Intressanta och viktiga ämnen inom biofysik. Människokroppens fysiologi och biofysik. Förhållandet mellan faserna av aktionspotential och excitabilitet

En av de äldsta vetenskaperna är förstås biologi. Människors intresse för de processer som sker inom dem själva och de omgivande varelserna uppstod flera tusen år före vår tideräkning.

Observation av djur, växter, naturliga processer var en viktig del av människors liv. Med tiden har mycket kunskap samlats, metoder för att studera vilda djur och de mekanismer som förekommer i det har förbättrats och utvecklats. Detta ledde till uppkomsten av många avsnitt som totalt utgör en komplex vetenskap.

Biologisk forskning inom olika områden av livet gör det möjligt att få fram nya värdefulla data som är viktiga för att förstå strukturen av planetens biomassa. Använd denna kunskap för praktiska mänskliga ändamål (rymdutforskning, medicin, jordbruk, kemisk industri, och så vidare).

Många upptäckter gjorde det möjligt att göra biologisk forskning inom området för alla levande systems inre struktur och funktion. Den molekylära sammansättningen av organismer, deras mikrostruktur har studerats, många gener har isolerats och studerats från genomet hos människor och djur, växter. Fördelarna med bioteknik, cellulär och låter dig få flera skördar av växter per säsong, samt att föda upp djurraser som ger mer kött, mjölk och ägg.

Studiet av mikroorganismer gjorde det möjligt att få antibiotika och skapa tiotals och hundratals vacciner som gör det möjligt att besegra många sjukdomar, även de som brukade ta tusentals liv i epidemier av människor och djur.

Därför är den moderna biologin mänsklighetens gränslösa möjligheter inom många grenar av vetenskap, industri och hälsovård.

Klassificering av biologiska vetenskaper

En av de allra första privata delarna av biologin dök upp. Såsom botanik, zoologi, anatomi och taxonomi. Senare började discipliner mer beroende av teknisk utrustning att bildas - mikrobiologi, virologi, fysiologi och så vidare.

Det finns ett antal unga och progressiva vetenskaper som uppstod först under 20-2000-talet och spelar en viktig roll i den moderna utvecklingen av biologi.

Det finns inte en utan flera klassificeringar efter vilka biologiska vetenskaper kan rangordnas. Deras lista är ganska imponerande i alla fall, överväg en av dem.

Biologi	Privata vetenskaper	Botanik	behandlar studiet av den yttre och inre strukturen, fysiologiska processer, fylogenes och distribution i naturen av alla växter som finns på planeten (flora)	Innehåller följande avsnitt: algologi; dendrologi; taxonomi; anatomi; morfologi; fysiologi; bryologi; paleobotanik; ekologi; geobotanik; etnobotanik; växtreproduktion.
		Zoologi	behandlar studiet av den yttre och inre strukturen, fysiologiska processer, fylogenes och distribution i naturen av alla djur som finns på planeten (fauna)	Discipliner som ingår i: Discipliner: topografisk anatomi; jämförande; systematisk; ålder; plast; funktionell; experimentell.
		Antropologi	ett antal discipliner som studerar utveckling och bildning av en person i en biologisk och social miljö i ett komplex	Avsnitt: filosofiska, rättsliga, religiösa, fysiska, sociala, kulturella, visuella.
		Mikrobiologi	studerar de minsta levande organismerna, från bakterier till virus	Discipliner: virologi, bakteriologi, medicinsk mikrobiologi, mykologi, industriell, teknisk, jordbruk, rymdmikrobiologi
		Allmänna vetenskaper	Systematik	uppgifterna inkluderar att utveckla grunden för klassificeringen av allt liv på vår planet med syftet att strikt beställa och identifiera alla representanter för biomassan
	Morfologi		beskrivning av yttre tecken, inre struktur och topografi av alla levande varelsers organ	Sektioner: växter, djur, mikroorganismer, svampar
	Fysiologi		studerar funktionerna hos ett visst system, organ eller del av kroppen, mekanismerna för alla processer som säkerställer dess vitala aktivitet	Växter, djur, människor, mikroorganismer
	Ekologi		vetenskapen om levande varelsers förhållande till varandra, miljön och människan	Geoekologi, allmän, social, industriell
	Genetik		studerar genomet hos levande varelser, mekanismerna för ärftlighet och variation av egenskaper under påverkan av olika förhållanden, såväl som historiska förändringar i genotypen under evolutionära transformationer
	biogeografi		överväger vidarebosättning och distribution av vissa arter av levande varelser på planeten
	evolutionär lära		avslöjar mekanismerna för den historiska utvecklingen av människan och andra levande system på planeten. Deras ursprung och utveckling
	Komplexa vetenskaper som uppstod i föreningspunkten med varandra	Biokemi	studerar de processer som sker i levande varelsers celler ur en kemisk synvinkel
		Bioteknik	beaktar användningen av organismer, deras produkter och/eller delar för mänskliga behov
		Molekylärbiologi	studerar mekanismerna för överföring, lagring och användning av ärftlig information av levande varelser, samt funktioner och finstruktur hos proteiner, DNA och RNA.	Relaterade vetenskaper: genteknik och cellteknik, molekylär genetik, bioinformatik, proteomik, genomik
		Biofysik	det är en vetenskap som studerar alla möjliga fysiska processer som förekommer i alla levande organismer, från virus till människor	Delar av denna disciplin kommer att diskuteras nedan.

Således har vi försökt fånga den huvudsakliga mångfalden som är de biologiska vetenskaperna. Denna lista med utvecklingen av teknik och studiemetoder expanderar och fyller på. Därför existerar inte en enhetlig klassificering av biologi idag.

Progressiva biovetenskaper och deras betydelse

De yngsta, moderna och progressiva vetenskaperna inom biologi inkluderar:

• bioteknik;
• molekylärbiologi;
• rymdbiologi;
• biofysik;
• biokemi.

Var och en av dessa vetenskaper bildades inte tidigare än på 1900-talet och anses därför med rätta vara ung, intensivt utvecklande och den mest betydelsefulla för praktisk mänsklig aktivitet.

Låt oss uppehålla oss vid sådana av dem som biofysik. Detta är en vetenskap som dök upp runt 1945 och blev en viktig del av hela det biologiska systemet.

Vad är biofysik?

För att svara på denna fråga är det först och främst nödvändigt att påpeka dess nära kontakt med kemi och biologi. I vissa frågor är gränserna mellan dessa vetenskaper så nära att det är svårt att avgöra vilken av dem som är specifikt involverad och prioriterad. Därför är det värt att betrakta biofysik som en komplex vetenskap som studerar de djupa fysikaliska och kemiska processer som förekommer i levande system på nivån av både molekyler, celler, organ och på nivån av biosfären som helhet.

Liksom alla andra är biofysik en vetenskap som har sitt eget studieobjekt, mål och mål, såväl som värdiga och betydelsefulla resultat. Dessutom är denna disciplin nära korrelerad med flera nya riktningar.

Studieobjekt

För biofysik är de biosystem på olika organisatoriska nivåer.

1. virus, encelliga svampar och alger).
2. De enklaste djuren.
3. Enskilda celler och deras strukturella delar (organeller).
4. Växter.
5. Djur (inklusive människor).
6. ekologiska samhällen.

Det vill säga, biofysik är studiet av det levande utifrån de fysiska processer som sker i det.

Vetenskapens uppgifter

Till en början var biofysikernas uppgifter att bevisa förekomsten av fysiska processer och fenomen i levande varelsers liv och att studera dem, ta reda på deras natur och betydelse.

Moderna uppgifter för denna vetenskap kan formuleras enligt följande:

1. Att studera geners struktur och de mekanismer som åtföljer deras överföring och lagring, modifieringar (mutationer).
2. Tänk på många aspekter av cellbiologi (cellers interaktion med varandra, kromosomala och genetiska interaktioner och andra processer).
3. Att studera polymermolekyler (proteiner, nukleinsyror, polysackarider) i kombination med molekylärbiologi.
4. Att avslöja inverkan av kosmogeofysiska faktorer på förloppet av alla fysiska och kemiska processer i levande organismer.
5. Mer djupgående avslöja mekanismerna för fotobiologi (fotosyntes, fotoperiodism, och så vidare).
6. Implementera och utveckla metoder för matematisk modellering.
7. Tillämpa nanoteknologins resultat på studiet av levande system.

Från denna lista är det uppenbart att biofysik studerar många betydande och allvarliga problem i det moderna samhället, och resultaten av denna vetenskap är av stor betydelse för en person och hans liv.

Bildningshistoria

Som vetenskap föddes biofysik relativt nyligen - 1945, när han publicerade sitt verk "Vad är liv ur fysikens synvinkel." Det var han som först märkte och antydde att många fysiklagar (termodynamisk, kvantmekanikens lagar) äger rum just i levande varelsers liv och arbete.

Tack vare denna mans arbete började vetenskapen om biofysik sin intensiva utveckling. Men ännu tidigare, 1922, skapades ett institut för biofysik i Ryssland, ledd av P.P. Lazarev. Där är huvudrollen tilldelad studien av arten av excitation i vävnader och organ. Resultatet blev identifieringen av jonernas betydelse i denna process.

1. Galvani upptäcker elektricitet och dess betydelse för levande vävnader (bioelektricitet).
2. A. L. Chizhevsky är fadern till flera discipliner som studerar rymdens inflytande på biosfären, såväl som joniseringsstrålning och elektrohemodynamik.
3. Den detaljerade strukturen av proteinmolekyler studerades först efter upptäckten av röntgendiffraktionsanalys (röntgendiffraktionsanalys). Detta gjordes av Perutz och Kendrew (1962).
4. Samma år upptäcktes den tredimensionella strukturen av DNA (Maurice Wilkins).
5. Neher och Zakman lyckades 1991 utveckla en metod för lokal fixering av den elektriska potentialen.

Ett antal andra upptäckter gjorde det också möjligt för vetenskapen om biofysik att gå in på vägen för intensiv och progressiv modernisering i utveckling och bildning.

Avsnitt av biofysik

Det finns ett antal discipliner som utgör denna vetenskap. Låt oss överväga de mest grundläggande av dem.

1. Biofysik av komplexa system - överväger alla komplexa mekanismer för självreglering av flercelliga organismer (systemogenes, morfogenes, synergogenes). Denna disciplin studerar också egenskaperna hos den fysiska komponenten i processerna för ontogenes och evolutionär utveckling, nivåerna av organisering av organismer.
2. Bioakustik och biofysik för sensoriska system - studerar sensoriska system hos levande organismer (syn, hörsel, mottagning, tal och andra), sätt att överföra olika signaler. Avslöjar mekanismerna för energiomvandling när organismer uppfattar yttre påverkan (irritationer).
3. Teoretisk biofysik - inkluderar ett antal undervetenskaper som är involverade i studiet av termodynamiken i biologiska processer, konstruktionen av matematiska modeller av strukturella delar av organismer. Tänker också på kinetiska processer.
4. Molekylär biofysik - överväger de djupa mekanismerna för den strukturella organisationen och funktionen av sådana biopolymerer som DNA, RNA, proteiner, polysackarider. Han är engagerad i konstruktionen av modeller och grafiska bilder av dessa molekyler, förutsäger deras beteende och bildning i levande system. Dessutom bygger denna disciplin supramolekylära och submolekylära system för att bestämma mekanismen för konstruktion och verkan av biopolymerer i levande system.
5. Cellens biofysik. Han studerar de viktigaste cellulära processerna: differentiering, division, excitation och biopotentialer i membranstrukturen. Särskild uppmärksamhet ägnas åt mekanismerna för membrantransport av ämnen, potentialskillnad, egenskaper och struktur hos membranet och dess omgivande delar.
6. Metabolismens biofysik. De viktigaste som övervägs är solarisering och anpassning av organismer till det, hemodynamik, termoreglering, metabolism och påverkan av joniserande strålar.
7. Tillämpad biofysik. Den består av flera discipliner: bioinformatik, biometri, biomekanik, studiet av evolutionära processer och ontogenes, patologisk (medicinsk) biofysik. Studieobjekten för tillämpad biofysik är muskuloskeletala systemet, rörelsemetoder, metoder för att känna igen människor genom fysiska egenskaper. Medicinsk biofysik förtjänar särskild uppmärksamhet. Den överväger patologiska processer i organismer, metoder för rekonstruktion av skadade sektioner av molekyler eller strukturer eller deras kompensation. Ger material för bioteknik. Det är av stor betydelse för att förebygga utvecklingen av sjukdomar, särskilt av genetisk natur, deras eliminering och förklaring av verkningsmekanismerna.
8. Habitatbiofysik - studerar de fysiska effekterna av både varelsers lokala livsmiljöer och effekterna av nära och avlägsna rymdenheter. Tänker också på biorytmer, väderförhållandenas inverkan och biofält på varelser. Utvecklar åtgärder för att förhindra negativa effekter

Alla dessa discipliner ger ett enormt bidrag till utvecklingen av att förstå livsmekanismerna i levande system, biosfärens inflytande och olika förhållanden på dem.

Moderna prestationer

Några av de viktigaste händelserna som relaterar till biofysikens prestationer kan nämnas:

• avslöjade mekanismerna för kloning av organismer;
• egenskaperna hos transformationer och kväveoxidens roll i levande system har studerats;
• förhållandet mellan små och budbärar-RNA har etablerats, vilket i framtiden kommer att göra det möjligt att hitta en lösning på många medicinska problem (eliminering av sjukdomar);
• upptäckte den fysiska naturen hos autovågor;
• tack vare molekylära biofysikers arbete har aspekter av DNA-syntes och replikation studerats, vilket ledde till möjligheten att skapa ett antal nya läkemedel för allvarliga och komplexa sjukdomar;
• datormodeller av alla reaktioner som åtföljer fotosyntesprocessen har skapats;
• metoder för ultraljudsforskning av en organism utvecklas;
• sambandet mellan kosmogeofysiska och biokemiska processer har fastställts;
• förutspådda klimatförändringar på planeten;
• upptäckt av betydelsen av enzymet urokenas i förebyggande av trombos och eliminering av konsekvenser efter stroke;
• gjorde också ett antal upptäckter om proteinets struktur, cirkulationssystemet och andra delar av kroppen.

Institutet för biofysik i Ryssland

I vårt land finns de. M.V. Lomonosov. Fakulteten för biofysik verkar utifrån denna utbildningsinstitution. Det är han som utbildar kvalificerade specialister för arbete inom detta område.

Det är mycket viktigt att ge en bra start för framtida proffs. De har ett tufft jobb framför sig. En biofysiker är skyldig att förstå alla invecklade processer som sker i levande varelser. Dessutom måste eleverna förstå fysik. Detta är trots allt en komplex vetenskap - biofysik. Föreläsningarna är uppbyggda på ett sådant sätt att de täcker alla de discipliner som är relaterade till och utgör biofysik, och tar hänsyn till både biologiska och fysiska frågor.

Med utvidgningen och fördjupningen av mänsklig kunskap om levande organismer har sådana vetenskapsgrenar dykt upp som studerar processer och fenomen som samtidigt hör till olika kunskapsområden. Bland dessa vetenskapliga discipliner biologisk fysik, eller biofysik. Vad studerar hon och vilka är hennes forskningsmetoder?

Det är känt att fysiken studerar de grundläggande naturlagarna: strukturen hos atomer och kärnor, egenskaper hos elementarpartiklar, interaktion mellan elektromagnetiska vågor och partiklar etc. Biofysik, som uppstod i skärningspunkten mellan biologi och fysik, är vetenskapen av de grundläggande fysiska och fysikalisk-kemiska processerna i levande kropp och deras reglering.

Biofysiker måste lära sig lagarna för levande organismers struktur och arbete utan att kränka deras egenskaper och hålla organismen i ett levande, aktivt tillstånd. När allt kommer omkring, när den dör, förlorar kroppen sina inneboende egenskaper, alla processer i den förändras och det blir ett vanligt livlöst system. Däri ligger den stora svårigheten. Därför uppstod behovet av att studera levande organismer på olika "nivåer" - att studera biologiska molekylers egenskaper, cellers karaktäristiska egenskaper och arbete, att studera organs gemensamma arbete i hela organismen, etc. Därför har så stora sektioner dykt upp inom biofysik: molekylär biofysik, cellbiofysik, biofysikhantering och regleringsprocesser, etc. Låt oss kort prata om var och en av huvuddelarna av biofysiken.

Molekylär biofysik studerar biologiska molekylers egenskaper, fysikalisk-kemiska processer i receptorceller. Dessa celler kallas receptor eller känsliga, då de är de första som uppfattar signaler om ljus, smak, lukt (på latin "receptio" - jag känner).

Molekylär biofysik undersöker till exempel de processer som äger rum i djurs sinnesorgan – i syn, hörsel, känsel och lukt. Vi är vana vid att allt händer i vår kropp helt enkelt, naturligt, och ibland tänker vi inte på hur komplexa biofysiska processer uppstår, till exempel när vi smakar på socker eller luktar blommor. Och detta är ett av problemen som molekylär biofysik har arbetat med i många år. Faktum är att förnimmelser av smak eller lukt är möjliga på grund av komplexa fysikalisk-kemiska processer i receptorceller när molekyler av olika ämnen interagerar med dem.

Det är känt att kemister har skapat 1 miljon organiska föreningar och nästan var och en av dem har sin egen karakteristiska lukt. En person kan urskilja flera tusen lukter, och vi känner vissa ämnen i extremt låga koncentrationer - bara miljondelar och miljarddelar av ett milligram per liter vatten. Till exempel, för att känna ämnen som skatol, trinitrobutyltoluen, är deras koncentration på 10 -9 mg / l tillräcklig. Djur är mycket känsligare än människor. Till exempel använder geologer specialtränade hundar för att nosa upp malmfyndigheter djupt under jorden. Alla är väl medvetna om arbetet med snifferhundar, att hitta ett spår av en försumbar lukt. Men kanske, fisk och insekter utmärker sig i luktens skarphet. Vissa fiskar känner ett luktande ämne, även om det finns i vatten i försvinnande små koncentrationer - endast 10 -11 mg/l. Fjärilar upptäcker nästan en molekyl av ett luktande ämne per 1 m 3 luft.

Molekylär biofysik hjälper till att klargöra inte bara skillnaden i känsligheten och strukturen hos luktorganen hos olika djur, utan också själva processen för luktdetektering. Det har nu konstaterats att det finns 6-7 grundläggande lukter, varav olika kombinationer förklarar deras mångfald. Dessa grundläggande lukter motsvarar vissa typer av luktceller.

Molekylär biofysik studerar egenskaper och processer inte bara hos djur utan även hos växter. I synnerhet är hon engagerad i studien av fotosyntes. Fantastiska och komplexa processer äger rum i det gröna bladet av björk, fågelkörsbär, äpple eller vete. Solen skickar en kolossal mängd energi till Jorden, som skulle gå till spillo om det inte vore för de gröna löven som fångar den och skapar organiskt material från vatten och koldioxid med dess hjälp och därigenom ger liv åt alla levande organismer.

Fotosyntes sker i gröna partiklar - kloroplaster, som ligger i bladceller och innehåller växtpigment - klorofyll. Delar av ljusenergi (fotoner) absorberas av pigmentet och producerar fotooxidation av vatten: det ger sin elektron till klorofyllmolekylen och protonen används för att reducera koldioxid till kolhydrater. Protonen och elektronen utgör som vi vet väteatomen; denna atom "i delar" tas bort från vattenmolekylen. I processen med fotosyntes frigörs syre, som alla levande organismer andas.

Grunden för fotosyntesen är den allra första elementära processen: interaktionen av delar av ljusenergi (fotoner) med en klorofyllmolekyl. Det är denna process som studeras av molekylär biofysik i fotosyntesen för att förstå hur ljusenergi omvandlas till energin av kemiska bindningar och den efterföljande omvandlingen av ämnen. Om denna grundläggande process förstås till fullo, kan den utföras under konstgjorda förhållanden. Då kommer mänskligheten att bemästra det snabbaste och mest ekonomiska sättet att få tag i organiska ämnen, alltså mat och värdefulla råvaror, som gröna växter ger till människan idag.

Det finns ett nära samband mellan studiet av celler och de molekylära processer som sker i dem, det vill säga mellan molekylär och cellulär biofysik. En av dem studerar molekylära förändringar, egenskaperna hos biologiska molekyler och de system som bildas av molekyler i celler (som man säger, submolekylära formationer), deras egenskaper och förändringar, den andra studerar egenskaperna och funktionen hos olika celler - utsöndring, kontraktil, lukt , ljuskänslig osv.

Utveckling cellbiofysik fysikens och radioelektronikens framgångar bidrog i många avseenden, det var tack vare dessa vetenskaper som biofysiken fick elektronmikroskop, vilket gjorde det möjligt att förstora upp mikroskopiska föremål hundratusentals gånger. Biofysiker är beväpnade med elektronparamagnetisk resonans, som kan användas för att studera speciella aktiva delar av molekyler - de så kallade fria radikalerna, som spelar en mycket viktig roll i alla biologiska processer. Med hjälp av anordningar som är mycket känsliga för ljus - fotomultiplikatorrör (PMT) blev det möjligt att bestämma extremt små ljusflöden. Användningen av dessa instrument har lett till en stor upptäckt inom cellbiofysik.

Förmågan att glöda i levande organismer har länge varit känd: eldflugor och olika vattenlevande organismer, som kallas bioluminescens. Men med hjälp av fotomultiplikatorer fann man att organen hos nästan alla djur och växter har förmågan att glöda. Denna så kallade supersvaga glöd - biokemiluminescens - uppstår som ett resultat av fysikalisk-kemiska reaktioner inuti celler, och det är associerat med intracellulär oxidation av lipidämnen som utgör de strukturella elementen. De fria radikalerna som nämns ovan spelar en viktig roll i dessa processer. Genom intensiteten av den supersvaga glöden kan man övervaka nivån av oxidativa metaboliska reaktioner och frigörandet av energi som ett resultat av olika reaktioner som sker inuti cellerna.

Upptäckten av ultrasvag luminescens, närvaron av fria radikaler och deras koppling till cellens vitala aktivitet har dramatiskt förändrat konceptet med cellulära processer. Cellbiofysikens uppgift var inte bara att förstå cellens och dess organellers ultramikroskopiska struktur, utan också att ta reda på hur dessa element är kopplade till varandra, hur de fungerar, vad som är orsaken till processernas koherens och konsistens. förekommer i celler.

När forskare studerade en cell i ett elektronmikroskop öppnade forskarna upp en ny värld av ultramikroskopiska, det vill säga de minsta, cellulära strukturerna. Intracellulära membran, tubuli, tubuli, vesikler hittades. Alla dessa strukturer, miljontals gånger tunnare än ett människohår, spelar en viss roll i cellens liv. Varje cell, som verkar vara en enkel klump av cytoplasma med en kärna, är en komplex formation med ett stort antal små partiklar (strukturella element) som verkar exakt och konsekvent, i en strikt ordning, och är nära sammankopplade. Antalet av dessa strukturella element är mycket stort, till exempel i en nervcell finns det upp till 70 tusen partiklar - mitokondrier, tack vare vilka cellen andas och får energi för sina aktiviteter.

I vilken cell som helst i en levande organism sker absorption av nödvändiga ämnen och frisättning av onödiga ämnen, andning och delning äger rum, tillsammans med detta utför cellerna speciella funktioner. Således bestämmer cellerna i ögats näthinna styrkan och kvaliteten på ljuset, cellerna i nässlemhinnan bestämmer lukten av ämnen, cellerna i olika körtlar utsöndrar fysiologiskt aktiva ämnen - enzymer och hormoner som reglerar tillväxt och utveckling av kroppen.

Om allt deras stora arbete - sett, hört, identifierat - rapporterar cellerna i djurens nervvävnad genom elektriska impulser till hjärnan - det huvudsakliga koordinerande centret. Biofysik av cellen som helhet och en av dess viktiga avsnitt, kallas cellelektrofysiologi, de studerar hur celler tar emot nödvändig information från det omgivande rummet, hur denna information krypteras i elektriska signaler - impulser, hur biologiska strömmar och potentialer bildas i celler.

Cellerna i en levande organism är nära förbundna med varandra, med hjärnan - huvudkontrollcentret. I själva cellerna, i tusentals av deras strukturella element, äger ordnade biokemiska processer rum. Vad gör dessa hundratusentals reaktioner så koordinerade och exakta?

Faktum är att både en cell och ett separat organ och en hel organism representerar en viss systemet, baseras på specifika lagar om reglering och samtrafik. Dessa egenskaper studeras av den yngsta sektionen - biofysik för kontroll- och regleringsprocesser.

Låt oss prata om denna gren av biofysik med hjälp av följande exempel. Varje mänskligt organ består av ett stort antal celler som utför ett specifikt jobb. Till exempel spelar näsans slemhinna, det så kallade slemepitelet, en speciell roll för luktsinnet. Dess yta är inte mer än 4 cm 2, men den innehåller nästan 500 miljoner luktreceptorceller. Information om deras arbete överförs genom nervfibrer, vars antal når 50 miljoner, till luktnerven och sedan till hjärnan. De signaler som kommer från cellerna i form av primära elektriska impulser måste avkodas korrekt. För att göra detta skickas de till olika delar av hjärnan, som består av ett stort antal celler. Till exempel innehåller bara hjärnhalvorna 2 * 10 10 celler, cerebellum - 10 11 celler. Hjärnan fattar de nödvändiga "besluten" och sänder ut svarssignaler - instruktioner om hur vissa celler, vävnader eller organ ska fungera. Centrala nervsystemet tar emot hundratusentals olika signaler från den yttre miljön om ljud, ljus, lukter och signaler om tillståndet hos själva kroppens celler. Av det som har sagts är det tydligt hur komplexa sammankopplingarna är i alla levande system - i en enda cell eller hela organismen, hur svårt det är att hantera celler, reglera deras tillstånd och kontrollera konsistensen av alla livsprocesser.

Denna viktiga gren av biofysik förlitar sig på mönster som upptäckts av en annan vetenskap - cybernetik. Biofysiker som studerar processerna för kontroll och reglering, med hjälp av dess metoder, har utvecklat ett antal elektroniska modeller, såsom en sköldpadda, en nervcell och processen för fotosyntes, som underlättar studiet av komplexa regleringsfenomen i kroppen.

Studiet av regulatoriska processer i en levande organism visade att de har en fantastisk egenskap - självreglering. Celler, vävnader, organ från levande organismer är självreglerande, självorganiserande, självjusterande, självlärande system. Detta innebär att cellers, organens och organismens arbete som helhet bestäms av de egenskaper och kvaliteter som finns i själva organismen. Därför varje cell eller organ på egen hand, utan hjälp utifrån reglerar beständigheten i sammansättningen av miljön inuti dem. Om, under påverkan av någon faktor, deras tillstånd förändras, hjälper denna fantastiska egenskap dem att återgå till sitt normala tillstånd igen.

Kloroplaster i bladceller ändrar sin plats beroende på belysningens intensitet: i stark belysning är de belägna längs cellväggarna (vänster); med en svag - i hela cellen. Detta är ett exempel på cellulär självreglering.

Här är bara ett enkelt exempel på sådan självreglering. Vi har redan pratat om kloroplasternas viktiga roll i gröna bladceller. Kloroplaster är kapabla till oberoende rörelse i celler under påverkan av ljus, eftersom de är mycket känsliga för det. På en ljus solig dag med hög ljusintensitet ligger kloroplaster längs cellväggen, som om de försöker undvika inverkan av starkt ljus. På mulna, molniga dagar sprider sig kloroplaster över hela cellens yta för att absorbera mer strålar. Övergången av kloroplaster från en position till en annan under påverkan av ljus (fototaxi) sker på grund av cellulär självreglering.

Människans kunskap om naturen och olika levande organismer går så snabbt och leder till så oväntade resultat och slutsatser att de inte passar in i någon enskild vetenskaps ramar. Biofysiken lade grunden för nya grenar av vetenskapen, som vidgade horisonten för mänsklig kunskap. Så det stod ut som en självständig gren av biologin radiobiologi - vetenskapen om effekterna av olika typer av strålning på levande organismer, rymdbiologi, studerar problemen med livet i rymden, mekanokemi, undersöker omvandlingen av kemisk energi till mekanisk energi, som sker i muskelfibrer. På grundval av biofysisk forskning har en ny vetenskap uppstått - bionik, studerar levande organismer för att använda principerna för sitt arbete för att skapa nya och mer avancerade apparater och apparater.

Vi pratade bara om en liten del av forskningen som utförs av biofysiker, men mycket fler exempel skulle kunna ges, både inom området för att studera molekyler, subcellulära strukturer och kroppen som helhet. Varje dag ger nya upptäckter, uppfinningar, värdefulla idéer. Vårt århundrade är en tid av stor framgång inom alla kunskapsområden, inklusive studiet av naturen.

Historien om biologiska forskningsinstitut i Ryssland går tillbaka till slutet av 1800-talet och börjar med bett av rabiata hundar. Imponerad av framgången med rabiesvaccinet som utvecklats av Pasteur, grundades Institute of Experimental Medicine i St. Petersburg i slutet av 1800-talet. Organisationen av institutet initierades och finansierades av Prins A.P. Oldenburgsky. Innan dess var prinsen tvungen att skicka en av sina officerare till Paris för vaccination. 1917 grundades Institutet för fysik och biofysik i Moskva på bekostnad av köpmannen Kh.S. Ledentsov. Detta institut leddes av P.P. Lazarev, som snart visade sig vara nära "Lenins kropp": efter mordförsöket på ledaren för världsproletariatet behövde han en röntgenundersökning.

Biofysiken i Sovjetryssland blev för en tid en "ödets älskling". Bolsjevikerna var besatta av innovation i samhället och visade en vilja att stödja nya riktningar inom vetenskapen. Senare växte Institutet för fysik vid den ryska vetenskapsakademin ur detta institut. Observera att många grundläggande fysiska upptäckter inträffade på grund av forskarnas intresse för biologiska system. Så den berömda italienaren Luigi Galvani gjorde upptäckter inom elektricitetsområdet, studerade djurelektricitet på grodor, och Alessandro Volta gissade att det var ett mer allmänt fysiskt fenomen.

I Sovjetunionen var myndigheterna intresserade av att bedriva vetenskaplig forskning på "bred front". Det var omöjligt att missa någon av de lovande riktningarna som kunde lova militära eller ekonomiska fördelar i framtiden. Fram till början av 1990-talet säkerställde statligt stöd den prioriterade utvecklingen av molekylärbiologi och biofysik. 1992 skickade de nya myndigheterna en entydig signal till forskarna: lönen för en forskare blev lägre än existensminimum, och forskarna tvingades välja mellan emigration och en förändring av sitt verksamhetsområde. Många biofysiker som inte tänkt på emigration tidigare fick åka till väst. Gemenskapen av biofysiker i Ryssland är relativt liten, och om hundratals forskare av flera tusen lämnar det är det omöjligt att inte märka detta.

Till en början led rysk biofysik lite av "ekonomisk" emigration. Utvecklingen av kommunikationsmedel som e-post och Internet har gjort det möjligt att upprätthålla kopplingar mellan forskare och kollegor. Många började hjälpa sina institut med reagenser och vetenskaplig litteratur, och fortsatte forskning om "sina" ämnen. Välkända forskare skapade efter att ha kommit till en ny plats "plattformar" för praktikplatser och inbjudna kollegor. De mest energiska forskarna lämnade, mestadels unga. Detta ledde till att den vetenskapliga personalen "åldrades", vilket också underlättades av specialitetens nedgång i prestige. På grund av oförmågan att leva på en akademisk lön har tillströmningen av studenter till naturvetenskap minskat. En generationsklyfta har uppstått, som nu, efter 15 års förändring, börjar få en allt större effekt: medelåldern för anställda i vissa laboratorier vid Vetenskapsakademien överstiger redan 60 år.

Den ryska biofysiken har inte förlorat sina ledande positioner inom ett antal områden ledda av vetenskapsmän som utbildades på 60-80-talet av 1900-talet. Betydande upptäckter inom vetenskapen gjordes av dessa forskare. Så, som ett exempel, kan vi nämna skapandet under de senaste åren av en ny vetenskap - bioinformatik, vars huvudsakliga prestationer är relaterade till datoranalys av genom. Grunden till denna vetenskap lades tillbaka på 60-talet av en ung biofysiker Vladimir Tumanyan, som var den första att utveckla en datoralgoritm för att analysera nukleinsyrasekvenser. Av detta exempel blir det tydligt hur viktigt det nu är att locka begåvade unga människor till vetenskapen som skulle kunna lägga grunden för nya vetenskapliga riktningar.

Biofysikern Anatoly Vanin upptäckte rollen av kväveoxid i regleringen av cellulära processer redan på 1960-talet. Senare visade det sig att kväveoxid är av stor medicinsk betydelse. Kväveoxid är den huvudsakliga signalmolekylen i det kardiovaskulära systemet. Studien av kväveoxidens roll i detta system tilldelades Nobelpriset 1998. På basis av kväveoxid skapades världens mest populära läkemedel för att öka styrkan "Viagra". Samtidigt publicerades Anatoly Vanins artikel "Free radikaler av en ny typ" 1965 i tidskriften Biophysics. Amerikanska forskare visar nu det som det första arbetet med kväveoxid i en levande organism. En liknande historia hände med kloning - publicerades det första verket också i den inhemska "Biophysics"?

Många prestationer inom biofysikområdet är förknippade med Belousov-Zhabotinsky självsvängande reaktion som upptäcktes av sovjetiska forskare. Denna reaktion ger ett exempel på självorganisering i livlös natur; den tjänade som grunden för många modeller av synergetik som nu är på modet. Oleg Mornev från Pushchino visade nyligen att autovågor utbreder sig enligt de optiska vågornas lagar. Denna upptäckt kastar ljus över den fysiska naturen hos autovågor, som också kan betraktas som biofysikers bidrag till fysiken.

Ett av de mest intressanta områdena inom modern biofysik är analysen av bindningen av små RNA till budbärar-RNA-kodande proteiner. Denna bindning ligger till grund för fenomenet "RNA-interferens". Upptäckten av detta fenomen belönades med Nobelpriset 2006. Världsvetenskapssamfundet har stora förhoppningar om att detta fenomen kommer att hjälpa till att bekämpa många sjukdomar. Analysen av bindningsmekanismerna för RNA-molekyler har framgångsrikt genomförts de senaste åren av en internationell grupp forskare under ledning av Olga Matveeva, som för närvarande arbetar i USA.

Det viktigaste området inom molekylär biofysik är studiet av de mekaniska egenskaperna hos en enskild DNA-molekyl. Utvecklingen av fina tekniker för biofysikalisk och biokemisk analys gör det möjligt att övervaka sådana egenskaper hos DNA-molekylen som styvhet, sträckning, böjning och draghållfasthet. Sådana egenskaper avslöjas i experimentellt och teoretiskt arbete som utförts de senaste åren i Ryssland under ledning av Sergei Grokhovsky och i USA under ledning av Carlos Bustamente. Dessa arbeten är nära besläktade med studier av mekaniska spänningar i en levande cell. Donald Ingber var den förste som påpekade likheten mellan en levande cells mekaniska strukturer och "självstressade strukturer". Sådana strukturer uppfanns i början av 1920-talet av den ryske ingenjören Karl Ioganson och "återupptäcktes" senare av den amerikanske ingenjören Buckminster Fuller.

Ryska biofysikers positioner inom teoriområdet är traditionellt starka. Fysiska fakulteten vid Moscow State University, där de starkaste teoretikerna i landet arbetade och undervisade på 1900-talet, gav mycket till utexaminerade från institutionen för biofysik. Utexaminerade från denna avdelning lade fram ett antal ursprungliga teoretiska koncept och skapade många unika utvecklingar som har funnit sin tillämpning inom medicin. Till exempel utvecklade Georgy Gursky och Alexander Zasedatelev teorin om att binda biologiskt aktiva föreningar till DNA. De föreslog att fenomenet "matrisadsorption" ligger till grund för sådan bindning. Baserat på detta koncept föreslog de ett originalprojekt för syntes av föreningar med låg molekylvikt. Sådana föreningar kan "känna igen" vissa platser på DNA-molekylen och reglera geners aktivitet. Under de senaste åren har detta projekt utvecklats framgångsrikt, läkemedel syntetiseras för ett antal allvarliga sjukdomar. Alexander Zasedatelev tillämpar framgångsrikt sin utveckling för att skapa inhemska biochips som gör det möjligt att diagnostisera onkologiska sjukdomar i ett tidigt skede. Under ledning av Vladimir Poroikov skapades en uppsättning datorprogram som gjorde det möjligt att förutsäga den biologiska aktiviteten hos kemiska föreningar enligt deras formler. Denna riktning gör det möjligt att avsevärt underlätta sökandet efter nya medicinska föreningar.

Galina Riznichenko och hennes kollegor utvecklade datormodeller av de reaktioner som sker under fotosyntesen. Hon leder föreningen "Women in Science, Culture and Education", som tillsammans med Institutionen för biofysik vid Biologiska fakulteten, Moscow State University, håller ett antal viktiga konferenser för den ryska biofysikergemenskapen. Under sovjettiden fanns det många sådana konferenser: flera gånger om året samlades biofysiker för möten, symposier och seminarier i Armenien, Georgien, Ukraina och de baltiska staterna. Med Sovjetunionens kollaps upphörde dessa möten, vilket hade en negativ inverkan på forskningsnivån i ett antal OSS-länder. Under de senaste 15 åren har Vetenskapliga rådet för biofysik vid Vetenskapsakademien hållit två allryska biofysiska kongresser, som stimulerade vetenskapliga kontakter och informationsutbyte mellan ryska forskare. Konferenser tillägnade Lev Blumenfelds och Emilia Frismans minne har börjat spela en viktig roll de senaste åren. Dessa konferenser hålls regelbundet på fysikavdelningarna vid Moscow State University och St. Petersburg State University.

Att döma av finansiella indikatorer bör "handflatan" för de största prestationerna ges till biofysikern Armen Sarvazyan, som skapade ett antal unika utvecklingar inom området för att studera människokroppen med hjälp av ultraljud. Dessa studier är generöst finansierade av den amerikanska militäravdelningen: Sarvazyan äger till exempel upptäckten av ett samband mellan vävnadshydrering (graden av uttorkning) och kroppens tillstånd. Arbetet vid Sarvazyans laboratorium är efterfrågat i samband med de USA-ledda militära operationerna i Mellanöstern.

Omvälvningar i världsbilden lovar upptäckten av Simon Shnol: han upptäckte inflytandet av kosmogeofysiska faktorer på förloppet av fysiska och biokemiska reaktioner. Poängen är att den välkända Gauss-lagen, eller normalfördelningen av mätfel, visar sig vara resultatet av ett grovt medelvärde, vilket inte alltid är giltigt. I verkligheten har alla pågående processer vissa "spektrala" egenskaper på grund av rymdens anisotropi. Den "kosmiska" vinden, som science fiction-författare från 1900-talet skrev om, får sin bekräftelse i subtila experiment och ursprungliga koncept från 2000-talet.

Den mest betydelsefulla för alla människor som lever på vår planet kan vara forskningen av biofysikern Alexei Karnaukhov. Hans klimatmodeller förutspår att vi kommer att möta global avkylning följt av uppvärmning. Inte överraskande har det funnits ett stort intresse från allmänheten för detta ämne. Överraskande nog är filmen "Dag efter imorgon" inte bara baserad på denna idé, utan även på den specifika kylningsmodell som Karnaukhov föreslagit. Golfströmmen, som värmer norra Europa, kommer att sluta ta med värme från Atlanten på grund av att Labradorströmmen, som är motsatt den, kommer att avsaltas på grund av smältningen av glaciärer och en ökning av flödet av nordliga floder , tack vare vilket det kommer att bli lättare och sluta "dyka" under Golfströmmen. Ökningen av flödet av nordliga floder som observerats under de senaste åren och smältningen av glaciärer ger Karnaukhovs prognoser mer och mer grund. Riskerna för klimatkatastrofer ökar kraftigt och allmänheten i ett antal europeiska länder slår redan larm.

Forskning av Robert Bibilashvili från Cardiology Center har lett till betydande resultat för att bota ett antal sjukdomar som tidigare ansågs obotliga. Det visade sig att ett snabbt ingripande (injektion av urokinasenzymet i områden i hjärnan hos patienter som drabbats av en stroke) helt kan ta bort konsekvenserna av till och med mycket allvarliga attacker! Urokinas är ett enzym som bildas av blod och kärlceller och är en av komponenterna i systemet som förhindrar utvecklingen av trombos.

Fram till nyligen har rysk biofysik behållit prioritet inom ett stort antal vetenskapliga områden: Vsevolod Tverdislov är engagerad i original forskning inom området för livets uppkomst, Fazolil Ataullakhanov erhöll ett antal grundläggande resultat för att förstå blodsystemets funktion, under ledarskapet för Mikhail Kovalchuk ett antal områden utvecklas i en ny vetenskap - nanobiologi, de mest intressanta koncepten som för närvarande utvecklas av Genrikh Ivanitsky, Vladimir Smolyaninov och Dmitry Chernavsky ...

Världens biofysiska samfund hälsade entusiastiskt boken "Protein Physics", skriven av Alexei Finkelstein och Oleg Ptitsyn. Tillsammans med boken "The Age of DNA" (i den första ryska upplagan - "The Most Important Molecule") av Maxim Frank-Kamenetsky har denna bok blivit en skrivbordsguide för studenter och forskare från många länder. I allmänhet har rysk biofysik under de senaste 15 åren, trots en betydande minskning av finansieringen, inte förlorat förmågan att generera nya idéer och få ursprungliga resultat. Men försämringen av den vetenskapliga infrastrukturen och instrumentbasen, utflödet av unga människor till mer lönsamma sektorer av ekonomin ledde till att resurserna för vidareutveckling av vetenskapen var uttömda. Den inhemska vetenskapen har tappat lite i hastigheten och intensiteten i sin utveckling. Vetenskapen stöddes av vetenskapsmäns engagemang, hjälp av västerländska kollegor och stiftelser, såväl som betydelsen av tröghet, bestämd av utbildningens mödosamma. Den "räddande" rollen här spelades också av konservatismen i forskarnas förkärlek. Vetenskapen har fått stöd i århundraden tack vare intresset för den från människor från de övre samhällsskikten som finansierar forskning ur egen ficka (tänk på prinsen av Oldenburg). Den akademiska vetenskapens välkända aristokrati räddade sina bärare från "övergångsperiodens frestelser".

Nu kan dessa "ädla don" inom biofysik inte längre hitta och utbilda sin egen sort: unga människor går till kontor inte för att de inte gillar vetenskap, utan för att de inte kan hitta en full belöning för sitt arbete. Underutbildning har blivit vår tids gissel: för att "göra" en riktig vetenskapsman krävs det minst 8-10 år: 5-6 års studier på universitet eller universitet och tre år på forskarskola. Hela denna tid måste den unge mannen stödjas av sina föräldrar, men om han börjar "tjäna lite pengar", slutar det som regel med att han lämnar "till kontoret". Det är dock ganska svårt att hitta föräldrar som har varit redo att vårda sitt barn och tillfredsställa hans intresse för vetenskap i tio år. Sådana föräldrar skulle kunna hittas i forskarsamhället om forskarna själva hade tillräcklig finansiering. Tack vare en lång utbildning får man en "långspelande" specialist, dock leder ett utbildningsuppehåll halvvägs till "avhopp". Det är den irreparable förlusten av unga specialister (och inte prestationer) inom vetenskap som är huvudresultatet av förändringar i rysk biofysik. Förlusten av prestationer och förlusten av forskning i världsklass är en process som fortfarande väntar oss om unga människor inte återvänder till vetenskapen.

Av utländska forskares senaste prestationer kan två noteras: för det första en grupp amerikanska forskare från University of Michigan, ledd av S.J. Weiss upptäckte en av generna som är ansvariga för den "tredimensionella" utvecklingen av biologisk vävnad, och för det andra visade forskare från Japan att mekaniska påfrestningar hjälper till att skapa konstgjorda kärl. Japanska forskare placerade stamceller inuti ett polyuretanrör och tvingade vätska genom röret under varierande tryck. Pulsationsparametrar och mekaniska stressstrukturer var ungefär desamma som i riktiga mänskliga artärer. Resultatet är uppmuntrande - stamcellerna "förvandlades" till cellerna som kantar blodkärlen. Detta arbete möjliggör en djupare förståelse av rollen av mekanisk stress i utvecklingen av organ. På agendan står skapandet av konstgjorda "reservdelar för reparation" av cirkulationssystemet. Vetenskapsnyheter kan ses på scientific.ru.

Sammanfattningsvis kan vi säga att den ryska biofysiken har förlorat mycket i nuet, men den hotas av en allvarligare fara - att förlora framtiden.

Kunskap om mänskliga funktioner är en av de svåraste uppgifterna. Utvecklingen av vetenskapen i de första stadierna sker - differentieringen av discipliner som syftar till en djupgående studie av vissa problem. I det första skedet försöker vi känna till en viss del, och när vi lyckas med detta uppstår en annan uppgift - hur man gör en generell idé. Det finns vetenskapliga discipliner i korsningen av de ursprungliga specialiteterna. Det gäller även biofysiken, som dök upp i skärningspunkten mellan fysiologi, fysik, fysikalisk kemi och öppnade för nya möjligheter att förstå biologiska processer.

Biofysik- en vetenskap som studerar fysiska och fysikalisk-kemiska processer på olika nivåer av levande materia (molekylär, cellulär, organ, hel organism), samt lagar och mekanismer för påverkan av fysiska miljöfaktorer på levande materia.

Fördela-

• molekylär biofysik - kinetik och termodynamik för processer
• cellbiofysik - studie av cellstruktur och fysikalisk-kemiska manifestationer - permeabilitet, bildning av biopotentialer
• sinnesorganens biofysik - fysiska och kemiska mottagningsmekanismer, energiomvandling, informationskodning i receptorer.
• Biofysik hos komplexa system - reglerings- och självregleringsprocesser och termodynamiska egenskaper hos dessa processer
• Biofysik av påverkan av yttre faktorer - utforskar påverkan på kroppen av joniserande strålning, ultraljud, vibrationer, exponering för ljus

Biofysiska uppgifter

1. Etablera mönster av vild natur genom att studera de fysiska och kemiska fenomenen i kroppen
2. Studiet av mekanismerna för påverkan av fysiska faktorer på kroppen

Euler (1707-1783) - lagarna i teorin om hydrodynamik, för att förklara blodets rörelse genom kärlen

Lavoisier (1780) - studerade utbytet av energi i kroppen

Galvani (1786) - grundaren av läran om biopotentialer, djurelektricitet

Helmholtz (1821)

Röntgen - försökte förklara mekanismerna för muskelkontraktion från positionen för piezoeffekter

Arrhenius - lagar för klassisk kinetik för att förklara biologiska processer

Lomonosov - lagen om bevarande och omvandling av energi

Sechenov - studerade transporten av gas i blodet

Lazarev - grundaren av den nationella biofysiska skolan

Pauling - upptäckten av proteinets rumsliga struktur

Watson och Crick - upptäckt av den dubbla strukturen av DNA

Hodgkin, Huxley, Katz - upptäckt av bioelektriska fenomens joniska natur

Prigogine - teorin om termodynamik för irreversibla processer

Eigen - teorin om hypercykler, som grund för evolution

Sakman, Neher - etablerade jonkanalernas molekylära struktur

Biofysik blev i samband med utvecklingen av medicin, eftersom. metoder för fysisk påverkan på kroppen användes där.

Biologin utvecklades och det var nödvändigt att penetrera hemligheterna bakom biologiska processer som inträffade på molekylär nivå

Industrins behov, vars utveckling ledde till verkan av olika fysiska faktorer på kroppen - radioaktiv strålning, vibrationer, viktlöshet, överbelastning

Metoder för biofysisk forskning

• Röntgendiffraktionsanalys- studie av materiens atomstruktur med hjälp av röntgendiffraktion. Fördelningen av elektrontätheten hos ett ämne fastställs från diffraktionsmönstret, och redan från det är det möjligt att bestämma vilka atomer som finns i ämnet och hur de är lokaliserade. Studie av kristallstrukturer, vätskor och proteinmolekyler.
• Kolonnkromatografi- olika fördelning och analys av blandningar mellan 2 faser - mobil och stationär. Det kan vara relaterat till olika grader av ämnesabsorption eller till olika grader av jonbyte. Kan vara gas eller vätska. Fördelningen av ämnen används i kapillärer - kapillärer, eller i rör fyllda med en sorbent - kolonnformig. Kan göras på papper, tallrikar
• Spektralanalys- kvalitativ och kvantitativ bestämning av ett ämne genom optiska spektra. Ämnet bestäms antingen av emissionsspektrum - emissionsspektralanalys eller av absorptionsspektrum - absorption. Ämneshalten bestäms av den relativa eller absoluta tjockleken på linjerna i spektrumet. Inkludera även radiospektroskopi - elektronparamagnetisk resonans och kärnmagnetisk resonans.
• Isotopindikation
• elektronmikroskopi
• ultraviolett mikroskopi- studiet av biologiska föremål i UV-strålar ökar kontrasten i bilden, särskilt av intracellulära strukturer, och det möjliggör studier av andra celler utan preliminär färgning och fixering av preparatet

En av de viktigaste förutsättningarna för tillvaron är adekvat anpassning av funktioner, organ och vävnader, system till miljön. Det sker en ständig balansering av organismen och miljön. I dessa processer är huvudprocessen reglering och kontroll av fysiologiska funktioner.

De allmänna lagarna för implementering, hantering och bearbetning av information i olika system studeras av vetenskapen om cybernetik (cybernetik är ledningskonsten) Ledningslagarna är gemensamma för både människor och tekniska apparater. Framväxten av cybernetik förbereddes genom utvecklingen av teorin om automatisk kontroll, utvecklingen av radioelektronik och skapandet av informationsteori.

Detta arbete presenterades av Shannon (1948) i "The Mathematical Theory of Communication"

Cybernetik behandlar studiet av system av alla slag som kan ta emot, lagra och bearbeta information och använda den för förvaltning och reglering. Cybernetik studerar de signaler och faktorer som leder till vissa kontrollprocesser.

Det är av stor betydelse för medicinen. Analysen av biologiska processer gör det möjligt att kvalitativt och kvantitativt studera regleringsmekanismerna. Informationsprocesser för ledning och reglering är avgörande i organet, d.v.s. är primära, på grundval av vilka alla processer sker.

System- ett organiserat komplex av element som är kopplade till varandra och som utför vissa funktioner i enlighet med programmet för hela systemet. Hjärnans element kommer att vara neuroner. Delarna i ett team är människorna som utgör det. Bara mängden är inte ett cybernetiskt system.

Program- sekvensen av förändringar i systemet i rum och tid, som kan inkorporeras i systemets struktur eller gå in i det utifrån.

Förbindelse- processen för interaktion mellan element med varandra, där det sker ett utbyte av materia, energi, information.

Meddelanden är kontinuerliga och diskreta.

Kontinuerlig har karaktären av ett ständigt föränderligt värde (blodtryck, temperatur, muskelspänningar, musikaliska melodier).

Diskret- består av separata steg eller graderingar som skiljer sig från varandra (delar av mediatorer, kvävebasen av DNA, prickar och streck av morsekod)

Processen att koda information är också viktig. Den kodas av nervimpulser för uppfattningen av information från nervcentra. Kodelement - symboler och positioner. Symboler är dimensionslösa kvantiteter som särskiljer något (bokstäver i alfabetet, matematiska tecken, nervimpulser, molekyler av luktämnen och positioner bestämmer det rumsliga och tidsmässiga arrangemanget av symboler).

Informationskoden innehåller samma information som det ursprungliga meddelandet. Detta är fenomenet isomorfism. Kodsignalen har ett mycket lågt energivärde. Ankomsten av information utvärderas genom närvaron eller frånvaron av en signal.

Budskap och information är inte samma sak, för enligt informationsteorin

Information- ett mått på mängden osäkerhet som elimineras efter att ha mottagit meddelandet.

Möjlighet till ett evenemang a priori information.

Sannolikheten för en händelse efter att ha mottagit informationen är a posteriori information.

Meddelandets informativitet blir större om den mottagna informationen ökar den bakre sannolikheten.

Informationsegenskaper.

1. Information är vettigt bara om det finns dess mottagare (konsument) - "om det finns en TV i rummet, och det finns ingen i den"
2. Närvaron av en signal indikerar inte nödvändigtvis att information sänds, eftersom det finns budskap som inte bär med sig något nytt för konsumenten.
3. Information kan överföras både på den medvetna och undermedvetna nivån.
4. Om händelsen är tillförlitlig (dvs sannolikheten är P=1), innehåller meddelandet att det inträffade ingen information för konsumenten
5. Meddelande om en händelse, vars sannolikhet är P< 1, содержит в себе информацию, и тем большую, чем меньше вероятность события, которого произошло.

Desinformation- negativt värde av information.

Ett mått på händelsernas osäkerhet - entropi(H)

Om log2 N=1 så är N=2

Informationsenhet - bit(dubbel informationsenhet)

H=lg N (hartley)

1 hartleyär mängden information som behövs för att välja en av tio lika sannolika möjligheter. 1 hartley = 3,3 bitar

Regulatorn kan arbeta med kompensation, när effekten på kroppen är en kompenserande åtgärd från regulatorn, vilket leder till normalisering av funktionen

Management syftar till att lansera fysiologiska funktioner, deras korrigering och koordinering av processer.

Den äldsta är den humorala regleringsmekanismen.

nervmekanism.

neurohumoral mekanism.

Utvecklingen av regleringsmekanismer leder till att djur kan röra sig och kan lämna en ogynnsam miljö, till skillnad från växter.

Utpostmekanism (hos människor) - i form av betingade reflexer. På signalstimulans kan vi genomföra åtgärder för att påverka miljön.

Vad är biofysik

Människan söker lära känna världen. I dessa vågor förlitar sig människan på vetenskap och teknik. Enorma radioteleskop hörde "rösten" från avlägsna galaxer, hållbara badyskafer hjälpte till att upptäcka en ny värld med aldrig tidigare skådade djur på havets botten, kraftfulla raketer lämnade gravitationssfären och öppnade vägen till rymden...

Det finns en annan "fästning" i naturen som omger oss. Det här är livet självt. Ja, livet, en levande organism, en levande cell - en osynlig klump av protoplasma (eller cytoplasma) med en kärna innesluten i ett skal - är ett av de mest mystiska fenomenen i världen. Och denna "fästning" måste kapitulera, ett kraftfullt vapen - det mänskliga sinnet river skydden från de mikroskopiska världarna av levande celler, tränger in i livets själva väsen.
Människans studier av naturen går nu så snabbt och leder till så oväntade resultat och slutsatser att de inte passar in i de gamla vetenskapernas ramar. Till exempel har fysiken - en av naturfenomens viktigaste vetenskaper - utvecklats så vitt att det blev nödvändigt att peka ut nya, oberoende områden - kvantfysik, kärnfysik, fasta tillståndets fysik, astronomisk fysik, radiofysik etc. Processen för utvidgning och fördjupning av mänsklig kunskap om naturen har lett till att sådana vetenskapsgrenar har uppstått som studerar processer och fenomen som samtidigt hör till olika kunskapsområden.
En sådan gränsvetenskap, som uppstod i skärningspunkten mellan biologi, fysik och kemi, är biofysik, som spelar en speciell roll i studiet av egenskaperna hos levande materia.
Biofysik är vetenskapen om fysikaliska och fysikalisk-kemiska processer och deras reglering i en levande organism.
Ur biofysiken växer i sin tur nya vetenskaper som vidgar den mänskliga kunskapens horisonter. Det var så radiobiologin stack ut - vetenskapen om olika typer av strålnings verkan på levande organismer; rymdbiologi - en vetenskap som studerar funktionerna i livet i rymden; mekanokemi, som studerar den ömsesidiga omvandlingen av kemisk och mekanisk energi som sker i muskelfibrer; På senare tid har bionik dykt upp, som studerar levande organismer för att använda principerna för deras arbete för att skapa nya, perfekta designanordningar och apparater.
En berättelse om dessa vetenskapliga discipliner som ingår i biofysiken skulle ta för mycket utrymme, så vi kommer bara att prata om de tre huvudriktningarna som utvecklas idag inom biofysik, om dess tre avdelningar - molekylär biofysik, cellulär och biofysik för kontrollprocesser.
Varje vetenskap, inklusive biofysik, består av två delar - teoretiska och experimentella, nära besläktade med varandra, som ömsesidigt kompletterar varandra. Men det finns också skillnader mellan dem. Teoretisk biofysik studerar de primära fenomen och processer som förekommer i biologiska molekyler på modellämnen, som forskare säger, det vill säga på system isolerade från en levande organism eller artificiellt skapade. Dessa modellsystem används för att studera de grundläggande processerna för fotosyntes, naturen hos biopotentialer, bioluminescens och andra fenomen.
Experimentell (tillämpad) biofysik studerar kroppens funktion som helhet och dess individuella organ, med hjälp av metoder och tillvägagångssätt för teoretisk biofysik (biofysik för rörelse, syn, reglering av fysiologiska funktioner).
En av biofysikens stora divisioner kallas som redan nämnts molekylär biofysik. Denna avdelning studerar egenskaperna hos biologiska molekyler, fysikalisk-kemiska processer som förekommer i känsliga celler, deras förhållande till cellulära strukturer. Särskild uppmärksamhet ägnas åt studiet av egenskaperna hos enzymer - proteiner som har förmågan att accelerera (katalysera) biokemiska reaktioner i levande organismer.
Tack vare framgångarna inom molekylär biofysik har människor lärt sig mycket om hur information lagras och överförs i levande celler, hur molekyler och joner rör sig, hur proteiner syntetiseras, hur energi lagras i levande celler. Molekylär biofysik hjälper till vid studiet av fotosyntes.
Alla såg växternas gröna blad. Men förmodligen vet inte alla vilka fantastiska processer som äger rum i ett vanligt blad av en björk eller fågel, äppelträd eller vete. Solen skickar en kolossal mängd energi till jorden, som skulle gå till spillo om det inte vore för de gröna löven som fångar den, skapar organiskt material med dess hjälp och därigenom ger liv åt allt liv på jorden.
Denna mycket viktiga process äger rum i gröna partiklar som finns i bladceller - kloroplaster som innehåller växtpigment - klorofyll och karotenoider.
Delar av ljusenergi absorberas av pigment och producerar fotooxidation av vatten: det ger upp sin elektron till klorofyllmolekylen, och sedan används protonen för att reducera koldioxid till kolhydrater. (En proton och en elektron utgör som du vet en väteatom; denna atom tas bort i delar från en vattenmolekyl. Vatten oxideras och tillsätts koldioxid och kolhydrater erhålls.) Resten av vattnet ( det kallas hydroxyl) bryts ned av speciella enzymer och bildar syre, som alla levande varelser andas.
Vi pratade mycket kort om fotosyntes. Faktum är att omvandlingen av ljusenergi som absorberas av klorofyll till kemisk energi av ämnen som syntetiseras i ett grönt blad är en oändlig kedja av molekylära förändringar. Under denna process passerar elektroner från en molekyl till en annan, molekyler av föreningar med hög energi bildas och sönderfaller, hundratusentals reaktioner inträffar.
Biofysiker har också arbetat hårt för att reda ut denna process, och vi är skyldiga molekylär biofysik att klargöra dess detaljer.
Man kan ställa frågan: varför kämpar forskare så länge och envist över det gröna bladets hemlighet? Faktum är att ett grönt blad är som en miniatyr "fabrik" som producerar ämnen som utgör grunden för mänsklig näring. Man har räknat ut att gröna växter som råvara förbrukar enorma mängder koldioxid per år - 150 000 000 000 g! Om forskare avslöjar det gröna bladets stora mysterium till slut, kommer mänskligheten att få det snabbaste och mest ekonomiska sättet att få mat och andra viktiga produkter, med ett ord, allt som gröna växter ger människor idag.
Molekylär biofysik handlar också om de processer som äger rum i djurorganismer, till exempel i deras sinnesorgan.
En av dessa fantastiska och extraordinära sidor av molekylär biofysik är studiet av lukt. Kemister har skapat cirka 1 miljon organiska föreningar, och nästan alla har sin egen karakteristiska lukt. En person kan urskilja flera tusen lukter, och för vissa ämnen räcker extremt små mängder för att känna dem - bara miljondelar och miljarddelar av ett milligram per liter vatten (till exempel ämnen som skatol, trinitrobutyltoluen, [tillräckligt-7-10) -9 mg/l).
Djur är känsligare än människor. Hundar, till exempel, urskiljer ungefär en halv miljon olika lukter! De kan (särskilt snifferhundar) känna den rätta lukten, även om den är försumbart svag. Det är värt en person bara en liten touch till ämnet - och hunden kan redan avgöra vem som gjorde det. Det finns fall då utbildade snifferhundar hjälpte geologer att hitta malm som låg under jorden på ett djup av 2-3 m.
Men kanske alla överträffas av fiskar och insekter. Vissa fiskar känner ett luktämne vid dess omätligt låga innehåll - 10 "mg/l. Det är som att lösa upp en droppe av ett ämne i 100 miljarder m3 vatten! Fjärilar hittar varandra genom lukten på flera kilometers avstånd. Beräkningar visar att i När det gäller fjärilar upptäcker de nästan en molekyl luktämne per 1 mg luft.Hur detta händer är fortfarande ett mysterium.Vissa forskare föreslår att luktämnen sprider elektromagnetiska vågor, vars energi uppfattas av insekternas känsliga celler och hjälper dem att hitta varandra på så stora avstånd.
Nyligen har biofysikers uppmärksamhet lockat till sig den ovanliga förmågan hos vissa flugarter. Det visar sig att en fluga, som rör ett ämne med sina tassar, omedelbart producerar en noggrann kemisk analys. Mekanismen för detta fenomen är okänd, men det har fastställts att speciella känsliga celler på tassarna bestämmer "smaken" av ämnet med elektromagnetiska medel!
Molekylär biofysik hjälper till att belysa inte bara skillnaderna i luktorganens känslighet och struktur hos olika grupper av djur, fiskar och insekter, utan också själva processen för luktbestämning. Det har nu konstaterats att det finns flera grundläggande (6-7) dofter, vars kombinationer förklarar all deras mångfald. Dessa grundläggande lukter motsvarar vissa typer av luktceller som uppfattar lukten. Celler har fördjupningar i molekylstorlek med en strikt definierad form och storlek, motsvarande formen på molekyler av luktande ämnen (en kamfermolekyl har ett bollliknande utseende, en myskmolekyl har en skiva, etc.). När molekylen hamnar i "sin" fördjupning irriterar den nervändarna och skapar ett luktsinne.
Redan från en kort berättelse är det tydligt att det finns ett nära samband mellan studiet av celler och de molekylära processer som sker i dem, det vill säga mellan molekylär och cellulär biofysik. En av dem studerar molekylära förändringar, egenskaperna hos biologiska molekyler, såväl som de system som bildar molekyler i celler (som de säger, submolekylära formationer), deras egenskaper och förändringar, och den andra studerar cellers egenskaper och funktion - utsöndringsorgan, kontraktil, olfaktorisk, etc.
Utvecklingen av cellbiofysik, som vi nu ska diskutera, underlättades avsevärt av uppfinningen av elektronmikroskopet. Användningen av ett elektronmikroskop med en förstoring på hundratusentals, miljontals gånger har kraftigt utökat vår kunskap om de levande organismerna som bebor planeten, om deras inre struktur. När man studerade en cell med ett elektronmikroskop öppnade sig omedelbart en ny värld av ultramikroskopiska (de minsta) cellulära strukturer. Elektronmikroskop gjorde det möjligt att se olika tjocklekar på membranet, de minsta rören, hundratusentals gånger tunnare än ett människohår, små bubblor, hålrum, tubuli. Studier har visat att även de minsta cellulära strukturerna - mitokondrier, kloroplaster - också har en ganska komplex struktur. Det blev tydligt att varje cell, som verkar vara en enkel klump av protoplasma med en kärna, är en komplex formation med ett stort antal små cellulära partiklar (som man säger, strukturella element) som verkar i en strikt ordning och är sammankopplade i ett komplext, exakt och koordinerat sätt.
Forskarna slogs särskilt av mångfalden av strukturella element. Till exempel, i en nervcell finns det upp till 70 tusen partiklar - mitokondrier, tack vare vilka cellen andas och får energi för sina aktiviteter. Dessutom finns det i cellen upp till hundratusentals av de minsta partiklarna - ribosomer som skapar proteinmolekyler.
Det mest fantastiska är att i vilken liten cell som helst i en levande organism äger exakt koordinerade processer rum: absorption av nödvändiga ämnen och frisättning av onödiga ämnen sker, andning och delning sker. Tillsammans med detta utför cellerna speciella funktioner: cellerna i näthinnan bestämmer styrkan och kvaliteten på ljuset, cellerna i nässlemhinnan bestämmer lukten av ämnen, cellerna i olika körtlar utsöndrar speciella ämnen - enzymer som främjar matsmältningen och hormoner som hjälper kroppens tillväxt och utveckling.
Om allt deras stora arbete - sett, hört, identifierat - rapporterar celler nervelektriska impulser till hjärnan - det huvudsakliga koordinerande centret. Hur celler tar emot nödvändig information från det omgivande rummet, hur denna information krypteras i elektriska signaler-impulser, hur biologiska potentialer bildas i celler, vad är sambandet med hjärnan - alla dessa och många andra frågor studeras av cellbiofysik.
Nyligen har en viktig upptäckt gjorts inom cellbiofysik. Det har länge varit känt att många levande organismer har förmågan att glöda - luminescens. Glödet från många invånare i haven är starkt - fiskar, svampar, stjärnor etc. Men det visar sig att cellerna i alla organismer har luminescens - den så kallade supersvaga glöden. Detta ljus är så obetydligt att endast speciella enheter kan upptäcka det - fotomultiplikatorer som kan förstärka det infallande ljusflödet miljontals gånger. Supersvag glöd observeras i växternas rötter och blad, i cellerna hos olika djurorgan. Supersvag glöd är inneboende i alla celler i levande organismer och uppstår som ett resultat av biokemiska reaktioner som sker i celler.
Forskare har funnit att den supersvaga glöden har sina egna egenskaper hos olika grupper av djur, insekter och växter. Genom intensiteten av den ultrasvaga glöden kan biofysiker redan nu fastställa torka och frostbeständighet hos jordbruksväxter (korn, vete) och därigenom hjälpa växtförädlare och växtfysiologer att förädla de önskade sorterna.
Vi har redan sagt att alla celler är sammankopplade, att reaktionerna som äger rum i dem, trots deras komplexitet, fortsätter med fantastisk regelbundenhet och konstanthet, vi pratade också om den nära kopplingen mellan alla celler och hjärnan. Dessa egenskaper hos celler, organ och hela organismen studeras av en nyligen framväxt gren av vetenskapen - biofysiken för kontroll- och regleringsprocesser.
Låt oss prata om denna avdelnings arbete i följande exempel. Varje mänskligt organ består av otaliga celler, som ofta utför specifika jobb. Till exempel spelar nässlemhinnan, det så kallade luktepitelet, en viktig roll för luktsinnet. Slemhinnan upptar ett område på högst 4 s men innehåller nästan 500 miljoner luktreceptorceller. Information om deras arbete överförs till luktnerven genom nervfibrer, vars antal når 50 miljoner, och sedan till hjärnan. Delarna av hjärnan - hjärnhalvorna - innehåller 2 1010 celler, och i cerebellum finns det ännu fler av dem - 10:e. Även] det är svårt att föreställa sig vilken typ av informationsflöde hjärnan får varje sekund från alla organ och vävnader.
Signalerna som kommer från cellerna i form av primära elektriska impulser måste vara korrekt avkodade, sedan är det nödvändigt att fatta lämpliga "beslut" och sända svarssignaler - instruktioner om hur vissa celler, vävnader eller organ ska fungera generellt under vissa förutsättningar . Det är tydligt att det centrala nervsystemet tar emot tusentals olika signaler från den yttre miljön i form av ljud, ljus, lukter etc. Alltså | vi ser hur komplexa sammankopplingarna är i vilken organism som helst, hur komplext är arbetet med att hantera celler, reglera deras tillstånd, kontrollera konsistensen av alla livsprocesser.
Denna viktiga gren av biofysik förlitar sig på de lagar som upptäckts av en annan vetenskap - cybernetik. Med hjälp av dess metoder har biofysiker som studerar kontroll- och regleringsprocesser utvecklat elektroniska modeller av levande organismer, organ, celler och till och med individuella processer som förekommer i dessa celler. Sådana elektroniska modeller (till exempel en elektronisk sköldpadda, en elektronisk nervcell, en elektronisk modell av fotosyntesprocessen) underlättar studiet av alla | komplexa regleringsfenomen i en levande organism.
Biofysiker som studerar reglering och kontroll i en levande organism har funnit att både celler och organ hos levande organismer är ett system med en fantastisk egenskap. Celler och organ, som biofysiker säger, är SJÄLVreglerande, SJÄLV-organiserande, SJÄLV-justerande, SJÄLV-lärande system, det vill säga allt deras arbete, ovanliga egenskaper och egenskaper som kännetecknar dem, beständigheten i sammansättningen av miljön inuti dem och arbetet de utför – allt beror på processer som flyter i dem.
För att föreställa sig biofysikernas arbete lite mer detaljerat kommer vi att prata om en intressant riktning som uppstod på basis av biofysik och som redan har tagit form i en oberoende biofysikalisk vetenskap - bionik.
Detta är en vetenskap som studerar levande organismer för att skapa perfekta konstgjorda system, maskiner och enheter. Resultaten av bionikforskning har visat att designingenjörer av alla specialiteter har mycket att lära av naturen. Här är några exempel.
Designen av moderna elektroniska datorer inkluderar ett stort antal olika delar (halvledardioder, trioder, motstånd, kondensatorer etc.). Måtten på elektroniska datorer beror på hur många sådana delar (element) som finns i 1 cm3 av maskinen. Ju fler arbetselement i 1 cm3 (den så kallade monteringstätheten), desto mer rymligt är maskinens "minne", desto fler möjligheter att utföra nödvändiga operationer, desto bättre är arbetet. Det visar sig att om den högsta monteringstätheten i maskiners tekniska kretsar når 2000 element i 1 cm3, så är monteringstätheten för hjärnelement 50 tusen gånger större: 100 000 000 element i 1 cm3.

Skillnaden mellan levande organismer och de mest komplexa moderna maskiner och anordningar manifesteras inte bara i struktur, utan också i egenskaper. Ta till exempel synorganen. Djurens ögon är inte bara av olika storlek - från mikroskopiskt små hos en myra (0,1 mm) till jätte (20-30 cm) hos bläckfiskar - utan de skiljer sig även i andra egenskaper.
Det visar sig att hästskofiskens öga kan öka kontrasten mellan kanten på den synliga bilden och den allmänna bakgrunden, så att motivet blir skarpt definierat - precis som de gör på en TV-skärm, vilket ökar eller försvagar kontrasten . En intressant egendom har också ögat av en vanlig kärrgroda. Det är känt att grodan endast livnär sig på rörlig mat - flugor, myggor, insekter. Men om insekten inte rör sig, kommer grodan aldrig att hitta sin mat och kommer att förbli hungrig: dess öga uppfattar bara rörliga föremål och ignorerar bakgrunden.
Det har länge varit känt att nattaktiva skogsfåglar (örnuggla, uggla) ser perfekt i mörkret, men på senare tid har vissa djurs extraordinära förmåga (grodor, möss) att se även "osynliga" joniserande strålar - röntgenstrålar och kosmiska strålar strålning.
Naturen visade sig vara en exceptionell designer som nådde extraordinära höjder av skicklighet inom hörselområdet. Experiment har visat att det mänskliga örat, på grund av sin känslighet, kan uppfatta ljud, vars försumbara intensitet är till och med svår att föreställa sig. Det kan bara jämföras med det "brus" med vilket den termiska rörelsen av molekyler uppstår! Inte mindre slående är gräshoppans hörselorgan, beläget på dess ben. Detta organ låter gräshoppan känna vibrationer, vars storlek (amplitud) är hälften av en väteatoms diameter! Gräshoppans hörsel är så hög känslig att den, när den är i Moskva, kan uppfatta de minsta jordbävningar som inträffar i Fjärran Östern.
Bionics försöker känna till alla de ovanliga egenskaperna hos levande organismer och tillämpa data som erhålls för att skapa maskiner och enheter. Till exempel utvecklar forskare en enhet som gör det möjligt för blinda att läsa böcker med vanliga typografiska typer. En modell av en konstgjord hand har redan skapats, styrd av en persons tanke, närmare bestämt av biopotentialer som uppstår i musklerna. Baserat på studiet av ögonen hos bin och trollsländor (förresten, de har en mycket stor synvinkel - 240-300 °), skapade formgivarna en enhet - en himmelskompass som används vid förflyttning av fartyg och flygplan. Studiet av maneterna ledde till konstruktionen av en anordning som varnar för att en storm börjar om nästan 15 timmar. Listan över enheter som utvecklats av bionik är ganska stor, och även en enkel uppräkning av dem skulle ta lång tid.
Men bionik kopierar inte bara funktionerna och strukturen hos enskilda djurorgan. De utforskar och använder funktionerna i informationsöverföring hos insekter, fåglar och fiskar. Resultaten av dessa arbeten är mycket intressanta. Så nyligen blev det känt att myggor kommunicerar med varandra med hjälp av elektromagnetiska vågor i millimeterområdet (13-17 mm), och räckvidden för mygga "radiostation" är 15 m. Ljuden som görs av myggor när "skräck", "fruktansvärd fara" (till exempel när en fladdermus dyker upp). Forskare arbetar med att skapa ultraljudsenheter som stöter bort skadliga insekter och lockar till sig nyttiga. (Se även artikeln "Vad är teknisk cybernetik och bionik" om bionik.)

Vi pratade bara om en liten del av forskningen som utförs av biofysiker, men mycket fler exempel skulle kunna ges både inom området för att studera molekyler, celler och organismen som helhet. Vårt århundrade är en tid av stora prestationer inom alla kunskapsområden, inklusive kunskapen om levande natur.

A.P. Dubov

Att lägga upp foton och citera artiklar från vår webbplats på andra resurser är tillåtet förutsatt att en länk till källan och foton tillhandahålls.