- Методы исследований в биофизике
Методы исследований в биофизике.
Применение физических методов при исследовании биологических объектов требует учета их спецификации. Основным отличительным признаком биологических систем от других явлений природы является то, что в их построение участвует информация, возникшая в результате эволюции и заключенная в геноме. Это информация проявляется в структуре белковых молекул и является причиной термодинамических неравновесных процессов, протекающих на всех уровнях системы. При возникновении макромолекул, клеток, или целых организмов существует два пути учета информации: прямой и косвенный. Прямой –заключается в построении живого организма по заданной программы. Этот путь реально используется в природе в виде развития биологической системы от зародыша до взрослого организма. При этом на каждой стадии химические и физические процессы протекают в соответствии с законом природы, но с учетом информации заложенной в генах. При теоретическом исследовании этого пути используется методы теории самоорганизации систем и математическое моделирование. Второй путь заключается в исследовании отдельных элементов биосистемы, анализа их структуры и свойств; с последующим воссозданием системы в целом. Этот метод широко используется в современной медицине и биофизике, для его осуществления привлекаются наиболее современные физические методы исследования. При определение структуры белковых молекул, структура ферментов наиболее широко используется методы структурного анализа. Так как в основе организма лежат углеводородные молекулы, то для их исследования требуются чрезвычайно тонкие физические методы.
1. Масспектроскопия - зучение качественного состава молекул по траектории движения заряженных частиц в заряженном поле.
2. Метод изотопного обмена дает возможность регистрировать малые концентрации неравновесных элементов белка, нарушения в структуре белка, позволяют выделять отдельные функциональные группы генетического кода. Другие методы исследования направлены на установление особенностей связей между молекулами внутри органических молекул. Для этого используется оптическая и рентгенова спектроскопия. Особое значение косвенные методы имеют при изучении комформационных переходов молекул с помощью предложенных методов, существует возможность определения числа стадий и энергетических состояний при комформационных переходах. Основным методом изучения строения клеток и механизма действия мембран является электронная сикскопия, с помощью которой исследовать строение, структуру клетки, а так же взаимодействие между элементами клетки. Моделирование используется на всех уровнях изучения живых систем от молекулярной биофизики, биофизики мембран, биофизики клетки и органов и заканчивая биофизикой систем. Разнообразие предметов в живом организме на столько велико, что невозможно получить полное и детальное представление о поведении столь сложной системы. Поэтому разнообразные новые методы лечения диагностики принимают метод моделирования, т.е заменяют некоторый объект, явление, процесс, в сочетании его сложности, моделью, т.е. объектом, подобным естественному, осознанному упрощению. Практически в каждом разделе биофизики существуют различные модели. Например, модель формирования потенциала действия, модель скользящей нити при описании сокращения мышцы, модель кровеносной системы и т.д.
