Биофизика молекулярная

Зарождение и существование жизни неотделимы от растворов, и поэтому является вполне очевидным, что разрешение проблем, стоящих перед современной наукой о растворах, во многом определяет прогресс в развитии таких биолого-химических дисциплин, как молекулярная биофизика, молекулярная биохимия, бионеорганическая и био-органическая химия. По кругу основных задач наиболее близки физикохимия растворов и молекулярная биофизика. [c.3]

В последние два десятилетия успешно развивается особое направление радиационной биофизики — молекулярная радиобиология , основная задача которой состоит в исследовании физических и химических процессов, вызывающих повреждение биомолекул, а также в объяснении нарушений жизненно важных процессов в терминах молекулярных изменений [c.58]

Во-первых, выделение грибов в отдельное царство в системе природы привело к их более широкому изучению с позиций новых, помимо таксономии, экологии и морфологии, дисциплин, включающих физиологию, биохимию, биофизику, молекулярную биологию и биоорганическую химию. [c.5]

Книга рассчитана на студентов и аспирантов, специализирующихся по биохимии, биофизике, молекулярной биологии и физиологии, а также исследователей, работающих в смежных областях. [c.4]

Предназначена для биохимиков, биофизиков, молекулярных биологов, для студентов-биологов. [c.4]

Уникальными возможностями обладает метод нейтронографии, успешно применяемый для исследования твердых тел и жидкостей, веществ с близкими и достаточно далекими атомными номерами, а также соединений, содержащих изотопы одного и того же вещества. По угловому распределению интенсивности рассеяния медленных нейтронов впервые удалось определить пространственное расположение атомов водорода и длины водородных связей в обычной и тяжелой воде, обнаружить наличие ближайшего ориентационного порядка, существующего в этих жидкостях наряду с ближним координационным порядком. Опыты по неупругому рассеянию медленных нейтронов продемонстрировали коллективный характер теплового движения атомов и молекул в жидкостях, подтвердили теоретические предсказания Л. Д. Ландау о существовании в жидком гелии квазичастиц двух типов фононов и ротонов. В настоящее время эти дифракционные методы являются составной частью физики твердого тела, физического материаловедения, молекулярной физики, биофизики и биологии. Они взаимно дополняют друг друга, имеют свою специфику, преимущества и ограничения, связанные с различием физических свойств рентгеновского излучения, электронов и нейтронов. На современном этапе при проведении структурных исследований используется новейшая аппаратура и вычислительная техника. Помимо навыков работы с ними от специалиста требуется знание теории рассеяния, основ статистической и атомной физики, природы сил взаимодействия атомов и молекул. [c.6]

Последние два десятилетия характеризуются выдающимися достижениями биотехнологии, являющейся междисциплинарной областью знаний, базирующейся на микробиологии, биохимии, молекулярной биологии, биоорганической химии, биофизике, вирусологии, иммунологии, генетике, инженерных науках и электронике. [c.4]

НЕКОТОРЫЕ ОБЩИЕ ПРОБЛЕМЫ ФИЗИКОХИМИИ РАСТВОРОВ И МОЛЕКУЛЯРНОЙ БИОФИЗИКИ [c.3]

В этой вводной главе не предполагалось дать исчерпывающее рассмотрение обширной области общих проблем физикохимии растворов и молекулярной биофизики. Поэтому некоторые вопросы оказались [c.7]

Книга исходит из двух монографий автора ( Молекулярная биофизика , 1975 и Общая биофизика , 1978), но написана заново. В основу положен курс, читаемый на протяжении многих лет студентам Московского физико-технического института. [c.7]

Исходя из сказанного, определим биологическую физику как физику явлений жизни, изучаемых на всех уровнях, начиная с молекул и клеток и кончая биосферой в целом. Такое определение биофизики противостоит ее пониманию как вспомогательной области биологии или физиологии. Содержание биофизики не обязательно связано с применением физических приборов в биологическом эксперименте. Медицинский термометр, электрокардиограф, микроскоп — физические приборы, но врачи или биологи, пользующиеся этими приборами, вовсе не занимаются биофизикой. Биофизическое исследование начинается с физической постановки задачи, относящейся к живой природе. Это означает, что такая задача формулируется, исходя из общих законов физики и атомно-молекулярного строения вещества. [c.9]

Биофизика условно подразделяется на три области молекулярная биофизика, биофизика клетки, биофизика сложных систем. Уто деление не обязательно, но удобно. Охарактеризуем содержание и методы трех областей биофизики. [c.20]

Поскольку главные задачи молекулярной биофизики относятся к структуре молекул и их функциональности, как уже сказа- [c.20]

Как уже сказано, физика макромолекул — одна из основ молекулярной биофизики. [c.59]

В предыдущих главах рассмотрены проблемы молекулярной биофизики, связанные со строением и функциональностью белков. Теперь мы обратимся к физическим вопросам, относящимся к строению и свойствам нуклеиновых кислот, к биосинтезу белка. Перечислим эти вопросы. [c.220]

Само существование фиксированной первичной структуры у белковой цепи доказывает, что в клетке должна быть заложена программа построения этой структуры. Текст не может возникнуть в результате случайных встреч аминокислот — подобно типографскому тексту он должен набираться на некоторой матрице. Это понимал уже Кольцов задолго до открытия роли нуклеиновых кислот. Он считал, что роль матрицы, ответственной за синтез белка, играет также белок. Сейчас мы знаем, что матрицами служат молекулы ДНК и РНК. Для набора текста необходим генетический код. Матричный принцип биосинтеза белка является основным для молекулярной биологии и молекулярной биофизики. [c.262]

Описанная последовательность событий при биосинтезе сложна, но все ее этапы характеризуются единым принципом, лежащим в основе молекулярной биофизики. Этот принцип — молеку- [c.264]

Вторая половина XX столетия характеризуется резко возросшим интересом к познанию механизмов жизнедеятельности. Эпоха наблюдения и достаточно поверхностного анализа мира животных, растений и микроорганизмоп сменилась периодом решительного проникновения на уровень молекулярных и межмолеку-лярных взаимодействий в живых системах, вторжением в биологию методов и подходов физики, химии и математики. Как следствие этого процесса началась постепенная дифференциация наук, изучающих материальные основы жизни стали одна за другой появляться новые дисциплины, отражающие различные уровни исследования живой материи, различные углы зрения, различные экспериментальные приемы и методологические концепции. Классическая биохимия, которой бесспорно принадлежит пальма первенства в симбиозе биологии и точных наук, постепенно уступала дорогу новым направлениям. Вначале, на волне революционных событий в физике, возникла биофизика, значительно окрепшая уже в предвоенный период. Конец этого этапа был ознаменован и резкой активизацией исследований в генетике. Однако наиболее серьезное наступление началось в начале 50-х годов, когда возникли молекулярная биология, рождение которой часто отождествляется с открытием двойной спирали ДНК, а также биоорганическая химия, первые победы которой по праву связывают с установлением структуры инсулина и синтезом первого пептидного гормона — окситоцина, [c.5]

Бионеорганическая химия (подобно геохимии, биохимии, биофизике и др.) возникла на стыке неорганической химии и биологии в последнее десятилетие. Этому способствовала четкая формулировка ее основных задач — изучение на молекулярном уровне взаимодействий между металлами (в первую очередь биометаллами) и биолигандами протеинами, нуклеиновыми кислотами, их фрагментами и некоторыми другими находящимися в организме веществами (в том числе витаминами, гормонами, метаболитами и антиметаболитами). Более 100 000 процессов в организме человека представляют собой совокупность многих химических реакций, большинство из которых катализируется металлами, входящими в состав ферментов. [c.560]

Наряду с молекулярной биологией, биоорг. химией, а также биофизикой Б. входит в единый комплекс взаимо-свя.заиных и тесно переплетенных >сежду собой разделов совр. естествознания — физико-хим. биологию, науку о физ. и хим. основах живой материн, [c.76]

Определение пространственной структуры белков по аминокислотным последовательностям - одна из центральных задач молекулярной биофизики. Традиционные подходы, применяемые к расчету структуры небольших органических молекул, неэффективны для решения этой задачи в связи со следущими ососбенностями а) огромным числом переме1пшх, описывающих атомную структуру бел- [c.111]

На основе классич. Б. в этот период возникли самостоят. науки-молекулярная биология и бноорганическая хи.чия. Научное направление, объединяющее эти науки с биофизикой, получило название физ.-хим. биологии. Совр. период в развитии Б. характеризуется новыми достижениями в изучении живой материи. В области энзимологии исследованы сотни ферментных систем, во мн. случаях установлен механизм их каталитич. действия. Новые концепции возникли в области Б, гормонов, в частности в связи с ролью аденилатциклазной системы в области биоэнергетики, где было открыто участие в генерации энергии клеточных мембран, а познании механизмов передачи нервного возбуждения и биохим. основ высшей нервной деятельности и др. В настоящее время установлен в общих чертах механизм передачи генетич. информации, реализующийся при репликации, транскрипции и трансляции, разработаны методы получения и определения структуры отдельных генов, по существу завершено составление метаболич. карты , т.е. путей превращения в-в в клетке, свидетельствующей о биохим. общности живых организмов и непрерывности обмена в-в в биосфере. [c.292]

Прежде чем перейти к рассмотрению некоторых общих и актуальных проблем физикохимии растворов и молекулярной биофизики необходимо установить, что мы понимаем под биологически важными, или биологически активными веществами. Обычно в это понятие включают только те вещества, которые входят в состав живых организмов, являются "кирпичиками для построения биополимеров или участвуют в той или иной роли в биохимических превращениях. Такие вещества нужно отнести скорее к разряду биологически функциональных, и они составляют основу более широкого класса биологически важных (активных) веществ. В этот класс, кроме указанных, требуется включить вещества, вносимые естественным или принудительным путем в живой организм из окружающей среды (пища, лекарственные препараты, продукты, производимые техносферой), а также соединения, используемые в качестве модельных при изучении биопроцессов. [c.3]

Молекулярная биофизика изучает механизм биологических явлений с точки зрения взаимодействия атомов и молекул. Предметом исследований молекулярной биофизики являются строение и физикохимические свойства биологически функциональных молекул, их взаимодействия друг с другрм и -с яругини этомно-молекулярными частицами. К разряду важнейших-следует также отнести задачу выявления роли среды (растворителя) и сбльватации в протекании биологических процессов. [c.3]

По прогнозам ученых XXI век будет веком биоинформации. Сегодня почти все биофизики в мире уверены, что очень скоро молекулярные биологические машины совершат настоящую революцию в представлениях человека об окружающем мире. [c.178]

Энциклопедический курс, излагающий основные разделы предмета — молекулярную биофизику, биофизику клетки и биофизику сложных систем, включая проблемы биологической эволюции. Второе издание переработано по сравнению с первым, вышедшим в 1981 г., и дополнено новыми разделами (бионеорганическан химии и биофизика, топология ДНК, акустическая рецепция, биолюминесценция и др.). [c.2]

Несмотря на большие трудности, современная биофизика достигла крупных успехов в объяснении ряда биологических явлений. Мы узнали многое о строении и свойствах биологически функциональных молекул, о свойствах и механизмах действия клеточных структур, таких, как мембраны, биоэнергетические органоиды, механохимические системы. Успешно разрабатываются физико-математические модели биологических процессов, вплоть до онтогенеза и филогенеза. Реализованы общетеоретические подходы к явлениям жизни, основанные на термодинамике, теории информации, теории автоматического регулирования. Все эти вопросы будут с той или иной степенью детализации рассмотрены в книге. При этом, в соответствии с пониманием биофизики как физики явлении жизни, мы будем исходить из физических закономерностей, а не из физиологической классификации. Так, например, рецепция внешних воздействий органами чувств рассматривается в различных разделах книги — зрение в главе, посвященной фотобиологическим явлениям, слух и осязание в связи с механохпмическими процессами, обоняние — в связи с физикой молекулярного узнавания. [c.10]

В 1945 г. Шредингер написал книгу Что такое жизнь с точки зрения физики , оказавшую существенное влияние на развитие биофизики и молекулярной биологии. В этой книге внимательно рассмотрено несколько важнейших проблем. Первая из них — термодинамические основы жизни. На первый взгляд имеется решительное противоречие между эволюцией изолированной физической системы к состоянию с максимальной энтропией, т. е. неупорядоченностью (второе начало термодинамики), и биологической эволюцией, идущей от простого к сложному. Шредингер говорил, что организм питается отрицательной энтропие1и>. Это означает, что организмы и биосфера в целом не изолированные, но открытые системы, обменивающиеся с окружающей средой и веществом, и энергие . Неравновесное состояние открытой системы поддерживается оттоком энтропии в окружающую среду. Вторая проблема — общие структурные особенности органиа-мов. По словам Шредингера, организм есть апериодический кристалл, т. е. высокоупорядоченная система, подобная твердому телу, но лишенная периодичности в расположении клеток, молекул, атомов Это утверждение справедливо для строения организмов, клеток и биологических макромолекул (белки, нуклеиновые кислоты). Как мы увидим, понятие об апериодическом кристалле важно для рассмотрения явлений жизни на основе теории информации. Третья проблема — соответствие биологических явлений законам квантовой механики. Обсуждая результаты радиобиологических исследований, проведенных Тимофеевым-Ресовским, Циммером и Дельбрюком, Шредингер отмечает, квантовую природу радиационного мутагенеза. В то же время применения квантовой механики в биологии не тривиальны, так как организмы принципиально макроскопичны. Шредингер задает вопрос Почему атомы малы Очевидно, что этот вопрос лишен смысла, если не указано, по сравнению с чем малы атомы. Они малы по сравнению с нашими мерами длины — метром, сантиметром. Но эти меры определяются размерами человеческого тела. Следовательно, говорит Шредингер, вопрос следует переформулировать почему атомы много меньше организмов, иными словами, почему организмы построены из большого числа атомов Действительно, число атомов в наименьшей бактериальной клетке [c.12]

Молекулярная биофизика изучает строение и физико-химические свойства биологически функциональных молекул, прежде всего биополимеров — белков и нуклеиновых кислот. Задали молекулярной биофизики состоят в раскрытии физических механизмов, ответственных за биологическую функциональность молекул, например за каталитическую активность белков-ферментов. Молекулярная биофизика — наиболее развитая область биофизики. Она неотделима от молекулярной биологии и химии. Крупные успехи в этой области понятны — легче изучать молекулы (даже наиболее сложные из известных науке молекулы белков), чем клетки или организмы. Молекулярная биофизика опирается, с одной стороны, на биолого-химические дисциплины (биохимия, молекулярная биология, бпоорганическая и бионеор-таническая химия), с другой, на физику малых и больших молекул. Соответственно этому в гл. 2 мы рассматриваем химические основы биофизики, в гл. 3 — физику макромолекул и лишь после этого обращаемся к молекулярной биофизике как таковой (гл. 4-8). [c.20]

Молекулярная биофизика естественно переходит в биофизику клетки, изучающую строение и функциональность клеточных и тканевых систем. Эта область биофизики является самой старой и традиционной. Ее главные задачи связаны сегодня с изучением физики биологических мембран и биоэнергетических процессов. Биофизика клетки включает изучение генерации и распространения нервного импульса, изучение механохимических процессов (в частности, мышечного сокращения), изучение фотобиологиче-ских явлений (фотосинтез, рецепция света, зрение, биолюминесценция). В этой области также применяются уже перечисленные экспериментальные методы." Биофизика клетки имеет дело с более сложными задачами и встречается с большими трудностями [c.21]

До сороковых годов рентгенография сравнительно простых низкомолекулярных соединений подтверждала их структуру, уста-новлевную химическими методами, и давала количественные сведения о межатомных расстояниях. В 1944 г. Ходжкин расшифровала структуру пенициллина, которую химикам не удавалось определить. Молекула пенициллина содержит 23 атома кроме атомов водорода. Далее Ходжкин установила структуру витамина В,2, определив координаты уже 93 атомов. Вслед за этим рентгенографию стали применять в исследованиях наиболее сложных молекулярных белков. Основоположником этого направления молекулярной биофизики был Бернал, крупнейшие достижения в изучении биополимеров принадлежат кембриджской научной школе (Брэгг, Кендрью, Перутц). В 1957 г. Кендрью ус- [c.132]

В 1845 г. Фарадей записал в своем дневнике ...в конце концов мне удалось намагнитить и наэлектризовать луч света и осветить магнитную силовую линию . Речь шла об открытии магнитного вращения плоскости поляризации света, распространяющегося вдоль направления магнитного поля. Это явление получило название эффекта Фарадея. Приведенные слова имеют лишь фигуральный смысл — магнитное поле действует не на свет, а на вещество, которое обретает в поле кругоное двулуче-преломленпе. Сравнительно недавно эффект Фарадея — магнитное оптическое вращение (MOB) и магнитный круговой дихроизм (МКД) — нашли важные применения в молекулярной биофизике. [c.159]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология