बायोफिज़िक्स में दिलचस्प और महत्वपूर्ण विषय। मानव शरीर की फिजियोलॉजी और बायोफिजिक्स। कार्रवाई क्षमता और उत्तेजना के चरणों का अनुपात

सबसे प्राचीन विज्ञानों में से एक, निश्चित रूप से, जीव विज्ञान है। अपने भीतर और अपने आसपास होने वाली प्रक्रियाओं में लोगों की दिलचस्पी हमारे युग से कई हज़ार साल पहले पैदा हुई थी।

जानवरों, पौधों, प्राकृतिक प्रक्रियाओं का अवलोकन मानव जीवन का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है। समय के साथ, बहुत सारा ज्ञान जमा हुआ है, जीवित प्रकृति के अध्ययन के तरीके और उसमें होने वाले तंत्र में सुधार और विकास हुआ है। इससे कई वर्गों का उदय हुआ, जो कुल मिलाकर एक जटिल विज्ञान बनाते हैं।

जीवन के विभिन्न क्षेत्रों में जैविक अनुसंधान नए मूल्यवान डेटा प्रदान करता है जो ग्रह के बायोमास की संरचना को समझने के लिए महत्वपूर्ण हैं। इस ज्ञान का उपयोग व्यावहारिक मानवीय उद्देश्यों (अंतरिक्ष अन्वेषण, चिकित्सा, कृषि, रासायनिक उद्योग, आदि) के लिए करें।

कई खोजों ने सभी जीवित प्रणालियों की आंतरिक संरचना और कार्यप्रणाली के क्षेत्र में जैविक अनुसंधान करना संभव बना दिया है। जीवों की आणविक संरचना, उनकी सूक्ष्म संरचना का अध्ययन किया गया है, मनुष्यों, जानवरों और पौधों के जीनोम से कई जीनों को पृथक और अध्ययन किया गया है। जैव प्रौद्योगिकी के गुण, सेलुलर और आपको प्रति मौसम पौधों की कई फसलें प्राप्त करने की अनुमति देते हैं, साथ ही साथ नस्ल के जानवर जो अधिक मांस, दूध और अंडे देते हैं।

सूक्ष्मजीवों के अध्ययन ने एंटीबायोटिक्स प्राप्त करना और दसियों और सैकड़ों टीकों का निर्माण करना संभव बना दिया है जो कई बीमारियों को हरा सकते हैं, यहां तक ​​कि वे भी जिन्होंने पहले महामारी में हजारों लोगों और जानवरों के जीवन का दावा किया था।

इसलिए, जीव विज्ञान का आधुनिक विज्ञान विज्ञान, उद्योग और स्वास्थ्य संरक्षण की कई शाखाओं में मानव जाति की असीम संभावनाएं हैं।

जैविक विज्ञान का वर्गीकरण

जीव विज्ञान के विज्ञान के विशेष खंड सबसे पहले दिखाई देने वाले थे। जैसे बॉटनी, जूलॉजी, एनाटॉमी और टैक्सोनॉमी। बाद में, तकनीकी उपकरणों पर अधिक निर्भर विषयों का निर्माण शुरू हुआ - सूक्ष्म जीव विज्ञान, विषाणु विज्ञान, शरीर विज्ञान, और इसी तरह।

ऐसे कई युवा और प्रगतिशील विज्ञान हैं जो केवल XX-XXI सदियों में उभरे हैं और जीव विज्ञान के आधुनिक विकास में एक बड़ी भूमिका निभाते हैं।

एक नहीं, बल्कि कई वर्गीकरण हैं जिनके द्वारा जैविक विज्ञान को स्थान दिया जा सकता है। उनकी सूची सभी मामलों में काफी प्रभावशाली है, आइए उनमें से एक पर विचार करें।

जीवविज्ञान	निजी विज्ञान	वनस्पति विज्ञान	ग्रह (वनस्पति) पर मौजूद सभी पौधों की प्रकृति में बाहरी और आंतरिक संरचना, शारीरिक प्रक्रियाओं, फ़ाइलोजेनेसिस और वितरण के अध्ययन में लगा हुआ है।	निम्नलिखित खंड शामिल हैं: अल्गोलॉजी; डेंड्रोलॉजी; वर्गीकरण; शरीर रचना; आकारिकी; शरीर क्रिया विज्ञान; ब्रायोलॉजी; पुरावनस्पति विज्ञान; पारिस्थितिकी; भू-वनस्पति विज्ञान; नृवंशविज्ञान; पौधों का प्रजनन।
		प्राणि विज्ञान	ग्रह (जीव) पर मौजूद सभी जानवरों की प्रकृति में बाहरी और आंतरिक संरचना, शारीरिक प्रक्रियाओं, फ़ाइलोजेनेसिस और वितरण के अध्ययन में लगा हुआ है।	अनुशासन में शामिल हैं: अनुशासन: स्थलाकृतिक शरीर रचना विज्ञान; तुलनात्मक; व्यवस्थित; उम्र; प्लास्टिक; कार्यात्मक; प्रयोगात्मक।
		मनुष्य जाति का विज्ञान	एक जटिल में जैविक और सामाजिक वातावरण में किसी व्यक्ति के विकास और गठन का अध्ययन करने वाले कई विषयों	अनुभाग: दार्शनिक, न्यायिक, धार्मिक, शारीरिक, सामाजिक, सांस्कृतिक, दृश्य।
		कीटाणु-विज्ञान	बैक्टीरिया और वायरस से जीवित प्रकृति के सबसे छोटे जीवों का अध्ययन करता है	अनुशासन: वायरोलॉजी, बैक्टीरियोलॉजी, मेडिकल माइक्रोबायोलॉजी, माइकोलॉजी, इंडस्ट्रियल, टेक्निकल, एग्रीकल्चर, स्पेस माइक्रोबायोलॉजी
		सामान्य विज्ञान	वर्गीकरण	कार्यों में बायोमास के किसी भी प्रतिनिधि की सख्त आदेश और पहचान के उद्देश्य से हमारे ग्रह पर सभी जीवित चीजों के वर्गीकरण के लिए नींव का विकास शामिल है
	आकृति विज्ञान		बाहरी संकेतों, आंतरिक संरचना और सभी जीवित प्राणियों के अंगों की स्थलाकृति का विवरण	अनुभाग: पौधे, पशु, सूक्ष्मजीव, कवक
	शरीर क्रिया विज्ञान		किसी विशेष प्रणाली, अंग या शरीर के हिस्से के कामकाज की विशेषताओं का अध्ययन करता है, सभी प्रक्रियाओं के तंत्र जो इसकी महत्वपूर्ण गतिविधि सुनिश्चित करते हैं	पौधे, जानवर, मनुष्य, सूक्ष्मजीव
	परिस्थितिकी		एक दूसरे के साथ जीवित प्राणियों के संबंधों का विज्ञान, निवास स्थान और मनुष्य	भू पारिस्थितिकी, सामान्य, सामाजिक, औद्योगिक
	आनुवंशिकी		जीवित चीजों के जीनोम, आनुवंशिकता के तंत्र और विभिन्न परिस्थितियों के प्रभाव में पात्रों की परिवर्तनशीलता, साथ ही विकासवादी परिवर्तनों के दौरान जीनोटाइप में ऐतिहासिक परिवर्तनों का अध्ययन करता है।
	इओगेओग्रफ्य		ग्रह पर जीवित प्राणियों की कुछ प्रजातियों के फैलाव और वितरण की जांच करता है
	विकासवादी सिद्धांत		ग्रह पर मनुष्य और अन्य जीवित प्रणालियों के ऐतिहासिक विकास के तंत्र को प्रकट करता है। उनकी उत्पत्ति और गठन
	जटिल विज्ञान जो एक दूसरे के साथ जंक्शन पर उत्पन्न हुए हैं	जीव रसायन	रासायनिक दृष्टिकोण से जीवित चीजों की कोशिकाओं में होने वाली प्रक्रियाओं का अध्ययन करता है
		जैव प्रौद्योगिकी	मानव आवश्यकताओं के लिए जीवों, उनके उत्पादों और या भागों के उपयोग की संभावनाओं पर विचार करता है
		आणविक जीव विज्ञान	जीवित प्राणियों द्वारा वंशानुगत जानकारी के संचरण, भंडारण और उपयोग के तंत्र के साथ-साथ प्रोटीन, डीएनए और आरएनए के कार्यों और ठीक संरचना का अध्ययन करता है।	संबंधित विज्ञान: आनुवंशिक और सेलुलर इंजीनियरिंग, आणविक आनुवंशिकी, जैव सूचना विज्ञान, प्रोटिओमिक्स, जीनोमिक्स
		जीव पदाथ-विद्य	एक विज्ञान है जो सभी जीवित जीवों में होने वाली सभी संभावित शारीरिक प्रक्रियाओं का अध्ययन करता है, वायरस से लेकर मनुष्यों तक	इस अनुशासन के अनुभागों पर नीचे चर्चा की जाएगी।

इस प्रकार, हमने उस मूल विविधता को कवर करने का प्रयास किया है जिसका जैविक विज्ञान प्रतिनिधित्व करता है। यह सूची प्रौद्योगिकी के विकास और अध्ययन के तरीकों के साथ विस्तार और पुनःपूर्ति कर रही है। इसलिए, जीव विज्ञान का एकीकृत वर्गीकरण आज मौजूद नहीं है।

प्रगतिशील जैव विज्ञान और उनका महत्व

जीव विज्ञान के सबसे युवा, सबसे आधुनिक और प्रगतिशील विज्ञानों में शामिल हैं जैसे:

• जैव प्रौद्योगिकी;
• आणविक जीव विज्ञान;
• अंतरिक्ष जीव विज्ञान;
• जीवभौतिकी;
• जैव रसायन।

इनमें से प्रत्येक विज्ञान XX सदी से पहले नहीं बनाया गया था, और इसलिए इसे सही ढंग से युवा, गहन रूप से विकासशील और किसी व्यक्ति की व्यावहारिक गतिविधि के लिए सबसे महत्वपूर्ण माना जाता है।

आइए हम बायोफिजिक्स जैसे एक पर ध्यान दें। यह एक विज्ञान है जो 1945 के आसपास उभरा और संपूर्ण जैविक प्रणाली का एक महत्वपूर्ण हिस्सा बन गया है।

बायोफिजिक्स क्या है?

इस प्रश्न का उत्तर देने के लिए, सबसे पहले रसायन विज्ञान और जीव विज्ञान के साथ उसके निकट संपर्क को इंगित करना चाहिए। कुछ मुद्दों में, इन विज्ञानों के बीच की सीमाएं इतनी करीब हैं कि यह तय करना मुश्किल है कि उनमें से कौन विशेष रूप से शामिल है और प्राथमिकता में है। इसलिए, बायोफिज़िक्स को एक जटिल विज्ञान के रूप में माना जाना चाहिए जो जीवित प्रणालियों में अणुओं, कोशिकाओं, अंगों और समग्र रूप से जीवमंडल के स्तर पर होने वाली गहरी भौतिक और रासायनिक प्रक्रियाओं का अध्ययन करता है।

किसी भी अन्य की तरह, बायोफिज़िक्स एक ऐसा विज्ञान है जिसका अध्ययन, लक्ष्यों और उद्देश्यों के साथ-साथ योग्य और महत्वपूर्ण परिणाम का अपना उद्देश्य है। इसके अलावा, यह अनुशासन कई नई दिशाओं के साथ निकटता से जुड़ा हुआ है।

अनुसंधान की वस्तुएं

बायोफिज़िक्स के लिए, वे विभिन्न संगठनात्मक स्तरों पर बायोसिस्टम हैं।

1. वायरस, एककोशिकीय कवक और शैवाल)।
2. सबसे सरल जानवर।
3. व्यक्तिगत कोशिकाएं और उनके संरचनात्मक भाग (ऑर्गेनेल)।
4. पौधे।
5. पशु (मनुष्यों सहित)।
6. पारिस्थितिक समुदाय।

यानी बायोफिजिक्स में होने वाली भौतिक प्रक्रियाओं के दृष्टिकोण से जीवित चीजों का अध्ययन है।

विज्ञान के कार्य

प्रारंभ में, बायोफिजिसिस्ट का कार्य जीवों के जीवन में भौतिक प्रक्रियाओं और घटनाओं की उपस्थिति को साबित करना और उनका अध्ययन करना, उनकी प्रकृति और महत्व का पता लगाना था।

इस विज्ञान के आधुनिक कार्यों को निम्नानुसार तैयार किया जा सकता है:

1. जीन की संरचना और उनके स्थानांतरण और भंडारण, संशोधन (उत्परिवर्तन) के साथ तंत्र का अध्ययन करने के लिए।
2. कोशिका जीव विज्ञान के कई पहलुओं पर विचार करें (एक दूसरे के साथ कोशिकाओं की बातचीत, गुणसूत्र और आनुवंशिक बातचीत और अन्य प्रक्रियाएं)।
3. आणविक जीव विज्ञान, बहुलक अणुओं (प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड, पॉलीसेकेराइड) के संयोजन में अध्ययन करना।
4. जीवों में सभी भौतिक और रासायनिक प्रक्रियाओं के दौरान ब्रह्माण्ड-भौतिकीय कारकों के प्रभाव को प्रकट करना।
5. फोटोबायोलॉजी (प्रकाश संश्लेषण, फोटोपेरियोडिज्म, और इसी तरह) के तंत्र को और अधिक गहराई से प्रकट करने के लिए।
6. गणितीय मॉडलिंग के तरीकों का परिचय और विकास।
7. जीवित प्रणालियों के अध्ययन के लिए नैनो प्रौद्योगिकी के परिणामों को लागू करें।

इस सूची से स्पष्ट है कि बायोफिज़िक्स आधुनिक समाज की कई महत्वपूर्ण और गंभीर समस्याओं का अध्ययन करता है, और इस विज्ञान की गतिविधि के परिणाम व्यक्ति और उसके जीवन के लिए महत्वपूर्ण हैं।

गठन इतिहास

एक विज्ञान के रूप में, बायोफिज़िक्स अपेक्षाकृत हाल ही में उभरा - 1945 में, जब उन्होंने अपना काम "भौतिकी के दृष्टिकोण से जीवन क्या है" प्रकाशित किया। यह वह था जिसने पहली बार देखा और संकेत दिया कि भौतिकी के कई नियम (थर्मोडायनामिक, क्वांटम यांत्रिकी के नियम) जीवित प्राणियों के जीवों के जीवन और कार्य में सटीक रूप से होते हैं।

इस आदमी के श्रम के लिए धन्यवाद, बायोफिज़िक्स के विज्ञान ने अपना गहन विकास शुरू किया। हालाँकि, इससे पहले भी, 1922 में, रूस में बायोफिज़िक्स संस्थान बनाया गया था, जिसकी अध्यक्षता पी.पी. लाज़रेव ने की थी। वहां, मुख्य भूमिका ऊतकों और अंगों में उत्तेजना की प्रकृति के अध्ययन को सौंपी जाती है। परिणाम इस प्रक्रिया में आयनों के महत्व की पहचान थी।

1. गलवानी ने जीवित ऊतकों (बायोइलेक्ट्रिसिटी) के लिए बिजली और इसके महत्व की खोज की।
2. ए एल चिज़ेव्स्की कई विषयों के पिता हैं जो जीवमंडल पर अंतरिक्ष के प्रभाव के साथ-साथ आयनीकरण विकिरण और इलेक्ट्रोहेमोडायनामिक्स का अध्ययन करते हैं।
3. एक्स-रे संरचनात्मक विश्लेषण (एक्सआरडी) विधि की खोज के बाद ही प्रोटीन अणुओं की विस्तृत संरचना का अध्ययन किया गया था। यह वैज्ञानिकों पेरुट्ज़ और केंड्रू (1962) द्वारा किया गया था।
4. उसी वर्ष, डीएनए की त्रि-आयामी संरचना (मौरिस विल्किंस) की खोज की गई थी।
5. 1991 में नेहर और ज़कमैन स्थानीय रूप से विद्युत क्षमता को ठीक करने के लिए एक विधि विकसित करने में सक्षम थे।

इसके अलावा, कई अन्य खोजों ने बायोफिज़िक्स के विज्ञान को विकास और गठन में गहन और प्रगतिशील आधुनिकीकरण के मार्ग पर चलने की अनुमति दी।

बायोफिज़िक्स के अनुभाग

ऐसे कई विषय हैं जो इस विज्ञान को बनाते हैं। आइए सबसे बुनियादी पर विचार करें।

1. जटिल प्रणालियों के बायोफिज़िक्स - बहुकोशिकीय जीवों (सिस्टम उत्पत्ति, रूपजनन, सहक्रियाजनन) के स्व-नियमन के सभी जटिल तंत्रों पर विचार करता है। साथ ही, यह अनुशासन ओण्टोजेनेसिस और विकासवादी विकास की प्रक्रियाओं के भौतिक घटक की विशेषताओं का अध्ययन करता है, जीवों के संगठन के स्तर।
2. जैव ध्वनिकी और संवेदी प्रणालियों के जैवभौतिकी - जीवित जीवों (दृष्टि, श्रवण, स्वागत, भाषण और अन्य) की संवेदी प्रणालियों का अध्ययन, विभिन्न संकेतों के प्रसारण के तरीके। जब जीव बाहरी प्रभावों (चिड़चिड़ापन) का अनुभव करते हैं तो ऊर्जा रूपांतरण के तंत्र का पता चलता है।
3. सैद्धांतिक बायोफिज़िक्स - जैविक प्रक्रियाओं के थर्मोडायनामिक्स के अध्ययन से संबंधित कई उप-विज्ञान शामिल हैं, जीवों के संरचनात्मक भागों के गणितीय मॉडल का निर्माण। गतिज प्रक्रियाओं पर भी विचार करता है।
4. आणविक बायोफिज़िक्स - डीएनए, आरएनए, प्रोटीन, पॉलीसेकेराइड जैसे बायोपॉलिमर के संरचनात्मक संगठन और कामकाज के गहरे तंत्र की जांच करता है। इन अणुओं के मॉडल और ग्राफिक छवियों के निर्माण में लगे हुए, जीवित प्रणालियों में उनके व्यवहार और गठन की भविष्यवाणी करते हैं। इसके अलावा, यह अनुशासन जीवित प्रणालियों में बायोपॉलिमर के निर्माण और क्रिया के तंत्र को निर्धारित करने के लिए सुपरमॉलेक्यूलर और सबमॉलिक्युलर सिस्टम बनाता है।
5. सेल बायोफिज़िक्स। सबसे महत्वपूर्ण सेलुलर प्रक्रियाओं का अध्ययन करता है: झिल्ली संरचना के भेदभाव, विभाजन, उत्तेजना और बायोपोटेंशियल। पदार्थों के झिल्ली परिवहन के तंत्र, संभावित अंतर, गुण और झिल्ली और उसके आसपास के हिस्सों की संरचना पर विशेष ध्यान दिया जाता है।
6. चयापचय की बायोफिज़िक्स। मुख्य माना जाता है कि सौरकरण और जीवों का अनुकूलन, हेमोडायनामिक्स, गर्मी विनियमन, चयापचय, आयनीकरण किरणों का प्रभाव।
7. एप्लाइड बायोफिजिक्स। कई विषयों से मिलकर बनता है: जैव सूचना विज्ञान, बायोमेट्रिक्स, बायोमैकेनिक्स, विकासवादी प्रक्रियाओं का अध्ययन और ओण्टोजेनेसिस, पैथोलॉजिकल (चिकित्सा) बायोफिज़िक्स। अनुप्रयुक्त बायोफिज़िक्स के अध्ययन की वस्तुएं मस्कुलोस्केलेटल सिस्टम, आंदोलन के तरीके, लोगों को उनकी शारीरिक विशेषताओं से पहचानने के तरीके हैं। चिकित्सा बायोफिज़िक्स विशेष ध्यान देने योग्य है। यह जीवों में पैथोलॉजिकल प्रक्रियाओं, अणुओं या संरचनाओं के क्षतिग्रस्त क्षेत्रों के पुनर्निर्माण के तरीकों या उनके मुआवजे की जांच करता है। जैव प्रौद्योगिकी के लिए सामग्री प्रदान करता है। रोगों के विकास की रोकथाम में, विशेष रूप से एक आनुवंशिक प्रकृति के, उनके उन्मूलन और क्रिया के तंत्र की व्याख्या में इसका बहुत महत्व है।
8. पर्यावास बायोफिज़िक्स - जीवों के स्थानीय आवासों के भौतिक प्रभावों और बाहरी अंतरिक्ष के निकट और दूर के विषयों के प्रभाव का अध्ययन करता है। बायोरिदम, मौसम की स्थिति के प्रभाव और जीवों पर बायोफिल्ड पर भी विचार करता है। नकारात्मक प्रभावों को रोकने के उपायों के तरीके विकसित करता है

ये सभी विषय जीवित प्रणालियों के जीवन के तंत्र, जीवमंडल के प्रभाव और उन पर विभिन्न स्थितियों की समझ के विकास में एक बड़ा योगदान देते हैं।

आधुनिक उपलब्धियां

बायोफिज़िक्स की उपलब्धियों से संबंधित कई महत्वपूर्ण घटनाएं हैं:

• जीवों के क्लोनिंग के तंत्र का पता चला है;
• परिवर्तनों की विशेषताओं और जीवित प्रणालियों में नाइट्रिक ऑक्साइड की भूमिका का अध्ययन किया गया है;
• छोटे और दूत आरएनए के बीच संबंध स्थापित किया गया है, जो भविष्य में कई चिकित्सा समस्याओं (बीमारियों का उन्मूलन) का समाधान खोजना संभव बना देगा;
• ऑटोवेव्स की भौतिक प्रकृति की खोज की गई है;
• आणविक बायोफिजिसिस्ट के काम के लिए धन्यवाद, डीएनए संश्लेषण और प्रतिकृति के पहलुओं का अध्ययन किया गया है, जिससे गंभीर और जटिल बीमारियों के लिए नई दवाओं की एक पूरी श्रृंखला बनाने की संभावना पैदा हुई है;
• प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के साथ आने वाली सभी प्रतिक्रियाओं के कंप्यूटर मॉडल बनाए गए हैं;
• शरीर की अल्ट्रासाउंड परीक्षा के तरीके विकसित किए गए हैं;
• ब्रह्मांड-भूभौतिकीय और जैव रासायनिक प्रक्रियाओं के बीच एक संबंध स्थापित किया गया है;
• ग्रह पर जलवायु परिवर्तन की भविष्यवाणी की गई है;
• घनास्त्रता रोगों की रोकथाम और स्ट्रोक के बाद परिणामों के उन्मूलन में यूरोकेनेज एंजाइम के मूल्य की खोज;
• प्रोटीन की संरचना, संचार प्रणाली और शरीर के अन्य भागों पर भी कई खोजें कीं।

रूस में बायोफिज़िक्स संस्थान

यह हमारे देश में मौजूद है। एमवी लोमोनोसोव। बायोफिजिक्स संकाय इसी शैक्षणिक संस्थान के आधार पर संचालित होता है। यह वह है जो इस क्षेत्र में काम करने के लिए योग्य विशेषज्ञों को प्रशिक्षित करता है।

भविष्य के पेशेवरों को गुणवत्तापूर्ण शुरुआत देना बहुत महत्वपूर्ण है। मुश्किल काम उनका इंतजार कर रहा है। जीव-भौतिकीविद् जीवित चीजों में होने वाली प्रक्रियाओं की सभी पेचीदगियों को समझने के लिए बाध्य है। इसके अलावा, छात्रों को भौतिकी को भी समझना चाहिए। आखिरकार, यह एक जटिल विज्ञान है - बायोफिज़िक्स। व्याख्यान इस तरह से संरचित किए जाते हैं कि बायोफिज़िक्स से संबंधित और गठन करने वाले सभी विषयों को कवर किया जा सके, और जैविक और भौतिक प्रकृति दोनों के मुद्दों पर विचार किया जा सके।

जीवों के बारे में मानव ज्ञान के विस्तार और गहनता के साथ, विज्ञान की ऐसी शाखाएँ सामने आई हैं जो ज्ञान के विभिन्न क्षेत्रों से संबंधित प्रक्रियाओं और घटनाओं का एक साथ अध्ययन करती हैं। ऐसे वैज्ञानिक विषयों में जैविक भौतिकी,या जीवभौतिकी.वह क्या पढ़ती है और उसके शोध के तरीके क्या हैं?

यह ज्ञात है कि भौतिकी प्रकृति के बुनियादी नियमों का अध्ययन करती है: परमाणुओं और नाभिकों की संरचना, प्राथमिक कणों के गुण, विद्युत चुम्बकीय तरंगों और कणों की परस्पर क्रिया, आदि। जीव विज्ञान, जो जीव विज्ञान और भौतिकी के जंक्शन पर उत्पन्न हुआ, वह विज्ञान है। शरीर में रहने और उनके नियमन में बुनियादी भौतिक और भौतिक रासायनिक प्रक्रियाओं का।

जीव-भौतिकीविदों को जीवों को जीवित, सक्रिय अवस्था में रखते हुए, उनके गुणों का उल्लंघन किए बिना, जीवों की संरचना और कार्य के पैटर्न को सीखने की आवश्यकता है। आखिरकार, मरने के बाद, जीव अपने अंतर्निहित गुणों को खो देता है, इसमें सभी प्रक्रियाएं बदल जाती हैं, और यह एक सामान्य निर्जीव प्रणाली बन जाती है। इसमें बड़ी कठिनाई है। इसलिए, विभिन्न "स्तरों" पर जीवित जीवों का अध्ययन करना आवश्यक हो गया - जैविक अणुओं के गुणों, विशिष्ट विशेषताओं और कोशिकाओं के कार्य का अध्ययन करने के लिए, पूरे जीव में अंगों के संयुक्त कार्य का अध्ययन करने के लिए, आदि। इसलिए, इतने बड़े वर्ग थे बायोफिज़िक्स में प्रतिष्ठित: आणविक बायोफिज़िक्स, सेल बायोफिज़िक्स, बायोफिज़िक्स नियंत्रण और विनियमन प्रक्रियाएं, आदि। आइए हम बायोफिज़िक्स के प्रत्येक मुख्य खंड के बारे में संक्षेप में बात करें।

आण्विक बायोफिज़िक्सरिसेप्टर कोशिकाओं में जैविक अणुओं, भौतिक और रासायनिक प्रक्रियाओं के गुणों का अध्ययन करता है। इन कोशिकाओं को रिसेप्टर या संवेदनशील कोशिका कहा जाता है, क्योंकि वे प्रकाश, स्वाद, गंध (लैटिन में, "ग्रहणशील" - महसूस) के बारे में संकेतों को समझने वाले पहले व्यक्ति हैं।

आणविक बायोफिज़िक्स अध्ययन, उदाहरण के लिए, जानवरों के इंद्रिय अंगों में होने वाली प्रक्रियाएं - दृष्टि, श्रवण, स्पर्श और गंध के अंगों में। हम इस तथ्य के आदी हैं कि हमारे शरीर में सब कुछ अपने आप होता है, और कभी-कभी हम यह नहीं सोचते कि जटिल जैव-भौतिकीय प्रक्रियाएं कैसे होती हैं, उदाहरण के लिए, जब हम चीनी का स्वाद लेते हैं या फूलों को सूंघते हैं। और यह उन समस्याओं में से एक है जिस पर आणविक बायोफिज़िक्स कई वर्षों से काम कर रहा है। तथ्य यह है कि स्वाद या गंध की संवेदना रिसेप्टर कोशिकाओं में जटिल भौतिक रासायनिक प्रक्रियाओं के कारण संभव है जब विभिन्न पदार्थों के अणु उनके साथ बातचीत करते हैं।

यह ज्ञात है कि रसायनज्ञों ने 1 मिलियन कार्बनिक यौगिक बनाए हैं और उनमें से लगभग प्रत्येक की अपनी विशिष्ट गंध है। एक व्यक्ति कई हजार गंधों में अंतर कर सकता है, और हम कुछ पदार्थों को बेहद कम सांद्रता में देखते हैं - प्रति लीटर पानी में केवल मिलियन और अरबों मिलीग्राम। उदाहरण के लिए, स्काटोल, ट्रिनिट्रोब्यूटिलटोल्यूइन जैसे पदार्थों को महसूस करने के लिए, उनकी एकाग्रता 10 -9 मिलीग्राम / एल है। जानवर इंसानों से कहीं ज्यादा संवेदनशील होते हैं। उदाहरण के लिए, भूवैज्ञानिक गहरे भूमिगत स्थित अयस्क जमा की गंध की खोज के लिए विशेष रूप से प्रशिक्षित कुत्तों का उपयोग करते हैं। खोजी कुत्तों के काम से हर कोई अच्छी तरह वाकिफ है, जो एक नगण्य, हल्की गंध से निशान ढूंढ़ लेते हैं। लेकिन, शायद, मछली और कीड़े सूंघने की गहरी समझ के साथ सभी से आगे निकल जाते हैं। कुछ मछलियाँ एक गंधयुक्त पदार्थ को महसूस करती हैं, भले ही वह पानी में विलुप्त होने वाली छोटी सांद्रता में निहित हो - केवल 10 -11 mg / l। तितलियों को हवा के प्रति 1 मीटर 3 में गंधयुक्त पदार्थ का लगभग एक अणु मिलता है।

आणविक बायोफिज़िक्स न केवल विभिन्न जानवरों में घ्राण अंगों की संवेदनशीलता और संरचना में अंतर को स्पष्ट करने में मदद करता है, बल्कि स्वयं गंध को निर्धारित करने की प्रक्रिया भी है। अब यह स्थापित किया गया है कि 6-7 मूल गंध हैं, जिनमें से विभिन्न संयोजन उनकी विविधता की व्याख्या करते हैं। कुछ प्रकार की घ्राण कोशिकाएं इन मूल गंधों के अनुरूप होती हैं।

आणविक बायोफिज़िक्स न केवल जानवरों में बल्कि पौधों में भी गुणों और प्रक्रियाओं का अध्ययन करता है। विशेष रूप से, वह प्रकाश संश्लेषण का अध्ययन करती है। एक सन्टी, पक्षी चेरी, सेब या गेहूं के हरे पत्ते में अद्भुत और जटिल प्रक्रियाएं होती हैं। सूर्य पृथ्वी पर ऊर्जा की एक बड़ी मात्रा भेजता है जो बिना उपयोग के बर्बाद हो जाती यदि यह हरी पत्तियों के लिए नहीं होती जो इसे पकड़ लेती हैं और इसके साथ पानी और कार्बन डाइऑक्साइड से कार्बनिक पदार्थ बनाती हैं, और इस तरह सभी जीवित जीवों को जीवन देती हैं।

प्रकाश संश्लेषण हरे कणों में होता है - क्लोरोप्लास्ट, पत्ती कोशिकाओं में स्थित होता है और एक पौधे वर्णक - क्लोरोफिल युक्त होता है। प्रकाश ऊर्जा के अंश (फोटॉन) वर्णक द्वारा अवशोषित होते हैं और पानी को फोटोऑक्सीडाइज करते हैं: यह क्लोरोफिल अणु को अपना इलेक्ट्रॉन देता है, और प्रोटॉन का उपयोग कार्बन डाइऑक्साइड को कार्बोहाइड्रेट में कम करने के लिए किया जाता है। प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन हाइड्रोजन परमाणु बनाने के लिए जाने जाते हैं; यह परमाणु पानी के अणु से लिया गया "टुकड़ा टुकड़ा" है। प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में, ऑक्सीजन निकलती है, जिसे सभी जीवित जीव सांस लेते हैं।

प्रकाश संश्लेषण का आधार सबसे पहली प्राथमिक प्रक्रिया है: क्लोरोफिल अणु के साथ प्रकाश ऊर्जा (फोटॉन) के अंशों की परस्पर क्रिया। यह वह प्रक्रिया है जिसका प्रकाश संश्लेषण में आणविक बायोफिज़िक्स द्वारा अध्ययन किया जाता है ताकि यह समझा जा सके कि प्रकाश ऊर्जा का रासायनिक बंधों की ऊर्जा में परिवर्तन और बाद में पदार्थों का परिवर्तन कैसे होता है। अगर इस मौलिक प्रक्रिया को पूरी तरह समझ लिया जाए तो इसे कृत्रिम परिस्थितियों में अंजाम दिया जा सकता है। तब मानव जाति कार्बनिक पदार्थ प्राप्त करने के सबसे तेज़ और सबसे किफायती तरीके में महारत हासिल कर लेगी, इसलिए भोजन और मूल्यवान कच्चे माल जो हरे पौधे आज मनुष्य को देते हैं।

कोशिकाओं के अध्ययन और उनमें होने वाली आणविक प्रक्रियाओं, यानी आणविक और सेलुलर बायोफिज़िक्स के बीच घनिष्ठ संबंध है। उनमें से एक आणविक परिवर्तनों का अध्ययन करता है, कोशिकाओं में अणुओं द्वारा गठित जैविक अणुओं और प्रणालियों के गुण (जैसा कि वे कहते हैं, उप-आणविक संरचनाएं), उनके गुण और परिवर्तन, दूसरा विभिन्न कोशिकाओं के गुणों और कामकाज का अध्ययन करता है - उत्सर्जन, सिकुड़ा, घ्राण, प्रकाश संवेदनशील, आदि

विकास सेल बायोफिज़िक्सभौतिकी और रेडियो इलेक्ट्रॉनिक्स की सफलताओं ने काफी हद तक योगदान दिया, इन विज्ञानों के लिए धन्यवाद, बायोफिज़िक्स ने इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप प्राप्त किए, जिससे सूक्ष्म वस्तुओं को सैकड़ों हजारों बार बढ़ाना संभव हो गया। बायोफिजिसिस्ट के शस्त्रागार में, इलेक्ट्रॉनिक पैरामैग्नेटिक रेजोनेंस दिखाई दिया है, जिसकी मदद से अणुओं के विशेष सक्रिय भागों का अध्ययन करना संभव है - तथाकथित मुक्त कण, जो सभी जैविक प्रक्रियाओं में बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। प्रकाश के प्रति अत्यधिक संवेदनशील उपकरणों की मदद से - फोटोमल्टीप्लायर ट्यूब (पीएमटी), प्रकाश के अत्यंत छोटे फ्लक्स को निर्धारित करना संभव हो गया। इन उपकरणों के उपयोग से सेल बायोफिज़िक्स में एक बड़ी खोज हुई।

जीवित जीवों में चमकने की क्षमता लंबे समय से जानी जाती है: जुगनू और विभिन्न जलीय जीव, जिन्हें कहा जाता है बायोलुमिनसेंस।लेकिन फोटोमल्टीप्लायर की मदद से यह पता लगाना संभव हुआ कि लगभग सभी जानवरों और पौधों के अंगों में चमकने की क्षमता होती है। यह तथाकथित अति-कमजोर चमक - जैव रासायनिक प्रकाश -कोशिकाओं के अंदर भौतिक रासायनिक प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप होता है, और यह संरचनात्मक तत्वों में शामिल लिपिड पदार्थों के इंट्रासेल्युलर ऑक्सीकरण से जुड़ा होता है। हमारे द्वारा बताए गए मुक्त कण इन प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। अल्ट्रा-कमजोर ल्यूमिनेसिसेंस की तीव्रता से, कोशिकाओं के अंदर होने वाली विभिन्न प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप ऑक्सीडेटिव चयापचय प्रतिक्रियाओं के स्तर और ऊर्जा की रिहाई की निगरानी की जा सकती है।

सुपर-कमजोर ल्यूमिनेसेंस की खोज, मुक्त कणों की उपस्थिति, सेल की महत्वपूर्ण गतिविधि के साथ उनके संबंध ने सेलुलर प्रक्रियाओं के विचार को नाटकीय रूप से बदल दिया है। कोशिका के बायोफिज़िक्स को न केवल कोशिका और उसके जीवों की अल्ट्रामाइक्रोस्कोपिक संरचना को समझने के कार्य के साथ सामना करना पड़ा, बल्कि यह भी पता लगाना था कि ये तत्व एक दूसरे से कैसे संबंधित हैं, वे कैसे काम करते हैं, सुसंगतता, संगति का कारण क्या है कोशिकाओं में होने वाली प्रक्रियाओं के बारे में।

एक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप में एक सेल का अध्ययन करते समय, वैज्ञानिकों ने अल्ट्रामाइक्रोस्कोपिक की एक नई दुनिया की खोज की, यानी सबसे छोटी, सेलुलर संरचनाएं। इंट्रासेल्युलर झिल्ली, नलिकाएं, नलिकाएं, पुटिकाएं पाई गईं। ये सभी संरचनाएं, मानव बाल से लाखों गुना पतली, कोशिका के जीवन में भूमिका निभाती हैं। कोई भी कोशिका, जो एक नाभिक के साथ साइटोप्लाज्म की एक साधारण गांठ प्रतीत होती है, एक जटिल संरचना है जिसमें बड़ी संख्या में छोटे कण (संरचनात्मक तत्व) होते हैं, जो एक-दूसरे से निकटता से संबंधित सख्त क्रम में सटीक और लगातार कार्य करते हैं। इन संरचनात्मक तत्वों की संख्या बहुत बड़ी है, उदाहरण के लिए, तंत्रिका कोशिका में 70 हजार तक कण होते हैं - माइटोकॉन्ड्रिया, जिसकी बदौलत कोशिका सांस लेती है और अपनी गतिविधि के लिए ऊर्जा प्राप्त करती है।

जीव की किसी भी कोशिका में आवश्यक पदार्थों का अवशोषण तथा अनावश्यक पदार्थों का विमोचन होता है, श्वसन होता है, विभाजन होता है, इसके साथ ही कोशिकाएँ विशेष कार्य करती हैं। तो, आंख की रेटिना की कोशिकाएं प्रकाश की ताकत और गुणवत्ता निर्धारित करती हैं, नाक के श्लेष्म की कोशिकाएं पदार्थों की गंध निर्धारित करती हैं, विभिन्न ग्रंथियों की कोशिकाएं शारीरिक रूप से सक्रिय पदार्थों का स्राव करती हैं - एंजाइम और हार्मोन जो कि विकास और विकास को नियंत्रित करते हैं शरीर।

उनके सभी महान कार्य - देखे, सुने, पहचाने गए - जानवरों के तंत्रिका ऊतक की कोशिकाएं विद्युत आवेगों के साथ मस्तिष्क तक संचार करती हैं - मुख्य समन्वय केंद्र। संपूर्ण रूप से कोशिका के बायोफिज़िक्स और इसके महत्वपूर्ण वर्गों में से एक को कहा जाता है सेल के इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी,वे अध्ययन करते हैं कि कोशिकाएं आसपास के स्थान से आवश्यक जानकारी कैसे प्राप्त करती हैं, यह जानकारी विद्युत संकेतों में कैसे एन्कोड की जाती है - आवेग, कोशिकाओं में जैविक धाराएं और क्षमताएं कैसे बनती हैं।

एक जीवित जीव की कोशिकाएं मस्तिष्क के साथ एक दूसरे के साथ निकटता से जुड़ी हुई हैं - मुख्य नियंत्रण केंद्र। कोशिकाओं में ही, उनके हजारों संरचनात्मक तत्वों में, जैव रासायनिक प्रक्रियाएं होती हैं। क्या इन सैकड़ों हजारों प्रतिक्रियाओं को इतना सुसंगत और सटीक बनाता है?

तथ्य यह है कि एक कोशिका, और एक अलग अंग, और एक अभिन्न जीव दोनों एक निश्चित . का प्रतिनिधित्व करते हैं प्रणाली,विनियमन और अंतर्संयोजन के विशिष्ट कानूनों के आधार पर। इन विशेषताओं का अध्ययन सबसे युवा वर्ग द्वारा किया जाता है - नियंत्रण और विनियमन प्रक्रियाओं की बायोफिज़िक्स।

आइए निम्नलिखित उदाहरण का उपयोग करके बायोफिज़िक्स के इस खंड के बारे में बात करते हैं। प्रत्येक मानव अंग में बड़ी संख्या में कोशिकाएँ होती हैं जो एक विशिष्ट कार्य करती हैं। उदाहरण के लिए, नाक की श्लेष्मा - तथाकथित श्लेष्मा उपकला - गंध की भावना में एक विशेष भूमिका निभाती है। इसका क्षेत्रफल 4 सेमी 2 से अधिक नहीं है, लेकिन इसमें लगभग 500 मिलियन घ्राण कोशिकाएं - रिसेप्टर्स हैं। उनके काम की जानकारी तंत्रिका तंतुओं के माध्यम से प्रेषित होती है, जिनकी संख्या 50 मिलियन तक पहुँचती है, घ्राण तंत्रिका और फिर मस्तिष्क तक। प्राथमिक विद्युत आवेगों के रूप में कोशिकाओं से आने वाले संकेतों को सही ढंग से डिकोड किया जाना चाहिए। ऐसा करने के लिए, उन्हें मस्तिष्क के विभिन्न हिस्सों में भेजा जाता है, जिसमें बड़ी संख्या में कोशिकाएं होती हैं। उदाहरण के लिए, मस्तिष्क के केवल बड़े गोलार्द्धों में 2 * 10 10 कोशिकाएँ होती हैं, अनुमस्तिष्क -10 11 कोशिकाएँ। मस्तिष्क आवश्यक "निर्णय" लेता है और प्रतिक्रिया संकेतों को प्रसारित करता है - निर्देश कि कुछ कोशिकाओं, ऊतकों या अंगों को कैसे काम करना चाहिए। केंद्रीय तंत्रिका तंत्र बाहरी वातावरण से ध्वनि, प्रकाश, गंध और स्वयं जीव की कोशिकाओं की स्थिति के बारे में संकेतों के बारे में सैकड़ों हजारों विभिन्न संकेत प्राप्त करता है। जो कहा गया है, उससे यह स्पष्ट है कि किसी भी जीवित प्रणाली में अंतर्संबंध कितने जटिल हैं - एक व्यक्तिगत कोशिका में या पूरे जीव में, कोशिकाओं को प्रबंधित करना, उनकी स्थिति को विनियमित करना और सभी जीवन प्रक्रियाओं के सामंजस्य को नियंत्रित करना कितना मुश्किल है।

जीव-भौतिकी का यह महत्वपूर्ण विभाग अन्य विज्ञानों द्वारा खोजे गए प्रतिरूपों पर निर्भर है - साइबरनेटिक्स।नियंत्रण और विनियमन प्रक्रियाओं का अध्ययन करने वाले बायोफिजिसिस्ट ने इसके तरीकों का उपयोग करते हुए कई इलेक्ट्रॉनिक मॉडल विकसित किए हैं, उदाहरण के लिए, कछुआ, तंत्रिका कोशिका और प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया, जो शरीर में विनियमन की जटिल घटनाओं के अध्ययन की सुविधा प्रदान करती है।

एक जीवित जीव में नियामक प्रक्रियाओं के अध्ययन से पता चला है कि उनके पास एक अद्भुत संपत्ति है - स्व-नियमन।कोशिकाओं, ऊतकों, जीवित जीवों के अंग स्वयं-विनियमन, स्वयं-संगठन, स्वयं-समायोजन, स्वयं-सीखने की प्रणाली हैं। इसका मतलब है कि कोशिकाओं, अंगों और पूरे शरीर का काम शरीर में निहित गुणों और गुणों से ही निर्धारित होता है। इसलिए, प्रत्येक कोशिका या अंग अपने आप,बाहरी मदद के बिना, उनके भीतर पर्यावरण की संरचना की स्थिरता को नियंत्रित करता है। अगर किसी भी कारक के प्रभाव में उनकी स्थिति बदल जाती है, तो यह अद्भुत संपत्ति उन्हें फिर से अपनी सामान्य स्थिति में लौटने में मदद करती है।

पत्ती कोशिकाओं में क्लोरोप्लास्ट रोशनी की तीव्रता के आधार पर अपना स्थान बदलते हैं: मजबूत रोशनी में, वे कोशिका की दीवारों (बाएं) के साथ स्थित होते हैं; एक कमजोर के साथ - पूरे सेल में। यह सेलुलर स्व-नियमन का एक उदाहरण है।

यहाँ ऐसे स्व-नियमन का एक सरल उदाहरण है। हम पहले ही हरी पत्ती कोशिकाओं में क्लोरोप्लास्ट की महत्वपूर्ण भूमिका के बारे में बात कर चुके हैं। क्लोरोप्लास्ट प्रकाश के प्रभाव में कोशिकाओं में स्वतंत्र रूप से चलने में सक्षम होते हैं, क्योंकि वे इसके प्रति बहुत संवेदनशील होते हैं। उच्च प्रकाश तीव्रता वाले उज्ज्वल धूप के दिन, क्लोरोप्लास्ट कोशिका की दीवार के साथ स्थित होते हैं, जैसे कि तेज प्रकाश के प्रभाव से बचने की कोशिश कर रहे हों। बादल छाए रहने पर, बादलों के दिनों में, अधिक किरणों को अवशोषित करने के लिए क्लोरोप्लास्ट कोशिका की पूरी सतह पर फैले होते हैं। प्रकाश (फोटोटैक्सिस) के प्रभाव में क्लोरोप्लास्ट का एक स्थान से दूसरे स्थान पर संक्रमण सेलुलर स्व-नियमन के कारण होता है।

प्रकृति का मानव ज्ञान, विभिन्न प्रकार के जीवित जीव इतनी तेजी से प्रगति कर रहे हैं और ऐसे अप्रत्याशित परिणाम और निष्कर्ष निकालते हैं कि वे किसी एक विज्ञान के ढांचे में फिट नहीं होते हैं। मानव ज्ञान के क्षितिज का विस्तार करते हुए, बायोफिज़िक्स ने विज्ञान की नई शाखाओं की नींव रखी। तो यह जीव विज्ञान की एक स्वतंत्र शाखा के रूप में सामने आया रेडियोबायोलॉजी -जीवों पर विभिन्न प्रकार के विकिरण के प्रभाव का विज्ञान, अंतरिक्ष जीव विज्ञान,अंतरिक्ष में जीवन की समस्याओं का अध्ययन, यांत्रिक रसायन,मांसपेशी फाइबर में होने वाली यांत्रिक ऊर्जा में रासायनिक ऊर्जा के परिवर्तन की जांच करना। जैवभौतिकीय अनुसंधान के आधार पर एक नए विज्ञान का उदय हुआ है - बायोनिक्स,नए और अधिक उन्नत उपकरणों और उपकरणों को बनाने के लिए अपने काम के सिद्धांतों का उपयोग करने के लिए जीवित जीवों का अध्ययन करना।

हमने बायोफिजिसिस्ट द्वारा किए गए शोध के केवल एक छोटे से हिस्से के बारे में बात की, लेकिन अणुओं, उप-कोशिकीय संरचनाओं और समग्र रूप से जीव के अध्ययन के क्षेत्र में बहुत अधिक उदाहरणों का हवाला दिया जा सकता है। हर दिन नई खोज, आविष्कार, मूल्यवान विचार लाता है। हमारी सदी प्रकृति के अध्ययन सहित ज्ञान के सभी क्षेत्रों में बड़ी सफलता का समय है।

रूस में जैविक अनुसंधान संस्थानों का इतिहास 19वीं शताब्दी के अंत तक जाता है और इसकी शुरुआत पागल कुत्तों के काटने से होती है। पाश्चर के रेबीज टीकाकरण की सफलता से प्रभावित होकर, प्रायोगिक चिकित्सा संस्थान की स्थापना 19वीं शताब्दी के अंत में सेंट पीटर्सबर्ग में की गई थी। संस्थान का संगठन प्रिंस एपी ओल्डेनबर्गस्की द्वारा शुरू और वित्तपोषित किया गया था। इससे पहले, राजकुमार को अपने एक अधिकारी को टीका लगाने के लिए पेरिस भेजना था। 1917 में, व्यापारी ख.एस. लेडेंट्सोव की कीमत पर, मास्को में भौतिकी और बायोफिज़िक्स संस्थान की स्थापना की गई थी। इस संस्थान का नेतृत्व पीपी लाज़रेव ने किया था, जिन्होंने जल्द ही खुद को "लेनिन के शरीर के करीब" पाया: विश्व सर्वहारा वर्ग के नेता के जीवन पर एक प्रयास के बाद, उन्हें एक्स-रे परीक्षा की आवश्यकता थी।

कुछ समय के लिए, सोवियत रूस में बायोफिज़िक्स "भाग्य का प्रिय" बन गया। बोल्शेविक समाज में नवीनीकरण के प्रति जुनूनी थे और उन्होंने विज्ञान में नई दिशाओं का समर्थन करने की इच्छा दिखाई। बाद में, यह इस संस्थान से था कि रूसी विज्ञान अकादमी के भौतिकी संस्थान का विकास हुआ। ध्यान दें कि जैविक प्रणालियों में वैज्ञानिकों की रुचि के कारण कई मौलिक भौतिक खोजें हुई हैं। तो, प्रसिद्ध इतालवी लुइगी गलवानी ने बिजली के क्षेत्र में खोज की, मेंढकों पर जानवरों की बिजली का अध्ययन किया, और एलेसेंड्रो वोल्टा ने अनुमान लगाया कि हम एक अधिक सामान्य भौतिक घटना के बारे में बात कर रहे हैं।

सोवियत संघ में, अधिकारी "व्यापक मोर्चे पर" वैज्ञानिक अनुसंधान करने में रुचि रखते थे। भविष्य में सैन्य या आर्थिक लाभ का वादा करने वाले किसी भी आशाजनक क्षेत्र को याद नहीं किया जा सकता है। 90 के दशक की शुरुआत तक, राज्य समर्थन ने आणविक जीव विज्ञान और बायोफिज़िक्स के विकास को प्राथमिकता प्रदान की। 1992 में, नए अधिकारियों ने वैज्ञानिकों को एक स्पष्ट संकेत भेजा: एक शोधकर्ता का वेतन निर्वाह स्तर से नीचे गिर गया, और वैज्ञानिकों को उत्प्रवास और गतिविधि के क्षेत्र में बदलाव के बीच चयन करने के लिए मजबूर होना पड़ा। कई बायोफिजिसिस्ट जिन्होंने पहले प्रवास के बारे में नहीं सोचा था, उन्हें पश्चिम जाना पड़ा। रूस में बायोफिजिसिस्ट का समुदाय अपेक्षाकृत छोटा है, और यदि सैकड़ों शोधकर्ता कई हज़ार में से छोड़ दें, तो यह ध्यान नहीं देना असंभव है।

सबसे पहले, रूसी बायोफिज़िक्स को "आर्थिक" उत्प्रवास से बहुत कम नुकसान हुआ। ई-मेल और इंटरनेट जैसे संचार के साधनों के विकास ने वैज्ञानिकों और सहकर्मियों के बीच संबंध बनाए रखना संभव बना दिया है। कई ने अपने संस्थानों को अभिकर्मकों और वैज्ञानिक साहित्य के साथ मदद करना शुरू कर दिया, "उनके" विषयों पर शोध जारी रखा। प्रसिद्ध वैज्ञानिकों ने एक नए स्थान पर पहुंचने के बाद, इंटर्नशिप और आमंत्रित सहयोगियों के लिए "साइट" बनाई। सबसे ऊर्जावान वैज्ञानिक, ज्यादातर युवा, चले गए। इससे वैज्ञानिक कर्मियों की "उम्र बढ़ने" की शुरुआत हुई, जिसे विशेषता की प्रतिष्ठा में गिरावट से भी मदद मिली। शैक्षणिक वेतन पर जीवनयापन की असंभवता के कारण, विज्ञान में छात्रों की आमद कम हो गई है। एक पीढ़ीगत अंतर उत्पन्न हो गया है, जो अब, 15 वर्षों के परिवर्तनों के बाद, अधिक से अधिक प्रभावित होने लगा है: विज्ञान अकादमी की कुछ प्रयोगशालाओं में कर्मचारियों की औसत आयु पहले से ही 60 वर्ष से अधिक है।

रूसी बायोफिज़िक्स ने कई क्षेत्रों में अपनी अग्रणी स्थिति नहीं खोई है, जिसका नेतृत्व उन वैज्ञानिकों द्वारा किया जाता है जिन्हें XX सदी के 60-80 के दशक में शिक्षित किया गया था। इन वैज्ञानिकों ने विज्ञान में महत्वपूर्ण खोजें कीं। इसलिए, एक उदाहरण के रूप में, हम हाल के वर्षों में एक नए विज्ञान - जैव सूचना विज्ञान के निर्माण का हवाला दे सकते हैं, जिनमें से मुख्य उपलब्धियां जीनोम के कंप्यूटर विश्लेषण से जुड़ी हैं। इस विज्ञान की नींव 60 के दशक में युवा बायोफिजिसिस्ट व्लादिमीर तुमानयान द्वारा रखी गई थी, जो न्यूक्लिक एसिड अनुक्रमों के विश्लेषण के लिए कंप्यूटर एल्गोरिदम विकसित करने वाले पहले व्यक्ति थे। इस उदाहरण से यह स्पष्ट हो जाता है कि प्रतिभाशाली युवाओं को विज्ञान की ओर आकर्षित करना कितना महत्वपूर्ण है, जो नई वैज्ञानिक दिशाओं की नींव रख सके।

60 के दशक में बायोफिजिसिस्ट अनातोली वेनिन ने सेलुलर प्रक्रियाओं के नियमन में नाइट्रिक ऑक्साइड की भूमिका की खोज की। बाद में यह पता चला कि नाइट्रिक ऑक्साइड का महत्वपूर्ण चिकित्सा महत्व है। नाइट्रिक ऑक्साइड हृदय प्रणाली का मुख्य संकेतन अणु है। इस प्रणाली में नाइट्रिक ऑक्साइड की भूमिका पर शोध करने के लिए 1998 में नोबेल पुरस्कार प्रदान किया गया था। नाइट्रिक ऑक्साइड के आधार पर, शक्ति बढ़ाने के लिए दुनिया में सबसे लोकप्रिय दवा "वियाग्रा" बनाई गई थी। इस बीच, अनातोली वेनिन का लेख "एक नए प्रकार के मुक्त कण" 1965 में "बायोफिज़िक्स" पत्रिका में प्रकाशित हुआ था। अमेरिकी वैज्ञानिक अब इसे एक जीवित जीव में नाइट्रिक ऑक्साइड पर पहले काम के रूप में प्रदर्शित करते हैं। क्लोनिंग के साथ भी ऐसी ही कहानी हुई - क्या पहला काम रूसी "बायोफिजिक्स" में भी प्रकाशित हुआ था?

बायोफिज़िक्स के क्षेत्र में कई उपलब्धियाँ सोवियत वैज्ञानिकों द्वारा खोजी गई बेलौसोव-ज़ाबोटिंस्की की स्व-ऑसिलेटरी प्रतिक्रिया से जुड़ी हैं। यह प्रतिक्रिया निर्जीव प्रकृति में स्व-संगठन का एक उदाहरण प्रदान करती है; इसने तालमेल के कई मॉडलों के आधार के रूप में कार्य किया जो वर्तमान में फैशनेबल हैं। पुश्चिनो के ओलेग मोर्नेव ने हाल ही में दिखाया कि ऑटोवेव ऑप्टिकल तरंगों के नियमों के अनुसार फैलते हैं। यह खोज ऑटोवेव्स की भौतिक प्रकृति पर प्रकाश डालती है, जिसे भौतिकी में बायोफिजिसिस्ट का योगदान भी माना जा सकता है।

आधुनिक बायोफिज़िक्स के सबसे दिलचस्प क्षेत्रों में से एक छोटे आरएनए को मैसेंजर आरएनए एन्कोडिंग प्रोटीन के बंधन का विश्लेषण है। यह बंधन "आरएनए हस्तक्षेप" की घटना को रेखांकित करता है। इस घटना की खोज को 2006 में नोबेल पुरस्कार के साथ नोट किया गया था। विश्व वैज्ञानिक समुदाय को बहुत उम्मीद है कि यह घटना कई बीमारियों से लड़ने में मदद करेगी। हाल के वर्षों में ओल्गा मतवीवा के नेतृत्व में शोधकर्ताओं के एक अंतरराष्ट्रीय समूह द्वारा आरएनए अणुओं के बंधन के तंत्र का विश्लेषण सफलतापूर्वक किया गया है, जो अब संयुक्त राज्य अमेरिका में काम करता है।

आणविक बायोफिज़िक्स का सबसे महत्वपूर्ण क्षेत्र एकल डीएनए अणु के यांत्रिक गुणों का अध्ययन है। जैव-भौतिक और जैव रासायनिक विश्लेषण के लिए परिष्कृत तकनीकों के विकास से डीएनए अणु के ऐसे गुणों जैसे कठोरता, तन्यता, झुकने और तन्य शक्ति की निगरानी करना संभव हो जाता है। इस तरह के गुण हाल के वर्षों में रूस में सर्गेई ग्रोखोवस्की के नेतृत्व में और संयुक्त राज्य अमेरिका में कार्लोस बुस्टामेंटा के नेतृत्व में किए गए प्रयोगात्मक और सैद्धांतिक कार्यों में प्रकट हुए हैं। ये कार्य एक जीवित कोशिका में यांत्रिक तनावों के अध्ययन से निकटता से संबंधित हैं। डोनाल्ड इंगबर सबसे पहले जीवित कोशिका की यांत्रिक संरचनाओं और "आत्म-तनावग्रस्त संरचनाओं" के बीच समानता को इंगित करते थे। इस तरह के डिजाइनों का आविष्कार 1920 के दशक की शुरुआत में रूसी इंजीनियर कार्ल इओगनसन द्वारा किया गया था और बाद में अमेरिकी इंजीनियर बकमिन्स्टर फुलर द्वारा "फिर से खोजा गया"।

सिद्धांत के क्षेत्र में रूसी बायोफिजिसिस्ट की स्थिति पारंपरिक रूप से मजबूत है। मॉस्को स्टेट यूनिवर्सिटी के भौतिकी संकाय, जहां 20 वीं शताब्दी में देश के सबसे मजबूत सिद्धांतकारों ने काम किया और पढ़ाया, ने बायोफिजिक्स विभाग के स्नातकों को बहुत कुछ दिया। इस विभाग के स्नातकों ने कई मूल सैद्धांतिक अवधारणाओं को सामने रखा है और कई अद्वितीय विकास किए हैं जिन्होंने चिकित्सा में अपना आवेदन पाया है। उदाहरण के लिए, जॉर्जी गर्स्की और अलेक्जेंडर ज़ासेदातेलेव ने डीएनए के लिए जैविक रूप से सक्रिय यौगिकों के बंधन का एक सिद्धांत विकसित किया। उन्होंने अनुमान लगाया कि यह बंधन "मैट्रिक्स सोखना" की घटना पर आधारित था। इस अवधारणा के आधार पर, उन्होंने कम आणविक भार यौगिकों के संश्लेषण के लिए एक मूल परियोजना का प्रस्ताव रखा। ऐसे यौगिक डीएनए अणु पर कुछ स्थानों को "पहचान" सकते हैं और जीन की गतिविधि को नियंत्रित कर सकते हैं। हाल के वर्षों में, यह परियोजना सफलतापूर्वक विकसित हो रही है, कई गंभीर बीमारियों के लिए दवाओं को संश्लेषित किया गया है। एलेक्ज़ेंडर ज़ासेदतेलेव घरेलू बायोचिप्स बनाने के लिए अपने विकास को सफलतापूर्वक लागू करता है जो प्रारंभिक अवस्था में ऑन्कोलॉजिकल रोगों का निदान करने की अनुमति देता है। व्लादिमीर पोरोइकोव के नेतृत्व में, कंप्यूटर प्रोग्रामों का एक परिसर बनाया गया था जिससे रासायनिक यौगिकों की जैविक गतिविधि की उनके सूत्रों द्वारा भविष्यवाणी करना संभव हो गया था। यह दिशा नए औषधीय यौगिकों की खोज को काफी सुविधाजनक बनाती है।

गैलिना रिज़निचेंको और उनके सहयोगियों ने प्रकाश संश्लेषण के दौरान होने वाली प्रतिक्रियाओं के कंप्यूटर मॉडल विकसित किए हैं। वह एसोसिएशन "वीमेन इन साइंस, कल्चर एंड एजुकेशन" की प्रमुख हैं, जो बायोफिज़िक्स विभाग, जीव विज्ञान संकाय, मॉस्को स्टेट यूनिवर्सिटी के साथ मिलकर रूसी बायोफिजिसिस्ट के समुदाय के लिए प्रमुख महत्व के कई सम्मेलन आयोजित करती है। सोवियत काल में, ऐसे कई सम्मेलन थे: साल में कई बार बायोफिजिसिस्ट आर्मेनिया, जॉर्जिया, यूक्रेन और बाल्टिक राज्यों में बैठकों, संगोष्ठियों और सेमिनारों के लिए एकत्र हुए। यूएसएसआर के पतन के साथ, ये बैठकें बंद हो गईं, जिसने कई सीआईएस देशों में किए गए शोध के स्तर को नकारात्मक रूप से प्रभावित किया। पिछले 15 वर्षों में, विज्ञान अकादमी में बायोफिज़िक्स पर वैज्ञानिक परिषद ने दो अखिल रूसी बायोफिजिकल कांग्रेस आयोजित की हैं, जिसने वैज्ञानिक संपर्कों और रूसी वैज्ञानिकों के बीच सूचनाओं के आदान-प्रदान को प्रोत्साहित किया। हाल के वर्षों में, लेव ब्लुमेनफेल्ड और एमिलिया फ्रिसमैन की स्मृति को समर्पित सम्मेलनों ने एक महत्वपूर्ण भूमिका निभानी शुरू कर दी है। ये सम्मेलन मॉस्को स्टेट यूनिवर्सिटी और सेंट पीटर्सबर्ग स्टेट यूनिवर्सिटी के भौतिकी विभागों में नियमित रूप से आयोजित किए जाते हैं।

वित्तीय संकेतकों को देखते हुए, सबसे बड़ी उपलब्धियों के लिए "हथेली" बायोफिजिसिस्ट आर्मेन सरवाज़ियन को दी जानी चाहिए, जिन्होंने अल्ट्रासाउंड का उपयोग करके मानव शरीर के अध्ययन के क्षेत्र में कई अद्वितीय विकास किए। इन अध्ययनों को अमेरिकी सैन्य विभाग द्वारा उदारतापूर्वक वित्त पोषित किया जाता है: उदाहरण के लिए, सर्वज़यन ने ऊतक जलयोजन (निर्जलीकरण की डिग्री) और शरीर की स्थिति के बीच संबंध की खोज की। मध्य पूर्व में अमेरिकी सैन्य अभियानों के संबंध में सर्वज़यान की प्रयोगशाला का काम मांग में है।

विश्वदृष्टि के झटके साइमन श्नॉल की खोजों का वादा करते हैं: उन्होंने भौतिक और जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं के दौरान ब्रह्मांडीय कारकों के प्रभाव की खोज की। मुद्दा यह है कि प्रसिद्ध गॉस कानून, या माप त्रुटियों का सामान्य वितरण, किसी न किसी औसत का परिणाम निकला, जो हमेशा मान्य नहीं होता है। वास्तव में, अंतरिक्ष की अनिसोट्रॉपी के कारण होने वाली सभी प्रक्रियाओं में कुछ "वर्णक्रमीय" विशेषताएं होती हैं। "ब्रह्मांडीय" हवा, जिसके बारे में XX सदी के विज्ञान कथा लेखकों ने लिखा था, इसकी पुष्टि XXI सदी के सूक्ष्म प्रयोगों और मूल अवधारणाओं में होती है।

हमारे ग्रह पर रहने वाले सभी लोगों के लिए सबसे महत्वपूर्ण बायोफिजिसिस्ट एलेक्सी कर्णखोव का शोध हो सकता है। इसके जलवायु मॉडल वार्मिंग से पहले ग्लोबल कूलिंग की भविष्यवाणी करते हैं। अप्रत्याशित रूप से, इस विषय में जबरदस्त सार्वजनिक रुचि रही है। यह आश्चर्य की बात है कि फिल्म "डे आफ्टर टुमॉरो" न केवल इस विचार पर आधारित है, बल्कि कर्णखोव द्वारा प्रस्तावित विशिष्ट शीतलन मॉडल पर भी आधारित है। गल्फ स्ट्रीम, जो उत्तरी यूरोप को गर्म करती है, अटलांटिक से गर्मी लाना बंद कर देगी क्योंकि ग्लेशियरों के पिघलने और उत्तरी नदियों के प्रवाह में वृद्धि के कारण आने वाली लैब्राडोर धारा ताज़ा हो जाएगी, जिससे यह आसान हो जाएगा और गल्फ स्ट्रीम के तहत "डाइविंग" बंद कर देगा। उत्तरी नदियों के अपवाह में वृद्धि और हाल के वर्षों में देखे गए ग्लेशियरों के पिघलने से कर्णखोव के पूर्वानुमानों को अधिक से अधिक आधार मिलते हैं। जलवायु आपदाओं के जोखिम तेजी से बढ़ रहे हैं, और कई यूरोपीय देशों में जनता पहले से ही अलार्म बजा रही है।

कार्डियोलॉजिकल सेंटर के रॉबर्ट बिबिलाशविली द्वारा किए गए शोध ने कई बीमारियों के इलाज में महत्वपूर्ण परिणाम दिए हैं जिन्हें पहले लाइलाज माना जाता था। यह पता चला कि समय पर हस्तक्षेप (स्ट्रोक के रोगियों के मस्तिष्क क्षेत्रों में यूरोकाइनेज एंजाइम का इंजेक्शन) बहुत गंभीर हमलों के परिणामों को पूरी तरह से दूर कर सकता है! Urokinase रक्त और संवहनी कोशिकाओं द्वारा निर्मित एक एंजाइम है और सिस्टम के उन घटकों में से एक है जो घनास्त्रता के विकास को रोकता है।

कुछ समय पहले तक, रूसी बायोफिज़िक्स ने बड़ी संख्या में वैज्ञानिक क्षेत्रों में प्राथमिकता बरकरार रखी थी: वसेवोलॉड टवेर्डिसलोव जीवन की उत्पत्ति के क्षेत्र में मूल शोध में लगे हुए हैं, फाज़ोइल अताउल्लाखानोव ने संचार प्रणाली के कामकाज को समझने में कई मौलिक परिणाम प्राप्त किए, के तहत मिखाइल कोवलचुक का नेतृत्व, एक नए विज्ञान में कई क्षेत्र - नैनोबायोलॉजी, दिलचस्प अवधारणाएं अब जेनरिख इवानित्स्की, व्लादिमीर स्मोल्यानिनोव और दिमित्री चेर्नवस्की द्वारा विकसित की जा रही हैं ...

एलेक्सी फिंकेलस्टीन और ओलेग पिट्सिन द्वारा लिखित पुस्तक "प्रोटीन फिजिक्स" से विश्व जैव-भौतिक समुदाय प्रसन्न था। मैक्सिम फ्रैंक-कामेनेत्स्की की पुस्तक "द एज ऑफ डीएनए" (पहले रूसी संस्करण - "सबसे महत्वपूर्ण अणु") के साथ, यह पुस्तक कई देशों के छात्रों और वैज्ञानिकों के लिए एक पुस्तिका बन गई है। सामान्य तौर पर, पिछले 15 वर्षों में, रूसी बायोफिज़िक्स, धन में उल्लेखनीय कमी के बावजूद, नए विचारों को उत्पन्न करने और मूल परिणाम प्राप्त करने की क्षमता नहीं खोई है। हालांकि, वैज्ञानिक बुनियादी ढांचे और सहायक आधार की गिरावट, अर्थव्यवस्था के अधिक लाभदायक क्षेत्रों में युवा लोगों के बहिर्वाह ने इस तथ्य को जन्म दिया कि विज्ञान के आगे के विकास के लिए संसाधन समाप्त हो गए थे। घरेलू विज्ञान अपने विकास की गति और तीव्रता में थोड़ा खो गया है। विज्ञान को वैज्ञानिकों के समर्पण, पश्चिमी सहयोगियों और नींव की मदद के साथ-साथ शिक्षा की श्रम तीव्रता द्वारा निर्धारित जड़ता के महत्व का समर्थन किया गया था। वैज्ञानिकों के रूढ़िवादी पूर्वाग्रह ने भी यहां "बचत" की भूमिका निभाई। विज्ञान सदियों से उच्च वर्ग के लोगों के हितों से कायम रहा है जो अपनी जेब से अनुसंधान के लिए धन देते हैं (ओल्डेनबर्ग के राजकुमार के बारे में सोचें)। अकादमिक विज्ञान के प्रसिद्ध अभिजात वर्ग ने अपने वाहकों को "संक्रमण काल" के बाजार के प्रलोभनों से बचाया।

अब बायोफिज़िक्स में ये "महान डॉन" अब अपनी तरह का पता और शिक्षित नहीं कर सकते हैं: युवा लोग कार्यालयों में इसलिए नहीं जाते क्योंकि उन्हें विज्ञान पसंद नहीं है, बल्कि इसलिए कि वे अपने काम के लिए पूर्ण इनाम नहीं पा सकते हैं। कम शिक्षा हमारे समय का एक अभिशाप बन गया है: एक वास्तविक वैज्ञानिक को "बनाने" के लिए, कम से कम 8-10 साल लगते हैं: किसी विश्वविद्यालय या विश्वविद्यालय में 5-6 साल और स्नातक स्कूल में तीन साल का अध्ययन। इस पूरे समय, युवक को उसके माता-पिता का समर्थन करना चाहिए, लेकिन अगर वह "पैसा कमाना" शुरू करता है, तो, एक नियम के रूप में, यह "कार्यालय में" छोड़ने के साथ समाप्त होता है। हालांकि, ऐसे माता-पिता को ढूंढना काफी मुश्किल है जो अपने बच्चे का पालन-पोषण करने के लिए तैयार हों और दस साल तक विज्ञान में उसकी रुचि को पूरा करें। ऐसे माता-पिता वैज्ञानिक समुदाय में पाए जा सकते हैं यदि वैज्ञानिकों के पास स्वयं पर्याप्त धन हो। लंबी अवधि की शिक्षा के लिए धन्यवाद, एक "लंबे समय तक खेलने वाला" विशेषज्ञ प्राप्त होता है, हालांकि, आधे रास्ते में शिक्षा में एक ब्रेक "ड्रॉपआउट" की ओर जाता है। यह विज्ञान में युवा विशेषज्ञों (और उपलब्धियां नहीं) की अपूरणीय क्षति है जो रूसी बायोफिज़िक्स में परिवर्तन का मुख्य परिणाम है। उपलब्धियों का नुकसान और विश्व स्तरीय अनुसंधान का नुकसान एक ऐसी प्रक्रिया है जो अभी भी हमारी प्रतीक्षा कर रही है यदि युवा विज्ञान में वापस नहीं आते हैं।

विदेशी वैज्ञानिकों की हालिया उपलब्धियों में से दो पर ध्यान दिया जा सकता है: पहला, मिशिगन विश्वविद्यालय के अमेरिकी शोधकर्ताओं का एक समूह एस.जे. वीसा ने जैविक ऊतक के विकास की "त्रि-आयामीता" के लिए जिम्मेदार जीनों में से एक की खोज की, और दूसरी बात, जापान के वैज्ञानिकों ने दिखाया है कि यांत्रिक तनाव कृत्रिम जहाजों को बनाने में मदद करता है। जापानी वैज्ञानिकों ने स्टेम सेल को एक पॉलीयूरेथेन ट्यूब के अंदर रखा और ट्यूब के माध्यम से परिवर्तनीय दबाव में तरल पदार्थ पारित किया। पल्सेशन पैरामीटर और यांत्रिक तनाव की संरचना लगभग वास्तविक मानव धमनियों के समान ही थी। परिणाम उत्साहजनक है - स्टेम सेल रक्त वाहिकाओं के अस्तर में कोशिकाओं में "रूपांतरित" हो गए हैं। यह काम अंगों के विकास में यांत्रिक तनाव की भूमिका की गहरी समझ की अनुमति देता है। एजेंडे में संचार प्रणाली के कृत्रिम "मरम्मत के लिए स्पेयर पार्ट्स" का निर्माण है। विज्ञान समाचार वैज्ञानिक.आरयू पर देखे जा सकते हैं।

संक्षेप में, हम कह सकते हैं कि रूसी बायोफिज़िक्स ने वर्तमान में बहुत कुछ खो दिया है, लेकिन यह भविष्य को खोने के लिए और अधिक गंभीर खतरे का सामना कर रहा है।

मानव कार्यों का ज्ञान सबसे कठिन कार्यों में से एक है। पहले चरणों में विज्ञान का विकास होता है - कुछ समस्याओं के गहन अध्ययन के उद्देश्य से विषयों का भेदभाव। पहले चरण में, हम एक निश्चित भाग को जानने का प्रयास करते हैं, और जब हम ऐसा करने में सफल होते हैं, तो दूसरा कार्य उत्पन्न होता है - एक सामान्य विचार कैसे बनाया जाए। प्रारंभिक विशिष्टताओं के जंक्शन पर वैज्ञानिक विषय उत्पन्न होते हैं। यह बायोफिज़िक्स पर भी लागू होता है, जो शरीर विज्ञान, भौतिकी, भौतिक रसायन विज्ञान के चौराहे पर प्रकट हुआ और जैविक प्रक्रियाओं को समझने में नई संभावनाओं को खोल दिया।

जीव पदाथ-विद्य- एक विज्ञान जो जीवित पदार्थ (आणविक, सेलुलर, अंग, पूरे जीव) के विभिन्न स्तरों पर भौतिक और भौतिक-रासायनिक प्रक्रियाओं का अध्ययन करता है, साथ ही जीवित पदार्थ पर बाहरी वातावरण के भौतिक कारकों के प्रभाव के कानूनों और तंत्रों का अध्ययन करता है।

आवंटित करें-

• आणविक बायोफिज़िक्स - कैनेटीक्स और प्रक्रियाओं के ऊष्मप्रवैगिकी
• सेल बायोफिज़िक्स - सेल संरचना और भौतिक और रासायनिक अभिव्यक्तियों का अध्ययन - पारगम्यता, बायोपोटेंशियल का गठन
• इंद्रियों के बायोफिजिक्स - रिसेप्शन के भौतिक-रासायनिक तंत्र, ऊर्जा परिवर्तन, रिसेप्टर्स में सूचना का कोडिंग।
• जटिल प्रणालियों के बायोफिज़िक्स - इन प्रक्रियाओं के विनियमन और स्व-विनियमन और थर्मोडायनामिक विशेषताओं की प्रक्रियाएं
• बाहरी कारकों के प्रभाव की बायोफिज़िक्स - आयनकारी विकिरण, अल्ट्रासाउंड, कंपन, प्रकाश के संपर्क में शरीर पर प्रभाव की जांच करता है

एक बायोफिजिसिस्ट के कार्य

1. शरीर में भौतिक और रासायनिक घटनाओं का अध्ययन करके प्रकृति के दिवा के नियमों की स्थापना
2. शरीर पर भौतिक कारकों के प्रभाव के तंत्र का अध्ययन

यूलर (1707-1783) - जहाजों के माध्यम से रक्त की गति की व्याख्या करने के लिए हाइड्रोडायनामिक्स के सिद्धांत के नियम

लैवोज़ियर (1780) - शरीर में ऊर्जा के आदान-प्रदान का अध्ययन किया

गलवानी (1786) - बायोपोटेंशियल्स, एनिमल इलेक्ट्रिसिटी के सिद्धांत के संस्थापक

हेल्महोल्ट्ज़ (1821)

एक्स-रे - पीजो प्रभाव के दृष्टिकोण से मांसपेशियों के संकुचन के तंत्र को समझाने की कोशिश की

अरहेनियस - जैविक प्रक्रियाओं की व्याख्या करने के लिए शास्त्रीय कैनेटीक्स के नियम

लोमोनोसोव - ऊर्जा के संरक्षण और परिवर्तन का नियम

सेचेनोव - ने रक्त में गैस के परिवहन का अध्ययन किया

लाज़रेव - रूसी बायोफिजिकल स्कूल के संस्थापक

पॉलिंग - एक प्रोटीन की स्थानिक संरचना की खोज

वाटसन और क्रिक - डीएनए की दोहरी संरचना की खोज

हॉजकिन, हक्सले, काट्ज़ - बायोइलेक्ट्रिक घटना की आयनिक प्रकृति की खोज

प्रिगोगिन - अपरिवर्तनीय प्रक्रियाओं के ऊष्मप्रवैगिकी का सिद्धांत

ईजिन - विकास के आधार के रूप में हाइपरसाइकिल का सिद्धांत

सकमन, नीर - ने आयन चैनलों की आणविक संरचना की स्थापना की

बायोफिज़िक्स दवा के विकास के संबंध में बन गया, टी। शरीर पर शारीरिक प्रभाव के तरीकों का इस्तेमाल किया गया था।

जीव विज्ञान विकसित हुआ और आणविक स्तर पर होने वाली जैविक प्रक्रियाओं के रहस्यों को भेदना आवश्यक हो गया।

उद्योग की आवश्यकता, जिसके विकास से शरीर पर विभिन्न भौतिक कारकों का प्रभाव पड़ा - रेडियोधर्मी विकिरण, कंपन, भारहीनता, अधिभार

जैवभौतिकीय अनुसंधान के तरीके

• एक्स-रे संरचनात्मक विश्लेषण- एक्स-रे विवर्तन का उपयोग करके पदार्थ की परमाणु संरचना का अध्ययन। विवर्तन पैटर्न से, पदार्थ के इलेक्ट्रॉन घनत्व का वितरण स्थापित होता है, और पहले से ही यह निर्धारित करना संभव है कि पदार्थ में कौन से परमाणु निहित हैं और वे कैसे स्थित हैं। क्रिस्टल संरचनाओं, तरल पदार्थ और प्रोटीन अणुओं का अध्ययन।
• कॉलम क्रोमैटोग्राफी- 2 चरणों के बीच मिश्रण का विभिन्न वितरण और विश्लेषण - मोबाइल और स्थिर। यह पदार्थ अवशोषण की अलग-अलग डिग्री या आयन एक्सचेंज की अलग-अलग डिग्री के साथ जुड़ा हो सकता है। यह गैस या तरल हो सकता है। पदार्थों के वितरण का उपयोग केशिकाओं में किया जाता है - केशिका, या एक शर्बत - स्तंभ से भरी नलियों में। कागज, प्लेटों पर किया जा सकता है
• वर्णक्रमीय विश्लेषण- ऑप्टिकल स्पेक्ट्रा द्वारा किसी पदार्थ का गुणात्मक और मात्रात्मक निर्धारण। पदार्थ या तो उत्सर्जन स्पेक्ट्रम - उत्सर्जन वर्णक्रमीय विश्लेषण या अवशोषण स्पेक्ट्रम - अवशोषण द्वारा निर्धारित किया जाता है। किसी पदार्थ की सामग्री स्पेक्ट्रम में रेखाओं की सापेक्ष या पूर्ण मोटाई से निर्धारित होती है। इसके अलावा रेडियो स्पेक्ट्रोस्कोपी - इलेक्ट्रॉन पैरामैग्नेटिक रेजोनेंस और न्यूक्लियर मैग्नेटिक रेजोनेंस शामिल हैं।
• आइसोटोप संकेत
• इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी
• पराबैंगनी माइक्रोस्कोपी- यूवी किरणों में जैविक वस्तुओं का अध्ययन छवि के विपरीत, विशेष रूप से इंट्रासेल्युलर संरचनाओं को बढ़ाता है, और यह आपको दवा के प्रारंभिक धुंधला और निर्धारण के बिना अन्य कोशिकाओं का अध्ययन करने की अनुमति देता है

अस्तित्व के लिए सबसे महत्वपूर्ण स्थितियों में से एक पर्यावरण के लिए कार्यों, अंगों और ऊतकों, प्रणालियों का पर्याप्त अनुकूलन है। जीव और पर्यावरण का निरंतर संतुलन बना रहता है। इन प्रक्रियाओं में, मुख्य प्रक्रिया शारीरिक कार्यों का विनियमन और नियंत्रण है।

विभिन्न प्रणालियों में सूचना के कार्यान्वयन, नियंत्रण और प्रसंस्करण के सामान्य कानूनों का अध्ययन साइबरनेटिक्स (साइबरनेटिक्स नियंत्रण की कला है) के विज्ञान द्वारा किया जाता है। नियंत्रण के नियम मानव और तकनीकी उपकरणों दोनों के लिए समान हैं। साइबरनेटिक्स का उद्भव स्वचालित विनियमन के सिद्धांत के विकास, रेडियो इलेक्ट्रॉनिक्स के विकास और सूचना सिद्धांत के निर्माण द्वारा तैयार किया गया था।

यह काम शैनन (1948) द्वारा "गणितीय संचार सिद्धांत" में प्रस्तुत किया गया था।

साइबरनेटिक्सकिसी भी प्रकृति की प्रणालियों के अध्ययन से संबंधित है, जो जानकारी को समझने, संग्रहीत करने और संसाधित करने में सक्षम है और इसे नियंत्रण और विनियमन के लिए उपयोग करता है। साइबरनेटिक्स उन संकेतों और कारकों का अध्ययन करता है जो कुछ नियंत्रण प्रक्रियाओं की ओर ले जाते हैं।

औषधि के लिए इसका बहुत महत्व है। जैविक प्रक्रियाओं का विश्लेषण आपको गुणात्मक और मात्रात्मक रूप से विनियमन के तंत्र का अध्ययन करने की अनुमति देता है। सूचनात्मक नियंत्रण और विनियमन प्रक्रियाएं शरीर में निर्णायक होती हैं, अर्थात। प्राथमिक हैं, जिसके आधार पर सभी प्रक्रियाएं होती हैं।

प्रणाली- एक दूसरे से जुड़े तत्वों का एक संगठित परिसर और पूरे सिस्टम के कार्यक्रम के अनुसार कुछ कार्य करना। मस्तिष्क के तत्व न्यूरॉन्स होंगे। टीम के तत्व वे लोग हैं जो इसका हिस्सा हैं। केवल भीड़ एक साइबरनेटिक प्रणाली नहीं है।

कार्यक्रम- अंतरिक्ष और समय में सिस्टम में बदलाव का क्रम, जिसे वॉश सिस्टम की संरचना में एम्बेड किया जा सकता है या इसे बाहर से दर्ज किया जा सकता है।

संबंध- एक दूसरे के साथ तत्वों की बातचीत की प्रक्रिया, जिसमें पदार्थ, ऊर्जा, सूचना का आदान-प्रदान होता है।

संदेश निरंतर और असतत हैं।

निरंतरलगातार बदलते मूल्य (रक्तचाप, तापमान, मांसपेशियों में तनाव, संगीत की धुन) का चरित्र है।

अलग- अलग, अलग कदम या उन्नयन (मध्यस्थों के भाग, डीएनए के नाइट्रोजनस आधार, मोर्स कोड के डॉट्स और डैश) से मिलकर बनता है

जानकारी एन्कोडिंग की प्रक्रिया भी महत्वपूर्ण है। यह तंत्रिका केंद्रों द्वारा सूचना की धारणा के लिए तंत्रिका आवेगों द्वारा एन्कोड किया गया है। कोड तत्व प्रतीक और पद हैं। प्रतीक आयामहीन मात्राएँ हैं जो किसी चीज़ को अलग करती हैं (वर्णमाला के अक्षर, गणितीय संकेत, तंत्रिका आवेग, गंध वाले पदार्थों के अणु, और स्थिति प्रतीकों की स्थानिक और लौकिक व्यवस्था निर्धारित करती है)।

सूचना कोड में वही जानकारी होती है जो मूल संदेश में होती है। यह समरूपता की घटना है। कोड सिग्नल का ऊर्जा मान बहुत कम होता है। सूचना के आगमन का आकलन किसी संकेत की उपस्थिति या अनुपस्थिति से किया जाता है।

संदेश और सूचना एक ही चीज नहीं हैं, क्योंकि सूचना सिद्धांत के अनुसार

जानकारी- संदेश प्राप्त करने के बाद समाप्त होने वाली अनिश्चितता की मात्रा का एक उपाय।

किसी घटना के घटित होने की संभावना - पूर्व सूचना.

सूचना मिलने के बाद किसी घटना की प्रायिकता - एक पोस्टीरियर जानकारी।

संदेश की सूचना सामग्री अधिक होगी यदि प्राप्त जानकारी पीछे की संभावना को बढ़ाती है।

सूचना के गुण।

1. जानकारी तभी समझ में आती है जब रिसीवर (उपभोक्ता) हों - "अगर कमरे में टीवी है और उसमें कोई नहीं है"
2. एक संकेत की उपस्थिति का मतलब यह नहीं है कि सूचना प्रसारित की जा रही है; ऐसे संदेश हैं जो उपभोक्ता के लिए कुछ भी नया नहीं रखते हैं।
3. सूचना को चेतन और अवचेतन दोनों स्तरों पर संप्रेषित किया जा सकता है।
4. यदि घटना विश्वसनीय है (अर्थात, इसकी प्रायिकता P = 1), तो यह संदेश कि यह हुआ है, उपभोक्ता तक कोई जानकारी नहीं ले जाता है।
5. किसी घटना के बारे में एक संदेश, जिसकी प्रायिकता P . है< 1, содержит в себе информацию, и тем большую, чем меньше вероятность события, которого произошло.

दुष्प्रचार- सूचना का नकारात्मक मूल्य।

घटनाओं की अनिश्चितता का एक उपाय - एन्ट्रापी(एच)

यदि log2 N = 1 तो N = 2

सूचना की इकाई - अंश(जुड़वां सूचना इकाई)

एच = एलजी एन (हार्टले)

1 हार्टले- दस समान संभावित संभावनाओं में से किसी एक को चुनने के लिए आवश्यक सूचना की मात्रा। 1 हार्टले = 3.3 बिट

नियामक क्षतिपूर्ति करने के लिए काम कर सकता है जब शरीर पर प्रभाव नियामक का प्रतिपूरक प्रभाव होता है, जो कार्य के सामान्यीकरण की ओर जाता है

प्रबंधन का उद्देश्य शारीरिक कार्यों को शुरू करना, उनके सुधार और प्रक्रियाओं के समन्वय पर है।

सबसे प्राचीन हास्य विनियमन तंत्र है।

तंत्रिका तंत्र।

न्यूरो-हास्य तंत्र।

नियामक तंत्र का विकास इस तथ्य की ओर जाता है कि जानवर आंदोलन करने में सक्षम हैं और पौधों के विपरीत प्रतिकूल वातावरण छोड़ सकते हैं।

चौकी तंत्र (मनुष्यों में) वातानुकूलित सजगता के रूप में है। सिग्नल उत्तेजनाओं के जवाब में, हम पर्यावरण को प्रभावित करने के उपाय कर सकते हैं।

बायोफिज़िक्स क्या है

मनुष्य संसार को जानना चाहता है। इन दुस्साहस में मनुष्य विज्ञान और प्रौद्योगिकी पर निर्भर है। विशाल रेडियो दूरबीनों ने दूर की आकाशगंगाओं की "आवाज" सुनी, मजबूत स्नानागार ने समुद्र के तल पर अभूतपूर्व जानवरों के साथ एक नई दुनिया खोलने में मदद की, शक्तिशाली रॉकेट ने गुरुत्वाकर्षण के क्षेत्र को छोड़ दिया और अंतरिक्ष में रास्ता खोल दिया ...

हमारे चारों ओर प्रकृति में एक और "किला" है। यह जीवन ही है। हाँ, जीवन, एक जीवित जीव, एक जीवित कोशिका - एक खोल में संलग्न एक नाभिक के साथ प्रोटोप्लाज्म (या साइटोप्लाज्म) की एक अदृश्य गांठ - दुनिया की सबसे रहस्यमय घटनाओं में से एक है। और इस "किले" को आत्मसमर्पण करना होगा, एक शक्तिशाली हथियार - मानव मन जीवित कोशिकाओं की सूक्ष्म दुनिया को कवर करता है, जीवन के सार में प्रवेश करता है।
मनुष्य द्वारा प्रकृति का अध्ययन अब इतनी तेजी से आगे बढ़ रहा है और ऐसे अप्रत्याशित परिणाम और निष्कर्ष की ओर ले जाता है कि वे पुराने विज्ञान के ढांचे में फिट नहीं होते हैं। उदाहरण के लिए, भौतिकी - प्राकृतिक घटनाओं के बारे में सबसे महत्वपूर्ण विज्ञानों में से एक - इतनी व्यापक रूप से विकसित हुई है कि नए, स्वतंत्र क्षेत्रों - क्वांटम भौतिकी, परमाणु, ठोस राज्य भौतिकी, खगोलीय, रेडियोफिजिक्स, आदि को उजागर करने की आवश्यकता पैदा हुई। विस्तार की प्रक्रिया और प्रकृति के बारे में मानव ज्ञान को गहरा करने से विज्ञान की ऐसी शाखाओं का उदय हुआ है जो ज्ञान के विभिन्न क्षेत्रों से संबंधित प्रक्रियाओं और घटनाओं का एक साथ अध्ययन करती हैं।
ऐसा सीमांत विज्ञान, जो जीव विज्ञान, भौतिकी और रसायन विज्ञान के चौराहे पर उत्पन्न हुआ, वह जीव-भौतिकी है, जो जीवित पदार्थ के गुणों के अध्ययन में एक विशेष भूमिका निभाता है।
बायोफिज़िक्स एक जीवित जीव में भौतिक और भौतिक-रासायनिक प्रक्रियाओं और उनके नियमन का विज्ञान है।
बायोफिज़िक्स से, बदले में, मानव ज्ञान के क्षितिज का विस्तार करते हुए, नए विज्ञानों को छोड़ दिया जाता है। इस तरह से रेडियोबायोलॉजी सामने आई - जीवों पर विभिन्न प्रकार के विकिरण के प्रभाव का विज्ञान; अंतरिक्ष जीव विज्ञान - एक विज्ञान जो अंतरिक्ष में जीवन की विशेषताओं का अध्ययन करता है; यांत्रिक रसायन, जो मांसपेशी फाइबर में होने वाली रासायनिक और यांत्रिक ऊर्जा के पारस्परिक परिवर्तन का अध्ययन करता है; हाल ही में बायोनिक्स उत्पन्न हुआ है, जो जीवित जीवों का अध्ययन करता है ताकि उनके काम के सिद्धांतों का उपयोग करके नए उपकरण और उपकरण तैयार किए जा सकें जो डिजाइन में परिपूर्ण हों।
बायोफिज़िक्स में शामिल इन वैज्ञानिक विषयों के बारे में एक कहानी बहुत अधिक जगह लेती है, इसलिए हम बायोफिज़िक्स में आज विकसित की जा रही तीन मुख्य दिशाओं के बारे में बात करेंगे, इसके तीन विभागों - आणविक बायोफिज़िक्स, सेल्युलर और बायोफिज़िक्स ऑफ़ कंट्रोल प्रोसेस के बारे में।
बायोफिज़िक्स सहित प्रत्येक विज्ञान में दो भाग होते हैं - सैद्धांतिक और प्रायोगिक, एक दूसरे से निकटता से संबंधित, परस्पर एक दूसरे के पूरक। लेकिन उनके बीच मतभेद भी हैं। सैद्धांतिक बायोफिज़िक्स मॉडल पदार्थों पर जैविक अणुओं में होने वाली प्राथमिक घटनाओं और प्रक्रियाओं का अध्ययन करता है, जैसा कि वैज्ञानिक कहते हैं, यानी जीवित जीव या कृत्रिम रूप से बनाए गए सिस्टम से अलग सिस्टम पर। यह इस तरह के मॉडल सिस्टम पर है कि प्रकाश संश्लेषण की बुनियादी प्रक्रियाओं, बायोपोटेंशियल की प्रकृति, बायोल्यूमिनेशन और अन्य घटनाओं का अध्ययन किया जाता है।
प्रायोगिक (लागू) बायोफिजिक्स सैद्धांतिक बायोफिजिक्स (आंदोलन के बायोफिजिक्स, दृष्टि, शारीरिक कार्यों के नियमन) के तरीकों और दृष्टिकोणों का उपयोग करते हुए, पूरे और उसके व्यक्तिगत अंगों के रूप में जीव के काम का अध्ययन करता है।
जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, बायोफिज़िक्स के बड़े विभागों में से एक को आणविक बायोफिज़िक्स कहा जाता है। यह विभाग जैविक अणुओं के गुणों, संवेदनशील कोशिकाओं में होने वाली भौतिक रासायनिक प्रक्रियाओं, सेलुलर संरचनाओं के साथ उनके संबंधों का अध्ययन करता है। एंजाइमों के गुणों के अध्ययन पर विशेष ध्यान दिया जाता है - प्रोटीन जो जीवित जीवों में जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं को तेज (उत्प्रेरित) करने की क्षमता रखते हैं।
आणविक बायोफिज़िक्स में प्रगति के लिए धन्यवाद, लोगों ने बहुत कुछ सीखा है कि जीवित कोशिकाओं में जानकारी कैसे संग्रहीत और प्रसारित होती है, अणु और आयन कैसे चलते हैं, प्रोटीन कैसे संश्लेषित होते हैं, जीवित कोशिकाओं में ऊर्जा कैसे संग्रहीत होती है। आणविक बायोफिज़िक्स प्रकाश संश्लेषण के अध्ययन में मदद करता है।
सभी ने पौधों की हरी पत्तियों को देखा। लेकिन, शायद, हर कोई नहीं जानता कि बर्च या पक्षी चेरी, सेब या गेहूं के साधारण पत्ते में क्या अद्भुत प्रक्रियाएं होती हैं। सूर्य पृथ्वी पर ऊर्जा की एक बड़ी मात्रा भेजता है जो बिना उपयोग के बर्बाद हो जाती यदि यह हरे पत्तों के लिए नहीं होती जो इसे फंसाती हैं, इसके साथ कार्बनिक पदार्थ बनाती हैं, और इस तरह पृथ्वी पर सभी जीवन को जीवन देती हैं।
यह बहुत ही महत्वपूर्ण प्रक्रिया पत्ती कोशिकाओं में पाए जाने वाले हरे कणों में होती है - क्लोरोप्लास्ट, जिसमें पादप वर्णक होते हैं - क्लोरोफिल और कैरोटेनॉयड्स।
प्रकाश ऊर्जा के अंश पिगमेंट द्वारा अवशोषित होते हैं और पानी को फोटोऑक्सीडाइज़ करते हैं: यह क्लोरोफिल अणु को अपना इलेक्ट्रॉन देता है, और फिर प्रोटॉन का उपयोग कार्बन डाइऑक्साइड को कार्बोहाइड्रेट में कम करने के लिए किया जाता है। (एक प्रोटॉन और एक इलेक्ट्रॉन, जैसा कि आप जानते हैं, एक हाइड्रोजन परमाणु बनाते हैं; यह परमाणु पानी के अणु से कुछ हिस्सों में ले लिया जाता है। पानी ऑक्सीकृत होता है और कार्बन डाइऑक्साइड से जुड़ा होता है, और कार्बोहाइड्रेट प्राप्त होते हैं।) शेष पानी ( इसे हाइड्रॉक्सिल कहा जाता है) ऑक्सीजन बनाने वाले विशेष एंजाइमों द्वारा विघटित होता है, जिससे सभी जीवित चीजें सांस लेती हैं।
हमने प्रकाश संश्लेषण के बारे में बहुत संक्षेप में बात की। वास्तव में, क्लोरोफिल द्वारा अवशोषित प्रकाश ऊर्जा का हरी पत्ती में संश्लेषित पदार्थों की रासायनिक ऊर्जा में रूपांतरण आणविक परिवर्तनों की एक अंतहीन श्रृंखला है। इस प्रक्रिया के दौरान इलेक्ट्रॉन एक अणु से दूसरे अणु में गति करते हैं, उच्च ऊर्जा वाले यौगिकों के अणु बनते और क्षय होते हैं, सैकड़ों-हजारों प्रतिक्रियाएं होती हैं।
बायोफिजिसिस्ट ने भी इस प्रक्रिया को जानने के लिए कड़ी मेहनत की है, और हम आणविक बायोफिजिक्स के विवरण के बारे में बताते हैं।
कोई यह प्रश्न पूछ सकता है: वैज्ञानिक हरी पत्ती के रहस्य पर इतना लंबा और कठिन संघर्ष क्यों कर रहे हैं? तथ्य यह है कि हरी पत्ती एक लघु "पौधे" की तरह है जो ऐसे पदार्थ पैदा करती है जो मानव पोषण का आधार बनाते हैं। यह अनुमान लगाया गया है कि हरे पौधे कच्चे माल के रूप में प्रति वर्ष भारी मात्रा में कार्बन डाइऑक्साइड की खपत करते हैं - 150,000,000,000 ग्राम! यदि वैज्ञानिक हरी पत्ती के महान रहस्य को अंत तक खोलते हैं, तो मानवता को भोजन और अन्य महत्वपूर्ण उत्पादों को प्राप्त करने का सबसे तेज़ और सबसे किफायती तरीका प्राप्त होगा, एक शब्द में, हरे पौधे आज मनुष्य को जो कुछ भी देते हैं।
आणविक बायोफिज़िक्स उन प्रक्रियाओं से भी संबंधित है जो जानवरों के जीवों में होती हैं, उदाहरण के लिए, उनके इंद्रिय अंगों में।
आणविक बायोफिज़िक्स में ऐसे अद्भुत और असाधारण पृष्ठों में से एक गंध का अध्ययन है। रसायनज्ञों ने लगभग 1 मिलियन कार्बनिक यौगिक बनाए हैं, और उनमें से लगभग सभी की अपनी विशिष्ट गंध है। एक व्यक्ति कई हजार गंधों में अंतर कर सकता है, और कुछ पदार्थों के लिए, बहुत कम मात्रा उन्हें महसूस करने के लिए पर्याप्त है - केवल मिलियन और अरबों मिलीग्राम प्रति लीटर पानी (उदाहरण के लिए, पदार्थ जैसे स्काटोल, ट्रिनिट्रोब्यूटिलटोल्यूइन, [पर्याप्त -7-10 -9 मिलीग्राम / एल)।
जानवर इंसानों से ज्यादा संवेदनशील होते हैं। उदाहरण के लिए, कुत्ते लगभग आधा मिलियन विभिन्न गंधों में अंतर कर सकते हैं! वे (विशेष रूप से खूनी कुत्तों) वांछित गंध को सूंघने में सक्षम हैं, भले ही यह नगण्य हो। जैसे ही कोई व्यक्ति किसी वस्तु को थोड़ा सा छूता है, कुत्ता पहले से ही यह निर्धारित कर सकता है कि यह किसने किया। ऐसे मामले हैं जब प्रशिक्षित खोजी कुत्तों ने भूवैज्ञानिकों को 2-3 मीटर की गहराई पर भूमिगत अयस्क खोजने में मदद की।
लेकिन, शायद, सभी मछली और कीड़ों से बेहतर हैं। कुछ मछलियाँ 10 "मिलीग्राम/लीटर की अथाह कम सामग्री पर एक गंधयुक्त पदार्थ महसूस करती हैं। यह 100 बिलियन एम3 पानी में एक पदार्थ की एक बूंद को घोलने जैसा है! तितलियाँ कई किलोमीटर की दूरी पर गंध द्वारा एक-दूसरे को ढूंढती हैं। गणना से पता चलता है कि जैसे एक तितली के मामले में, वे प्रति 1 मिलीग्राम हवा में एक गंध पदार्थ का लगभग एक अणु पाते हैं। लंबी दूरी।
हाल ही में, कुछ प्रजातियों की मक्खियों की असामान्य क्षमता से बायोफिजिसिस्ट का ध्यान आकर्षित किया गया है। यह पता चला है कि एक मक्खी, किसी भी पदार्थ को अपने पंजे से छूकर, तुरंत एक सटीक रासायनिक विश्लेषण करती है। इस घटना का तंत्र अज्ञात है, लेकिन यह स्थापित किया गया है कि पंजे पर विशेष संवेदनशील कोशिकाएं किसी पदार्थ के "स्वाद" को विद्युत चुम्बकीय माध्यम से निर्धारित करती हैं!
आणविक बायोफिज़िक्स न केवल जानवरों, मछलियों और कीड़ों के विभिन्न समूहों में घ्राण अंगों की संवेदनशीलता और संरचना में अंतर को स्पष्ट करने में मदद करता है, बल्कि स्वयं गंध को निर्धारित करने की प्रक्रिया भी है। अब यह स्थापित किया गया है कि कई बुनियादी (6-7) गंध हैं, जिनके संयोजन उनकी सभी विविधता की व्याख्या करते हैं। ये मूल गंध कुछ प्रकार की घ्राण कोशिकाओं से मेल खाती हैं जो गंध का अनुभव करती हैं। कोशिकाओं में एक कड़ाई से परिभाषित आकार और आकार के अवसाद होते हैं, आकार में आणविक, गंधयुक्त पदार्थों के अणुओं के आकार के अनुरूप (कपूर अणु एक गेंद जैसा दिखता है, एक कस्तूरी अणु एक डिस्क जैसा दिखता है, आदि)। "इसके" अवसाद में आने से, अणु तंत्रिका अंत को परेशान करता है और गंध की भावना पैदा करता है।
एक छोटी सी कहानी से भी यह स्पष्ट है कि कोशिकाओं के अध्ययन और उनमें होने वाली आण्विक प्रक्रियाओं के बीच, अर्थात् आणविक और सेलुलर बायोफिज़िक्स के बीच घनिष्ठ संबंध है। उनमें से एक आणविक परिवर्तन, जैविक अणुओं के गुणों के साथ-साथ उन प्रणालियों का अध्ययन करता है जो कोशिकाओं में अणु बनाते हैं (जैसा कि वे कहते हैं, सबमॉलिक्युलर फॉर्मेशन), उनके गुण और परिवर्तन, और दूसरा कोशिकाओं के गुणों और कामकाज का अध्ययन करता है - उत्सर्जन, सिकुड़ा हुआ, घ्राण, आदि।
सेल बायोफिज़िक्स का विकास, जिसके बारे में हम अब बात करेंगे, इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के आविष्कार से काफी हद तक सुगम हुआ था। सैकड़ों हजारों, लाखों बार आवर्धन के साथ एक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के उपयोग ने ग्रह में रहने वाले जीवों के बारे में, उनकी आंतरिक संरचना के बारे में हमारे ज्ञान का विस्तार किया है। एक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के साथ एक सेल की जांच करते समय, अल्ट्रामाइक्रोस्कोपिक (सबसे छोटी) सेलुलर संरचनाओं की एक नई दुनिया तुरंत खोजी गई थी। इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी ने मानव बाल, छोटे पुटिकाओं, गुहाओं, नलिकाओं की तुलना में विभिन्न मोटाई की झिल्लियों, छोटी नलियों को सैकड़ों हजारों गुना पतला देखना संभव बना दिया। अध्ययनों से पता चला है कि यहां तक ​​​​कि सबसे छोटी सेलुलर संरचनाएं - माइटोकॉन्ड्रिया, क्लोरोप्लास्ट - में भी एक जटिल संरचना होती है। यह स्पष्ट हो गया कि कोई भी कोशिका, जो एक नाभिक के साथ प्रोटोप्लाज्म की एक साधारण गांठ प्रतीत होती है, एक जटिल गठन है जिसमें बड़ी संख्या में छोटे सेलुलर कण (जैसा कि वे कहते हैं, संरचनात्मक तत्व), एक सख्त क्रम में कार्य करते हैं और एक में परस्पर जुड़े होते हैं जटिल, सटीक और समन्वित तरीके से।
संरचनात्मक तत्वों की विविधता ने विशेष रूप से शोधकर्ताओं को प्रभावित किया। उदाहरण के लिए, एक तंत्रिका कोशिका में 70 हजार तक कण होते हैं - माइटोकॉन्ड्रिया, जिसकी बदौलत कोशिका सांस लेती है और अपनी गतिविधि के लिए ऊर्जा प्राप्त करती है। इसके अलावा, कोशिका में सैकड़ों-हजारों छोटे कण होते हैं - राइबोसोम, जो प्रोटीन अणु बनाते हैं।
सबसे आश्चर्यजनक बात यह है कि जीवित जीव की किसी भी छोटी कोशिका में, सटीक समन्वित प्रक्रियाएं होती हैं: आवश्यक पदार्थों का अवशोषण और अनावश्यक पदार्थों की रिहाई, श्वसन, विभाजन होता है। इसके साथ ही, कोशिकाएं विशेष कार्य करती हैं: आंख की रेटिना की कोशिकाएं प्रकाश की ताकत और गुणवत्ता निर्धारित करती हैं, नाक के श्लेष्म की कोशिकाएं पदार्थों की गंध निर्धारित करती हैं, विभिन्न ग्रंथियों की कोशिकाएं विशेष पदार्थों का स्राव करती हैं - एंजाइम जो पाचन को बढ़ावा देते हैं, और हार्मोन जो शरीर की वृद्धि और विकास में मदद करते हैं।
उनके सभी महान कार्य - देखे, सुने, पहचाने गए - कोशिकाएं तंत्रिका विद्युत आवेगों के साथ मस्तिष्क तक संचार करती हैं - मुख्य समन्वय केंद्र। कोशिकाओं को आसपास के स्थान से आवश्यक जानकारी कैसे प्राप्त होती है, यह जानकारी विद्युत संकेतों-आवेगों में कैसे एन्कोडेड होती है, कोशिकाओं में जैविक क्षमता कैसे बनती है, मस्तिष्क से क्या संबंध है - इन सभी और कई अन्य प्रश्नों का अध्ययन सेल बायोफिज़िक्स द्वारा किया जाता है।
सेल बायोफिजिक्स के क्षेत्र में हाल ही में एक महत्वपूर्ण खोज हुई है। यह लंबे समय से ज्ञात है कि कई जीवित जीवों में चमकने की क्षमता होती है - ल्यूमिनेसिसेंस। समुद्र के कई निवासियों की चमक मजबूत है - मछली, स्पंज, तारे, आदि। लेकिन यह पता चला है कि किसी भी जीव की कोशिकाओं में चमक होती है - तथाकथित सुपरवीक चमक। यह प्रकाश इतना महत्वहीन है कि केवल विशेष उपकरण ही इसका पता लगा सकते हैं - फोटोमल्टीप्लायर ट्यूब, जो घटना प्रकाश प्रवाह को लाखों के कारक से बढ़ाने में सक्षम है। सुपरवीक ल्यूमिनेसिसेंस पौधों की जड़ों और पत्तियों में, विभिन्न जानवरों के अंगों की कोशिकाओं में देखा जाता है। अल्ट्रा-कमजोर ल्यूमिनेसेंस जीवित जीवों की सभी कोशिकाओं में निहित है और कोशिकाओं में होने वाली जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप होता है।
वैज्ञानिकों ने पाया है कि जानवरों, कीड़ों और पौधों के विभिन्न समूहों में अल्ट्रा-कमजोर चमक की अपनी विशेषताएं हैं। सुपरवीक ल्यूमिनेसिसेंस की तीव्रता से, बायोफिजिसिस्ट अब पहले से ही कृषि पौधों (जौ, गेहूं) के सूखे और ठंढ प्रतिरोध को निर्धारित कर सकते हैं और इस तरह पौधों के प्रजनकों और शरीर विज्ञानियों को वांछित किस्मों के प्रजनन में मदद कर सकते हैं।
हम पहले ही कह चुके हैं कि सभी कोशिकाएँ आपस में जुड़ी हुई हैं, उनमें चल रही प्रतिक्रियाएं, उनकी जटिलता के बावजूद, अद्भुत नियमितता और निरंतरता के साथ आगे बढ़ती हैं, हमने मस्तिष्क के साथ सभी कोशिकाओं के घनिष्ठ संबंध के बारे में भी बात की। कोशिकाओं, अंगों और पूरे जीव की इन विशेषताओं का अध्ययन हाल ही में स्थापित विज्ञान विभाग - नियंत्रण और विनियमन प्रक्रियाओं के बायोफिज़िक्स द्वारा किया जा रहा है।
आइए निम्नलिखित उदाहरण का उपयोग करके इस विभाग के कार्यों के बारे में बात करते हैं। प्रत्येक मानव अंग असंख्य कोशिकाओं से बना होता है, जो अक्सर विशिष्ट कार्य करते हैं। उदाहरण के लिए, नाक की श्लेष्मा, तथाकथित घ्राण उपकला, गंध की भावना में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। श्लेष्म झिल्ली 4 एस से अधिक के क्षेत्र को कवर करती है, लेकिन इसमें लगभग 500 मिलियन घ्राण रिसेप्टर कोशिकाएं होती हैं। उनके काम की जानकारी तंत्रिका तंतुओं के माध्यम से घ्राण तंत्रिका तक पहुँचती है, जिनकी संख्या 50 मिलियन तक पहुँचती है, और फिर मस्तिष्क तक। मस्तिष्क के हिस्से - मस्तिष्क के गोलार्ध - में 2 1010 कोशिकाएं होती हैं, और सेरिबैलम में और भी अधिक होती हैं - 10 वीं। यहां तक ​​कि] यह कल्पना करना भी मुश्किल है कि मस्तिष्क हर सेकेंड में सभी अंगों और ऊतकों से किस तरह की सूचना प्रवाहित होती है।
प्राथमिक विद्युत आवेगों के रूप में कोशिकाओं से आने वाले संकेतों को सही ढंग से समझा जाना चाहिए, फिर उचित "निर्णय" करना और प्रतिक्रिया संकेतों को प्रेषित करना आवश्यक है - कुछ शर्तों के तहत कुछ कोशिकाओं, ऊतकों या अंगों को सामान्य रूप से कैसे काम करना चाहिए, इस पर निर्देश। यह स्पष्ट है कि केंद्रीय तंत्रिका तंत्र बाहरी वातावरण से ध्वनि, प्रकाश, गंध आदि के रूप में हजारों विभिन्न संकेत प्राप्त करता है। इस प्रकार, | हम देखते हैं कि किसी भी जीव में अंतर्संबंध कितने जटिल हैं, कोशिकाओं का प्रबंधन करना, उनकी स्थिति को विनियमित करना और सभी जीवन प्रक्रियाओं के सामंजस्य को नियंत्रित करना कितना कठिन है।
बायोफिज़िक्स का यह महत्वपूर्ण विभाग एक अन्य विज्ञान - साइबरनेटिक्स द्वारा खोजे गए कानूनों पर निर्भर करता है। इसके तरीकों का उपयोग करते हुए, नियंत्रण और विनियमन प्रक्रियाओं का अध्ययन करने वाले बायोफिजिसिस्ट ने जीवित जीवों, अंगों, कोशिकाओं और यहां तक ​​कि इन कोशिकाओं में होने वाली व्यक्तिगत प्रक्रियाओं के इलेक्ट्रॉनिक मॉडल विकसित किए हैं। ऐसे इलेक्ट्रॉनिक मॉडल (जैसे, इलेक्ट्रॉनिक कछुआ, इलेक्ट्रॉनिक तंत्रिका कोशिका, प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया का इलेक्ट्रॉनिक मॉडल) सभी के अध्ययन की सुविधा प्रदान करते हैं | एक जीवित जीव में विनियमन की जटिल घटनाएं।
एक जीवित जीव में नियमन और नियंत्रण का अध्ययन करने वाले बायोफिजिसिस्ट ने पाया है कि जीवित जीवों की कोशिकाएं और अंग दोनों अद्भुत गुणों वाली एक प्रणाली हैं। कोशिकाएं और अंग, जैसा कि बायोफिजिसिस्ट कहते हैं, स्वयं-विनियमन, स्वयं-संगठन, स्वयं-समायोजन, स्वयं-शिक्षण प्रणाली, यानी उनके सभी कार्य, असामान्य गुण और गुण जो उन्हें विशेषता देते हैं, पर्यावरण की संरचना की स्थिरता अंदर उन्हें और वे जो काम करते हैं - सब कुछ अपने आप में बहने वाली प्रक्रियाओं से वातानुकूलित है।
बायोफिजिसिस्ट के काम की थोड़ी और विस्तार से कल्पना करने के लिए, आइए एक दिलचस्प दिशा के बारे में बात करें जो बायोफिज़िक्स के आधार पर उत्पन्न हुई है और पहले से ही एक स्वतंत्र बायोफिजिकल साइंस - बायोनिक्स में आकार ले चुकी है।
यह एक ऐसा विज्ञान है जो जीवित जीवों का अध्ययन करके सही कृत्रिम प्रणाली, मशीनें और उपकरण बनाता है। बायोनिक शोध से पता चला है कि सभी विशिष्टताओं के डिजाइन इंजीनियरों को प्रकृति से बहुत कुछ सीखना है। यहां कुछ उदाहरण दिए गए हैं।
आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक कंप्यूटरों के डिजाइन में बड़ी संख्या में विभिन्न भाग (अर्धचालक डायोड, ट्रायोड, प्रतिरोधक, कैपेसिटर, आदि) शामिल हैं। इलेक्ट्रॉनिक कंप्यूटर के आयाम इस बात पर निर्भर करते हैं कि मशीन के 1 सेमी3 में ऐसे कितने हिस्से (तत्व) हैं। 1 सेमी3 (तथाकथित पैकिंग घनत्व) में जितने अधिक कार्य आइटम होंगे, मशीन की "मेमोरी" उतनी ही अधिक क्षमता, आवश्यक संचालन करने की अधिक संभावनाएं, बेहतर काम। यह पता चला है कि यदि मशीनों के तकनीकी सर्किट में उच्चतम विधानसभा घनत्व 1 सेमी 3 में 2000 तत्वों तक पहुंचता है, तो मस्तिष्क तत्वों के संयोजन का घनत्व 50 हजार गुना अधिक है: 1 सेमी 3 में 100 000 000 तत्व।

जीवित जीवों और सबसे जटिल आधुनिक मशीनों और उपकरणों के बीच का अंतर न केवल संरचना में, बल्कि गुणों में भी प्रकट होता है। उदाहरण के लिए, दृष्टि के अंगों को लें। जानवरों की आंखें न केवल विभिन्न आकारों की होती हैं - एक चींटी में सूक्ष्म रूप से छोटी (0.1 मिमी) से लेकर स्क्वीड में विशाल (20-30 सेमी) तक - बल्कि वे अन्य गुणों में भी भिन्न होती हैं।
यह पता चला है कि घोड़े की नाल की आंख दृश्य छवि के किनारे और सामान्य पृष्ठभूमि के बीच के अंतर को बढ़ाने में सक्षम है, ताकि विषय को तेजी से रेखांकित किया जा सके - जैसा कि टीवी स्क्रीन पर किया जाता है, इसके विपरीत को बढ़ाना या घटाना . आम दलदली मेंढक की आंख में भी एक दिलचस्प गुण होता है। यह ज्ञात है कि मेंढक केवल चलते हुए भोजन पर भोजन करता है - मक्खियाँ, मक्खियाँ, कीड़े। लेकिन अगर कीट हिलता नहीं है, तो मेंढक कभी भी अपना भोजन नहीं ढूंढ पाएगा और भूखा रहेगा: उसकी आंख केवल चलती वस्तुओं को देखती है, पृष्ठभूमि की अनदेखी करती है।
यह लंबे समय से ज्ञात है कि निशाचर वन पक्षी (ईगल उल्लू, उल्लू) अंधेरे में पूरी तरह से देख सकते हैं, लेकिन हाल ही में कुछ जानवरों (मेंढक, चूहों) की असाधारण क्षमता "अदृश्य" आयनकारी किरणों को भी देखने के लिए - एक्स-रे और ब्रह्मांडीय विकिरण - प्रकाशित हो चुकी है।.
प्रकृति एक असाधारण डिजाइनर बन गई जो सुनने के क्षेत्र में कौशल की असाधारण ऊंचाइयों तक पहुंच गई। प्रयोगों से पता चला है कि मानव कान, अपनी संवेदनशीलता से, ध्वनियों को समझने में सक्षम है, जिसकी नगण्य तीव्रता की कल्पना करना भी मुश्किल है। इसकी तुलना केवल "शोर" से की जा सकती है जिसके साथ अणुओं की तापीय गति होती है! उसके पैर में स्थित टिड्डे का श्रवण अंग कोई कम हड़ताली नहीं है। यह अंग टिड्डे को कंपन महसूस करने की अनुमति देता है जिसकी सीमा (आयाम) हाइड्रोजन परमाणु के व्यास का आधा है! टिड्डे की सुनने की संवेदनशीलता इतनी अधिक होती है कि, मास्को में होने के कारण, यह सुदूर पूर्व में होने वाले सबसे छोटे भूकंपों को देख सकता है।
बायोनिक्स जीवित जीवों के सभी असामान्य गुणों को सीखने और मशीनों और उपकरणों को बनाने के लिए प्राप्त आंकड़ों को लागू करने का प्रयास करता है। उदाहरण के लिए, वैज्ञानिक एक ऐसा उपकरण विकसित कर रहे हैं जो नेत्रहीनों को नियमित टाइपोग्राफी में टाइप की गई पुस्तकों को पढ़ने में सक्षम बनाएगा। मानव विचार द्वारा नियंत्रित कृत्रिम हाथ का एक मॉडल, या, अधिक सटीक रूप से, मांसपेशियों में उत्पन्न होने वाली बायोपोटेंशियल द्वारा, पहले ही बनाया जा चुका है। एक मधुमक्खी और एक ड्रैगनफ़्लू की आँखों के अध्ययन के आधार पर (वे, वैसे, देखने का एक बहुत बड़ा कोण है - 240-300 °), डिजाइनरों ने एक उपकरण बनाया - एक आकाशीय कम्पास जिसका उपयोग जहाजों और विमानों को चलते समय किया जाता है। जेलिफ़िश के अध्ययन ने एक ऐसे उपकरण को डिज़ाइन करने में मदद की जो लगभग 15 घंटों में तूफान की शुरुआत की चेतावनी देता है। बायोनिक्स द्वारा विकसित उपकरणों की सूची काफी बड़ी है, और यहां तक ​​कि उनकी एक साधारण गणना में भी काफी समय लग सकता है।
लेकिन बायोनिक न केवल जानवरों के व्यक्तिगत अंगों के कार्यों और संरचना की नकल करते हैं। वे कीड़ों, पक्षियों, मछलियों में सूचना हस्तांतरण की सुविधाओं का अनुसंधान और उपयोग करते हैं। इन कार्यों के परिणाम बहुत ही रोचक हैं। इसलिए, हाल ही में यह ज्ञात हुआ कि मच्छर मिलीमीटर रेंज (13-17 मिमी) की विद्युत चुम्बकीय तरंगों का उपयोग करके एक दूसरे के साथ संचार बनाए रखते हैं, और मच्छर "रेडियो स्टेशन" की सीमा 15 मीटर है (उदाहरण के लिए, जब एक बल्ला दिखाई देता है)। वैज्ञानिक अल्ट्रासोनिक उपकरणों के निर्माण पर काम कर रहे हैं जो हानिकारक कीड़ों को पीछे हटाते हैं और उपयोगी लोगों को आकर्षित करते हैं। (बायोनिक्स के लिए, "तकनीकी साइबरनेटिक्स और बायोनिक्स क्या है" लेख भी देखें।)

हमने बायोफिजिसिस्ट द्वारा किए गए शोध के केवल एक छोटे से हिस्से के बारे में बात की, लेकिन अणुओं, कोशिकाओं और पूरे जीव के अध्ययन के क्षेत्र में बहुत अधिक उदाहरणों का हवाला दिया जा सकता है। हमारी सदी जीवित प्रकृति के ज्ञान सहित ज्ञान के सभी क्षेत्रों में महान उपलब्धियों का समय है।

ए.पी. डुबोव

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