Биофизика. Рубин А.Б.

Проблемы биофизики сложных систем представлены в разделах по кинематике и термодинамике биологических процессов. Молекулярной биофизике посвящены главы по строению биомакромолекул и динамике белков. Биофизика клеточных процессов освещена в главах по мембранному транспорту, трансформации энергии в биомембранах и рассмотрена на примере первичных процессов фотосинтеза. Соответствует действующему Федеральному государственному образовательному стандарту высшего образования нового поколения.

Биофизика. Рубин А.Б.

Описание учебника

По общему мнению, биология в XXI в. займет одно из ведущих мест к пауке. Она призвана внести важный вклад не только в фундаментальные знания, но и в развитие медицины, экологии, создание новых видов организмов. Многие проблемы в биологии находятся па стыке наук и носят комплексный характер. Они требуют для своего решения привлечения представлений и методов других точных паук и прежде всего, физики, математики, химии, физической химии. Именно в результате тесного взаимодействия биологии и этих смежных наук возникла и развивается биофизика как самостоятельная пограничная наука.
В настоящей книге в форме, доступной широкому читателю, излагаются основные представления современной биофизики. Биофизика (биологическая физика) — это наука о физических и физико-химических механизмах взаимодействий, лежащих в основе биологических процессов. Молекулярные особенности процессов живого во многом определяются физическими свойствами биополимеров, кинетикой реакций клеточного метаболизма.
В теоретической биофизике обобщенные кинетические и физические модели взаимодействий позволяют описывать с единых позиций, казалось бы, разные биологические явления, которые, однако, родственны между собой по глубинным молекулярным механизмам. Например, механизмы первичных фотобиологических процессов (фотосинтеза, зрительной рецепции), ферментативного акта в активном центре фермента, прохождение ионов через мембранные каналы подчиняются во многом сходным физическим принципам. Все это означает, что в программы обучения биологии в университетах необходимо органично включать представления физики, математики, физической химии и на конкретных примерах показывать их плодотворность в решении биологических проблем. Такая задача стоит в преподавании разных биологических дисциплин. Но биофизика в первую очередь должна показать важную роль систематического использования идей и представлений точных наук в биологии.
Многолетний опыт преподавания биофизики в МГУ им. М. В. Ломоносова показал, что этому требованию отвечает преподавание биофизики в качестве логически связанных частей теоретической биофизики и биофизики клетки в самостоятельном общем курсе. Этот курс читается как бакалаврам-биологам, так и бакалаврам-физикам, а также бакалаврам медицинского и сельскохозяйственного профиля. Такай курс полезен и научным сотрудникам других областей науки, которые хотят заниматься проблемами современной биологии с использованием методов точных наук.
В настоящей книге кратко и доступно изложены представления теоретической биофизики (кинетика, термодинамика биологических процессов, молекулярная биофизика), на основе которых рассмотрен материал о биофизике ряда важных клеточных процессов (мембранные процессы, первичные фотобиологические процессы, ферментативные реакции). Книга создает основу для дальнейшего углубленного изучения биофизики уже с использованием специальной литературы и ее применения в разных областях биологии, медицины и экологии.ДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
В основе процессов обмена клетки со средой и внутреннего метаболизма лежит сложная сеть организованных определенным образом во времени и в пространстве различных реакций.
Считается, что изменения переменных величин в каждый момент времени могут быть описаны соответствующими дифференциальными уравнениями. Кроме переменных величин, кинетическая система обладает набором определенных параметров, которые не изменяются во время наблюдения за ней и характеризуют условия протекания реакций (температура, влажность, рН, электрическая проводимость). Как правило, сами значения констант скоростей реакций определяются такими параметрами.
Рассмотрим простейший пример замкнутой популяции клеток, в которой одновременно происходят процессы размножения и гибели и где в избытке имеются питательные вещества. Возникает вопрос, как меняется численность клеток в такой системе со временем и может ли в ней в конце концов установиться стационарное состояние с постоянным числом клеток? Эта типичная кинетическая задача решается с помощью дифференциальных уравнений. Пусть в некоторый момент времени г концентрация клеток в среде составляет N.

Предложения интернет-магазинов