Методи біофізичних досліджень

1. Рентгеноструктурний аналіз - дослідження атомної структури речовини, за допомогою дифракції рентгенівських променів. За дифракційної картині встановлюють розподіл електронної густини речовини, а вже по ній можна визначити, які атоми містяться в речовині і як вони розташовані. Дослідження кристалічних структур, рідин і білкових молекул.

2. Колонкова хроматографія - різний розподіл і аналіз сумішей між 2 фазами - рухомою і нерухомою. Вона може бути пов'язана з різним ступенем речовини абсорбції або з різним ступенем іонного обміну. Може бути газовою, або рідинної. Розподіл речовин використовують в капілярах - капилярная, або в трубках, заповнених сорбентом - колончатая. Можна проводити на папері, платівках

4. Електронна мікроскопіядослідження за допомогою електронного мікроскопа, який працює на довжинах невидимого (не світлового) діапазону електро-магнітних хвиль. Наприклад – у інфрачервоному або рентгенівському діапазоні.

Ультрафіолетова мікроскопія - дослідження в УФ променях біологічних об'єктів підвищує контрастність зображення, особливо внутрішньоклітинних структур і вона дозволяє досліджувати інші клітини без попереднього фарбування і фіксації препарату Різновид Електронної мікроскопії.

Зв’язок біофізики з іншими науками

Біофізика виникла на стику більш давніх фундаментальних наук: фізики,

біології, хімії, медицини, математики. Тому, людина, що займається біофізикою,

повинна бути освіченою у всіх цих галузях. Доречи, основоположник цієї

наукиЛеонардо Ейлер(1707-1783) був всебічно розвинутою людиною. Перед усім він

був математиком і механіком. Але біофізика, як наука, визначилася після того, як

Ейлер відкрив закони теорії гідродинаміки, для пояснення руху крові по судинах. Зараз

біофізика має тісні зв’язки із статистикою, комп’ютерними науками (інформатика,

програмування).

Основні розділи біофізики

Спеціалізації сучасної біофізики:

– Молекулярна біофізика вивчає фізико-хімічні властивості йфункціональну роль біологічних макромолекул (біополімерів) та молекулярних комплексів (ультраструктур) живих організмів, які створюють функціональні одиниці клітин, та характер їхньої взаємодії з іонами, молекулами і радикалами, їхню просторову будову й енергетику 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 проникненості, каталітичну активність, електро- та хімозбудливість, також енергетичні процеси клітини, її механічні. 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 явища та механізми системогенезу (еволюція, індивідуальний розвиток) та функціонування живих організмів чи біоценозів (соціуму), проблеми регулювання й саморегулювання на рівні клітин, органів, організмів та біоценозів і біосфери в цілому;

– Теоретична і математична біофізика розглядає теоретичні основи біофізики, зокрема, питання кінетики і термодинаміки, здійснює математичне моделюванн біологічних процесів, структури та властивостей окремих макромолекул і субклітинних утворень (макромолекулярних комплексів);

– Прикладна біофізика здійснює цільові дослідження питань прикладного характеру та використання знань, методів, контролю чи керування явищами задля прикладних розробок та їхнього застосування: медична, екологічна та технічні (біотехнічні) чи технологічні їх напрямки:

– біоінформатика, саме з позиції коммунікацій, програм та читання, запису, трансляції, сприйняття, обробки сигналів у природних біосистемах є ґрунтовним розділом біофізики сенсорних систем – психофізика, комунікативна та ергономічна біофізика;

– біометрія – метрологічна, медична, ергономічна, біотехнічна, екологічна;

– біомеханіка повязує функції та структуру опорно-рухового

апарату з рухом біосистем – протезування, робототехніка, ергономіка,

дизайн, архітектура;

– біофізикаеволюційних процесів та індивидуальний розвиток –системогенез, гомеостаз, формоутворення, провідні чинники норми розвитку та життєдіяльності, патогенезу і їхні оздоровчий чи реабі-літаційний, біомедичний, психофізичний аспекти);

– біофизіка періодичних (циклічних) процесів – біоритмологія та хрономедицина, адаптаційні механізми, періодичні процеси, фізичні умови та стимули для компенсації чи посилення дії періодичних умов природних чи штучних джерел впливу;

– екологічна гео-біофізика – дослідження, класифікація біофізичних аномалій геофізичного та антропогенного походження, контроль та запобігання і профілактика їх негативного впливу;

– біофізичні продуктивні технології – біонічний, нанотехнологічний,фармакологічний, харчовий чи біопродуктивний напрямки (отримання біогазу, рідке біопальне чи технічні розчинники та масла, селективні та конструкційні матеріали тощо).

Вчені, що зробили істотний внесок у розвиток біофізики:

Ейлер (1707-1783) - закони теорії гідродинаміки, для пояснення руху крові по судинах

Лавуазьє (1780) - вивчав обмін енергії в організмі

Гальвані (1786) - основоположник вчення про біопотенціалів, про тваринну електрику

Гельмгольц (1821) – визначив швидкість поширення процесів збудження вздовж нерва

Рентген - намагався пояснити механізми м'язового скорочення з позиції пьезо - ефектів

Арреніус- закони класичної кінетики для пояснення біологічних процесів

Ломоносов - закон збереження і перетворення енергії

Сєченов - вивчав транспорт газу в крові

Лазарєв - основоположник вітчизняної біофізичної школи

Полінг - відкриття просторової структури білка

Уотсон і Крик - відкриття подвійної структури ДНК

Ходжкин, Хакслі, Катц - відкриття іонної природи біоелектричних явищ

Пригожин -теорія термодинаміки необоротних процесів

Ейген - теорія гіперциклу, як основа еволюції

Сакман, Неер - встановили молекулярну структуру іонних каналів

____________________________________________________________

Повторення деяких тем з фізики