Раздел IV. Биофизика

Глава 1. Молекулярная биофизика

1.1. БИОФИЗИКА, ЕЁ ПРЕДМЕТ, СВЯЗЬ С ДРУГИМИ НАУКАМИ. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. ЗНАЧЕНИЕ БИОФИЗИКИ ДЛЯ МЕДИЦИНЫ И ФАРМАЦИИ

Биофизика – наука о физических и физико-химических основах функционирования живого организма на всех уровнях его организации. Принято разделять уровни организации организма на :

1. Молекулярный. Специфика живого начинается с биомакромолекул, так называемых, «живых молекул».

2. Клеточный. Живая клетка – элементарный «квант» жизни.

3. Сложных систем – органов, функциональных систем, организма в целом, сообществ организмов, биосферы в целом.

Соответственно общую биофизику разделяют на молекулярную, клеточную, сложных систем.

Взаимосвязь биофизики с другими науками можно представить схемой:

ФИЗИКА ХИМИЯ

БИОЛОГИЯ

БИОФИЗИКА

МЕДИЦИНА ФАРМАЦИЯ

Биофизика родилась, в основном, в XX веке в результате применения физики и физической химии к биологии. Она стала теоретической основой биологии и нашла важные применения в медицине и фармации.

Биофизика широко использует физические и физико-химические методы исследования - такие как электронную микроскопию, метод меченых атомов, люминесцентный анализ и многие, многие другие. Вместе с тем биофизики разработали и специфические методы исследования. Например, метод спин- зондов и спин меток, метод фотообесцвечивания, метод замораживания-скола-травления-напыления при исследовании биологических мембран, метод стеклянного микроэлектрода и фиксации трансмембранной разности потенциалов при исследовании биопотенциалов и нервного импульса.

Из важнейших применений биофизики в медицине и фармации можно отметить:

1.Изучение процессов в живом организме в норме, при патологии и при лечебном, в том числе, лекарственном воздействии. ( Например, природа нервного импульса, раскрытая биофизиками только во второй половине прошлого века, действие анестетиков и нервно- паралитических ядов. Строение и свойства биологических мембран, транспорт веществ через биомембраны, изучение проблемы преодоления лекарствами биологических барьеров, доставки их в нужное место организма).

2. Разработка методов диагностики. ( Например, электрокардиография, электроэнцефалография, авторадиография, термография).

3. Разработка методов физиотерапии. ( Например, УВЧ-терапия, индуктотермия, микроволновая терапия, лазерная терапия).

4. Разработка методов хирургии. (Например, имплантируемые радионуклиды, ультразвуковая хирургия, лазерная хирургия).

5. Исследования влияния окружающей среды на организм. ( Например, вибрации, радиации)

1.2. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ БИОМАКРОМОЛЕКУЛ , ИХ ФУНКЦИИ В ОРГАНИЗМЕ

Специфика живого начинается с молекул – так называемых биомакромолекул. Основные типы биомакромолекул и их функции в организме приведены в таблице 1.1

ТАБЛИЦА 1.1

Основные типы биомакромолекул. Их функции в организме

1. Нуклеиновые кислоты.

Хранение и передача информации.

2. Белки		1) Структурная (каркас клетки) 2) Ферментативная (все ферменты - белки) 3) Иммунологическая (все антитела - белки) 4) Сократительная (белки актин и миозин–основа саркомера) 5) Энергетическая (окисление белков – освобождение энергии Гиббса, обеспечивающее энергетические потребности организма наряду с окислением липидов и углеводов

3. Липиды

1) Энергетическая 2) Структурная (входят в состав клеточных мембран)

4. Углеводы

1) Энергетическая 2) Структурная (входят в состав оболочек растительных клеток и формируют опорный скелет растений)