Қазақстандағы биофизикалық зерттеулердің тарихы және қазіргі жағдайы
І.Кіріспе
ІІ.Негізгі бөлім
1.Биофизика ғылымының даму тарихы
2.Биофизиканың Қазақстанда іргелі жеке ғылым саласы болып қалыптасуы
3. 3. Биофизика кафедрасының жүргізген зерттеулер.С.Т. Төлеуханов, М.С. Кулбаева, Н.Т. Аблайханова т.б. зерттеулері
ІІІ.Қорытынды
VI.Пайдаланылған әдебиеттер
ІІ.Негізгі бөлім
1.Биофизика ғылымының даму тарихы
2.Биофизиканың Қазақстанда іргелі жеке ғылым саласы болып қалыптасуы
3. 3. Биофизика кафедрасының жүргізген зерттеулер.С.Т. Төлеуханов, М.С. Кулбаева, Н.Т. Аблайханова т.б. зерттеулері
ІІІ.Қорытынды
VI.Пайдаланылған әдебиеттер
Биофизика – биологиялық құбылыстардың негізінде жататаын ең қарапайым және фундаменталді қатынастар туралы ғылым. Биофизиканың теориялық құрылымы мен үлгісі энергияның және күштің, арақатынастар типтерінің физикалық ұғымдарына және формалды кинетиканың, физиканың, термодинамиканың ақпараттар теориясының жалпы ұғымдарына негізделген. Бұл ұғымдар материя қозғалысының жалпы заңдылықтары мен арақатынастарының табиғатына көрініс береді, ал бұл физика – фундаменталді жаратылыстану ғылымы пәнін құрайды. Биологиялық ғылым ретінде биофизиканың басты назары биологиялық үрдістер мен құбылыстарда жатыр. Қазіргі кездегі биофизиканың негізгі тенденциясы – тірі құрылымдық ұйымның молекулярлық негізін құрайтын ең терең элементарлы деңгейге жету болып табылады.
Биофизиканың қазіргі даму кезіненінде принципті өзгерістер болды, олар ең алдымен күрделі жүйелер биофизикасы мен молекулярлы биофизиканың жедел дамуымен байланысты. Дәл осы биологиялық жүйелердің динамикалық мінез-құлығының заңдылықтарымен және биожүйелердегі молекулярлық арақатынастар механизмдерімен айналысатын салаларда жалпы нәтижелер алынды, олардың негізінде биофизиканың өзіндік теориялық базасы қалыптасты. Кинетика, термодинамика, биологиялық жүйелерді реттеу теориясы, биополимерлер құрылысы және олардың электронды конформациондық қасиеттері секілді салаларда құрастырылатын теориялық үлгілер, биофизикада нақты биологиялық үрдістерді сараптауға негіз құрайды.
Биофизиканың қазіргі даму кезіненінде принципті өзгерістер болды, олар ең алдымен күрделі жүйелер биофизикасы мен молекулярлы биофизиканың жедел дамуымен байланысты. Дәл осы биологиялық жүйелердің динамикалық мінез-құлығының заңдылықтарымен және биожүйелердегі молекулярлық арақатынастар механизмдерімен айналысатын салаларда жалпы нәтижелер алынды, олардың негізінде биофизиканың өзіндік теориялық базасы қалыптасты. Кинетика, термодинамика, биологиялық жүйелерді реттеу теориясы, биополимерлер құрылысы және олардың электронды конформациондық қасиеттері секілді салаларда құрастырылатын теориялық үлгілер, биофизикада нақты биологиялық үрдістерді сараптауға негіз құрайды.
Интернет желісі:
https://ru.wikipedia.org/wiki/Биофизика
http://pps.kaznu.kz/kz/Main/ChairPublications/77/2/1/0
Пайдаланған әдебиеттер:
1. С.Төлеуханов «Биофизика»
2. Вестник КазНу
https://ru.wikipedia.org/wiki/Биофизика
http://pps.kaznu.kz/kz/Main/ChairPublications/77/2/1/0
Пайдаланған әдебиеттер:
1. С.Төлеуханов «Биофизика»
2. Вестник КазНу
Әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті
Факультет: Механика-математика факультеті
Кафедра: Математикалық және компьютерлік модеьдеу
СӨЖ
Тақырыбы: Қазақстандағы биофизикалық зерттеулердің тарихы және қазіргі жағдайы
Тапсырған:Сарыбай П.Б.
Қабылдаған:Кулбаева М.С.
Алматы- 2017 жыл
Жоспар:
І.Кіріспе
ІІ.Негізгі бөлім
1.Биофизика ғылымының даму тарихы
2.Биофизиканың Қазақстанда іргелі жеке ғылым саласы болып қалыптасуы
3. 3. Биофизика кафедрасының жүргізген зерттеулер.С.Т. Төлеуханов, М.С. Кулбаева, Н.Т. Аблайханова т.б. зерттеулері
ІІІ.Қорытынды
VI.Пайдаланылған әдебиеттер
Кіріспе
Биофизика - биологиялық құбылыстардың негізінде жататаын ең қарапайым және фундаменталді қатынастар туралы ғылым. Биофизиканың теориялық құрылымы мен үлгісі энергияның және күштің, арақатынастар типтерінің физикалық ұғымдарына және формалды кинетиканың, физиканың, термодинамиканың ақпараттар теориясының жалпы ұғымдарына негізделген. Бұл ұғымдар материя қозғалысының жалпы заңдылықтары мен арақатынастарының табиғатына көрініс береді, ал бұл физика - фундаменталді жаратылыстану ғылымы пәнін құрайды. Биологиялық ғылым ретінде биофизиканың басты назары биологиялық үрдістер мен құбылыстарда жатыр. Қазіргі кездегі биофизиканың негізгі тенденциясы - тірі құрылымдық ұйымның молекулярлық негізін құрайтын ең терең элементарлы деңгейге жету болып табылады.
Биофизиканың қазіргі даму кезіненінде принципті өзгерістер болды, олар ең алдымен күрделі жүйелер биофизикасы мен молекулярлы биофизиканың жедел дамуымен байланысты. Дәл осы биологиялық жүйелердің динамикалық мінез-құлығының заңдылықтарымен және биожүйелердегі молекулярлық арақатынастар механизмдерімен айналысатын салаларда жалпы нәтижелер алынды, олардың негізінде биофизиканың өзіндік теориялық базасы қалыптасты. Кинетика, термодинамика, биологиялық жүйелерді реттеу теориясы, биополимерлер құрылысы және олардың электронды конформациондық қасиеттері секілді салаларда құрастырылатын теориялық үлгілер, биофизикада нақты биологиялық үрдістерді сараптауға негіз құрайды.
Биология, физика, химия және математика ғылымдарының қиылысуында тұрған аралық ғылым ретінде биофизиканың дамуы мен құрылуы бірнеше сатылардан өтті. Алғашқы даму сатыларында- ақ биофизика физика, химия, математика, физикалы химияның идеялары және тәсілдерімен тығыз байланысты болды. Кейбір биологиялық үрдістердің сараптамасында коллойдты химияны, электролиттер ертінділерінің физико- химиялық теорияларын, химиялық кинетика принциптерінің қолданылғанын еске түсіру жеткілікті, ал ол болса XX ғасыр басында бірнеше бағалы нәтижелер берді. Биофизиканың дамуымен биологияға зерттеудің нақты эксперементалды әдістері де еңген (спектралді, изотопты, радиоспектрокопиялық).
Биофизиканың басты даму кезенің негізгі шешімі - ол материя қозғалысының заңдары туралы фундаменталді жаратылыстану ғылымы ретіндегі физиканың негізгі заңдарын биология саласында қолдану принціпі туралы қорытындысы болып табылады. Бұл кезеңде алынған энергияның сақталуы заңың (термодинамиканың бірінші заңы) эксперименталдық дәлелдеуі, биожүйелердің динамикалық міңез- құлығы ретіндегі химиялық кинетика принциптерінің бекітілуі, ашық жүйелердегі және биологиялық жүйелердегі термодинамиканың екінші заңы, концепциялары, сонымен қатар энергияның ерекше тірі нысандарының жоқтығы туралы қорытындысы биологияның әр - түрлі салаларының дамуы үшін жалпыәдістемелік ғылыми маңызы зор. Осының барлығы биологияның дамуына көбінде ықпал етті, және де биохимияның жетістіктері мен биополимерлердің құрылымын зерттеудегі табыстар, биофизика маңызды орын алатын эксперименталді биологиялық ғылымның, яғни физико- химиялық биологияның қазіргі басты бағыттарының қалыптасуына әсер етті.
Биофизиканың идеялары мен әдістері тек молекулярлық және жасушалық деңгейдегі биологиялық үрдістерді зерттеуде қолданылып қана қоймай, сонымен қатар, әсіресе соңғы жылдары популяциялық және экожүйелік денгейлерде тірі табиғатты ұйымдастыруда таралған.
Биофизиканың негізгі мазмұны, молекулярлық деңгейде биологиялық маңызы бар арақатынастардың жалпы принциптерін іздестіруді, қазіргі физиканың, химияның және математиканың заңдарына сәйкес олардың табиғи болмысын ашу, және осылар негізінде биологиялық құбылыстарды сипаттайтын адекваттық бастапқы жалпыланған ұғымдарды құрастыру болып табылады.
Өзіндік бастапқы теориялық ұғымдарды қалыптастыру концептуалды базасы бар дамыған жеке ғылымдарға тән. Толығымен биологиялық жүйелердің дамыған ұйымдасуының ең жоғарғы денгейінде ашылатын биологиялық заңдылықтарының ерекшелігі, бәрі-бір де, тіршіліктің ең төменгі молекулярлық денгейінің өзінде- ақ көрініс табады. Сондықтан, биофизикадағы үлгілер сырт пішіні үрдістерге ұқсас дайын физикалық схемаларды биологияға қарапайым орын ауыстырудың нәтижесі болмай, биологиялық объектінің шынайы молекулярлық қасиеті туралы тікелей эксперименттерде алынған жанама емес ақпараттарға негізделуі керек. Осыдан биофизикада жаңа әдістердің принципті рөлі келіп шығады, ал олардың көмегімен интактты биологиялық жүйелердегі молекулярлық үрдістердің механизмдері жөнінде тікелей ақпарат алуға болады.
Ең маңызды ерекшелігі - ол биофизикадағы үлгілерді құрастырудың жаңа ұғымдарды қалыптастыру күшіне тең, биофизикалық үрдістердің сараптамасында, шектес нақты ғылымдар идеялары модификациясын қажет ететіндігі болып табылады. Биологиялық жүйелер өзінше физика, химия саласындағы кейбір дамуларға ынта беретін ақпараттар бастауы болып табылады.
Бастапқы молекулярлық механизмдердің өлшемдерін нақты биологиялық үрдістер мен құбылыстар ерекшеліктерімен тікелей байланыстырғанда, биофизикалық зерттеулердің нәтижелері маңызды биологиялық мазмұнға ие болады. Осымен биофизиканың фундаменталді биологиялық пәндерімен, ең алдымен физиология және биохимия, сондай- ақ экология және генетикамен үздіксіз дәстүрлі байланысының жемістілігі анықталады. Өзінің проблематикасы мен зертеулік тәсілінде биологиялық және физикалық фундаментке жүгіне отырып биофизика қазіргі биологияның бірнеше маңызды мәселелерді шешуде өзінің елеулі үлес қосады:
биологиялық жүйелерді реттеу мен оларды басқаруды;
биополимерлердің қызметінің механизмі және молекулярлы динамикасын (ферментативті катализ);
биожүйелерде энергияны тасымалдауды;
мембранды тасымалдау үрдістерді;
бұлшықеттерінің қысқаруды,
күн энергиясының биоконверсиясын.
Осы жалпы жағдайлардан келе қазіргі кездегі биофизиканың негізгі бағыттарын қарастырамыз. Метобалистік үрдістердегі химиялық кинетика прнциптерінің әділеттілігі қарапайым дифференциалдық теңестірулер көмегімен математикалық үлгілеудің кең мүмкіндіктерін ашады. Бұл кезенде көп маңызды нәтижелер алынды, негізінен физио- биохимиялық үрдістерді үлгілеу саласында және экологиялық жүйелерде популяциялардың өсу динамикасын үлгілеуде.
Бірақ ауыспалы саны үлкен болса, және де теңестірулер сызықтық емес мүшелерді қосса, ал ондай жағдай биологиялық үрдістер үлгісінде орын табатындықтан, бастапқы дифференциалдық теңестіру жүйесінде нақты сараптамалық шешімдерді іздеу, салмақты математикалық қиындықтарды кездестіреді. Күрделі жүйелерді реттеу механизмдері мен жалпы динамикалық қасиеттері туралы жалпы мәселелерге, теңестіруді шешу үнемі жауап бере алмайтындығы анық. Осы жағынан күрделі биологиялық үрдістерді математикалық үлгілеудің дамуында принціпті маңыз сәйкес теңестірулердің нақты сараптамалық нәтижені міндетті табудан бас тартуы орын алды. Оның орнына бірінші кезекте дифферинциалды теңестіру сараптамасының сапалы әдісі алға шығады, олар биологиялық жүйелердің жалпы динамикалық ерекшеліктерін ашуға мүмкіндік береді. Мұнда ең алдымен стационарлық қалып қасиеті, олардың саны, тұрақтылығы, бір режимнен басқа режимге ауысу мүмкіндігі, автотербелістік режимінің болуы жатады.
Осының негізінде уақыт иерархиясы, объектінің негізгі қасиеттеріне толық көрініс беретін минималді және адекватты үлгілер туралы мәліметтер дамытылды. Сонымен қатар, жүйелердің динамикалық мінез- құлығының өлшемдік сараптамасы да дамытылды. Жаңа даму сатысында үлгілерде құбылыстарды белсенді ортаға ауыстыруды көрсететін мүшелерді көмегімен биологиялық жүйелердің құрылысының кеңістік өзгерістері есепке алынды. Бірінші орынға қазіргі кезде биологиялық жүйелердің кеңістік пен уақытта өзін -өзі ұйымдастырудың қандай-да болмасын жақтарын көрсететін базалық үлгілердің сараптамасы қойылған. Бұл зерттеулер енді жеткілікті дамыған күрделі математикалық әдістердің қолданылуын талап етеді. Осыдан басқа биологияда мүмкін үлгілерді пайдалану, неғұрлым үлкен маңызға ие болып келеді, олар биологиялық жүйелердегі детерминистік үрдістерге стохастикалық факторлардың ықпал етуін көрсетеді. Жүйенің динамикалық мінез-құлығының бифункционалды тәуелділік динамикалық ақпараттар жүйесінде атқару қызметі режимінің ауысуында жүзеге асатын, өлшемдердің сынды мағынасының пайда болуының көрінісін береді.
Осы қатынаста маңызды белсенді макромолекулярлық жиынтықтарда аса маңызды молекулярлы ауысулар болатын биожүйелер ұйымының құрылымдық- жүйелік сипатын есепке алу керек. Тіршіліктің құрылымдық ұйымдасуының дәл осы сатысында сыртқы факторларының (температура, pH, сыртқы ортада заттың концентрациясы) әсер етуі мен осылайша ішкі молекулярлық ауысудың жылдамдық константының мағынасын өзгерте алады, ал ол болса жүйенің тұрақтылық режимін ауыстырумен бифуркациондық нүкте арқылы алмасуына түрткі болады.
Осымен байланысты базалық математикалық үлгілерде көрініс тапқан, құрамдас құрылымдық элементтердің физикалық арақатынасын қайта ұғыну бойынша үлкен жұмыс туындайды. Жалпы алғанда, бастапқы базалық ұғымдарды қалыптастыруды талап ететін, біртұтас молекулярлы- кинетикалық сипаттаудың дамуы биофизиканың ахуалды мәселесі болып табылады. Сонымен, термодинамикалық қайтарылмас үрдістер саласында, қандай- да болмасын компоненттің жалпы концентрациясынан тәуелді химиялық потенциал ұғымы, қатаң айтқанда, тепе-теңдіктен алыс келетін гетерогендік жүйелер үшін энтропия ұғымы әділетті емес. Белсенді комплекс жиынтықтарда ішкімолекулярлық ауысулар бірінші кезекте, жеке құрамдас компонентердің жалпы концентрациясына емес, олардың ұйымдасуына тәуелді болып келеді. Бұл тұрақтылықтың жаңа критерийлерін қалыптастыруды және гетерогендік тепе-тең емес жүйелердегі қайтарылмас үрдістердің бағыттылығын талап етеді.
Молекулярлы биофизика саласында макромолекулалар қызметі механизмдерін түсіну үшін, негізді электро- конформациялық арақатынастар (ЭКА) туралы қазіргі заманғы мәліметтер құрайды (М.В. Волькенштейн).
Жиынтықтардағы энергияны тасымалдау мен реакция өнімдері, реагенттердің соғылысуы есебінен емес, макромолекулалардың дара бөлшектерінің ішкімолекулярлық арақатынастары нәтижесінде пайда болады. Осыдан логикалық түрде макромолекуланың физикалық объект ретінде өзіндік биофизикалық мәні шығады, ол өзінде статистикалық және механикалық еркіндік денгейінің арақатынасын біріктіреді
(Л.А. Блюменфельд, Д.С. Чернавский). Биофизикаға енгізілген конформон ұғымы биологиялық макромолекулалық қызметтеріндегі осы арақатынастың фундаменталді және жалпы ерекшеліктеріне көрініс береді.
Қазіргі таңда конформон қозғалысының физикалық үлгісін үздіксіз құрастырылуда, онда қатты дене мен сұйықтықтың қасиетінен ерекшеленетін ақуыздың айырықша қасиеттері ескерілген. Осылайша, шектелген диффузия үлгісінде ақуыздың функционалды белсенділігі мен комформационалдық динамикасы арасындағы байланыс ішкімолекулярлық релаксациялық үрдістер мен әр түрлі жылдамдықтардағы конформационалдық бағыттар сипатымен анықталады.
Әрине, макромолекулалардың ішкі молекулярлық динамиканың физикалық үлгілерін құрастыруда алда әлі үлкен жұмыс бар. Бірақта, ЭКА принциптері біртұтас жалпы ғылыми ұстанымнан әр түрлі молекулярлық машиналар қызметін қарастыруға мүмкіндік береді.
Қорытындылай келе, биофизиканың дамуының қазіргі сатысы биологиялық жүйелердегі молекулярлық денгейде фундаменталды механизмдер арақатынасын көрсететін, бастапқы теориялық ұғымдарды қалыптастыру мәселесін бірінші кезекке қоюмен сипатталады. Сонымен бірге, биологиялық жүйелердің ерекшелігі молекулярлық үрдістердің физикалық механизмі өзіндігінде байқалады. Принципиалдық ерекшелігі - олардың ағзада элементарлы арақатынасының сәйкес өлшемдерінің өту жағдайына байланысты өзгеруі мүмкін.
Жоғарыда баяндалған ойлар биофизика ғылымы салаларының орналасуы мен құрылысы биофизикадағы бастапқы теориялық ұғымдар мен оларды биология саласында қолданылуы арасындағы байланысты көрсету керек деген қорытындыға әкеледі. Биофизиканың негізін мазмұндауда бұл біртұтас логикалық схеманы анықтайды.
Негізгі бөлім
1.Биофизика ғылымының даму тарихы.
Биофизика өз алдына ғылым ретінде 19 ғ. бастап қалыптаса бастады. Көптеген физиолог ғалымдар қазіргі кездегі биофизикалық зерттеу обьектілерімен сол кездің өзінде-ақ айналыса бастады.Мысалы, белгілі физиолог И.М.Сеченовтың осы бағыттағы зерттеудің пионері деп айтуға болады.Ол тыныс алу процесінің динамикасын зерттей отырып ,биологиялық ерітінділердегі газдардың еру заңдылықтарын анықтады.Белгілі физик Гельмогольц термодиннамика проблемалардын зерттеуде тірі жүйелер энергетикасын түсінуге жол ашты.Ол көру мүшелерінің жұмысы мен нерв бойымен қозудың жылжу жылдамдығын зерттеді.
Физика,коллоидты химия ғалымдарының дамуына байланысты биофизиканың зерттеу шеңбері кеңейе түсті.Осы позиция тұрғысынан сыртқы әсерлерге тірі организмдер реакцияларының механизмдерін түсінуге талпыныстар жасалынды.Биофизиканың дамуында Лебаның мектебі үлкен роль атқарды .Ол партогенез бен ұрықтану құбылыстарының физикалық - химиялық негіздерін бақылаған .Иодар антагонизмі ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Факультет: Механика-математика факультеті
Кафедра: Математикалық және компьютерлік модеьдеу
СӨЖ
Тақырыбы: Қазақстандағы биофизикалық зерттеулердің тарихы және қазіргі жағдайы
Тапсырған:Сарыбай П.Б.
Қабылдаған:Кулбаева М.С.
Алматы- 2017 жыл
Жоспар:
І.Кіріспе
ІІ.Негізгі бөлім
1.Биофизика ғылымының даму тарихы
2.Биофизиканың Қазақстанда іргелі жеке ғылым саласы болып қалыптасуы
3. 3. Биофизика кафедрасының жүргізген зерттеулер.С.Т. Төлеуханов, М.С. Кулбаева, Н.Т. Аблайханова т.б. зерттеулері
ІІІ.Қорытынды
VI.Пайдаланылған әдебиеттер
Кіріспе
Биофизика - биологиялық құбылыстардың негізінде жататаын ең қарапайым және фундаменталді қатынастар туралы ғылым. Биофизиканың теориялық құрылымы мен үлгісі энергияның және күштің, арақатынастар типтерінің физикалық ұғымдарына және формалды кинетиканың, физиканың, термодинамиканың ақпараттар теориясының жалпы ұғымдарына негізделген. Бұл ұғымдар материя қозғалысының жалпы заңдылықтары мен арақатынастарының табиғатына көрініс береді, ал бұл физика - фундаменталді жаратылыстану ғылымы пәнін құрайды. Биологиялық ғылым ретінде биофизиканың басты назары биологиялық үрдістер мен құбылыстарда жатыр. Қазіргі кездегі биофизиканың негізгі тенденциясы - тірі құрылымдық ұйымның молекулярлық негізін құрайтын ең терең элементарлы деңгейге жету болып табылады.
Биофизиканың қазіргі даму кезіненінде принципті өзгерістер болды, олар ең алдымен күрделі жүйелер биофизикасы мен молекулярлы биофизиканың жедел дамуымен байланысты. Дәл осы биологиялық жүйелердің динамикалық мінез-құлығының заңдылықтарымен және биожүйелердегі молекулярлық арақатынастар механизмдерімен айналысатын салаларда жалпы нәтижелер алынды, олардың негізінде биофизиканың өзіндік теориялық базасы қалыптасты. Кинетика, термодинамика, биологиялық жүйелерді реттеу теориясы, биополимерлер құрылысы және олардың электронды конформациондық қасиеттері секілді салаларда құрастырылатын теориялық үлгілер, биофизикада нақты биологиялық үрдістерді сараптауға негіз құрайды.
Биология, физика, химия және математика ғылымдарының қиылысуында тұрған аралық ғылым ретінде биофизиканың дамуы мен құрылуы бірнеше сатылардан өтті. Алғашқы даму сатыларында- ақ биофизика физика, химия, математика, физикалы химияның идеялары және тәсілдерімен тығыз байланысты болды. Кейбір биологиялық үрдістердің сараптамасында коллойдты химияны, электролиттер ертінділерінің физико- химиялық теорияларын, химиялық кинетика принциптерінің қолданылғанын еске түсіру жеткілікті, ал ол болса XX ғасыр басында бірнеше бағалы нәтижелер берді. Биофизиканың дамуымен биологияға зерттеудің нақты эксперементалды әдістері де еңген (спектралді, изотопты, радиоспектрокопиялық).
Биофизиканың басты даму кезенің негізгі шешімі - ол материя қозғалысының заңдары туралы фундаменталді жаратылыстану ғылымы ретіндегі физиканың негізгі заңдарын биология саласында қолдану принціпі туралы қорытындысы болып табылады. Бұл кезеңде алынған энергияның сақталуы заңың (термодинамиканың бірінші заңы) эксперименталдық дәлелдеуі, биожүйелердің динамикалық міңез- құлығы ретіндегі химиялық кинетика принциптерінің бекітілуі, ашық жүйелердегі және биологиялық жүйелердегі термодинамиканың екінші заңы, концепциялары, сонымен қатар энергияның ерекше тірі нысандарының жоқтығы туралы қорытындысы биологияның әр - түрлі салаларының дамуы үшін жалпыәдістемелік ғылыми маңызы зор. Осының барлығы биологияның дамуына көбінде ықпал етті, және де биохимияның жетістіктері мен биополимерлердің құрылымын зерттеудегі табыстар, биофизика маңызды орын алатын эксперименталді биологиялық ғылымның, яғни физико- химиялық биологияның қазіргі басты бағыттарының қалыптасуына әсер етті.
Биофизиканың идеялары мен әдістері тек молекулярлық және жасушалық деңгейдегі биологиялық үрдістерді зерттеуде қолданылып қана қоймай, сонымен қатар, әсіресе соңғы жылдары популяциялық және экожүйелік денгейлерде тірі табиғатты ұйымдастыруда таралған.
Биофизиканың негізгі мазмұны, молекулярлық деңгейде биологиялық маңызы бар арақатынастардың жалпы принциптерін іздестіруді, қазіргі физиканың, химияның және математиканың заңдарына сәйкес олардың табиғи болмысын ашу, және осылар негізінде биологиялық құбылыстарды сипаттайтын адекваттық бастапқы жалпыланған ұғымдарды құрастыру болып табылады.
Өзіндік бастапқы теориялық ұғымдарды қалыптастыру концептуалды базасы бар дамыған жеке ғылымдарға тән. Толығымен биологиялық жүйелердің дамыған ұйымдасуының ең жоғарғы денгейінде ашылатын биологиялық заңдылықтарының ерекшелігі, бәрі-бір де, тіршіліктің ең төменгі молекулярлық денгейінің өзінде- ақ көрініс табады. Сондықтан, биофизикадағы үлгілер сырт пішіні үрдістерге ұқсас дайын физикалық схемаларды биологияға қарапайым орын ауыстырудың нәтижесі болмай, биологиялық объектінің шынайы молекулярлық қасиеті туралы тікелей эксперименттерде алынған жанама емес ақпараттарға негізделуі керек. Осыдан биофизикада жаңа әдістердің принципті рөлі келіп шығады, ал олардың көмегімен интактты биологиялық жүйелердегі молекулярлық үрдістердің механизмдері жөнінде тікелей ақпарат алуға болады.
Ең маңызды ерекшелігі - ол биофизикадағы үлгілерді құрастырудың жаңа ұғымдарды қалыптастыру күшіне тең, биофизикалық үрдістердің сараптамасында, шектес нақты ғылымдар идеялары модификациясын қажет ететіндігі болып табылады. Биологиялық жүйелер өзінше физика, химия саласындағы кейбір дамуларға ынта беретін ақпараттар бастауы болып табылады.
Бастапқы молекулярлық механизмдердің өлшемдерін нақты биологиялық үрдістер мен құбылыстар ерекшеліктерімен тікелей байланыстырғанда, биофизикалық зерттеулердің нәтижелері маңызды биологиялық мазмұнға ие болады. Осымен биофизиканың фундаменталді биологиялық пәндерімен, ең алдымен физиология және биохимия, сондай- ақ экология және генетикамен үздіксіз дәстүрлі байланысының жемістілігі анықталады. Өзінің проблематикасы мен зертеулік тәсілінде биологиялық және физикалық фундаментке жүгіне отырып биофизика қазіргі биологияның бірнеше маңызды мәселелерді шешуде өзінің елеулі үлес қосады:
биологиялық жүйелерді реттеу мен оларды басқаруды;
биополимерлердің қызметінің механизмі және молекулярлы динамикасын (ферментативті катализ);
биожүйелерде энергияны тасымалдауды;
мембранды тасымалдау үрдістерді;
бұлшықеттерінің қысқаруды,
күн энергиясының биоконверсиясын.
Осы жалпы жағдайлардан келе қазіргі кездегі биофизиканың негізгі бағыттарын қарастырамыз. Метобалистік үрдістердегі химиялық кинетика прнциптерінің әділеттілігі қарапайым дифференциалдық теңестірулер көмегімен математикалық үлгілеудің кең мүмкіндіктерін ашады. Бұл кезенде көп маңызды нәтижелер алынды, негізінен физио- биохимиялық үрдістерді үлгілеу саласында және экологиялық жүйелерде популяциялардың өсу динамикасын үлгілеуде.
Бірақ ауыспалы саны үлкен болса, және де теңестірулер сызықтық емес мүшелерді қосса, ал ондай жағдай биологиялық үрдістер үлгісінде орын табатындықтан, бастапқы дифференциалдық теңестіру жүйесінде нақты сараптамалық шешімдерді іздеу, салмақты математикалық қиындықтарды кездестіреді. Күрделі жүйелерді реттеу механизмдері мен жалпы динамикалық қасиеттері туралы жалпы мәселелерге, теңестіруді шешу үнемі жауап бере алмайтындығы анық. Осы жағынан күрделі биологиялық үрдістерді математикалық үлгілеудің дамуында принціпті маңыз сәйкес теңестірулердің нақты сараптамалық нәтижені міндетті табудан бас тартуы орын алды. Оның орнына бірінші кезекте дифферинциалды теңестіру сараптамасының сапалы әдісі алға шығады, олар биологиялық жүйелердің жалпы динамикалық ерекшеліктерін ашуға мүмкіндік береді. Мұнда ең алдымен стационарлық қалып қасиеті, олардың саны, тұрақтылығы, бір режимнен басқа режимге ауысу мүмкіндігі, автотербелістік режимінің болуы жатады.
Осының негізінде уақыт иерархиясы, объектінің негізгі қасиеттеріне толық көрініс беретін минималді және адекватты үлгілер туралы мәліметтер дамытылды. Сонымен қатар, жүйелердің динамикалық мінез- құлығының өлшемдік сараптамасы да дамытылды. Жаңа даму сатысында үлгілерде құбылыстарды белсенді ортаға ауыстыруды көрсететін мүшелерді көмегімен биологиялық жүйелердің құрылысының кеңістік өзгерістері есепке алынды. Бірінші орынға қазіргі кезде биологиялық жүйелердің кеңістік пен уақытта өзін -өзі ұйымдастырудың қандай-да болмасын жақтарын көрсететін базалық үлгілердің сараптамасы қойылған. Бұл зерттеулер енді жеткілікті дамыған күрделі математикалық әдістердің қолданылуын талап етеді. Осыдан басқа биологияда мүмкін үлгілерді пайдалану, неғұрлым үлкен маңызға ие болып келеді, олар биологиялық жүйелердегі детерминистік үрдістерге стохастикалық факторлардың ықпал етуін көрсетеді. Жүйенің динамикалық мінез-құлығының бифункционалды тәуелділік динамикалық ақпараттар жүйесінде атқару қызметі режимінің ауысуында жүзеге асатын, өлшемдердің сынды мағынасының пайда болуының көрінісін береді.
Осы қатынаста маңызды белсенді макромолекулярлық жиынтықтарда аса маңызды молекулярлы ауысулар болатын биожүйелер ұйымының құрылымдық- жүйелік сипатын есепке алу керек. Тіршіліктің құрылымдық ұйымдасуының дәл осы сатысында сыртқы факторларының (температура, pH, сыртқы ортада заттың концентрациясы) әсер етуі мен осылайша ішкі молекулярлық ауысудың жылдамдық константының мағынасын өзгерте алады, ал ол болса жүйенің тұрақтылық режимін ауыстырумен бифуркациондық нүкте арқылы алмасуына түрткі болады.
Осымен байланысты базалық математикалық үлгілерде көрініс тапқан, құрамдас құрылымдық элементтердің физикалық арақатынасын қайта ұғыну бойынша үлкен жұмыс туындайды. Жалпы алғанда, бастапқы базалық ұғымдарды қалыптастыруды талап ететін, біртұтас молекулярлы- кинетикалық сипаттаудың дамуы биофизиканың ахуалды мәселесі болып табылады. Сонымен, термодинамикалық қайтарылмас үрдістер саласында, қандай- да болмасын компоненттің жалпы концентрациясынан тәуелді химиялық потенциал ұғымы, қатаң айтқанда, тепе-теңдіктен алыс келетін гетерогендік жүйелер үшін энтропия ұғымы әділетті емес. Белсенді комплекс жиынтықтарда ішкімолекулярлық ауысулар бірінші кезекте, жеке құрамдас компонентердің жалпы концентрациясына емес, олардың ұйымдасуына тәуелді болып келеді. Бұл тұрақтылықтың жаңа критерийлерін қалыптастыруды және гетерогендік тепе-тең емес жүйелердегі қайтарылмас үрдістердің бағыттылығын талап етеді.
Молекулярлы биофизика саласында макромолекулалар қызметі механизмдерін түсіну үшін, негізді электро- конформациялық арақатынастар (ЭКА) туралы қазіргі заманғы мәліметтер құрайды (М.В. Волькенштейн).
Жиынтықтардағы энергияны тасымалдау мен реакция өнімдері, реагенттердің соғылысуы есебінен емес, макромолекулалардың дара бөлшектерінің ішкімолекулярлық арақатынастары нәтижесінде пайда болады. Осыдан логикалық түрде макромолекуланың физикалық объект ретінде өзіндік биофизикалық мәні шығады, ол өзінде статистикалық және механикалық еркіндік денгейінің арақатынасын біріктіреді
(Л.А. Блюменфельд, Д.С. Чернавский). Биофизикаға енгізілген конформон ұғымы биологиялық макромолекулалық қызметтеріндегі осы арақатынастың фундаменталді және жалпы ерекшеліктеріне көрініс береді.
Қазіргі таңда конформон қозғалысының физикалық үлгісін үздіксіз құрастырылуда, онда қатты дене мен сұйықтықтың қасиетінен ерекшеленетін ақуыздың айырықша қасиеттері ескерілген. Осылайша, шектелген диффузия үлгісінде ақуыздың функционалды белсенділігі мен комформационалдық динамикасы арасындағы байланыс ішкімолекулярлық релаксациялық үрдістер мен әр түрлі жылдамдықтардағы конформационалдық бағыттар сипатымен анықталады.
Әрине, макромолекулалардың ішкі молекулярлық динамиканың физикалық үлгілерін құрастыруда алда әлі үлкен жұмыс бар. Бірақта, ЭКА принциптері біртұтас жалпы ғылыми ұстанымнан әр түрлі молекулярлық машиналар қызметін қарастыруға мүмкіндік береді.
Қорытындылай келе, биофизиканың дамуының қазіргі сатысы биологиялық жүйелердегі молекулярлық денгейде фундаменталды механизмдер арақатынасын көрсететін, бастапқы теориялық ұғымдарды қалыптастыру мәселесін бірінші кезекке қоюмен сипатталады. Сонымен бірге, биологиялық жүйелердің ерекшелігі молекулярлық үрдістердің физикалық механизмі өзіндігінде байқалады. Принципиалдық ерекшелігі - олардың ағзада элементарлы арақатынасының сәйкес өлшемдерінің өту жағдайына байланысты өзгеруі мүмкін.
Жоғарыда баяндалған ойлар биофизика ғылымы салаларының орналасуы мен құрылысы биофизикадағы бастапқы теориялық ұғымдар мен оларды биология саласында қолданылуы арасындағы байланысты көрсету керек деген қорытындыға әкеледі. Биофизиканың негізін мазмұндауда бұл біртұтас логикалық схеманы анықтайды.
Негізгі бөлім
1.Биофизика ғылымының даму тарихы.
Биофизика өз алдына ғылым ретінде 19 ғ. бастап қалыптаса бастады. Көптеген физиолог ғалымдар қазіргі кездегі биофизикалық зерттеу обьектілерімен сол кездің өзінде-ақ айналыса бастады.Мысалы, белгілі физиолог И.М.Сеченовтың осы бағыттағы зерттеудің пионері деп айтуға болады.Ол тыныс алу процесінің динамикасын зерттей отырып ,биологиялық ерітінділердегі газдардың еру заңдылықтарын анықтады.Белгілі физик Гельмогольц термодиннамика проблемалардын зерттеуде тірі жүйелер энергетикасын түсінуге жол ашты.Ол көру мүшелерінің жұмысы мен нерв бойымен қозудың жылжу жылдамдығын зерттеді.
Физика,коллоидты химия ғалымдарының дамуына байланысты биофизиканың зерттеу шеңбері кеңейе түсті.Осы позиция тұрғысынан сыртқы әсерлерге тірі организмдер реакцияларының механизмдерін түсінуге талпыныстар жасалынды.Биофизиканың дамуында Лебаның мектебі үлкен роль атқарды .Ол партогенез бен ұрықтану құбылыстарының физикалық - химиялық негіздерін бақылаған .Иодар антагонизмі ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz