Біофізика

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.

Біофі́зика — галузь науки, яка вивчає фізичні та фізико-хімічні явища життя на всіх рівнях, починаючи з молекул і клітин і закінчуючи організмами в цілому.

Зміст біофізики не обов'язково пов'язано із застосуванням фізичних приладів у біологічному експерименті.

Біофізичне дослідження характеризує фізична постановка завдання, котре стосується живої природи, та застосування фізичних понять і термінів щодо опису біологічних явищ. Біофізика вивчає також дію фізичних факторів навколишнього середовища на живу матерію. Великою перевагою біофізики є можливість використання непрямих, опосередкованих методів дослідження об'єктів пізнання (безпосереднє вивчення яких з певних причин неможливе) шляхом дослідження їх моделей. Для розуміння перебігу фізико-хімічних процесів у клітинах вищих організмів використовуються як моделі більш прості організми, ізольовані клітини або культури клітин, де механізми, що вивчаються, влаштовані простіше. Застосовуються також чисто фізико-хімічні моделі, призначення яких полягає у виділенні явища в «чистому» вигляді з метою показу його сутності.

Сучасна біофізика використовує найновіші методи кількісного дослідження, що дає змогу одержувати кількісні залежності між змінами різних фізико-хімічних параметрів живої системи.

Удосконалення й розроблення в цьому напрямку методів з вимірювання електричних потенціалів, іонних струмів, діелектричних властивостей, електропровідності, спектральних характеристик, хемолюмінесценції та інших є важливим джерелом при розв'язанні багатьох проблем сучасної біології. Біофізика з'ясовує важливі практичні завдання і разом з іншими науками є теоретичною основою біології та медицини.

[ред.] Напрямки досліджень

Основні напрямки досліджень:

Сучасна біофізика поділяється на кілька підрозділів.

• Молекулярна біофізика вивчає фізико-хімічні властивості й функціональну роль біологічних макромолекул (біополімерів) та молекулярних комплексів (ультраструктур) живих організмів, які створюють функціональні одиниці клітин, характер взаємодії їх з іонами, молекулами і радикалами, їх просторової будови й енергетики процесів, що в них відбуваються.
• Біофізика клітини вивчає фізико-хімічні основи функціонування клітини, будову й основні функції біологічних мембран (поверхневої плазматичної мембрани та мембран внутрішньоклітинних органоїдів) — їх проникності, адгезивності, каталітичної активності, електро- та хімозбудливості, — енергетичні процеси клітини, її механічні та електричні властивості.
• Біофізика органів чуття з'ясовує молекулярні фізико-хімічні механізми рецепції, вивчає процеси трансформації енергії зовнішніх стимулів у специфічні реакції нервових клітин і механізмів кодування інформації в органах чуття.
• Біофізика складних систем досліджує проблеми регулювання й саморегулювання складно влаштованих багатоклітинних систем, а також термодинамічні й кінетичні особливості їх функціонування.
• Теоретична і математична біофізика розглядає теоретичні основи біофізики, зокрема питання кінетики і термодинаміки, здійснює математичне моделювання біологічних процесів, структури та властивостей окремих макромолекул і субклітинних утворень (макромолекулярних комплексів).

---

наука, що вивчає фізичні і фізико-хімічні закономірності в життєдіяльності рослинних і тваринних організмів, а також механізм дії фізичних факторів на організми. Спочатку Б. розвивалась як частина фізіології, і тільки в 20 ст., завдяки досягненням фізики і фізичної хімії, з одного боку, і фізіології, з другого, вона виділилась в самостійну науку. У 18 ст. М. В. Ломоносов, виходячи з уявлень про хімічний зв'язок подразних молекул матерії з молекулярними й ефірними структурами нервів, описав механізм подразнень в чутливих нервах і поширення збудження в нервах, а також пояснив, як виникає відчуття смаку і нюху. Італійський фізіолог Л. Гальвані (1791) поклав початок електробіології, довівши, що в живих тканинах є електрика. В 19 ст. німецький фізіолог Г. Гельмгольц визначив швидкість поширення процесів збудження вздовж нерва і заклав основи сучас. фізіологічної оптики і фізіологічної акустики. Вітчизняні фізіологи І. М. Сєченов, О. Ф. Веріго, О. Ф. Самойлов, М. Є. Введенський, О. О. Ухтомський, Д. С. Воронцов розробили Б. м'язів і нервів. К. А. Тімірязєв, спираючись на закон збереження енергії, вперше встановив (1875) кількісну залежність між швидкістю фотосинтезу і вбиранням хлорофілом світлових хвиль різної довжини. Український фізіолог В. Ю. Чаговець, виходячи з теорії електролітичної дисоціації, вперше (1896) висунув фізико-хімічну теорію електричних явищ у живих тканинах, яку він докладно розвинув у своїх наступних працях.

Радянський фізіолог та біофізик П. П. Лазарєв вперше розробив точні фізичні методи обліку поглинутої енергії, встановив зв'язок між поглинанням енергії і фотохімічною дією, розвинув іонну теорію збудження В. Нернста і розробив теорію адаптації стосовно до всіх органів чуття і центральної нервової системи.

В останнє десятиріччя найбільш інтенсивно розвивається радіобіологія — розділ Б., що вивчає вплив іонізуючих випромінювань на живий організм. Відкриття Фрєдеріком та Ірен Жоліо-Кюрі (1932) штучної радіоактивності збагатило біологічну науку новими точними методами дослідження (мічені атоми, авторадіографія, гісторадіографія та ін.), які дали можливість глибоко вивчати обмінні процеси в організмі. Застосування штучних радіоактивних ізотопів у медицині розширило можливості діагностики і лікування окремих хвороб, зокрема деяких форм рака. В наш час, коли людина опанувала ядерну енергію, перед Б. постають нові актуальні проблеми: захист від шкідливих ядерних випромінювань, вивчення впливу на організм умов міжпланетних подорожей тощо.

Проблеми Б. широко опрацьовуються в СРСР. На Україні дослідження в галузі Б. провадяться зокрема в Ін-ті фізіології ім. О. О. Богомольця Академії наук УРСР.

Літ.: Андреев Ю. Н., Дзюбенко М. С. Физика в современной медицине. Л., 1953; Воронцов Д. С. Раздражительность и возбуждение как обтцие свойства живьіх образований. «Наукові записки н.-д. ін-ту фізіології тварин КДУ», 1947, т. 2, в. 2: Лазарев П. П. Современные проблеми биофизики. М.—Л., 1945; Чаговец В. Ю. Избранные труды. К., 1957.

[ред.] Література

• ВАК України. Паспорт спеціальності.
• Українська радянська енциклопедія