Большая техническая энциклопедия
0 1 3 4 9
D V
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ь Э Ю Я
МА МГ МЕ МИ МН МО МЫ МЯ

Молекулярная биофизика

 
Молекулярная биофизика может быть определена как область перекрывания молекулярной физики ( в частности, физики макромолекул) и молекулярной биологии. Следовательно, она является частью обеих этих областей естествознания. Она развивалась одновременно с молекулярной биологией и неотделима от нее.
Молекулярная биофизика предназначена для физиков и биофизиков, научных работников, аспирантов и студентов старших курсов. Основное внимание в книге обращено на теоретические основы молекулярной биофизики и применяемых в ней методов. В ряде разделов излагаются оригинальные результаты, полученные автором и его сотрудниками.
Молекулярная биофизика неотделима от молекулярной биологии.
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 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. В этой области также применяются уже перечисленные экспериментальные методы. Биофизика клетки имеет дело с более сложными задачами и встречается с большими трудностями по сравнению с молекулярной биофизикой. Биофизике клетки посвящены гл.
И молекулярная биофизика и биофизика в целом должны рассматриваться как естественные части физики - единой науки, посвященной строению и свойствам материи. Сегодня теоретические основы любой области естествознания сводятся к физике. Соответственно биофизика сливается с теоретической биологией. Однако процесс объединения физики и биологии сегодня лишь начинается.
Возникновение молекулярной биофизики связано с развитием молекулярной биологии.
В Молекулярной биофизике изложена физика важнейших для жизни биологических макромолекул - белков и нуклеиновых кислот. В данной книге рассматриваются биологические явления, реализующиеся на надмолекулярном и клеточном уровнях строения. Эти сложные процессы протекают в организмах преимущественно в условиях, далеких от термодинамического равновесия. Соответственно, их теоретическое исследование основывается на термодинамике необратимых процессов, на кинетике. Организмы, клетки, надмолекулярные биологические структуры представляют собой динамические, а не статистические системы. Теория таких систем находится в начальной стадии своего развития. Тем не менее ряд научных фактов и положений, относящихся к этой области физики, установлен надежно.
Молекулярная физика и молекулярная биофизика решают три группы задач. Они исследуют строение молекул, их равновесные взаимоотношения и свойства и кинетику их взаимодействий и превращений. Исследование строения производится с помощью ряда физических методов.
Широкий интерес к проблемам молекулярной биофизики, интенсивное развитие исследований в этой области позволяют надеяться, что изучение миграции энергии в белковых системах даст в ближайшие годы ценные сведения об особой роли водородных связей в специфических свойствах белков.
Невозможно провести границу между молекулярной биофизикой и биофизической химией, так же как нельзя провести границу между молекулярной физикой и физической химией. Классификация областей знания имеет всегда исторический и не строго определенный характер. Молекулярная физика и соответствующие разделы физической химии различаются не столько объектами и содержанием исследований, сколько идейными подходами, определяемыми до некоторой степени соответствующими традициями.
В предыдущих главах рассмотрены проблемы молекулярной биофизики, связанные со строением и функциональностью белков.
Эта гипотеза противоречит общим представлениям молекулярной биофизики. Трансляция - не термодинамически равно веское состояние, но кинетический процесс, идущий с участием фермента, роль которого играет рибосома. Поэтому существенна не только термодинамика, но и кинетика узнавания - разные антикодоны тРНК могут взаимодействовать с кодонами мРНК с различной скоростью, определяемой структурой и свойствами как молекул тРНК в целом, так и рибосом.
В этой книге и в Молекулярной биофизике [12] постоянно подчеркивается определяющее значение конформационных превращений молекулы в биологических явлениях.
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.

Биофизика условно подразделяется на три области: молекулярная биофизика, биофизика клетки, биофизика сложных систем. Это деление не обязательно, но удобно.
Современную биофизику разделяют на три области: молекулярную биофизику, биофизику клетки, биофизику сложных систем. Хотя это деление условно, сегодня оно целесообразно.
Интерес к глобулам и переходам глобула-клубок первоначально возник в молекулярной биофизике, когда в 60 - е годы стало ясно, что белки-ферменты функционируют в живой клетке именно в состоянии плотных глобул.
Понимание их строения и свойств основывается на уже установленных физических принципах, достаточных для дальнейшего развития молекулярной биофизики.
Наконец, квантовая механика служит теоретической основой оптических и спектроскопических исследований, имеющих важнейшее значение в молекулярной биофизике ( см. гл.
В последнее время появились хорошие книги М. В. Волькенштейна [12] и Л. А. Блюменфельда [10], в которых излагаются теоретические основы молекулярной биофизики и анализируются некоторые ее проблемы. Такие книги облегчают взаимопонимание физиков и биологов и способствуют более интенсивному развитию молекулярной биофизики.
Описанная последовательность событий при биосинтезе сложна, но все ее этапы характеризуются единым принципом, лежащим в основе молекулярной биофизики.
Автор будет весьма удовлетворен, если эта книга заинтересует молодых исследователей и поможет им при самостоятельной работе в области молекулярной биофизики.
В целом, релаксационная спектрометрия является типичным спектрокинетическим методом, а такие методы именно в последнее десятилетие получили широкое распространение, от химической физики до молекулярной биофизики.
Конформвцнн пептидной цепи. отвечающие нулевым значениям угтов (. i ] и 41 ( черные стрелки указывают направление взгляда наблюдателя. Образование получил а Мадрасе ( Индия) и Кембридже ( Великобритания); профессор Мадрасе кого университета ( 1950), с 1970 г. возглавляет Отдел молекулярной биофизики Индийского института науки. Известен работами по пространственной структуре белков.
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.
Однако, как показывают исследования последних лет, к изучению этих проблем можно и должно подойти, опираясь на хорошо разработанные молекулярные представления. Тем самым, молекулярная биофизика должна служить основой для рассмотрения процессов жизнедеятельности клеток и организмов на всех уровнях структуры и функциональности. От молекул мы переходим к надмолекулярным системам, к клеткам и организмам. Физическое истолкование явлений регуляции и развития требует как молекулярно-физических, так и общих феноменологических представлений. Однако изложение биофизики клетки и более сложных живых систем выходит за рамки этой книги. Соответственно в первой главе дается лишь краткая характеристика общетеоретических основ биофизики - термодинамики открытых систем и теории информации.
Эта книга представляет собой вторую часть монографии, посвященной современной биофизике. Первая часть - Молекулярная биофизика - опубликована в 1975 г. Исходная идея, лежащая в основе этой двухтомной монографии, состоит в том, что биофизика есть физика явлений жизни, а не вспомогательная область биологии или физиологии.
Биополимеры исследуются in vitro на тех же основаниях, как и любые другие вещества, не участвующие в процессах жизнедеятельности. Именно это обстоятельство определило быстрое развитие молекулярной биофизики, ставшей сегодня наиболее разработанной областью биофизики в целом.

Сходные процессы играют важную роль в молекулярной биофизике - в физике белков и нуклеиновых кислот ( см. ниже гл.
Молекулярная биофизика предназначена для физиков и биофизиков, научных работников, аспирантов и студентов старших курсов. Основное внимание в книге обращено на теоретические основы молекулярной биофизики и применяемых в ней методов. В ряде разделов излагаются оригинальные результаты, полученные автором и его сотрудниками.
В последнее время появились хорошие книги М. В. Волькенштейна [12] и Л. А. Блюменфельда [10], в которых излагаются теоретические основы молекулярной биофизики и анализируются некоторые ее проблемы. Такие книги облегчают взаимопонимание физиков и биологов и способствуют более интенсивному развитию молекулярной биофизики.
Современная биофизика сложных систем посвящена исследованию физических основ поведения организма или некой его функциональной подсистемы как целого. Здесь иа первый план выступают те особенности, от которых практически полностью отвлекается молекулярная биофизика и почти полностью-биофизика клетки.
В 1919 г. академик П. П. Лазарев организовал в Москве первый в мире Институт биофизики. Самим появлением термина биологическая физика наука также обязана этому выдающемуся ученому нашей страны. В настоящее время биофизика подразделяется на молекулярную биофизику, биофизику клетки и биофизику сложных процессов.
Роль методов изучения структуры макромолекул особенно возросла после фундаментальных открытий в биохимии, обосновавших положение о том, что многие основные процессы в живой клетке ( деление, передача признаков, изменчивость) протекают на молекулярном уровне. Возникли специальные науки - молекулярная биология и молекулярная биофизика, для которых изучение структуры макромолекул биополимеров имеет первостепенное значение.
Роль методов изучения структуры макромолекул особенно возросла после фундаментальных открытий в биохимии, обосновавших положение о том, что многие основные процессы в живой клетке ( деление, передача признаков, изменчивость) протекают на молекулярном уровне. Возникли специальные науки - молекулярная биология и молекулярная биофизика, для которых изуче ние структуры макромолекул биополимеров имеет первостепенное значение.
Основное внимание в книге уделено теоретико-физическому рассмотрению биологических явлений. Однако описаны и экспериментальные факты. Книга представляет собой обзорную монографию, которая может служить также пособием для научных работников, аспирантов и студентов, занимающихся биофизикой и обладающих необходимым знанием физики. Книгу можно читать и независимо от Молекулярной биофизики при некотором знакомстве с белками и нуклеиновыми кислотами.
Очевидно, что такое развитие не является самоцелью. Задачи физики полимеров сводятся к теоретическому и экспериментальному исследованию зависимости технически важных физико-механических свойств полимеров от их химического строения. С другой стороны, физика макромолекул служит основой молекулярной биофизики.
Живые организмы представляют собой открытые динамические системы. Важнейшие процессы, в них протекающие, - химические реакции и транспорт вещества. Прямые и обратные связи, определяющие поведение живой клетки, регуляцию ее жизнедеятельности, реализуются специфическими молекулами и надмолекулярными системами на основе молекулярного узнавания. Такое изучение биологических молекул, прежде всего белков и нуклеиновых кислот, позволило построить и развить молекулярную биофизику и заложить молекулярные основы биофизики в целом.
Приведенные слова имеют лишь фигуральный смысл - магнитное поле действует не на свет, а на вещество, которое обретает в поле круговое двулуче-преломление. Сравнительно недавно эффект Фарадея - магнитное оптическое вращение ( MOB) и магнитный круговой дихроизм ( МКД) - нашли важные применения в молекулярной биофизике.
Молекулы, которыми занимается биофизика, характеризуются многими особенностями, отличающими их от молекул неживой природы. Белки - самые сложные из известных нам молекул. Будучи макромолекулами, белки и нуклеиновые кислоты не являются статистическими системами, в отличие от макромолекул синтетических полимеров. Это - динамические системы, своего рода машины, поведение которых определяется положением и функциональностью каждого элемента, образующего молекулу. Основная задача молекулярной биофизики состоит в исследовании специфических особенностей, определяющих строение и свойства биологических молекул. Физическая теория, с которой приходится иметь дело в молекулярной биофизике, есть теория строения и физических свойств этих молекул и одновременно теория методов исследования, применяемых в эксперименте.
Это справедливо для всех уровней биологического строения, начиная с молекулярного. Само возникновение биологической структуры можно грубо представить двумя стадиями - биосинтезом составляющих элементов ( макромолекул, клеток) и сборкой из них организованной системы. Процесс сборки находится в значительной степени под термодинамическим контролем, скажем, на молекулярном уровне система стремится к состоянию с наименьшим химическим потенциалом. Равновесная термодинамика оказывается одной из основ молекулярной биофизики.
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. В этой области также применяются уже перечисленные экспериментальные методы. Биофизика клетки имеет дело с более сложными задачами и встречается с большими трудностями по сравнению с молекулярной биофизикой. Биофизике клетки посвящены гл.
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. 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, биоорганическая и бионеор-таническая химия), с другой, на физику малых и больших молекул.

Радиобиология требует специального монографического рассмотрения. В этой книге радиобиологические проблемы не затрагиваются. В конечном счете обоснование биофизики следует искать в атомно-молекулярной структуре и функциональности. Эта книга посвящена физике главных для жизни веществ - белков и нуклеиновых кислот. На основе молекулярной биофизики должна строиться физика надмолекулярных систем, физика процессов развития, физика жизни в целом.
Молекулы, которыми занимается биофизика, характеризуются многими особенностями, отличающими их от молекул неживой природы. Белки - самые сложные из известных нам молекул. Будучи макромолекулами, белки и нуклеиновые кислоты не являются статистическими системами, в отличие от макромолекул синтетических полимеров. Это - динамические системы, своего рода машины, поведение которых определяется положением и функциональностью каждого элемента, образующего молекулу. Основная задача молекулярной биофизики состоит в исследовании специфических особенностей, определяющих строение и свойства биологических молекул. Физическая теория, с которой приходится иметь дело в молекулярной биофизике, есть теория строения и физических свойств этих молекул и одновременно теория методов исследования, применяемых в эксперименте.
В последние десятилетия развита физика полимеров и физика макромолекул. Физика полимеров - область более широкая, так как она изучает не только изолированные макромолекулы, но и тела, построенные из них, - блочные полимеры. В н - стоящее время сформулированы теоретические основы физики полимеров. Техническая физика полимеров решает задачи, связанные с практическим применением физико-механических свойств полимерных материалов - каучуков, пластмасс, волокон. Макромолекулярная биофизика, также выросшая из физики полимеров, является основой молекулярной биофизики.
Ситуация резко изменилась в конце 60 - х годов. Во-первых, к этому времени было выяснено, что некоторые принципиальные общие проблемы молекулярной биологии могут быть сформулированы как задачи физики макромолекул. Во-вторых, задачи статистической физики макромолекул оказались тесно связанными с самыми актуальными и животрепещущими общефизическими проблемами. Это привлекло к теории полимеров внимание ряда крупнейших физиков-теоретиков, прежде всего И. М. Лифшица в СССР, С. Ф. Эдвардса в Великобритании и де Жена во Франции. Довольно быстро это привело к устранению обособленности статистической физики макромолекул, к формированию стройной системы простых моделей и качественных представлений об основных особенностях физических свойств полимеров на молекулярном уровне, успешному применению этих представлений как в физической химии полимеров, так и в молекулярной биофизике.
Отнесение аминокислотных остатков к октетам на основании нит. 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. 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.
 
Loading
на заглавную 10 самыхСловариО сайтеОбратная связь к началу страницы

© 2008 - 2014
словарь online
словарь
одноклассники
XHTML | CSS
Лицензиар ngpedia.ru
1.8.11