С учёным-биофизиком изредка общаясь, Не перестаю удивляться его самоотверженности и уму…

Биофи́зика (от др.-греч. βίος — жизнь, др.-греч. φύσις — природа):
раздел биологии, изучающий физические аспекты существования живой природы на всех её уровнях, начиная от молекул и клеток и заканчивая биосферой в целом;
это наука о физических процессах, протекающих в биологических системах разного уровня организации, и о влиянии на биологические объекты различных физических факторов. Биофизика призвана выявлять связи между физическими механизмами, лежащими в основе организации живых объектов, и биологическими особенностями их жизнедеятельности.

Обобщённо можно сказать, что биофизика изучает особенности функционирования физических законов на биологическом уровне организации вещества.

«Важнейшее содержание биофизики составляют: нахождение общих принципов биологически значимых взаимодействий на молекулярном уровне, раскрытие их природы в соответствии с законами современной физики, химии с использованием новейших достижений математики и разработка на основе этого исходных обобщённых понятий, адекватных описываемым биологическим явлениям»[1].

По номенклатуре ЮНЕСКО биофизика является разделом биологии и имеет код 2406.[2]
Разделы биофизики[править | править вики-текст]

Согласно номенклатуре ЮНЕСКО в биофизике выделяются разделы[2]:
2406.01 Биоакустика ( коммуникация и локация в воздушных и водной средах)
2406.02 Биоэлектричество (мембранный потенциал, информационные и интегральные процессы, ЦНС и ВНС)
2406.03 Биоэнергетика (энергообеспечение и теплопродукция)
2406.04 Биомеханика
2406.05 Биооптика (биолюминесценция, зрение и обработка информации)
2406.06 Медицинская физика (методы диагностики, физиотерапии и патогенез)
2406. Биофизика сложных систем (системогенез, эволюция, индивидуальное развитие, уровни организации биосистем)
2406. Биофизика сенсорных систем (психофизика)
2406. Биофизика среды обитания (экологическая, космофизика)
2406. Биофизика периодических процессов (биоритмология)
2406. Биофизика развития и эволюции
2406. Биофизика метаболизма (массоперенос, терморегуляция, гемодинамика)
2406.99 Прочие (указать)

Приведённая выше классификация основана на принципе структурной организации объектов и предназначена для максимально удобства изложения новых разработок, одновременно демонстрируя проблемы авангардных направлений и затруднения в формировании и развитии значимых тем и направлений. Для изучения общего курса биофизики традиционной школы более приемлема следующая классификация[3]. Но время показало ограничивающий характер старой школы, которая в лучшем случае упоминает основу самой науки - биофизику сложных систем. В силу этого огромная армия высокообразованных узкопрофильных специалистов обходят базовые понятия жизни и жизнедеятельности, системогенеза, высших функций сложных организмов. Это ограничило развитие этих направлений и подготовку специалистов в проблемных научных направлениях.
Биофизика сложных систем: понятийный аппарат, объекты и их уровни организации в БСС
системогенез и его виды в репродукции организмов - синергогенез, соматогенез, морфогенез
иерархия и классификация в БСС
системообразующие факторы и механизмы в формировании системных коммуникаций и объектов систем
методология системологии и её репродуктивная творческая роль в БСС и эффективность применения в других научно-практических областях.

Биофизика коммуникаций и сенсорная биофизика: сенсорные системы и их механизмы трансляции сигналов;
психофизика каналов информационных преобразований
психофизика интегральных процессов восприятия и полимодальная биофизика
экспертные методы исследования и биодетекция культурами и препаратами
модальности прямого и приборного (преобразованного, трансформированного, усиленного, изменённого стимула) изучения и измерений в науке и практике.

Теоретическая биофизика: математическая биофизика, математическое и информационное моделирование структур и функций объектов биофизики;
методы теорфизики в биофизике: кинетика биологических процессов;
термодинамика биологических процессов: преобразования энергии в живых структурах;

Молекулярная биофизика: физические и структурные основы организации и функционирования биополимеров надмолекулярные и субмолекулярные систем;
методы изучения и модельного (символьного и /или графического) отражения и прогнозирования молекулярных структур

Биофизика клетки и клеточных процессов: биофизика мембранных процессов: свойства и структура биологических мембран и их частей;
механизмы транспорта через биомембраны;

Биофизика метаболизма Биофизика фотобиологических процессов:
основы фотосинтеза, структуры и функции (механизмы) фотосинтеза; воздействия внешних источников света на живые системы и адаптация к соляризации;

радиационная биофизика - влияния ионизирующего излучения на организм;
массоперенос, теплорегуляция и системные реакции в метаболических процессах организма.

Прикладная биофизика: биоинформатика: хотя не является собственным разделом биофизики, но очень тесно связана с ней;
биометрия;
биомеханика: функции и структура опорно-двигального аппарата и физические движения биологических систем;
биофизика эволюционных процессов и индивидуального развития в биомедицине;
медицинская (патологическая) биофизика: патогенез и методы компенсаторного и реконструктивного восстановления;
физические методы исследования и воздействия и их эффективность (разрешение, влияние, последействие применения);

оптимизация биофизических условий сред продуктивности и качества процессов в биотехнологиях.

Биофизика среды обитания: техногенные и природные факторы среды обитания;
многофакторные среды обитания мигрантов и биотехнологий (жилища и территории, курортолечение, транспорт, акванавтика, космонавтика, биотроны и др.);
космическая погода и астрофизическое влияние ближнего (гео и гелио факторы) и дальнего (глубинного) космоса;
биоритмология и внешние факторы синхро и десинхронизации биоритмов;
системные и локальные мероприятия профилактики негативных влияний среды обитания (биомедицина).

История исследований[править | править вики-текст]

Можно сказать, что у истоков биофизики как науки стояла работа Эрвина Шрёдингера «Что такое жизнь с точки зрения физики» (1945), где рассматривалось несколько важнейших проблем, таких как термодинамические основы жизни, общие структурные особенности живых организмов, соответствие биологических явлений законам квантовой механики и др.

Уже на начальных этапах своего развития биофизика была тесно связана с идеями и методами физики, химии, физической химии и математики и использовала в исследовании биологических объектов точные экспериментальные методы (спектральные, изотопные, дифракционные, радиоспектроскопические). Основной итог этого периода развития биофизики — это экспериментальные доказательства приложимости основных законов физики к биологическим объектам.

Россия[править | править вики-текст]

Первый Институт физики и биофизики был создан в Москве в 1927 году. Но просуществовал он недолго: в 1931 году его руководитель, академик Лазарев П. П., был арестован и Институт закрыли[4].

Современные направления исследований[править | править вики-текст]

В настоящее время интенсивно развиваются биофизика сложных систем и молекулярная биофизика.

Современные области исследований биофизики: влияние космогеофизических факторов на течение физических и биохимических реакций, фотобиологические процессы, математическое моделирование, физика белковых и мембранных структур, нанобиология и др.

Крупные исследователи в биофизике[править | править вики-текст]
Луиджи Гальвани: открыл биоэлектричество.
Герман Гельмгольц: первый замерил скорость нервных импульсов.
Александр Леонидович Чижевский — советский биофизик, основоположник гелиобиологии, аэроионификации, электрогемодинамики, философ. Впервые научно доказал влияние космической погоды на биосферу.
Ирвинг Ленгмюр: разработал концепцию одномолекулярного органического покрытия. Лауреат Нобелевской премии по химии 1932 года.
Дьёрдь фон Бекеши: исследователь человеческого уха. Лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 1961 года.
Макс Перуц и Джон Кендрю: исследователи строения белков с помощью рентгеноструктурного анализа. Лауреаты Нобелевской премии по химии 1962 года.
Морис Уилкинс: открыл трёхмерную молекулярную структуру ДНК. Лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 1962 года.
Герд Бинниг, Эрнст Руска, Генрих Рорер: разработали сканирующий туннельный и сканирующий атомно-силовой микроскопы. Лауреаты Нобелевской премии по физике за 1986 год.
Бернард Кац: исследовал роль норадреналина в синаптической передаче. Лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 1970 года.
Питер Митчелл: Автор хемиосмотической теории окислительного фосфорилирования. Лауреат Нобелевской премии по химии 1978 года.
Эрвин Неэр и Берт Закман: разработали метод локальной фиксации потенциала. Лауреаты Нобелевской премии по физиологии и медицине 1991 года.

Области применения[править | править вики-текст]

Биологические объекты, как правило, очень сложны и на протекающие в них процессы влияют многие факторы, которые часто зависят друг от друга. Физика позволяет создать упрощенные модели объекта, которые описываются законами термодинамики, электродинамики, квантовой и классической механики. С помощью корреляции физических данных с биологическими можно получить более глубокое понимание процессов в исследуемом биологическом объекте.

В физике имеется множество методов, которые в своей первоначальной форме не могут быть использованы для исследований биологических объектов. Поэтому ещё одной задачей биофизики является приспособление этих методов и методик для решения задач биологии. Сегодня для получения информации в биологических системах применяют различные оптические методы, рентгено-структурный анализ с использованием синхротронного излучения, ЯМР- и ЭПР-спектроскопию, 7-резонансную спектроскопию, различные электрометрические методы, микроэлектродную технику, методы хемилюминесценции, лазерную спектроскопию, метод меченых атомов и др. Это используется, в частности, для медицинской диагностики и терапии.

Также разрабатываются специальные методики с использованием эффектов при восприятии некоторых воздействий на биологическую форму материи.

Примечания[править | править вики-текст]

1.↑ Рубин А. Б. Биофизика (учебник) в 2-х т.т. — М., 2002. C. 9.
2.↑ Перейти к: 1 2 Proposed international standard nomenclature for fields of science and technolocy
3.↑ По материалам: Рубин А. Б. Биофизика (учебник) в 2-х т.т. — М., 2002. C. 6.
4.↑ Горелик Г. Е. Москва, физика, 1937 год.

Литература[править | править вики-текст]
Аккерман Ю. Биофизика. — М.: Мир, 1964. — 684 с.
Биофизика / Под общ. ред. акад. АН СССР П. Г. Костюка. — К.: Выща шк. Головное изд-во, 1988. — 504 с.
Волькенштейн М. В. Биофизика: Учебное руководство, 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988. — 592 с. — ISBN 5-02-013835-5
Кудряшов Ю. Б., Перов Ю. Ф. Рубин А. Б. Радиационная биофизика: радиочастотные и микроволновые электромагнитные излучения. Учебник для ВУЗов. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. — 184 с. — ISBN 978-5-9221-0848-5
Рубин А. Б. Биофизика (учебник) в 2-х т.т. — М., 1999, 2002.

Ссылки[править | править вики-текст]
Нечипоренко Ю. Достижения современной биофизики — немного истории и достижения современной биофизики.
https://ru.wikipedia.org/wiki/%C1%E8%EE%F4%E8%E7%E8%...