LECȚIA № 8. Biofizică
1. Concepte generale și istorie
Biofizică - știința care studiază fenomenele fizice și fizico-chimice care au loc în organismele vii. De asemenea, această știință studiază structura și proprietățile biopolimeri, precum și influența diferiților factori fizici asupra organismelor vii și a sistemelor de viață.
Pe parcursul cea mai lungă perioadă a istoriei umane, se credea că științele sunt „nemiscibili“. A fost nevoie de mai multe secole, omenirea a dat seama că este necesar pentru dezvoltarea în continuare a studiului „știință hibrid“. prima încercare din lume de a utiliza metode fizice și idei pentru studiul organismelor vii au fost făcute în secolul al XVII-lea.
Biofizică implică dezvoltarea în continuare:
1) studierea lucrărilor lui Luigi Galvani. În lucrările sale, el a prezentat existența „energie electrică animale“ (mai multe detalii vor fi discutate mai târziu cu privire la aceasta);
2) studiul lucrărilor lui H. Helmholtz, precum și cu studiul și dezvoltarea acustică și optică;
3) studiul mecanicii și energia organismelor vii;
4) studiul lucrărilor P. P. Lazareva Yu și Bernstein lucrări, precum și studiul teoriei de ioni si membrana de excitație.
Biofizică studiază sistemele holistice, fără descompunerea lor în părțile lor componente. În cazul în care, cu toate acestea piese, vor fi alocate, apoi în procesul unui astfel de „eliberare“ de la un privat va pierde importante pentru existența în continuare a proprietăților normale ale întregului sistem. Este mai presus de toate un efect negativ asupra științei foarte biofizice. Polimerii funcționează în mod normal numai în condițiile unui sistem nestingherit, integrat. Prin urmare, Biofizică trebuie să inventeze noi tehnici și metode. Caracteristica principală a acestor metode este că ei studiază polimerii în acele condiții în care trăiesc.
Dacă important pentru existența în continuare a proprietăților normale ale celulelor și proceselor au fost încălcate, apoi, respectiv, și de a schimba parametrii fizici și chimici. Sub anumite influente de celule ar putea pierde o parte din capacitățile sale (de exemplu, capacitatea de polarizare), cu toate că apariția celulelor pot rămâne neschimbate.
Cu toate acestea, celula poate pierde nu numai puterea lor, dar, de asemenea, să achiziționeze așa-numitele artefacte. Artifact pentru Biofizică - o structuri și conexiuni nou formate. Caracteristica principală a artefactelor este că ele nu sunt prezente în intacte, t. E. In celulele întregi.
Cu microscop, și apoi folosind un microscop electronic extins foarte mult limitele de cercetare biologie, chimie, biofizică, și multe alte științe. Oamenii de stiinta, folosind tehnici de microscopie electronică, încercând să descopere detaliile structurii fine a substanțelor moleculare. Cu toate acestea, ele pot da de artefacte. Ce conduce la? Și iată ce:
1) în cazul în care artefactul prin aspectul lor imposibil de distins, aceasta poate duce la rezultate eronate. În plus față de „aproape de asemănare“ aici, de asemenea, joaca un rol important factori cum ar fi disponibilitatea unor cunoștințe suficiente de știință și manifestarea lor în procesul de cercetare celulele Cea mai mare atenție;
2) un artefact poate fi detectată dacă omul de știință are cunoștințe și informații suficiente, și a arătat o atenție maximă.
Înainte de știință biofizic se confruntă cu o serie de probleme teoretice și practice complexe. Aceste sarcini sunt responsabilitatea Biofizica, și alte științe pot ajuta:
1) Problema schimbului de energie din substratul biologic;
2) studiază rolul proprietăților submicroscopice și fizico-chimice și a structurilor vitale în celule și țesuturi;
3) apariția excitației și originea potențialelor bioelectrice;
1) prezența unui potențial electric între celula în sine și în mod direct cu mediul său;
2) celule vii reține cu gradient de ioni de potasiu între sodiu și celula și mediul său;
3) capacitatea de a polariza curentul electric.
Aceste proprietăți inerente numai în celulele vii. Una dintre cele mai importante roluri din istoria apariției și dezvoltării Biofizica a jucat un om de știință proeminent Luigi Galvani.
2. Luigi Galvani, teoria sa. Disputa cu Volt
Luigi Galvani (1737-1798 gg.) - un om de știință remarcabil, a studiat anatomie si fiziologie. Galvani a fost unul dintre fondatorii teoriei electricității. Luigi Galvani, de asemenea, cunoscut pentru faptul că el a atras atenția asupra faptului că fenomenele electrice apar în timpul contracției musculare (acest efect, sau, mai degrabă, fenomenul a fost numit „electricitate animală“).
Galvani înscriși într-o universitate locală, după care, în 1759 a început să se pregătească teza lor științifică. În activitatea științifică Luidzhi Galvani de cheltuieli de ani de zile. În 1762 Galvani apărarea cu succes teza sa, care a fost numit „Pe oasele.“ Succesul lui Galvani a fost atât de mare, încât a luat imediat rolul de șef al Departamentului de Anatomie al Universității, care a terminat recent. Astfel, a fost apreciat de munca unui om de știință tânăr.
În paralel cu activitatea științifică Luidzhi Galvani a fost implicat si practica: chirurgie și obstetrică. 12 ani mai târziu, în 1774 Galvani a efectuat experimente pe o broască, se deschide „energie electrică animală.“ Luigi Galvani a devenit interesat de acest fenomen ca un fiziolog. El a devenit interesat de capacitatea unui medicament mort se manifestă ca material viu. El a schimbat poziția unui fir metalic în corpul broasca, a schimbat sursele de curent, și mulți alți parametri.
Prin această experiență, Luigi Galvani a dorit să folosească ca o sursă de energie electrică naturală curent, dar vremea a fost clară și cerul era senin. Savant accidental presat electrozi, care au fost introduse în măduva spinării de broasca, la barele de fier, pe care stabilesc o broască. Luigi Galvani a fost foarte surprins când am văzut că au existat reduceri similare, precum și în timpul experimentelor, care au fost efectuate în timpul unei furtuni.
Mai multe Luigi Galvani a fost surprins când am descoperit că contractul de mușchi și în momentul în care sursa de alimentare externă nu este disponibilă. Sa constatat că mușchii încep să scadă și prin simpla impunere asupra lor două plăci de metal diferite, conectate prin conductorul.
Aceste experimente fiziolog Luigi Galvani interesat de alt om de știință bine-cunoscut - fizician Alessandro Volta. Volta a sugerat că electricitatea este cele două plăci de metale diferite, care sunt utilizate Galvani. Și de energie electrică din cauza juxtapunerea acestor plăci de conductor. Astfel, fizicianul Alessandro Volta a fost adversarul în științific fiziologul Luigi Galvani disputa.
Astfel, a început cea mai mare disputa dintre doi oameni de știință. Alessandro Volta a insistat că sursa de energie electrică - este din metal, iar celălalt a insistat că sursa de curent - sunt animale. Ambii oameni de știință au efectuat experimente pentru a dovedi teoria sa. Luigi Galvani, așa cum părea că acesta ar fi găsit o dovadă irefutabilă a punctului său de vedere, care constă din două elemente:
1) a demonstrat că electricitatea apare fără metale;
2) îndepărtarea pielii de la piciorul nervului broasca, Luigi Galvani deținea la mușchi. Mușchii au început să se micșoreze.
Alessandro Volta, cu toate acestea, nu a fost îndeplinită și nu a renunțat.
De asemenea, el a condus o dovadă foarte, foarte puternic în favoarea punctului său de vedere.
Deși Galvani și Volta credea că disputa drepturilor este doar una dintre ele, după o lungă perioadă de timp, a devenit clar că ambele puncte de vedere au dreptul de a exista.
Alessandro Volta a fost un compatriot Luigi Galvani, deoarece ambele dintre ele s-au născut în Italia, dar în diferite orașe. Contribuția sa cea mai importantă pentru știință a fost inventarea unui mod fundamental nouă sursă de alimentare de curent continuu. In anul 1800, Alessandro Volta a creat așa-numitul gramada voltaic. A fost prima sursă chimică de energie electrică. Nume Alessandro Volta a fost imortalizat în care, după ce a numit o diferență unitate de potențiale de câmp electric (volți). Recunoașterea binemeritatele a Volta a fost în secolul al XIX-lea. In anul 1800, Napoleon Bonaparte se deschide la Universitatea din Pavia și Volta numit profesor in cadrul Departamentului de Fizică Experimentală.
Volta a fost de asemenea prezentat Comisiei Institutului Franței; câțiva ani mai târziu, el a primit o medalie de aur și premiul al primului consul; el a fost invitat să lucreze în Sankt Petersburg. Papa îl numește o pensie pe viață, iar în Franța a primit Legiunea de Onoare.
Volta mai târziu sa mutat să trăiască și să lucreze în Austria, în Universitatea din Pavia. Prin acest timp, omul de știință a fost deja distins cu titlul nobil al contelui.
Autoritățile austriece au prețuit Volta, ceea ce ia permis să lucreze fără a merge la serviciu, și, de asemenea, a confirmat dreptul său la o pensie pentru viață. În Pavia, Volta a fost decanul Facultății de Filosofie.