imported>Ivtorov: /* Преамбула */

2025-11-15T16:41:33Z

Преамбула

Новая страница

{{Комплексная наука
| Другие названия =
| Изображение =
| Тема = Биология и Физика
| Предмет изучения = молекулярная биология, цитология
| Период зарождения =
| Основные направления = [[Биология]], [[Физика]]
| Вспомогат. дисциплины = математика
| Центры исследований =
| Значительные учёные =
}}
'''Биофи́зика''' (от {{lang-grc|βίος}} — ''жизнь'', {{lang-grc|φύσις}} — ''природа'') — комплексная наука на стыке биологии, физики и математики:

* раздел [[биология|биологии]], изучающий физические аспекты существования [[Живая природа|природы]] на всех её уровнях, начиная от [[молекула|молекул]] и [[клетка|клеток]] и заканчивая [[биосфера|биосферой]] в целом;
* раздел [[Математическая физика|современной математической физики]], изучающий биологические объекты как разновидность сложных нелинейных физических систем;
* 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 действия [[Закон (физика)|физических законов]] на [[Биология#Уровни организации жизни|биологическом уровне организации вещества и энергии]].

«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»<ref>''Рубин А. Б.'' [http://www.library.biophys.msu.ru/rubin/ Биофизика] {{Wayback|url=http://www.library.biophys.msu.ru/rubin/ |date=20080210204049 }} (учебник) в 2-х т.т. — М., 2002. C. 9.</ref>.

По [[Номенклатура ЮНЕСКО|номенклатуре ЮНЕСКО]] биофизика является разделом [[Биология|биологии]] и имеет код 2406<ref name="UNESCO">{{Cite web |url=http://unesdoc.unesco.org/images/0008/000829/082946eb.pdf |title=Proposed international standard nomenclature for fields of science and technolocy |access-date=2008-06-26 |archive-date=2016-02-15 |archive-url=https://web.archive.org/web/20160215224233/http://unesdoc.unesco.org/images/0008/000829/082946eb.pdf |url-status=live }}</ref>.

== Разделы биофизики ==
Согласно номенклатуре ЮНЕСКО, в биофизике выделяются разделы<ref name="UNESCO" />:
* 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, первичный синергогенез, 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

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<ref>По материалам: ''Рубин А. Б.'' [http://www.library.biophys.msu.ru/rubin/ Биофизика] {{Wayback|url=http://www.library.biophys.msu.ru/rubin/ |date=20080210204049 }} (учебник) в 2-х т.т. — М., 2002. C. 6.</ref>. 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 [[биополимер]]ов
*** надмолекулярные и субмолекулярные систем;
*** методы изучения и модельного (символьного и /или графического) отражения и прогнозирования молекулярных структур
** [[Квантовая биофизика]];
* Биофизика клетки и клеточных процессов:
** биофизика мембранных процессов:
*** свойства и структура биологических мембран и их частей;
*** механизмы транспорта через биомембраны;
* Биофизика метаболизма
** Биофизика [[Фотобиология|фотобиологических процессов]]:
** основы фотосинтеза, структуры и функции (механизмы) фотосинтеза;
*** воздействия внешних источников света на живые системы и адаптация к соляризации;
** радиационная биофизика — влияния [[Ионизирующие излучения#Биологическое действие ионизирующих излучений|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-двигательного 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 ==
Можно сказать, что у истоков биофизики как науки стояла работа [[Шрёдингер, Эрвин|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 [[квантовая механика|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.

=== СССР ===
Первый Институт физики и биофизики в Москве был создан в [[1927 год]]у. Но просуществовал он недолго: в [[1931 год]]у его руководитель, академик [[Лазарев, Пётр Петрович|Лазарев П. П.]], был арестован и Институт закрыли<ref>''Горелик Г. Е.'' [http://russcience.euro.ru/papers/gor95f.htm Москва, физика, 1937 год.] {{Wayback|url=http://russcience.euro.ru/papers/gor95f.htm |date=20070929094037 }}</ref>.

=== Современные направления исследований ===
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 ===
* [[Гальвани, Луиджи|Луиджи Гальвани]]: открыл биоэлектричество.
* [[Гельмгольц, Герман Людвиг Фердинанд|Герман Гельмгольц]]: первый замерил скорость нервных импульсов.
* [[Чижевский, Александр Леонидович|Александр Леонидович Чижевский]] — советский биофизик, основоположник [[гелиобиология|гелиобиологии]], аэроионификации, [[гемодинамика|электрогемодинамики]], философ. Впервые научно доказал влияние [[космическая погода|космической погоды]] на биосферу.
* [[Лазарев, Пётр Петрович|Пётр Петрович Лазарев]] — российский и советский биофизик. Создал физико-химическую теорию возбуждения (ионная теория возбуждения), вывел единый закон раздражения, исследовал процесс физиологической адаптации органов чувств (преимущественно зрения, а также слуха, вкуса и обоняния) к действующим на них раздражителям, вывел единый закон раздражения, разрабатывал проблему приложимости законов термодинамики к биологическим процессам.
* [[Ленгмюр, Ирвинг|Ирвинг Ленгмюр]]: разработал концепцию одномолекулярного органического покрытия. Лауреат [[Нобелевская премия по химии|Нобелевской премии по химии]] [[1932 год]]а.
* [[Бекеши, Дьёрдь фон|Дьёрдь фон Бекеши]]: исследователь человеческого уха. Лауреат [[Нобелевская премия по физиологии и медицине|Нобелевской премии по физиологии и медицине]] 1961 года.
* [[Перуц, Макс Фердинанд|Макс Перуц]] и [[Кендрю, Джон Коудери|Джон Кендрю]]: исследователи [[Белок#Структура белка|строения белков]] с помощью [[Рентгеноструктурный анализ|рентгеноструктурного анализа]]. Лауреаты Нобелевской премии по химии 1962 года.
* [[Уилкинс, Морис|Морис Уилкинс]]: открыл трёхмерную молекулярную структуру [[Дезоксирибонуклеиновая кислота|ДНК]]. Лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 1962 года.
* [[Бинниг, Герд Карл|Герд Бинниг]], [[Руска, Эрнст Август|Эрнст Руска]], [[Рорер, Генрих|Генрих Рорер]]: разработали [[сканирующий туннельный микроскоп|сканирующий туннельный]] и [[сканирующий атомно-силовой микроскоп]]ы. Лауреаты [[Нобелевская премия по физике|Нобелевской премии по физике]] за [[1986 год]].
* [[Кац, Бернард|Бернард Кац]]: исследовал роль [[норадреналин]]а в [[Синапс|синаптической]] передаче. Лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 1970 года.
* [[Митчелл, Питер Деннис|Питер Митчелл]]: Автор [[хемиосмос|хемиосмотической]] теории окислительного фосфорилирования. Лауреат Нобелевской премии по химии 1978 года.
* [[Неэр, Эрвин|Эрвин Неэр]] и [[Закман, Берт|Берт Закман]]: разработали [[метод локальной фиксации потенциала]]. Лауреаты Нобелевской премии по физиологии и медицине [[1991 год]]а.
* [[Агре, Питер|Питер Агре]] — лауреат Нобелевской премии по химии [[2003 год]]а за открытие и исследование [[аквапорин]]а. Премия была разделена с [[Маккинон, Родерик|Родериком Маккиноном]] — американским биохимиком и кристаллографом, который в [[1998 год]]у с коллегами смог получить трёхмерную молекулярную структуру бактериального калиевого канала и раскрыть природу его селективности.

== Области применения ==
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 [[Термодинамика|термодинамики]], [[Электродинамика|электродинамики]], [[Квантовая механика|квантовой]] и [[Классическая механика|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, рентгеноструктурный анализ с использованием синхротронного излучения, ЯМР- и ЭПР-спектроскопию, 7-резонансную спектроскопию, различные электрометрические методы, [[Стеклянный микроэлектрод|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.

== См. также ==
* [[Биогеофизика]]

== Примечания ==
{{примечания}}

== Литература ==
* {{книга |автор = Аккерман Ю. |заглавие = Биофизика |город= М. |издательство = Мир |год = 1964 |страниц = 684 }}
* Биофизика / Под общ. ред. акад. АН СССР ''[[Костюк, Платон Григорьевич|П. Г. Костюка]]''. — К.: Выща шк. Головное изд-во, 1988. — 504 с.
* ''[[Волькенштейн, Михаил Владимирович|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, Андрей Борисович|Рубин А. Б.]]'' [http://www.library.biophys.msu.ru/rubin/ Биофизика]. Учебник в 2-х тт. — М., 1999, 2002.
* {{книга | автор = [[Владимиров, Юрий Андреевич|Владимиров Ю. А.]], Рощупкин Д. И., Потапенко А. Я., Деев А. И. | заглавие = Биофизика | место = М. | издательство = Медицина | год = 1983 | страниц = 272 | isbn = | ref = Биофизика}}
* ''[[Гудков, Сергей Владимирович|Гудков С. В.]],'' Частные вопросы радиационной биофизики. — Н. Новгород: Нижегородский госуниверситет, 2022. – 236 с. [https://e-lib.unn.ru/MegaPro/Download/MObject/1278] ISBN 978-5-91326-750-4

== Ссылки ==
{{навигация}}
* ''[[Нечипоренко, Юрий Дмитриевич|Нечипоренко Ю]].'' [http://scepsis.ru/library/id_1010.html Достижения современной биофизики] — немного истории и достижения современной биофизики.
* {{Статья|ссылка=http://sevbppc.ru/wp-content/uploads/2020/01/ProceedingsBPPC2019.pdf|автор=[[Нечипоренко, Юрий Дмитриевич|Нечипуренко Ю.Д.]], Касерес Х.Л.|заглавие=Концепции в молекулярной биофизике|год=2019|язык=|издание=Актуальные вопросы биологической физики и химии|тип=|месяц=|число=|том=4|номер=4|страницы=452—455|issn=}}
{{ВС}}
{{Разделы биологии}}
{{Разделы физики}}

[[Категория:Биофизика| ]]

Биофизика - История изменений

imported>Ivtorov: /* Преамбула */