Temas interesantes e importantes en biofísica. Fisiología y biofísica del cuerpo humano. La relación de las fases del potencial de acción y la excitabilidad.

Una de las ciencias más antiguas es, por supuesto, la biología. El interés de las personas por los procesos que tienen lugar dentro de ellos mismos y los que los rodean surgió varios miles de años antes de nuestra era.

La observación de animales, plantas, procesos naturales constituía una parte importante de la vida humana. Con el tiempo, se ha acumulado una gran cantidad de conocimientos, se han mejorado y desarrollado métodos de estudio de la naturaleza viva y los mecanismos que ocurren en ella. Esto condujo a la aparición de muchas secciones, que en total conforman una ciencia compleja.

La investigación biológica en diversas áreas de la vida proporciona nuevos datos valiosos que son importantes para comprender la estructura de la biomasa del planeta. Utilice este conocimiento para propósitos humanos prácticos (exploración espacial, medicina, agricultura, industria química, etc.).

Numerosos descubrimientos permitieron realizar investigaciones biológicas en el campo de la estructura interna y el funcionamiento de todos los sistemas vivos. Se ha estudiado la composición molecular de los organismos, su microestructura, se han aislado y estudiado muchos genes del genoma de humanos, animales y plantas. Los méritos de la biotecnología, celular y le permiten obtener varias cosechas de plantas por temporada, así como criar animales que den más carne, leche y huevos.

El estudio de los microorganismos ha permitido obtener antibióticos y crear decenas y cientos de vacunas que pueden vencer muchas enfermedades, incluso aquellas que anteriormente se cobraron miles de vidas de personas y animales en epidemias.

Por lo tanto, la ciencia moderna de la biología es las posibilidades ilimitadas de la humanidad en muchas ramas de la ciencia, la industria y la preservación de la salud.

Clasificación de las ciencias biológicas

Secciones particulares de la ciencia de la biología fueron las primeras en aparecer. Como botánica, zoología, anatomía y taxonomía. Más tarde, comenzaron a formarse disciplinas más dependientes de equipos técnicos: microbiología, virología, fisiología, etc.

Hay una serie de ciencias jóvenes y progresistas que surgieron solo en los siglos XX-XXI y juegan un papel importante en el desarrollo moderno de la biología.

No hay una, sino varias clasificaciones por las que se pueden clasificar las ciencias biológicas. Su lista es bastante impresionante en todos los casos, consideremos uno de ellos.

Biología	Ciencias privadas	Botánica	se dedica al estudio de la estructura externa e interna, procesos fisiológicos, filogénesis y distribución en la naturaleza de todas las plantas existentes en el planeta (flora)	Incluye las siguientes secciones: algología; dendrología; taxonomía; anatomía; morfología; fisiología; briología; paleobotánica; ecología; geobotánica; etnobotánica; reproducción de plantas.
		Zoología	se dedica al estudio de la estructura externa e interna, los procesos fisiológicos, la filogénesis y la distribución en la naturaleza de todos los animales existentes en el planeta (fauna)	Disciplinas incluidas en: Disciplinas: anatomía topográfica; comparativo; sistemático; la edad; el plastico; funcional; experimental.
		Antropología	una serie de disciplinas que estudian el desarrollo y la formación de una persona en un entorno biológico y social en un complejo	Secciones: Filosófica, Judicial, Religiosa, Física, Social, Cultural, Visual.
		Microbiología	estudia los organismos más pequeños de la naturaleza viva, de bacterias y virus	Disciplinas: virología, bacteriología, microbiología médica, micología, industrial, técnica, agrícola, microbiología espacial.
		Ciencias Generales	Taxonomía	Las tareas incluyen el desarrollo de bases para la clasificación de todos los seres vivos de nuestro planeta con el objetivo de un estricto ordenamiento e identificación de cualquier representante de la biomasa.
	Morfología		descripción de los signos externos, estructura interna y topografía de los órganos de todos los seres vivos	Secciones: Plantas, Animales, Microorganismos, Hongos
	Fisiología		estudia las características del funcionamiento de un sistema, órgano o parte del cuerpo en particular, los mecanismos de todos los procesos que aseguran su actividad vital	Plantas, animales, humanos, microorganismos
	Ecología		la ciencia de la relación de los seres vivos entre sí, el hábitat y el hombre	Geoecología, general, social, industrial
	Genética		estudia el genoma de los seres vivos, los mecanismos de herencia y variabilidad de los caracteres bajo la influencia de diversas condiciones, así como los cambios históricos en el genotipo durante las transformaciones evolutivas
	Biogeografia		examina la dispersión y distribución de determinadas especies de seres vivos en el planeta
	Doctrina evolutiva		revela los mecanismos del desarrollo histórico del hombre y otros sistemas vivos del planeta. Su origen y formación
	Ciencias complejas que han surgido en la confluencia entre sí	Bioquímica	estudia los procesos que ocurren en las células de los seres vivos desde un punto de vista químico
		Biotecnología	considera las posibilidades de utilizar organismos, sus productos o partes para las necesidades humanas
		Biología Molecular	estudia los mecanismos de transmisión, almacenamiento y uso de la información hereditaria por los seres vivos, así como las funciones y estructura fina de proteínas, ADN y ARN.	Ciencias relacionadas: ingeniería genética y celular, genética molecular, bioinformática, proteómica, genómica
		Biofísica	es una ciencia que estudia todos los posibles procesos físicos que ocurren en todos los organismos vivos, desde los virus hasta los humanos	Las secciones de esta disciplina se discutirán a continuación.

Así, hemos tratado de cubrir la diversidad básica que representan las ciencias biológicas. Esta lista se está ampliando y reponiendo con el desarrollo de tecnología y métodos de estudio. Por tanto, hoy no existe una clasificación unificada de biología.

Biociencias progresivas y su importancia

Las ciencias biológicas más jóvenes, modernas y progresistas incluyen las siguientes:

• biotecnología;
• Biología Molecular;
• biología espacial;
• biofísica;
• bioquímica.

Cada una de estas ciencias se formó no antes del siglo XX y, por lo tanto, se considera legítimamente joven, en desarrollo intensivo y la más significativa para la actividad práctica de una persona.

Detengámonos en algo como la biofísica. Es una ciencia que surgió alrededor de 1945 y se ha convertido en una parte importante de todo el sistema biológico.

¿Qué es la biofísica?

Para responder a esta pregunta, hay que señalar en primer lugar su estrecho contacto con la química y la biología. En algunos temas, los límites entre estas ciencias son tan estrechos que es difícil distinguir cuál de ellas está específicamente involucrada y tiene prioridad. Por lo tanto, vale la pena considerar la biofísica como una ciencia compleja que estudia los procesos físicos y químicos profundos que ocurren en los sistemas vivos a nivel de moléculas, células, órganos y a nivel de la Biosfera en su conjunto.

Como cualquier otra, la biofísica es una ciencia que tiene su propio objeto de estudio, metas y objetivos, así como valiosos y significativos resultados. Además, esta disciplina está estrechamente relacionada con varias direcciones nuevas.

Objetos de investigación

Para la biofísica, son biosistemas en diferentes niveles organizacionales.

1. virus, hongos unicelulares y algas).
2. Los animales más sencillos.
3. Células individuales y sus partes estructurales (orgánulos).
4. Plantas.
5. Animales (incluidos los humanos).
6. Comunidades ecológicas.

Es decir, la biofísica es el estudio de los seres vivos desde el punto de vista de los procesos físicos que tienen lugar en él.

Las tareas de la ciencia

Inicialmente, las tareas de los biofísicos eran probar la presencia de procesos y fenómenos físicos en la vida de los seres vivos y estudiarlos, averiguando su naturaleza y significado.

Las tareas modernas de esta ciencia se pueden formular de la siguiente manera:

1. Estudiar la estructura de los genes y los mecanismos que acompañan a su transferencia y almacenamiento, modificación (mutación).
2. Considere muchos aspectos de la biología celular (interacción de las células entre sí, interacciones cromosómicas y genéticas y otros procesos).
3. Estudiar, en combinación con biología molecular, moléculas de polímeros (proteínas, ácidos nucleicos, polisacáridos).
4. Revelar la influencia de los factores cosmogeofísicos en el curso de todos los procesos físicos y químicos en los organismos vivos.
5. Revelar con mayor profundidad los mecanismos de la fotobiología (fotosíntesis, fotoperiodismo, etc.).
6. Introducir y desarrollar métodos de modelado matemático.
7. Aplicar los resultados de la nanotecnología al estudio de los sistemas vivos.

Es obvio de esta lista que la biofísica estudia muchos problemas importantes y serios de la sociedad moderna, y los resultados de la actividad de esta ciencia son importantes para una persona y su vida.

Historia de la formación

Como ciencia, la biofísica surgió hace relativamente poco tiempo, en 1945, cuando publicó su trabajo "Qué es la vida desde el punto de vista de la física". Fue él quien primero advirtió e indicó que muchas leyes de la física (termodinámica, leyes de la mecánica cuántica) tienen lugar precisamente en la vida y el trabajo de los organismos de los seres vivos.

Gracias a la labor de este hombre, la ciencia de la biofísica inició su intenso desarrollo. Sin embargo, incluso antes, en 1922, se creó en Rusia el Instituto de Biofísica, dirigido por P.P. Lazarev. Allí, el papel principal se asigna al estudio de la naturaleza de la excitación en tejidos y órganos. El resultado fue la identificación de la importancia de los iones en este proceso.

1. Galvani descubre la electricidad y su importancia para los tejidos vivos (bioelectricidad).
2. A. L. Chizhevsky es el padre de varias disciplinas que estudian la influencia del espacio en la Biosfera, así como la radiación de ionización y la electrohemodinámica.
3. La estructura detallada de las moléculas de proteínas se estudió solo después del descubrimiento del método de análisis estructural de rayos X (XRD). Esto fue realizado por los científicos Perutz y Kendrew (1962).
4. En el mismo año, se descubrió la estructura tridimensional del ADN (Maurice Wilkins).
5. Neher y Zakman en 1991 pudieron desarrollar un método para fijar localmente un potencial eléctrico.

Además, varios otros descubrimientos permitieron a la ciencia de la biofísica emprender el camino de la modernización intensiva y progresiva en el desarrollo y la formación.

Secciones de biofísica

Hay una serie de disciplinas que componen esta ciencia. Consideremos los más básicos.

1. Biofísica de sistemas complejos: considera todos los mecanismos complejos de autorregulación de organismos multicelulares (génesis del sistema, morfogénesis, sinergogénesis). Además, esta disciplina estudia las características del componente físico de los procesos de ontogénesis y desarrollo evolutivo, los niveles de organización de los organismos.
2. Bioacústica y biofísica de sistemas sensoriales: estudia los sistemas sensoriales de los organismos vivos (visión, audición, recepción, habla y otros), formas de transmitir diversas señales. Revela los mecanismos de conversión de energía cuando los organismos perciben influencias externas (irritaciones).
3. Biofísica teórica: incluye una serie de subciencias que se ocupan del estudio de la termodinámica de los procesos biológicos, la construcción de modelos matemáticos de las partes estructurales de los organismos. También considera los procesos cinéticos.
4. Biofísica molecular: examina los mecanismos profundos de la organización estructural y el funcionamiento de biopolímeros como ADN, ARN, proteínas, polisacáridos. Comprometido en la construcción de modelos e imágenes gráficas de estas moléculas, predice su comportamiento y formación en sistemas vivos. Además, esta disciplina construye sistemas supramoleculares y submoleculares con el fin de determinar el mecanismo de construcción y acción de los biopolímeros en los sistemas vivos.
5. Biofísica celular. Estudia los procesos celulares más importantes: diferenciación, división, excitación y biopotenciales de la estructura de la membrana. Se presta especial atención a los mecanismos de transporte de sustancias por la membrana, la diferencia de potencial, las propiedades y la estructura de la membrana y sus partes circundantes.
6. Biofísica del metabolismo. Los principales consideraron la solarización y la adaptación de los organismos a ella, la hemodinámica, la regulación del calor, el metabolismo, el efecto de los rayos de ionización.
7. Biofísica aplicada. Consta de varias disciplinas: bioinformática, biometría, biomecánica, estudio de procesos evolutivos y ontogénesis, biofísica patológica (médica). Los objetos de estudio de la biofísica aplicada son el sistema musculoesquelético, los métodos de movimiento, los métodos para reconocer a las personas por sus características físicas. La biofísica médica merece una atención especial. Examina procesos patológicos en organismos, formas de reconstruir áreas dañadas de moléculas o estructuras, o su compensación. Proporciona material para biotecnología. Es de gran importancia en la prevención del desarrollo de enfermedades, especialmente de carácter genético, su eliminación y explicación de los mecanismos de acción.
8. Biofísica del hábitat: estudia los efectos físicos de los hábitats locales de las criaturas y la influencia de sujetos cercanos y distantes del espacio exterior. También considera los biorritmos, la influencia de las condiciones climáticas y los biocampos en las criaturas. Desarrolla métodos de medidas para prevenir impactos negativos

Todas estas disciplinas hacen una contribución colosal al desarrollo de una comprensión de los mecanismos de vida de los sistemas vivos, la influencia de la biosfera y las diversas condiciones sobre ellos.

Logros modernos

Hay varios de los eventos más importantes que se relacionan con los logros de la biofísica:

• se han revelado los mecanismos de clonación de organismos;
• se han estudiado las características de las transformaciones y el papel del óxido nítrico en los sistemas vivos;
• se ha establecido la relación entre ARN pequeños y mensajeros, que en el futuro permitirá encontrar una solución a muchos problemas médicos (eliminación de enfermedades);
• se ha descubierto la naturaleza física de las ondas automáticas;
• gracias al trabajo de los biofísicos moleculares se han estudiado aspectos de la síntesis y replicación del ADN, lo que ha dado lugar a la posibilidad de crear toda una gama de nuevos fármacos para enfermedades graves y complejas;
• se han creado modelos informáticos de todas las reacciones que acompañan al proceso de fotosíntesis;
• se han desarrollado métodos de examen por ultrasonido del cuerpo;
• se ha establecido una conexión entre los procesos cosmogeofísicos y bioquímicos;
• se predice el cambio climático en el planeta;
• el descubrimiento del valor de la enzima uroquinasa en la prevención de enfermedades trombóticas y la eliminación de las consecuencias de los accidentes cerebrovasculares;
• También hizo una serie de descubrimientos sobre la estructura de las proteínas, el sistema circulatorio y otras partes del cuerpo.

Instituto de Biofísica de Rusia

Existe en nuestro país. M.V. Lomonosov. La Facultad de Biofísica opera sobre la base de esta institución educativa. Es él quien forma especialistas cualificados para trabajar en esta área.

Es muy importante dar un comienzo de calidad a los futuros profesionales. Les espera un trabajo difícil. Un biofísico está obligado a comprender todas las complejidades de los procesos que ocurren en los seres vivos. Además, los estudiantes también deben comprender la física. Después de todo, esta es una ciencia compleja: la biofísica. Las conferencias están estructuradas de tal manera que abarcan todas las disciplinas relacionadas con la biofísica y que la constituyen, y abarcan la consideración de cuestiones de naturaleza tanto biológica como física.

Con la expansión y profundización del conocimiento humano sobre los organismos vivos, han aparecido ramas de la ciencia que estudian procesos y fenómenos relacionados simultáneamente con diferentes áreas del conocimiento. Entre tales disciplinas científicas física biológica, o biofísica.¿Qué estudia y cuáles son sus métodos de investigación?

Se sabe que la física estudia las leyes básicas de la naturaleza: la estructura de los átomos y núcleos, las propiedades de las partículas elementales, la interacción de ondas y partículas electromagnéticas, etc. La biofísica, que surgió en la unión de la biología y la física, es la ciencia de los procesos físicos y fisicoquímicos básicos en la vida del cuerpo y su regulación.

Los biofísicos necesitan aprender los patrones de la estructura y el trabajo de los organismos vivos, sin violar sus propiedades, manteniendo al organismo en un estado vivo y activo. Después de todo, al morir, el organismo pierde sus propiedades inherentes, todos los procesos en él cambian y se convierte en un sistema inanimado ordinario. Ahí radica la gran dificultad. Por lo tanto, se hizo necesario estudiar los organismos vivos en diferentes "niveles": estudiar las propiedades de las moléculas biológicas, los rasgos característicos y el trabajo de las células, estudiar el trabajo conjunto de los órganos en todo el organismo, etc. Por lo tanto, secciones tan grandes fueron distinguidos en biofísica: biofísica molecular, biofísica celular, procesos de control y regulación biofísica, etc. Hablemos brevemente de cada uno de los principales apartados de la biofísica.

Biofísica molecular estudia las propiedades de las moléculas biológicas, los procesos físicos y químicos en las células receptoras. Estas células se denominan receptoras o células sensibles, ya que son las primeras en percibir señales sobre la luz, el gusto, el olfato (en latín, "receptivo" - sentir).

La biofísica molecular estudia, por ejemplo, los procesos que tienen lugar en los órganos de los sentidos de los animales, en los órganos de la vista, el oído, el tacto y el olfato. Estamos acostumbrados al hecho de que todo en nuestro cuerpo sucede simplemente, por sí solo, y a veces no pensamos en cómo ocurren los procesos biofísicos complejos, por ejemplo, cuando probamos azúcar o olemos flores. Y este es uno de los problemas en los que la biofísica molecular ha estado trabajando durante muchos años. El hecho es que las sensaciones del gusto o del olfato son posibles debido a complejos procesos fisicoquímicos en las células receptoras cuando las moléculas de diversas sustancias interactúan con ellas.

Se sabe que los químicos han creado 1 millón de compuestos orgánicos y casi cada uno de ellos tiene su propio olor característico. Una persona puede distinguir varios miles de olores, y percibimos algunas sustancias en concentraciones extremadamente bajas: solo millonésimas y miles de millones de miligramos por litro de agua. Por ejemplo, para sentir sustancias como escatol, trinitrobutiltolueno, su concentración es de 10 -9 mg / l. Los animales son mucho más sensibles que los humanos. Por ejemplo, los geólogos usan perros especialmente entrenados para buscar el olor de los depósitos de mineral ubicados a gran profundidad. Todo el mundo conoce bien el trabajo de los perros rastreadores, que encuentran un rastro por un olor tenue insignificante. Pero, quizás, los peces y los insectos superan a todos con un agudo sentido del olfato. Algunos peces sienten una sustancia olorosa, incluso si está contenida en el agua en concentraciones extremadamente pequeñas: solo 10-11 mg / l. Las mariposas encuentran casi una molécula de sustancia olorosa por 1 m 3 de aire.

La biofísica molecular ayuda a aclarar no solo la diferencia en la sensibilidad y estructura de los órganos olfativos en diferentes animales, sino también el proceso de determinación del olor en sí. Ahora se ha establecido que hay 6-7 olores básicos, diferentes combinaciones de los cuales explican su diversidad. Ciertos tipos de células olfativas corresponden a estos olores básicos.

La biofísica molecular estudia propiedades y procesos no solo en animales, sino también en plantas. En particular, estudia la fotosíntesis. Procesos asombrosos y complejos tienen lugar en una hoja verde de abedul, cereza de pájaro, manzana o trigo. El sol envía a la Tierra una cantidad colosal de energía que se desperdiciaría sin uso si no fuera por las hojas verdes que lo capturan y crean materia orgánica a partir del agua y el dióxido de carbono con él, y con ello dan vida a todos los organismos vivos.

La fotosíntesis tiene lugar en partículas verdes: cloroplastos, ubicados en las células de las hojas y que contienen un pigmento vegetal: la clorofila. Porciones de energía luminosa (fotones) son absorbidas por el pigmento y fotooxidan el agua: le da su electrón a la molécula de clorofila y el protón se usa para reducir el dióxido de carbono a carbohidratos. Se sabe que el protón y el electrón forman el átomo de hidrógeno; este átomo se quita "por partes" de la molécula de agua. En el proceso de fotosíntesis, se libera oxígeno, que respiran todos los organismos vivos.

La base de la fotosíntesis es el primer proceso elemental: la interacción de porciones de energía luminosa (fotones) con una molécula de clorofila. Es este proceso el que se estudia mediante la biofísica molecular en la fotosíntesis con el fin de comprender cómo se produce la transformación de la energía luminosa en energía de enlaces químicos y la posterior transformación de sustancias. Si se comprende completamente este proceso fundamental, se puede llevar a cabo en condiciones artificiales. Entonces la humanidad dominará la forma más rápida y económica de obtener sustancias orgánicas, por lo tanto, alimentos y materias primas valiosas que las plantas verdes brindan al hombre hoy.

Existe una estrecha conexión entre el estudio de las células y los procesos moleculares que ocurren en ellas, es decir, entre la biofísica molecular y celular. Uno de ellos estudia los cambios moleculares, las propiedades de las moléculas biológicas y los sistemas formados por moléculas en las células (como dicen, las formaciones submoleculares), sus propiedades y cambios, el otro estudia las propiedades y el funcionamiento de varias células: excretoras, contráctiles, olfativas, fotosensible, etc.

Desarrollo biofísica celular Los éxitos de la física y la radioelectrónica contribuyeron en gran medida, gracias a estas ciencias, a que la biofísica obtuviera microscopios electrónicos, que permitieron magnificar objetos microscópicos cientos de miles de veces. En el arsenal de biofísicos, apareció la resonancia paramagnética electrónica, con la ayuda de la cual es posible estudiar partes activas especiales de las moléculas, los llamados radicales libres, que juegan un papel muy importante en todos los procesos biológicos. Con la ayuda de dispositivos altamente sensibles a la luz: tubos fotomultiplicadores (PMT), fue posible determinar flujos de luz extremadamente pequeños. El uso de estos dispositivos supuso un gran descubrimiento en biofísica celular.

La capacidad de brillar en los organismos vivos se conoce desde hace mucho tiempo: luciérnagas y varios organismos acuáticos, llamados bioluminiscencia. Pero con la ayuda del fotomultiplicador, fue posible descubrir que los órganos de casi todos los animales y plantas tienen la capacidad de brillar. Este llamado resplandor súper débil - bioquimioluminiscencia - se produce como resultado de reacciones fisicoquímicas en el interior de las células y se asocia con la oxidación intracelular de sustancias lipídicas incluidas en los elementos estructurales. Los radicales libres mencionados por nosotros juegan un papel importante en estos procesos. Por la intensidad de la luminiscencia ultra-débil, uno puede monitorear el nivel de reacciones metabólicas oxidativas y la liberación de energía como resultado de varias reacciones que tienen lugar dentro de las células.

El descubrimiento de la luminiscencia súper débil, la presencia de radicales libres, su conexión con la actividad vital de la célula ha cambiado drásticamente la idea de los procesos celulares. La biofísica de la célula se enfrentó a la tarea no solo de comprender la estructura ultramicroscópica de la célula y sus orgánulos, sino también de descubrir cómo estos elementos se relacionan entre sí, cómo funcionan, cuál es el motivo de la coherencia, consistencia. de los procesos que tienen lugar en las células.

Al estudiar una célula en un microscopio electrónico, los científicos descubrieron un nuevo mundo de estructuras celulares ultramicroscópicas, es decir, las más pequeñas. Se encontraron membranas intracelulares, túbulos, túbulos, vesículas. Todas estas estructuras, millones de veces más delgadas que un cabello humano, juegan un papel en la vida de la célula. Cualquier célula, que parece ser un simple citoplasma con núcleo, es una formación compleja con una gran cantidad de partículas diminutas (elementos estructurales), que actúan de manera precisa y constante, en un orden estricto, estrechamente relacionadas entre sí. La cantidad de estos elementos estructurales es muy grande, por ejemplo, en una célula nerviosa hay hasta 70 mil partículas: mitocondrias, gracias a las cuales la célula respira y recibe energía para su actividad.

En cualquier célula de un organismo vivo se produce la absorción de las sustancias necesarias y la liberación de las innecesarias, se produce la respiración, la división, junto con esto, las células realizan funciones especiales. Entonces, las células de la retina del ojo determinan la fuerza y ​​la calidad de la luz, las células de la mucosa nasal determinan el olor de las sustancias, las células de varias glándulas secretan sustancias fisiológicamente activas: enzimas y hormonas que regulan el crecimiento y desarrollo de el cuerpo.

Todo su gran trabajo - visto, oído, reconocido - las células del tejido nervioso de los animales se comunican con impulsos eléctricos al cerebro - el principal centro coordinador. La biofísica de la célula en su conjunto y una de sus secciones importantes, llamada electrofisiología de la célula, estudian cómo las células reciben la información necesaria del espacio circundante, cómo esta información se codifica en señales eléctricas: impulsos, cómo se forman las corrientes biológicas y los potenciales en las células.

Las células de un organismo vivo están estrechamente conectadas entre sí, con el cerebro, el principal centro de control. En las propias células, en miles de sus elementos estructurales, tienen lugar procesos bioquímicos ordenados. ¿Qué hace que estos cientos de miles de reacciones sean tan consistentes y precisas?

El hecho es que tanto una célula como un órgano separado y un organismo integral representan un cierto sistema, basado en leyes específicas de regulación e interconexión. Estas características son estudiadas por la sección más joven: biofísica de procesos de control y regulación.

Hablemos de esta sección de biofísica usando el siguiente ejemplo. Cada órgano humano consta de una gran cantidad de células que realizan un trabajo específico. Por ejemplo, la mucosa nasal, el llamado epitelio mucoso, juega un papel especial en el sentido del olfato. Su área no mide más de 4 cm 2, pero contiene casi 500 millones de células olfativas: receptores. La información sobre su trabajo se transmite a lo largo de las fibras nerviosas, cuyo número alcanza los 50 millones, al nervio olfatorio y luego al cerebro. Las señales provenientes de las células en forma de impulsos eléctricos primarios deben decodificarse correctamente. Para hacer esto, se envían a varias partes del cerebro, que consisten en una gran cantidad de células. Por ejemplo, solo los hemisferios grandes del cerebro contienen 2 * 10 10 células, el cerebelo -10 11 células. El cerebro toma las "decisiones" necesarias y transmite señales de respuesta: instrucciones sobre cómo deben funcionar determinadas células, tejidos u órganos. El sistema nervioso central recibe cientos de miles de diversas señales del entorno externo sobre sonidos, luz, olores y señales sobre el estado de las células del propio organismo. Por lo que se ha dicho, está claro cuán complejas son las interrelaciones en cualquier sistema vivo, en una célula individual o en todo el organismo, lo difícil que es administrar las células, regular su estado y controlar la coherencia de todos los procesos de la vida.

Este importante departamento de biofísica se basa en patrones descubiertos por otras ciencias: cibernética. Los biofísicos que estudian los procesos de control y regulación utilizando sus métodos han desarrollado una serie de modelos electrónicos, por ejemplo, la tortuga, la célula nerviosa y el proceso de fotosíntesis, que facilitan el estudio de complejos fenómenos de regulación en el cuerpo.

El estudio de los procesos reguladores en un organismo vivo ha demostrado que tienen una propiedad asombrosa: autorregulación. Las células, los tejidos y los órganos de los organismos vivos son sistemas de AUTO-REGULACIÓN, AUTORorganización, Autoajuste y Autoaprendizaje. Esto significa que el trabajo de las células, los órganos y el cuerpo en su conjunto está determinado por las propiedades y cualidades inherentes al propio cuerpo. Por lo tanto, cada célula u órgano por propia cuenta, sin ayuda exterior regula la constancia de la composición del entorno dentro de ellos. Si, bajo la influencia de cualquier factor, su estado cambia, esta asombrosa propiedad les ayuda a volver a su estado normal nuevamente.

Los cloroplastos en las células de las hojas cambian de ubicación dependiendo de la intensidad de la iluminación: con una iluminación fuerte, se ubican a lo largo de las paredes celulares (izquierda); con un débil - en toda la celda. Este es un ejemplo de autorregulación celular.

Aquí hay solo un ejemplo simple de tal autorregulación. Ya hemos hablado del importante papel de los cloroplastos en las células de las hojas verdes. Los cloroplastos son capaces de moverse de forma independiente en las células bajo la influencia de la luz, ya que son muy sensibles a ella. En un día soleado con alta intensidad de luz, los cloroplastos se ubican a lo largo de la pared celular, como si intentaran evitar el efecto de la luz fuerte. En días nublados, nublados, los cloroplastos se esparcen por toda la superficie de la célula para absorber más rayos. La transición de los cloroplastos de una posición a otra bajo la influencia de la luz (fototaxis) se produce debido a la autorregulación celular.

La cognición humana de la naturaleza, una variedad de organismos vivos, está progresando tan rápidamente y conduce a resultados y conclusiones tan inesperados que no encajan en el marco de ninguna ciencia. La biofísica sentó las bases de nuevas ramas de la ciencia, ampliando los horizontes del conocimiento humano. Entonces se destacó como una rama independiente de la biología. radiobiología - la ciencia del efecto de varios tipos de radiación en los organismos vivos, biología espacial, estudiando los problemas de la vida en el espacio, mecanoquímica, investigando la transformación de energía química en energía mecánica que ocurre en las fibras musculares. Sobre la base de la investigación biofísica, ha surgido una nueva ciencia: biónica, estudiar organismos vivos con el fin de utilizar los principios de su trabajo para crear dispositivos y aparatos nuevos y más avanzados.

Hablamos solo de una pequeña parte de la investigación realizada por biofísicos, pero podrían citarse muchos más ejemplos, tanto en el campo del estudio de moléculas, estructuras subcelulares, como del organismo en su conjunto. Cada día trae nuevos descubrimientos, inventos, ideas valiosas. Nuestro siglo es una época de gran éxito en todos los campos del conocimiento, incluido el estudio de la naturaleza.

La historia de los institutos de investigación biológica en Rusia se remonta a finales del siglo XIX y comienza con las mordeduras de perros rabiosos. Impresionado por el éxito de las vacunas antirrábicas de Pasteur, el Instituto de Medicina Experimental se estableció en San Petersburgo a fines del siglo XIX. La organización del instituto fue iniciada y financiada por el príncipe A.P. Oldenburgsky. Antes de eso, el príncipe tuvo que enviar a uno de sus oficiales a vacunarse en París. En 1917, a expensas del comerciante Kh.S. Ledentsov, se estableció en Moscú el Instituto de Física y Biofísica. Este instituto estaba dirigido por P.P. Lazarev, quien pronto se encontró cerca "del cuerpo de Lenin": después de un atentado contra la vida del líder del proletariado mundial, necesitaba un examen de rayos X.

Durante un tiempo, la biofísica en la Rusia soviética se convirtió en la "favorita del destino". Los bolcheviques estaban obsesionados con la renovación de la sociedad y mostraron su voluntad de apoyar nuevas direcciones en la ciencia. Más tarde, fue a partir de este Instituto que creció el Instituto de Física de la Academia de Ciencias de Rusia. Tenga en cuenta que muchos descubrimientos físicos fundamentales se han producido debido al interés de los científicos en los sistemas biológicos. Entonces, el famoso italiano Luigi Galvani hizo descubrimientos en el campo de la electricidad, estudiando la electricidad animal en las ranas, y Alessandro Volta adivinó que estamos hablando de un fenómeno físico más general.

En la Unión Soviética, las autoridades estaban interesadas en realizar investigaciones científicas "en un frente amplio". Ninguna de las áreas prometedoras que podrían prometer ventajas militares o económicas en el futuro no podía faltar. Hasta principios de los años 90, el apoyo estatal proporcionó el desarrollo prioritario de la biología molecular y la biofísica. En 1992, las nuevas autoridades enviaron a los científicos una señal inequívoca: el salario de un investigador cayó por debajo del nivel de subsistencia y los científicos se vieron obligados a elegir entre la emigración y un cambio en el campo de actividad. Muchos biofísicos que antes no habían pensado en la emigración tuvieron que partir hacia Occidente. La comunidad de biofísicos en Rusia es relativamente pequeña, y si cientos de investigadores parten de varios miles, es imposible no darse cuenta de esto.

Al principio, la biofísica rusa sufrió poco por la emigración "económica". El desarrollo de medios de comunicación como el correo electrónico e Internet hizo posible mantener conexiones entre científicos y colegas. Muchos comenzaron a ayudar a sus institutos con reactivos y literatura científica, continuaron investigando sobre "sus" temas. Científicos famosos, después de llegar a una nueva ubicación, crearon "sitios" para pasantías e invitaron a colegas. Los científicos más enérgicos, en su mayoría jóvenes, se fueron. Esto provocó el "envejecimiento" del personal científico, lo que también fue facilitado por el declive del prestigio de la especialidad. Debido a la imposibilidad de vivir con un salario académico, la afluencia de estudiantes a las ciencias ha disminuido. Ha surgido una brecha generacional, que ahora, tras 15 años de cambios, empieza a afectar cada vez más: la edad media de los empleados en algunos laboratorios de la Academia de Ciencias ya supera los 60 años.

La biofísica rusa no ha perdido sus posiciones de liderazgo en una serie de áreas, encabezadas por científicos que fueron educados en los años 60-80 del siglo XX. Estos científicos hicieron importantes descubrimientos en la ciencia. Entonces, como ejemplo, podemos citar la creación en los últimos años de una nueva ciencia: la bioinformática, cuyos principales logros están asociados con el análisis informático de genomas. Los cimientos de esta ciencia se remontan a los años 60 por el joven biofísico Vladimir Tumanyan, quien fue el primero en desarrollar un algoritmo informático para el análisis de secuencias de ácidos nucleicos. A partir de este ejemplo, queda claro lo importante que es ahora atraer a la ciencia a jóvenes dotados, que podrían sentar las bases de nuevas direcciones científicas.

El biofísico Anatoly Vanin descubrió en los años 60 el papel del óxido nítrico en la regulación de los procesos celulares. Más tarde resultó que el óxido nítrico tiene una importancia médica importante. El óxido nítrico es la principal molécula de señalización del sistema cardiovascular. El Premio Nobel fue otorgado en 1998 por investigar el papel del óxido nítrico en este sistema. Sobre la base del óxido nítrico, se creó el fármaco más popular del mundo para aumentar la potencia "Viagra". Mientras tanto, el artículo de Anatoly Vanin "Radicales libres de un nuevo tipo" se publicó en 1965 en la revista "Biophysics". Los científicos estadounidenses lo demuestran ahora como el primer trabajo sobre el óxido nítrico en un organismo vivo. Una historia similar ocurrió con la clonación: ¿se publicó también el primer trabajo en la revista rusa "Biofísica"?

Muchos logros en el campo de la biofísica están asociados con la reacción auto-oscilatoria de Belousov-Zhabotinsky, descubierta por científicos soviéticos. Esta reacción proporciona un ejemplo de autoorganización en la naturaleza inanimada, sirvió de base a muchos modelos de sinergética que están de moda en la actualidad. Oleg Mornev de Pushchino demostró recientemente que las ondas automáticas se propagan de acuerdo con las leyes de las ondas ópticas. Este descubrimiento arroja luz sobre la naturaleza física de las ondas automáticas, que también puede considerarse una contribución de los biofísicos a la física.

Una de las áreas más interesantes de la biofísica moderna es el análisis de la unión de ARN pequeños a proteínas que codifican ARN mensajero. Esta unión subyace al fenómeno de "interferencia de ARN". El descubrimiento de este fenómeno se señaló en 2006 con el Premio Nobel. La comunidad científica mundial tiene grandes esperanzas de que este fenómeno ayude a combatir muchas enfermedades. El análisis de los mecanismos de unión de las moléculas de ARN ha sido realizado con éxito en los últimos años por un grupo internacional de investigadores liderado por Olga Matveeva, que ahora trabaja en Estados Unidos.

El área más importante de la biofísica molecular es el estudio de las propiedades mecánicas de una sola molécula de ADN. El desarrollo de técnicas sofisticadas para el análisis biofísico y bioquímico hace posible monitorear propiedades de una molécula de ADN como rigidez, tracción, flexión y resistencia a la tracción. Tales propiedades se revelan en trabajos experimentales y teóricos llevados a cabo en los últimos años en Rusia bajo el liderazgo de Sergei Grokhovsky y en Estados Unidos bajo el liderazgo de Carlos Bustamenta. Estos trabajos están estrechamente relacionados con el estudio de las tensiones mecánicas en una célula viva. Donald Ingber fue el primero en señalar las similitudes entre las estructuras mecánicas de una célula viva y las "estructuras autoestresadas". Tales diseños fueron inventados a principios de la década de 1920 por el ingeniero ruso Karl Ioganson y más tarde fueron "redescubiertos" por el ingeniero estadounidense Buckminster Fuller.

Las posiciones de los biofísicos rusos en el campo de la teoría son tradicionalmente fuertes. La Facultad de Física de la Universidad Estatal de Moscú, donde los teóricos más fuertes del país trabajaron y enseñaron en el siglo XX, dio mucho a los graduados del Departamento de Biofísica. Los graduados de este departamento han presentado una serie de conceptos teóricos originales y creado muchos desarrollos únicos que han encontrado su aplicación en la medicina. Por ejemplo, Georgy Gursky y Alexander Zasedatelev desarrollaron una teoría de la unión de compuestos biológicamente activos al ADN. Plantearon la hipótesis de que esta unión se basaba en el fenómeno de "adsorción de matriz". Partiendo de este concepto, propusieron un proyecto original para la síntesis de compuestos de bajo peso molecular. Dichos compuestos pueden "reconocer" ciertos lugares en la molécula de ADN y regular la actividad de los genes. En los últimos años, este proyecto se ha desarrollado con éxito, se han sintetizado medicamentos para una serie de enfermedades graves. Alexander Zasedatelev aplica con éxito sus desarrollos para crear biochips domésticos que permiten diagnosticar enfermedades oncológicas en etapas tempranas. Bajo el liderazgo de Vladimir Poroikov, se creó un complejo de programas informáticos que permitió predecir la actividad biológica de los compuestos químicos mediante sus fórmulas. Esta dirección permite facilitar significativamente la búsqueda de nuevos compuestos medicinales.

Galina Riznichenko y sus colegas han desarrollado modelos informáticos de reacciones que tienen lugar durante la fotosíntesis. Dirige la Asociación "Mujeres en la ciencia, la cultura y la educación", que, junto con el Departamento de Biofísica de la Facultad de Biología de la Universidad Estatal de Moscú, celebra una serie de conferencias de gran importancia para la comunidad de biofísicos rusos. En la época soviética, hubo muchas conferencias de este tipo: varias veces al año, los biofísicos se reunieron para reuniones, simposios y seminarios en Armenia, Georgia, Ucrania y los Estados bálticos. Con el colapso de la URSS, estas reuniones se detuvieron, lo que afectó negativamente el nivel de investigación realizado en varios países de la CEI. Durante los últimos 15 años, el Consejo Científico de Biofísica de la Academia de Ciencias ha celebrado dos Congresos Biofísicos de toda Rusia, que estimularon los contactos científicos y el intercambio de información entre científicos rusos. En los últimos años, las conferencias dedicadas a la memoria de Lev Blumenfeld y Emilia Frisman han comenzado a jugar un papel importante. Estas conferencias se llevan a cabo regularmente en los departamentos de física de la Universidad Estatal de Moscú y la Universidad Estatal de San Petersburgo.

A juzgar por los indicadores financieros, la "palma" de los mayores logros debe otorgarse al biofísico Armen Sarvazyan, quien creó una serie de desarrollos únicos en el campo del estudio del cuerpo humano mediante ultrasonido. Estos estudios están generosamente financiados por el departamento militar de EE. UU.: Por ejemplo, Sarvazyan descubrió la conexión entre la hidratación de los tejidos (el grado de deshidratación) y el estado del cuerpo. El trabajo del laboratorio de Sarvazyan tiene demanda en relación con las operaciones militares de Estados Unidos en el Medio Oriente.

Los choques de cosmovisión prometen los descubrimientos de Simon Shnoll: descubrió la influencia de los factores cosmogeofísicos en el curso de las reacciones físicas y bioquímicas. La cuestión es que la conocida ley de Gauss, o la distribución normal de los errores de medición, resulta ser el resultado de un promedio aproximado, que no siempre es válido. En realidad, todos los procesos que ocurren tienen ciertas características "espectrales" debido a la anisotropía del espacio. El viento "cósmico", sobre el que escribieron los escritores de ciencia ficción del siglo XX, encuentra su confirmación en sutiles experimentos y conceptos originales del siglo XXI.

El más significativo para todas las personas que viven en nuestro planeta puede ser la investigación del biofísico Alexei Karnaukhov. Sus modelos climáticos predicen un enfriamiento global, precedido por un calentamiento. Como era de esperar, ha habido un gran interés público en este tema. Es sorprendente que la película "Pasado mañana" se base no solo en esta idea, sino incluso en el modelo de enfriamiento específico propuesto por Karnaukhov. La Corriente del Golfo, que calienta el norte de Europa, dejará de traer calor del Atlántico debido a que la corriente de Labrador que se aproxima se refrescará debido al derretimiento de los glaciares y un aumento en el caudal de los ríos del norte, lo que lo facilitará. y dejará de "bucear" bajo la Corriente del Golfo. El aumento de la escorrentía de los ríos del norte y el derretimiento de los glaciares observado en los últimos años dan cada vez más fundamentos a los pronósticos de Karnaukhov. Los riesgos de catástrofes climáticas están aumentando drásticamente y el público de varios países europeos ya está dando la alarma.

La investigación de Robert Bibilashvili del Centro Cardiológico ha dado lugar a resultados significativos en la cura de una serie de enfermedades que antes se consideraban incurables. Resultó que la intervención oportuna (inyección de la enzima uroquinasa en las áreas del cerebro de los pacientes con accidente cerebrovascular) puede eliminar por completo las consecuencias de incluso ataques muy graves. La uroquinasa es una enzima producida por las células sanguíneas y vasculares y es uno de los componentes del sistema que previene el desarrollo de trombosis.

Hasta hace poco, la biofísica rusa mantuvo una prioridad en una gran cantidad de áreas científicas: Vsevolod Tverdislov se dedica a una investigación original en el campo del origen de la vida, Fazoil Ataullakhanov obtuvo una serie de resultados fundamentales en la comprensión del funcionamiento del sistema circulatorio, bajo el liderazgo de Mikhail Kovalchuk, una serie de áreas en una nueva ciencia: la nanobiología, Genrikh Ivanitsky, Vladimir Smolyaninov y Dmitry Chernavsky están desarrollando conceptos interesantes ...

La comunidad biofísica mundial quedó encantada con el libro "Protein Physics", escrito por Alexei Finkelstein y Oleg Ptitsyn. Junto con el libro "La era del ADN" (en la primera edición rusa - "La molécula más importante") de Maxim Frank-Kamenetsky, este libro se ha convertido en un manual para estudiantes y científicos de muchos países. En general, durante los últimos 15 años, la biofísica rusa, a pesar de una reducción significativa de la financiación, no ha perdido la capacidad de generar nuevas ideas y obtener resultados originales. Sin embargo, el deterioro de la infraestructura científica y la base instrumental, la salida de jóvenes hacia sectores más rentables de la economía llevaron al hecho de que se agotaron los recursos para un mayor desarrollo de la ciencia. La ciencia doméstica ha perdido un poco en la velocidad e intensidad de su desarrollo. La ciencia fue apoyada por la dedicación de los científicos, la ayuda de fundaciones y colegas occidentales, así como por la importancia de la inercia determinada por la intensidad laboral de la educación. El sesgo conservador de los científicos también jugó un papel "salvador" aquí. La ciencia se ha mantenido durante siglos por el interés de las personas de la clase alta que financian la investigación de su propio bolsillo (piense en el Príncipe de Oldenburg). La conocida aristocracia de la ciencia académica salvó a sus portadores de las tentaciones del mercado del "período de transición".

Ahora estos "nobles dones" en biofísica ya no pueden encontrar y educar a los de su propia clase: los jóvenes van a las oficinas no porque no les guste la ciencia, sino porque no pueden encontrar una recompensa completa por su trabajo. La subeducación se ha convertido en un flagelo de nuestro tiempo: para "hacer" un verdadero científico, se necesitan al menos 8-10 años: 5-6 años de estudio en una universidad o universidad y tres años en la escuela de posgrado. Todo este tiempo, el joven debe ser apoyado por sus padres, pero si comienza a "ganar dinero", entonces, por regla general, esto termina con irse "a la oficina". Sin embargo, es bastante difícil encontrar padres que estén listos para cuidar a su hijo y satisfacer su interés por la ciencia durante diez años. Estos padres podrían encontrarse en la comunidad científica si los propios científicos tuvieran fondos suficientes. Gracias a la educación a largo plazo, se obtiene un especialista "de larga duración", sin embargo, una interrupción en la educación a la mitad conduce a la "deserción". Es la pérdida irremplazable de jóvenes especialistas (y no logros) en ciencia el principal resultado de los cambios en la biofísica rusa. La pérdida de logros y la pérdida de investigación de clase mundial es un proceso que aún nos espera si los jóvenes no regresan a la ciencia.

De los logros recientes de científicos extranjeros, se pueden señalar dos: primero, un grupo de investigadores estadounidenses de la Universidad de Michigan dirigido por S.J. Weissa descubrió uno de los genes responsables de la "tridimensionalidad" del desarrollo del tejido biológico y, en segundo lugar, los científicos de Japón han demostrado que el estrés mecánico ayuda a crear vasos artificiales. Los científicos japoneses colocaron células madre dentro de un tubo de poliuretano y pasaron líquido a través del tubo bajo presión variable. Los parámetros de pulsación y la estructura de las tensiones mecánicas eran aproximadamente los mismos que en las arterias humanas reales. El resultado es alentador: las células madre se han "transformado" en células en el revestimiento de los vasos sanguíneos. Este trabajo permite una comprensión más profunda del papel del estrés mecánico en el desarrollo de los órganos. En la agenda está la creación de "repuestos artificiales para la reparación" del sistema circulatorio. Las noticias científicas se pueden ver en scientific.ru.

En resumen, podemos decir que la biofísica rusa ha perdido mucho en el presente, pero se enfrenta a un peligro más grave: perder el futuro.

El conocimiento de las funciones humanas es una de las tareas más difíciles. Se produce el desarrollo de la ciencia en las primeras etapas: la diferenciación de disciplinas destinadas a un estudio profundo de ciertos problemas. En la primera etapa, tratamos de conocer una parte determinada, y cuando lo logramos, surge otra tarea: cómo hacer una idea general. Las disciplinas científicas surgen en la intersección de especialidades iniciales. Esto también se aplica a la biofísica, que apareció en la intersección de la fisiología, la física, la química física y abrió nuevas posibilidades en la comprensión de los procesos biológicos.

Biofísica- una ciencia que estudia los procesos físicos y fisicoquímicos en diferentes niveles de la materia viva (molecular, celular, órgano, todo el organismo), así como las leyes y mecanismos del impacto de los factores físicos del medio externo sobre la materia viva.

Asignar-

• biofísica molecular - cinética y termodinámica de procesos
• biofísica celular - estudio de la estructura celular y manifestaciones físicas y químicas - permeabilidad, formación de biopotenciales
• biofísica de los órganos de los sentidos: mecanismos fisicoquímicos de recepción, transformación de energía, codificación de información en los receptores.
• Biofísica de sistemas complejos: procesos de regulación y autorregulación y características termodinámicas de estos procesos.
• Biofísica del impacto de factores externos: investiga el efecto en el cuerpo de la radiación ionizante, ultrasonido, vibración, exposición a la luz.

Las tareas de un biofísico

1. Establecer las leyes de la diva de la naturaleza mediante el estudio de los fenómenos físicos y químicos del cuerpo.
2. Estudio de los mecanismos de influencia de los factores físicos en el organismo.

Euler (1707-1783) - las leyes de la teoría de la hidrodinámica, para explicar el movimiento de la sangre a través de los vasos.

Lavoisier (1780) - estudió el intercambio de energía en el cuerpo.

Galvani (1786): el fundador de la doctrina de los biopotenciales, la electricidad animal.

Helmholtz (1821)

Rayos X: trató de explicar los mecanismos de contracción muscular en términos de efectos piezoeléctricos.

Arrhenius: las leyes de la cinética clásica para explicar los procesos biológicos

Lomonosov - la ley de conservación y transformación de la energía

Sechenov: estudió el transporte de gas en la sangre.

Lazarev - el fundador de la escuela biofísica rusa

Pauling: el descubrimiento de la estructura espacial de una proteína

Watson y Crick: el descubrimiento de la doble estructura del ADN

Hodgkin, Huxley, Katz: el descubrimiento de la naturaleza iónica de los fenómenos bioeléctricos

Prigogine - teoría de la termodinámica de procesos irreversibles

Eigen: la teoría de los hiperciclos como base de la evolución

Sakman, Neer: estableció la estructura molecular de los canales iónicos

La biofísica se convirtió en relación con el desarrollo de la medicina, tk. se utilizaron métodos de influencia física sobre el cuerpo.

La biología se desarrolló y fue necesario penetrar en los secretos de los procesos biológicos que ocurren a nivel molecular.

La necesidad de la industria, cuyo desarrollo llevó a la acción de varios factores físicos en el cuerpo: radiación radiactiva, vibración, ingravidez, sobrecarga.

Métodos de investigación biofísica

• Análisis estructural de rayos X- estudio de la estructura atómica de la materia, mediante difracción de rayos X. A partir del patrón de difracción, se establece la distribución de la densidad electrónica de la sustancia, y ya a partir de ella es posible determinar qué átomos están contenidos en la sustancia y cómo se ubican. Estudio de estructuras cristalinas, líquidos y moléculas de proteínas.
• Cromatografía de columna- Diferente distribución y análisis de mezclas entre 2 fases - móvil y estacionaria. Puede estar asociado con diversos grados de absorción de sustancias o con diversos grados de intercambio iónico. Puede ser gaseoso o líquido. La distribución de sustancias se utiliza en capilares - capilar o en tubos llenos de un sorbente - columnar. Se puede realizar en papel, platos.
• Análisis espectral- determinación cualitativa y cuantitativa de una sustancia mediante espectros ópticos. La sustancia está determinada por el espectro de emisión - análisis espectral de emisión o por el espectro de absorción - absorción. El contenido de una sustancia está determinado por el grosor relativo o absoluto de las líneas del espectro. También se incluyen la espectroscopia de radio: resonancia paramagnética de electrones y resonancia magnética nuclear.
• Indicación de isótopos
• Microscopio de electrones
• Microscopía ultravioleta- el estudio de objetos biológicos en rayos UV aumenta el contraste de la imagen, especialmente de las estructuras intracelulares, y le permite estudiar otras células sin tinción preliminar y fijación del fármaco

Una de las condiciones más importantes para la existencia es la adecuada adaptación de funciones, órganos y tejidos, sistemas al medio ambiente. Hay un equilibrio constante del organismo y el medio ambiente. En estos procesos, el proceso principal es la regulación y el control de las funciones fisiológicas.

Las leyes generales de implementación, control y procesamiento de la información en diferentes sistemas son estudiadas por la ciencia de la cibernética (la cibernética es el arte del control) Las leyes del control son comunes tanto para los humanos como para los dispositivos técnicos. El surgimiento de la cibernética fue preparado por el desarrollo de la teoría de la regulación automática, el desarrollo de la radioelectrónica y la creación de la teoría de la información.

Este trabajo fue presentado por Shannon (1948) en "Teoría de la comunicación matemática"

Cibernética se ocupa del estudio de sistemas de cualquier naturaleza, capaces de percibir, almacenar y procesar información y utilizarla para su control y regulación. La cibernética estudia aquellas señales y factores que conducen a determinados procesos de control.

Es de gran importancia para la medicina. El análisis de procesos biológicos le permite estudiar cualitativa y cuantitativamente los mecanismos de regulación. Los procesos informativos de control y regulación son decisivos en el organismo, es decir son primarios, sobre la base de los cuales ocurren todos los procesos.

Sistemas- un complejo organizado de elementos conectados entre sí y que realizan ciertas funciones de acuerdo con el programa de todo el sistema. Los elementos del cerebro serán las neuronas. Los elementos del equipo son las personas que forman parte de él. Solo la multitud no es un sistema cibernético.

Programa- la secuencia de cambios en el sistema en el espacio y el tiempo, que puede estar incrustado en la estructura del sistema de lavado o ingresar desde el exterior.

Conexión- el proceso de interacción de elementos entre sí, en el que hay un intercambio de materia, energía, información.

Los mensajes son continuos y discretos.

Continuo tienen el carácter de un valor continuamente cambiante (presión arterial, temperatura, tensión muscular, melodías musicales).

Discreto- constan de pasos o gradaciones distintos y separados (porciones de mediadores, base nitrogenada del ADN, puntos y rayas de código Morse)

El proceso de codificación de la información también es importante. Está codificado por impulsos nerviosos para la percepción de información por parte de los centros nerviosos. Los elementos de código son símbolos y posiciones. Los símbolos son cantidades adimensionales que distinguen algo (letras del alfabeto, signos matemáticos, impulsos nerviosos, moléculas de sustancias olorosas y la posición determina la disposición espacial y temporal de los símbolos).

El código de información contiene la misma información que el mensaje original. Este es el fenómeno del isomorfismo. La señal de código tiene un valor energético muy bajo. La llegada de información se evalúa por la presencia o ausencia de una señal.

Mensaje e información no son lo mismo, porque según la teoría de la información

Información- una medida de la cantidad de incertidumbre que se elimina después de recibir el mensaje.

La posibilidad de que ocurra un evento - informacion previa.

Esa probabilidad de un evento después de recibir información - información a posteriori.

El mensaje será más informativo si la información recibida aumenta la probabilidad posterior.

Propiedades de la información.

1. La información solo tiene sentido si hay receptores (consumidores): "si hay un televisor en la habitación y no hay nadie en él"
2. La presencia de una señal no significa necesariamente que se esté transmitiendo información, ya que hay mensajes que no conllevan nada nuevo para el consumidor.
3. La información se puede comunicar tanto a nivel consciente como subconsciente.
4. Si el evento es confiable (es decir, su probabilidad P = 1), el mensaje de que sucedió no lleva ninguna información al consumidor.
5. Un mensaje sobre un evento, cuya probabilidad es P< 1, содержит в себе информацию, и тем большую, чем меньше вероятность события, которого произошло.

Desinformación- valor negativo de la información.

Una medida de la incertidumbre de los eventos. entropía(H)

Si log2 N = 1 entonces N = 2

Unidad de información - poco(unidad binaria de información)

H = lg N (Hartley)

1 hartley- la cantidad de información necesaria para seleccionar una de diez posibilidades igualmente probables. 1 hartley = 3,3 bits

El regulador puede trabajar para compensar cuando el efecto en el cuerpo es un efecto compensatorio del regulador, lo que conduce a la normalización de la función.

El manejo está dirigido a iniciar funciones fisiológicas, a su corrección y a la coordinación de procesos.

El más antiguo es el mecanismo de regulación humoral.

Mecanismo nervioso.

El mecanismo neuro-humoral.

El desarrollo de mecanismos reguladores conduce al hecho de que los animales son capaces de moverse y pueden dejar un entorno desfavorable, a diferencia de las plantas.

El mecanismo de avanzada (en los humanos) tiene la forma de reflejos condicionados. En respuesta a los estímulos de señales, podemos tomar medidas para influir en el entorno.

¿Qué es la biofísica?

El hombre busca conocer el mundo. En estos atrevidos, el hombre confía en la ciencia y la tecnología. Enormes radiotelescopios escucharon la "voz" de galaxias distantes, robustos batiscafos ayudaron a abrir un nuevo mundo con animales sin precedentes en el fondo del océano, poderosos cohetes dejaron la esfera de gravedad y abrieron el camino hacia el espacio ...

Hay otra "fortaleza" en la naturaleza que nos rodea. Esta es la vida misma. Sí, la vida, un organismo vivo, una célula viva, un bulto invisible de protoplasma (o citoplasma) con un núcleo, encerrado en una cáscara, es uno de los fenómenos más misteriosos del mundo. Y esta "fortaleza" debe rendirse, un arma poderosa: la mente humana arranca las cubiertas de los mundos microscópicos de las células vivas, penetrando en la esencia misma de la vida.
El estudio de la naturaleza por parte del hombre avanza ahora con tanta rapidez y conduce a resultados y conclusiones tan inesperados que no encajan en el marco de las viejas ciencias. Por ejemplo, la física, una de las ciencias más importantes sobre los fenómenos naturales, se ha desarrollado tan ampliamente que surgió la necesidad de resaltar áreas nuevas e independientes: física cuántica, nuclear, física del estado sólido, astronómica, radiofísica, etc. El proceso de expansión y La profundización del conocimiento humano sobre la naturaleza ha llevado al surgimiento de tales ramas de la ciencia que estudian procesos y fenómenos relacionados simultáneamente con diferentes áreas del conocimiento.
Esta ciencia de frontera, que surgió en la intersección de la biología, la física y la química, es la biofísica, que desempeña un papel especial en el estudio de las propiedades de la materia viva.
La biofísica es la ciencia de los procesos físicos y fisicoquímicos y su regulación en un organismo vivo.
De la biofísica, a su vez, surgen nuevas ciencias que amplían los horizontes del conocimiento humano. Así es como se destacó la radiobiología: la ciencia de la acción de varios tipos de radiación sobre los organismos vivos; biología espacial: una ciencia que estudia las características de la vida en el espacio; mecanoquímica, que estudia la transformación mutua de energía química y mecánica que ocurre en las fibras musculares; Recientemente ha aparecido la biónica, que estudia los organismos vivos con el fin de utilizar los principios de su trabajo para crear nuevos dispositivos y aparatos de diseño perfecto.
Una historia sobre estas disciplinas científicas incluidas en la biofísica ocuparía demasiado espacio, por lo que hablaremos de solo tres direcciones principales que se están desarrollando hoy en día en biofísica, sobre sus tres departamentos: biofísica molecular, celular y biofísica de procesos de control.
Cada ciencia, incluida la biofísica, consta de dos partes: teórica y experimental, estrechamente relacionadas entre sí y que se complementan mutuamente. Pero también existen diferencias entre ellos. La biofísica teórica estudia los fenómenos y procesos primarios que ocurren en moléculas biológicas en sustancias modelo, como dicen los científicos, es decir, en sistemas aislados de un organismo vivo o sistemas creados artificialmente. En estos sistemas modelo se estudian los procesos básicos de la fotosíntesis, la naturaleza de los biopotenciales, la bioluminiscencia y otros fenómenos.
La biofísica experimental (aplicada) estudia el trabajo del organismo en su conjunto y sus órganos individuales, utilizando los métodos y enfoques de la biofísica teórica (biofísica del movimiento, visión, regulación de funciones fisiológicas).
Uno de los grandes departamentos de biofísica, como ya se mencionó, se llama biofísica molecular. Este departamento estudia las propiedades de las moléculas biológicas, los procesos fisicoquímicos que ocurren en las células sensibles, su relación con las estructuras celulares. Se presta especial atención al estudio de las propiedades de las enzimas, proteínas que tienen la capacidad de acelerar (catalizar) reacciones bioquímicas en organismos vivos.
Gracias a los avances en biofísica molecular, la gente ha aprendido mucho sobre cómo se almacena y transmite la información en las células vivas, cómo se mueven las moléculas e iones, cómo se sintetizan las proteínas, cómo se almacena la energía en las células vivas. La biofísica molecular ayuda en el estudio de la fotosíntesis.
Todos vieron las hojas verdes de las plantas. Pero, probablemente, no todos saben qué procesos asombrosos ocurren en una hoja común de abedul o cereza, manzana o trigo. El sol envía a la Tierra una cantidad colosal de energía que se desperdiciaría sin uso si no fuera por las hojas verdes que lo atrapan, crean materia orgánica con él, y así dan vida a toda la vida en la Tierra.
Este proceso tan importante tiene lugar en las partículas verdes que se encuentran en las células de las hojas, los cloroplastos, que contienen pigmentos vegetales, clorofila y carotenoides.
Las partes de la energía luminosa son absorbidas por los pigmentos y producen la fotooxidación del agua: le da su electrón a la molécula de clorofila, y luego el protón se usa para reducir el dióxido de carbono a carbohidratos. (Un protón y un electrón, como saben, forman un átomo de hidrógeno; este átomo se quita en partes de una molécula de agua. El agua se oxida y se une al dióxido de carbono, y se obtienen carbohidratos). El resto del agua ( se llama hidroxilo) se descompone mediante enzimas especiales, formando oxígeno, que respiran todos los seres vivos.
Hablamos muy sucintamente sobre la fotosíntesis. De hecho, la transformación de la energía luminosa absorbida por la clorofila en energía química de las sustancias sintetizadas en la hoja verde es una cadena interminable de cambios moleculares. Durante este proceso, los electrones pasan de una molécula a otra, se forman y desintegran moléculas de compuestos de alta energía, se producen cientos de miles de reacciones.
Los biofísicos también han trabajado duro para desentrañar este proceso, y debemos elucidar sus detalles a la biofísica molecular.
Uno puede plantearse la pregunta: ¿por qué los científicos luchan tanto y tanto por el secreto de la hoja verde? El hecho es que una hoja verde es como una "planta" en miniatura que produce sustancias que constituyen la base de la nutrición humana. Se estima que las plantas verdes consumen grandes cantidades de dióxido de carbono al año como materia prima: ¡150.000.000.000 g! Si los científicos desentrañan el gran misterio de la hoja verde hasta el final, la humanidad obtendrá la forma más rápida y económica de obtener alimentos y otros productos importantes, en una palabra, todo lo que las plantas verdes le dan al hombre hoy.
La biofísica molecular también se ocupa de los procesos que tienen lugar en los organismos animales, por ejemplo, en sus órganos de los sentidos.
Una de las páginas más asombrosas y extraordinarias de la biofísica molecular es el estudio del olor. Los químicos han creado alrededor de 1 millón de compuestos orgánicos y casi todos tienen su propio olor característico. Una persona puede distinguir varios miles de olores, y para algunas sustancias, cantidades extremadamente pequeñas son suficientes para sentirlos: solo millonésimas y miles de millones de miligramos por litro de agua (por ejemplo, sustancias como escatol, trinitrobutiltolueno, [suficiente-7-10 -9 mg / l).
Los animales son más sensibles que los humanos. Los perros, por ejemplo, pueden distinguir alrededor de medio millón de olores diferentes. Son capaces (especialmente los perros sabuesos) de oler el olor deseado, incluso si es insignificante. Tan pronto como una persona toca un objeto un poco, el perro ya puede determinar quién lo hizo. Hay casos en los que perros rastreadores entrenados ayudaron a los geólogos a encontrar minerales subterráneos a una profundidad de 2-3 m.
Pero, quizás, todos son superiores a los peces y los insectos. Algunos peces perciben una sustancia olorosa en su contenido inconmensurablemente bajo de 10 "mg / l. ¡Es como disolver una gota de una sustancia en 100 mil millones de m3 de agua! Las mariposas se encuentran por el olfato a una distancia de varios kilómetros. Los cálculos muestran que en tal En el caso de una mariposa, encuentran casi una molécula de una sustancia olorosa por 1 mg de aire a largas distancias.
Recientemente, la atención de los biofísicos ha sido atraída por la habilidad inusual de algunas especies de moscas. Resulta que una mosca, después de haber tocado cualquier sustancia con sus patas, realiza instantáneamente un análisis químico preciso. Se desconoce el mecanismo de este fenómeno, pero se ha establecido que unas células sensibles especiales en las patas determinan el "sabor" de una sustancia por medios electromagnéticos.
La biofísica molecular ayuda a aclarar no solo las diferencias en la sensibilidad y estructura de los órganos olfativos en varios grupos de animales, peces e insectos, sino también el proceso de determinación del olor en sí. Ahora se ha establecido que existen varios olores básicos (6-7), cuyas combinaciones explican toda su diversidad. Estos olores básicos corresponden a ciertos tipos de células olfativas que sienten el olfato. En las células hay depresiones de forma y tamaño estrictamente definidos, de tamaño molecular, que corresponden a la forma de las moléculas de sustancias olorosas (una molécula de alcanfor se asemeja a una bola, una molécula de almizcle se asemeja a un disco, etc.). Al entrar en "su" depresión, la molécula irrita las terminaciones nerviosas y crea un sentido del olfato.
Incluso a partir de una historia corta, está claro que existe una estrecha conexión entre el estudio de las células y los procesos moleculares que ocurren en ellas, es decir, entre la biofísica molecular y celular. Uno de ellos estudia los cambios moleculares, las propiedades de las moléculas biológicas, así como los sistemas que forman moléculas en las células (como dicen, las formaciones submoleculares), sus propiedades y cambios, y el otro estudia las propiedades y funcionamiento de las células - excretoras, contráctil, olfativo, etc.
El desarrollo de la biofísica celular, de la que hablaremos ahora, fue facilitado en gran medida por la invención del microscopio electrónico. El uso de un microscopio electrónico con un aumento de cientos de miles, millones de veces ha ampliado enormemente nuestro conocimiento de los organismos vivos que habitan el planeta, sobre su estructura interna. Al examinar una célula con un microscopio electrónico, se descubrió inmediatamente un nuevo mundo de estructuras celulares ultramicroscópicas (las más pequeñas). Los microscopios electrónicos permitieron ver membranas de varios espesores, tubos diminutos cientos de miles de veces más delgados que un cabello humano, vesículas diminutas, cavidades, túbulos. Los estudios han demostrado que incluso las estructuras celulares más pequeñas (mitocondrias, cloroplastos) también tienen una estructura bastante compleja. Quedó claro que cualquier célula, aparentemente un simple bulto de protoplasma con un núcleo, es una formación compleja con una gran cantidad de diminutas partículas celulares (como dicen, elementos estructurales), actuando en un orden estricto e interconectadas de forma compleja y precisa. y de manera consistente.
La variedad de elementos estructurales sorprendió especialmente a los investigadores. Por ejemplo, en una célula nerviosa hay hasta 70 mil partículas: mitocondrias, gracias a las cuales la célula respira y recibe energía para su actividad. Además, la célula contiene hasta cientos de miles de las partículas más pequeñas: los ribosomas, que crean moléculas de proteínas.
Lo más sorprendente es que en cualquier célula pequeña de un organismo vivo, tienen lugar procesos coordinados precisos: se produce la absorción de sustancias necesarias y la liberación de las innecesarias, la respiración, la división. Junto con esto, las células realizan funciones especiales: las células de la retina del ojo determinan la fuerza y ​​la calidad de la luz, las células de la mucosa nasal determinan el olor de las sustancias, las células de varias glándulas secretan sustancias especiales: enzimas que promueven la digestión y hormonas que ayudan al crecimiento y desarrollo del cuerpo.
Todo su gran trabajo, visto, oído, reconocido, las células se comunican con impulsos eléctricos nerviosos al cerebro, el principal centro de coordinación. Cómo las células reciben la información necesaria del espacio circundante, cómo esta información se codifica en señales eléctricas-impulsos, cómo se forman los potenciales biológicos en las células, cuál es la conexión con el cerebro, todas estas y muchas otras preguntas son estudiadas por la biofísica celular.
Recientemente se ha realizado un descubrimiento importante en el campo de la biofísica celular. Se sabe desde hace mucho tiempo que muchos organismos vivos tienen la capacidad de brillar: luminiscencia. El resplandor de muchos habitantes de los mares es fuerte: peces, esponjas, estrellas, etc. Pero resulta que las células de cualquier organismo tienen luminiscencia, el llamado resplandor superdébil. Esta luz es tan insignificante que solo dispositivos especiales pueden detectarla: tubos fotomultiplicadores, capaces de amplificar el flujo de luz incidente por un factor de millones. Se observa una luminiscencia súper débil en las raíces y hojas de las plantas, en las células de varios órganos animales. La luminiscencia súper débil es inherente a todas las células de los organismos vivos y ocurre como resultado de reacciones bioquímicas que ocurren en las células.
Los científicos han descubierto que el brillo ultra-débil tiene sus propias características en varios grupos de animales, insectos y plantas. Gracias a la intensidad de la luminiscencia superdébil, los biofísicos ya pueden determinar la resistencia a la sequía y a las heladas de las plantas agrícolas (cebada, trigo) y ayudar así a los fitomejoradores y fisiólogos a cultivar las variedades deseadas.
Ya hemos dicho que todas las células están interconectadas, que las reacciones que ocurren en ellas, a pesar de su complejidad, proceden con sorprendente regularidad y constancia, también hablamos de la estrecha conexión de todas las células con el cerebro. Estas características de las células, los órganos y todo el organismo están siendo estudiadas por el departamento de ciencia recientemente establecido: biofísica de los procesos de control y regulación.
Hablemos del trabajo de este departamento usando el siguiente ejemplo. Cada órgano humano está formado por innumerables células, que a menudo realizan tareas específicas. Por ejemplo, la mucosa nasal, el llamado epitelio olfativo, juega un papel importante en el sentido del olfato. La membrana mucosa cubre un área de no más de 4 s, pero contiene casi 500 millones de células receptoras olfativas. La información sobre su trabajo se transmite al nervio olfatorio a través de fibras nerviosas, cuyo número alcanza los 50 millones, y luego al cerebro. Las partes del cerebro, los hemisferios cerebrales, contienen 2 1010 células, y en el cerebelo hay aún más, la décima. Incluso] es difícil imaginar qué tipo de flujo de información recibe el cerebro cada segundo de todos los órganos y tejidos.
Las señales que provienen de las células en forma de impulsos eléctricos primarios deben descifrarse correctamente, luego es necesario tomar las "decisiones" apropiadas y transmitir señales de respuesta: instrucciones sobre cómo ciertas células, tejidos u órganos deberían funcionar en general bajo ciertas condiciones. Es evidente que el sistema nervioso central recibe miles de señales distintas del entorno externo en forma de sonidos, luces, olores, etc. Así, | vemos cuán complejas son las interconexiones en cualquier organismo, cuán difícil es el trabajo de administrar las células, regular su estado y controlar la coherencia de todos los procesos de la vida.
Este importante departamento de biofísica se basa en las leyes descubiertas por otra ciencia: la cibernética. Utilizando sus métodos, los biofísicos que estudian los procesos de control y regulación han desarrollado modelos electrónicos de organismos vivos, órganos, células e incluso procesos individuales que ocurren en estas células. Tales modelos electrónicos (por ejemplo, tortuga electrónica, célula nerviosa electrónica, modelo electrónico del proceso de fotosíntesis) facilitan el estudio de todos | fenómenos complejos de regulación en un organismo vivo.
Los biofísicos que estudian la regulación y el control en un organismo vivo han descubierto que tanto las células como los órganos de los organismos vivos son un sistema con propiedades asombrosas. Las células y los órganos, como dicen los biofísicos, son sistemas de AUTO-REGULACIÓN, AUTORorganización, Autoajuste, Autoaprendizaje, es decir, todo su trabajo, cualidades y propiedades inusuales que las caracterizan, la constancia de la composición del entorno en su interior. ellos y el trabajo que realizan, todo está condicionado por los procesos que fluyen en sí mismos.
Para imaginar el trabajo de los biofísicos con un poco más de detalle, hablemos de una dirección interesante que ha surgido sobre la base de la biofísica y que ya ha tomado forma en una ciencia biofísica independiente: la biónica.
Es una ciencia que estudia los organismos vivos para crear sistemas, máquinas y dispositivos artificiales perfectos. Los resultados de la investigación biónica han demostrado que los ingenieros de diseño de todas las especialidades tienen mucho que aprender de la naturaleza. Aquí hay unos ejemplos.
El diseño de las computadoras electrónicas modernas incluye una gran cantidad de partes diferentes (diodos semiconductores, triodos, resistencias, condensadores, etc.). Las dimensiones de las computadoras electrónicas dependen de cuántas partes (elementos) de este tipo haya en 1 cm3 de la máquina. Cuantos más elementos de trabajo en 1 cm3 (la denominada densidad de empaque), más amplia es la "memoria" de la máquina, más posibilidades de realizar las operaciones necesarias, mejor es el trabajo. Resulta que si la densidad de ensamblaje más alta en los circuitos técnicos de las máquinas alcanza los 2000 elementos en 1 cm3, entonces la densidad de ensamblaje de los elementos cerebrales es 50 mil veces mayor: 100 000 000 de elementos en 1 cm3.

La diferencia entre los organismos vivos y las máquinas y dispositivos modernos más complejos se manifiesta no solo en la estructura, sino también en las propiedades. Tomemos los órganos de la vista, por ejemplo. Los ojos de los animales no solo son de diferentes tamaños, desde microscópicamente pequeños en una hormiga (0,1 mm) hasta gigantes (20-30 cm) en los calamares, sino que también difieren en otras propiedades.
Resulta que el ojo del pez en forma de herradura es capaz de mejorar el contraste entre el borde de la imagen visible y el fondo general, de modo que el sujeto se perfila claramente, tal como se hace en una pantalla de televisión, aumentando o disminuyendo el contraste. El ojo de la rana común de los pantanos también tiene una propiedad interesante. Se sabe que la rana se alimenta solo de alimentos en movimiento: moscas, mosquitos, insectos. Pero si el insecto no se mueve, la rana nunca encontrará su comida y seguirá hambrienta: su ojo solo percibe objetos en movimiento, ignorando el fondo.
Se sabe desde hace mucho tiempo que las aves nocturnas del bosque (búho real, búho) pueden ver perfectamente en la oscuridad, pero recientemente la extraordinaria capacidad de algunos animales (ranas, ratones) para ver incluso los rayos ionizantes "invisibles": rayos X y radiación cósmica. - ha sido revelado.
Nature resultó ser un diseñador excepcional que alcanzó niveles extraordinarios de habilidad en el campo de la audición. Los experimentos han demostrado que el oído humano, por su sensibilidad, es capaz de percibir sonidos, cuya intensidad insignificante es incluso difícil de imaginar. ¡Sólo se puede comparar con el "ruido" con el que se produce el movimiento térmico de las moléculas! No menos llamativo es el órgano auditivo del saltamontes ubicado en su pata. ¡Este órgano permite que el saltamontes sienta vibraciones cuyo rango (amplitud) es la mitad del diámetro de un átomo de hidrógeno! La sensibilidad auditiva de un saltamontes es tan alta que, estando en Moscú, puede percibir los terremotos más pequeños que ocurren en el Lejano Oriente.
Bionics se esfuerza por aprender todas las propiedades inusuales de los organismos vivos y aplicar los datos obtenidos para crear máquinas y dispositivos. Por ejemplo, los científicos están desarrollando un dispositivo que permitirá a los ciegos leer libros mecanografiados con tipografía normal. Ya se ha creado un modelo de mano artificial, controlada por el pensamiento humano o, más precisamente, por biopotenciales que surgen en los músculos. Sobre la base del estudio de los ojos de una abeja y una libélula (por cierto, tienen un ángulo de visión muy grande: 240-300 °), los diseñadores crearon un dispositivo: una brújula celestial que se usa para mover barcos y aviones. El estudio de las medusas ayudó a diseñar un dispositivo que advierte del inicio de una tormenta en casi 15 horas. La lista de dispositivos desarrollados por biónica es bastante grande, e incluso una simple enumeración de ellos llevaría mucho tiempo.
Pero la biónica no solo copia las funciones y la estructura de los órganos individuales de los animales. Investigan y utilizan las características de la transmisión de información en insectos, aves y peces. Los resultados de este trabajo son muy interesantes. Así, recientemente se supo que los mosquitos se comunican entre sí mediante ondas electromagnéticas del rango milimétrico (13-17 mm), y el alcance de la "estación de radio" del mosquito es de 15 m (por ejemplo, cuando aparece un murciélago). Los científicos están trabajando en la creación de dispositivos ultrasónicos que repelen insectos dañinos y atraen a los útiles. (Para la biónica, consulte también el artículo "Qué es la cibernética y la biónica técnicas").

Hablamos solo de una pequeña parte de la investigación llevada a cabo por biofísicos, pero podrían citarse muchos más ejemplos tanto en el campo del estudio de moléculas, células y el organismo en su conjunto. Nuestro siglo es una época de grandes logros en todos los campos del conocimiento, incluido el conocimiento de la naturaleza viva.

A.P. Dubov

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