalších objevů umožnila vědecké biofyziky zahájit intenzivní a progresivní modernizaci ve vývoji a formování.

Sekce biofyziky

Existuje řada disciplín, které tvoří tuto vědu. Zvažme nejzákladnější z nich.

1. Biofyzika komplexních systémů - zvažuje všechny složité mechanismy samoregulace mnohobuněčných organismů (systemogeneze, morfogeneze, synergogeneze). Také tato disciplína zkoumá charakteristiky fyzické složky procesů ontogeneze a evolučního vývoje, úrovně organizace organismů.
2. Bioakustika a biofyzika senzorických systémů - studium senzorických systémů živých organismů (zrak, sluch, recepce, řeč a další), způsoby vysílání různých signálů. Určuje mechanismy konverze energie při vnímání vnějších vlivů (podnětů) organismů.
3. Teoretická biofyzika - zahrnuje řadu sub-věd zapojených do studia termodynamiky biologických procesů, konstrukce matematických modelů strukturních částí organismů. Také zvažuje kinetické procesy.
4. Molekulární biofyzika - zvažuje hluboké mechanismy strukturní organizace a fungování takových biopolymerů jako jsou DNA, RNA, proteiny, polysacharidy. Zabývá se konstrukcí modelů a grafických obrazů těchto molekul, předpovídá chování a jejich tvorbu v živých systémech. Také tato disciplína staví supramolekulární a submolekulární systémy pro určení mechanismu konstrukce a provozu biopolymerů v živých systémech.
5. Buněčná biofyzika. Studie nejdůležitějších buněčných procesů: diferenciace, dělení, buzení a biopotenciál membránové struktury. Zvláštní pozornost je věnována mechanismům membránového transportu látek, rozdílu potenciálů, vlastnostem a struktuře membrány a okolních částí.
6. Biofyzika metabolismu. Hlavními zvažovanými procesy jsou fotosyntéza, solarizace a adaptace organismů k ní, hemodynamika, regulace tepla, metabolismus, ionizující záření.
7. Aplikovaná biofyzika. Skládá se z několika oborů: bioinformatika, biometrie, biomechanika, studium evolučních procesů a ontogeneze, patologická (lékařská) biofyzika. Předměty studia aplikované biofyziky jsou muskuloskeletální systém, metody pohybu, způsoby rozpoznání lidí fyzickými vlastnostmi. Lékařská biofyzika si zaslouží zvláštní pozornost. Zkoumá patologické procesy v organizmech, způsoby rekonstrukce poškozených úseků molekul nebo struktur nebo jejich náhradu. Poskytuje materiál pro biotechnologii. Má velký význam při prevenci vývoje onemocnění, zejména genetických, jejich eliminaci a vysvětlení mechanismů účinku.
8. Biophysics of habitat - zkoumá fyzický dopad obou místních stanovišť bytostí a vliv blízkých i vzdálených subjektů vesmíru. Zohledňuje rovněž biorytmy, vliv povětrnostních podmínek a biologických polí na stvoření. Vypracovává metody opatření k prevenci negativních dopadů podmínek prostředí.

Všechny tyto disciplíny významně přispívají k rozvoji pochopení mechanismů života živých systémů, vlivu biosféry a různých podmínek na ně.

Moderní úspěchy

Můžete volat některé z nejvýznamnějších událostí, které se vztahují k dosažení biofyziky:

• otevřel klonování mechanismy organismů;
• Funkce a transformace role oxidu dusnatého v živých systémech;
• vzájemný vztah malých a messenger RNA, která bude v budoucnu pomůže najít řešení pro mnoho zdravotních problémů (vyloučení nemocí);
• otevřené autowaves fyzikální povaha;
• díky práci molekulární biofyziky studoval aspekty syntézu a replikaci DNA, který vyústil v schopnost vytvořit celou řadu nových léků z vážných a komplexních onemocnění;
• Počítačový model ze všech reakcí, které doprovázejí proces fotosyntézy;
• vyvinuté metody pro ultrazvukové vyšetření těla;
• vytvořeno mezi cosmogeophysical a biochemických procesů;
• předpovídal klimatické změny na naší planetě;
• otevření hodnoty urokenazy enzymu v prevenci trombózy onemocnění a eliminovat účinky po mrtvici;
• také řadu objevů proteinové struktury, oběhový systém a další části těla.

Ústav biofyziky v Rusku

V naší zemi je Moskevská státní univerzita. M. V. Lomonosova. Na základě této vzdělávací instituce působí biofyziky oddělení. Byl to on, kdo připravuje kvalifikované odborníky pro práci v této oblasti.

Je důležité, aby kvalita spuštění budoucí profesionály. Čekají na obtížnou práci. Biofyzik povinni pochopit všechny složitosti procesů probíhajících v živých bytostí. Kromě toho, studenti potřebují porozumět fyzice. Je to složitá věda - biofyzika. Přednášky jsou konstruovány tak, aby zahrnovala všechny disciplíny zapojené do biofyziky a komponenty, a k pokrytí zvážení jak biologické a fyzikální povahy.