трусики женские украина

На головну

Історія біофізики - Фізика

Біофізічеськиє дослідження в фізиці

Інтерес фізиків до біології в XIX в. безперервно зростав. Одночасно і в біологічних дисциплінах посилювалася тяга до фізичних методів дослідження. Останні все ширше проникали в самі різні області біології. За допомогою фізики розширяються інформаційні можливості мікроскопа. На початку 30-х років XX в. з'являється електронний мікроскоп. Ефективним знаряддям біологічного дослідження стають радіоактивні ізотопи, спектральна техніка, що все більш удосконалюється, рентгено-структурний аналіз. Розширяється сфера застосування рентгеновых і ультрафіолетових променів; електромагнітні коливання використовуються не тільки як кошти дослідження, але і як чинники впливу на організм. Широко проникає в біологію і, особливо фізіологію, електронна техніка.

Нарівні з впровадженням нових фізичних методів розвивається і так звана молекулярна біофізика. Добившись величезних успіхів в пізнанні суті неживої матерії, фізика починає претендувати, користуючись традиційними методами, на розшифровку природи живої матерії. У молекулярній біофізиці створюються вельми широкі теоретичні узагальнення із залученням складного математичного апарату. Слідуючи традиції, биофизик прагне в експерименті піти від дуже складного («брудного») біологічного об'єкта і вважає за краще вивчати поведінку виділених з організмів речовин в можливо більш чистому вигляді. Великий розвиток отримує розробка різних моделей біологічних структур і процесів - електричних, електронних, математичних і т. п. Створюються і вивчаються моделі клітинного руху (наприклад, ртутна краплина в розчині кислоти, що здійснює ритмічні рухи, подібно амебі), проникності, нервового проведення. Велика увага залучає, зокрема, модель нервового проведення, створеної Ф. Ліллі. Це залізне дротяне кільце, вміщене в розчин соляної кислоти. При нанесенні на нього дряпини, що руйнує поверхневий шар оксиду, виникає хвиля електричного потенціалу, яка дуже схожа на хвилі, що біжать по нервах при збудженні. Вивченню цієї моделі присвячується багато досліджень (починаючи з 30-х років), що використовують математичні методи аналізу. Надалі створюється більш довершена модель, що базується на кабельній теорії. Основою її побудови з'явилася деяка фізична аналогія між розподілом потенціалів в електричному кабелі і нервовому

Інші області молекулярної біофізики користуються меншою популярністю. Серед них потрібно відмітити математичну біофізику, лідером якої є Н. Рашевський. Математична біофізика пов'язана з багатьма областями біології. Вона не тільки описує в математичній формі кількісні закономірності таких явищ, як зростання, ділення кліток, збудження, але і намагається аналізувати складні фізіологічні процеси вищих організмів. У США школою Ра-шевського видається журнал «Математична біофізика».Биофизические дослідження в біології

Сильним поштовхом для формування біофізики послужило виникнення в кінці XIX - початку XX в. фізичної хімії, продиктоване необхідністю виявлення механізмів, лежачих в основі хімічної взаємодії. Ця нова дисципліна відразу ж привернула до себе увагу біологів тим, що вона відкривала можливість пізнання фізико-хімічних процесів в тих «брудних», з точки зору фізика, живих системах, з якими ним важко було працювати. Ряд напрямів, виниклих в фізичній хімії, породив такі ж напрями в біофізиці.

Однією з найбільших подій в історії фізичної хімії була розробка С. Арреніусом (Нобелівська премія, 1903) теорії електролітичної диссоциации солей у водних розчинах (1887), що розкрила причини їх активності. Ця теорія викликала інтерес фізіологів, яким була добре відома роль солей в явищах збудження, проведення нервових імпульсів, в кровообігу і т. д. Вже в 1890 р. молодий фізіолог В. Ю. Чаговец виступає з дослідженням «Про застосування теорії диссоциации Арреніуса до электромоторным явищ в живих тканинах», в якому спробував зв'язати виникнення биоэлектрических потенціалів з нерівномірним розподілом іонів. Дещо пізніше з аналогічними міркуваннями виступив американський біолог Ж. Леб, що визнав пізніше пріоритет Чаговца.

У перенесенні фізико-хімічних уявлень на біологічні явища бере участь цілий ряд основоположників фізичної хімії. Виходячи з явища руху іонів солей, В. Нернст (1908) сформулював свій відомий кількісний закон збудження: поріг фізіологічного збудження визначається кількістю перенесених іонів. Фізик і хімік В. Оствальд розробив теорію виникнення биоэлектрических потенціалів, засновану на допущенні наявності на поверхні клітки полупроницаемой для іонів мембрани, здатній розділяти іони протилежних зарядів. Тим самим були закладені основи биофизического напряму в тлумаченні проникності і структури біологічних мембран в широкому значенні.Фізіологія клітки

Виникнення нових напрямів в фізіології тварин і людини, корінна зміна багатьох чого склався раніше уявленні і концепцій, пов'язані з переходом до досліджень на клітинному, субклеточном і молекулярному рівнях організації життя, відносяться до 40-м років нашого сторіччя. Ці події, що знаменують справжній перелом в розвитку фізіологічних наук, з'явилися слідством сучасної науково-технічної революції. Грандіозні досягнення фізики і техніки, особливо електроніки, автоматики і обчислювальної техніки, що дали в руки фізіологів принципово нові методи збору і аналізу інформації, привели до технічної революції в цій області знання. Підтвердилася справедливість висловлювання І. П. Павлова, що наука рухається поштовхами в залежності від успіхів, що робляться методикою.

Створеній в наш час новій інструментальній техніці фізіологія зобов'язана фундаментальними відкриттями, можливістю проникнення в інтимні процеси життєдіяльності, в їх внутрішню організацію і механізм їх регуляции.

фізика біологія хімія термодинамикаТехническое переозброєння фізіології

Протягом десятка років невпізнанно змінився вигляд фізіологічної лабораторії. Стара апаратура, що служила дослідникам більше за сторіччя, віджила свій вік і перекочувала в музеї історії науки.

Особливо цінними виявилися наступні якості нової інструментальної техніки: висока чутливість і точність вимірювальної апаратури, її швидкодія, можливість перетворення одних процесів в інші (наприклад, механічних і теплових в електричні), можливість зберігання і відтворення інформації, здійсненність синхронного дослідження декількох фізіологічних процесів, можливість проведення спостережень на відстані, малі габарити і вага багатьох приладів. Став досяжний точний кількісний і тимчасової аналіз микропроцессов (змін температури в 0,000001°, механічних переміщень, що становлять мікрони, електричного напруження, рівного микровольтам), що відбуваються в микрообъектах (одиночних клітках і їх структурах) в микроинтервалы: часу (протягом часткою миллисекунды). Застосування сучасної інструментальної техніки і розробка великого числа нових методів дослідження вплинули рішуче на всі відділи фізіології.

Розвиток загальної фізіології тісно пов'язаний з успіхами у вивченні функцій кліток і їх структур. Ще на початку XX в. К. А. Тімірязев нарікав на те, що фізіологія клітки «поки і нездійсненна, оскільки пе вигадане ще ні ваги, ні термометрів, ні гальванометрів для клітинки». У цей час такі прилади сконструйовані, і це з'явилося однією з найважливіших передумов створення достовірно експериментальної фізіології клітки. Іншою передумовою потрібно вважати успіхи морфологічного і біохімічного дослідження клітки, також пов'язані із застосуванням нової дослідницької техніки.

Для розуміння фізіологічних процесів, що відбуваються в клітці надзвичайно велике значення досліджень, виконаних за допомогою електронного мікроскопа. Завдяки його застосуванню доведена наявність поверхневої мембрани, завтовшки 70-80. А, що оспорювалося деякими дослідниками, було виявлено існування складних систем внутрішньоклітинних мембран і розкрита їх просторова організація. З'ясувалося, що мембрани являють собою обов'язковий структурний елемент клітки. Особливу увагу фізіологів залучили дослідження саркоплазматической мережі (ретикулума) мышечных волокон. Ця освіта, уперше виявлена за допомогою світлового мікроскопа, була знову відкрито Ф. Шестрандом і Б. Андерсоном в середині 50-х років завдяки застосуванню електронного мікроскопа, що дозволив вивчити деталі його будови. Вивчена структура миофибрилл - скорочувальних елементів мышечных волокон. За допомогою електронної мікроскопії надтонких зрізів м'язів в поєднанні з дослідженням розсіяння рентгеновых променів під малими кутами встановлено, що миофибриллы складаються з двох систем ниток, які розрізнюються по товщині і хімічному складу. Вважають, що більш товсті нитки освічені миозином, більш тонкі - актином. Нитки однієї системи входять своїми кінцями в проміжки між нитками іншої системи, причому між тими і іншими є зв'язуючі їх поперечні містки. Е. Хакслі (Нобелівська премія, 1963), що виявив таку структуру миофибрилл (1955-1956), висловив припущення, що під час скорочення відбувається ковзання однієї системи ниток по іншій.

Великі і досягнення сучасної біохімії, що отримала можливість вивчати роль різних внутрішньоклітинних освіт в процесах обміну речовин. Цими можливостями біохімія зобов'язана методикам ультрацентрифугирования, ультразвуковому дезинтеграции, электрофореза, хроматографії, полум'яної фотометрії, мас-спектрометрії, ізотопної індикації, адсорбционной спектроскопії, ауторадиографии, люмінесцентного аналізу, визначення двійчастого лучепреломления в потоку і багато чим іншим, заснованим на новітніх досягненнях фізики і техніки.

Термодинаміка систем поблизу рівноваги (лінійна термодинаміка). Перший і другий закони термодинаміки

Предметом термодинаміки є розгляд загальних закономірностей перетворення енергії при її перенесенні в формі теплоти і роботи між тілами.

У залежності від характеру обміну енергії і маси з навколишнім середовищем через межі системи розрізнюють три групи систем. Ізольовані системи не обмінюються із зовнішньою середою ні енергією, ні масою, вони повністю ізольовані від впливу навколишнього середовища. Системи, які через свої межі обмінюються енергією з навколишнім середовищем, але не можуть обмінюватися масою (речовиною), відносяться до закритих систем. Відкриті системи обмінюються з навколишнім середовищем і енергією, і масою.

Всяка система характеризується певними властивостями, або термодинамічними параметрами. Їх сукупність визначає термодинамічний стан системи, тому зміна хоч би одного з параметрів приводить до зміни термодинамічного стану системи загалом.

Процеси, що протікають в системі і що змінюють її стан, можуть бути рівноважними або нерівновагий. Рівноважні, або оборотні, процеси протікають в системі таким чином, що викликані ними зміни в стані системи можуть статися в зворотній послідовності без додаткових змін в навколишньому середовищі. Навпаки, нерівновагий, або безповоротні, процеси, до яких відносяться реальні перетворення в природі, не володіють цими властивостями, і їх протікання в зворотному напрямі супроводиться залишковими змінами в навколишньому середовищі. У класичній термодинаміці розглядаються головним чином рівноважні стану системи, при яких її параметри зберігають своє значення у всіх точках системи і не змінюються мимовільно у часі.

Перший закон термодинаміки. Цей закон - узагальнення багатовікового досвіду людства, він є законом збереження енергії в застосуванні до процесів перетворення теплоти.

Звичайний запис першого закону термодинаміки має вигляд

dQ=dU+dA

і означає, що теплота dQ, поглинена системою із зовнішньої середи, йде на збільшення внутрішньої енергії dU системи і здійснення роботи dA проти зовнішніх сил. У загальному випадку dA включає роботу проти сил зовнішнього тиску pdv і максимальну корисну роботу, супроводжуючу хімічні перетворення:

dA=dA'max+pdv

Список літератури, що використовується

1. Г. Мякишев, В. Грігорьев. Сили в природі. - М.: «Наука», 1987.

2. Історія біології: з нач. 20 в. до наших днів. - М.: «Освіта», 1983.

3. Рубін А.Б. Біофізіка. - М.: «Наука», 1988.

Авіація і космонавтика
Автоматизація та управління
Архітектура
Астрологія
Астрономія
Банківська справа
Безпека життєдіяльності
Біографії
Біологія
Біологія і хімія
Біржова справа
Ботаніка та сільське господарство
Валютні відносини
Ветеринарія
Військова кафедра
Географія
Геодезія
Геологія
Діловодство
Гроші та кредит
Природознавство
Журналістика
Зарубіжна література
Зоологія
Видавнича справа та поліграфія
Інвестиції
Інформатика
Історія
Історія техніки
Комунікації і зв'язок
Косметологія
Короткий зміст творів
Криміналістика
Кримінологія
Криптологія
Кулінарія
Культура і мистецтво
Культурологія
Логіка
Логістика
Маркетинг
Математика
Медицина, здоров'я
Медичні науки
Менеджмент
Металургія
Музика
Наука і техніка
Нарисна геометрія
Фільми онлайн
Педагогіка
Підприємництво
Промисловість, виробництво
Психологія
Психологія, педагогіка
Радіоелектроніка
Реклама
Релігія і міфологія
Риторика
Різне
Сексологія
Соціологія
Статистика
Страхування
Будівельні науки
Будівництво
Схемотехніка
Теорія організації
Теплотехніка
Технологія
Товарознавство
Транспорт
Туризм
Управління
Керуючі науки
Фізика
Фізкультура і спорт
Філософія
Фінансові науки
Фінанси
Фотографія
Хімія
Цифрові пристрої
Екологія
Економіка
Економіко-математичне моделювання
Економічна географія
Економічна теорія
Етика

8ref.com

© 8ref.com - українські реферати


енциклопедія  бефстроганов  рагу  оселедець  солянка