биофизика

Лексикон на биологията: биофизика

ЕСЕ

Франк Айзенхабер

биофизика

История на биофизиката

Биофизичният метод

Класификация по подобласти

Биофизиката може да бъде класифицирана в подзони както от физическа, така и от биологична гледна точка. Физически мотивирано подразделение би напр. Б. съдържа следните точки:
1) (класическа) механика, напр. Б. а) молекулярна механика (конформационен анализ на биомакромолекули), б) механика на биомембраните, в) биомеханика на костно-мускулните системи (походка, скок, полет). 2) механика на флуидите, напр. Б. а) ултрацентрифугиране на биомакромолекули, б) вискозитет на клетъчната плазма, в) реология, напр. Б. хемодинамика, г) хидродинамика на плувците, д) аеродинамика на полета (насекоми, птици) и др. - Този списък вече показва, че подобна система, ориентирана към метод, не отчита особеностите на обекта на изследване и следователно остава непоследователна. Само класификацията на биофизиката според биологичните нива на организация прави ясни основните аспекти на изграждането на биологичните системи. След това се прави разлика:

1) Молекулярна биофизика

2) Биофизиката на мембраните, биомакромолекулните агрегати и органелите

В биологичните системи множество понякога противоречащи си процеси трябва да протичат едновременно и да бъдат регулирани, като се вземат предвид различни фактори. Живите системи решават този проблем чрез образуването на макромолекулни комплекси и чрез компартментализация. Ефекторните молекули (напр. Ензими) се модулират в своята активност от голям брой други протеини, с които образуват големи агрегати. Биологичните мембрани разделят живите системи на отделения - пространствени секции, на които са възложени специални задачи в жизнената дейност. Тази подзона на биофизиката включва изследване на изграждането на биологични мембрани, транспортни процеси през мембраните (мембранен транспорт), генезис на мембранния потенциал, синаптични процеси (синапси), свързани с мембраната ензимни процеси като фотосинтеза, фоторецепция и механохимия на съкратителни молекулни агрегати (актин, миозин), Моторни протеини, мускулна контракция, плъзгащ се нишковиден механизъм) и др. Изследваните системи обикновено са с такава сложност, че атомната разделителна способност на изследваната структура вече не е възможна.

3) Клетъчна биофизика и биофизика на тъкани, органи и отделни организми

Клетката е основният градивен елемент на биологичните системи. Няма живот на земята без клетъчна организация. В най-простия случай организмът се състои от една клетка (единична клетка, протоцит). Важни въпроси в този клон на биофизиката се отнасят до термодинамиката на живите системи, биомеханиката и биостатиката, ефекта на екстремни физични фактори върху биологичните системи (например радиационна биофизика; радиационна биология), ефекта на гравитацията, налягането (геобиофизика), температурата и осмотично активните Вещества (антифризни протеини, белтъци с нуклеация на лед, термофилия, халофилия) и биофизични аспекти на онтогенезата (включително стареене).

4) Биофизиката на популациите

Тази подзона също често е Биофизика на сложни системи Наречен. Неговите задачи включват описание на биологичните еволюционни процеси (включително филогенеза и произхода на живота) и изследване на контрола и обработката на информация на биологичните системи от молекулярно до екологично ниво. Обикновено биофизичното моделиране на еволюционни процеси води до анализ на сложни уравнения на частичните диференции, които описват състоянието на популациите като функция от времето.

Приложения на биофизиката

Лит .: Адам, Г., Логер, П., Старк, Г.: Физическа химия и биофизика. Берлин 3 1995. Breckow, J., Greinert, R.: Биофизика. Представяне. Берлин 1994. Кантор, К.Р., Шимел, П.Р .: Биофизична химия. Ню Йорк 1980. Надолу, М.: Молекулярна биофизика. Висбаден 1996. Glaser, R.: Биофизика. Йена 4 1996. Hoppe, W., Lohmann, W., Markl, H., Ziegler, H.: Биофизика. Хайделберг - Ню Йорк 2 1982.

биофизика

Някои примери за задачи и резултати в биофизиката