ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ И ЗАДАЧИ КУРСА
Кафедра микроэлектроники
РЯЗАНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ РАДИОТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ
Б И О Ф И З И К А
Курс лекций проф. Вихрова С.П.
по направлению 653900 "Биомедицинская техника"
(Лекции составлены по книге "Медицинская биофизика"/ Под редакцией В.О.Самойлова.
Из-во Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова.
Л. 1986 г.)
Предметом биофизики является изучение физических и физико-химических процессов, лежащих в основе жизни. По природе объектов исследования, биофизика является типичной биологической наукой, а по методам изучения и
анализа результатов исследования является своеобразным разделом физики. Биофизические методы созданы на основе физических и физико-химических методов изучения природы. В этих методах должны сочетаться трудно совместимые качества:
1. Высокая чувствительность.
2. Большая точность.
Этим требованиям не удовлетворяют полностью никакие методы, однако, наиболее широкое применение получили для биофизических исследований следующие методы:
- оптические;
- радиоспектроскопия
- ультразвуковая радиоскопия;
- электронно-парамагнитная резонансная спектроскопия (ЭПР);
- ядерная магнитная резонансная спектроскопия.
Необходимо отметить, что любые исследования требуют, чтобы регистрирующие приборы не вносили искажений в изучаемый процесс, однако, трудно сравнить какую-либо физическую систему с живым организмом по необычайно высокой чувствительности организма к любым воздействиям на него. Воздействия не просто нарушают нормальный ход биологических процессов, а вызывают сложные приспособительные реакции, разнообразные в различных органах и в различных условиях. Искажение смысла измерений может оказаться столь существенным, что становится невозможно вносить поправки в явления, не свойственные изучаемому объекту. При этом, методы коррекции, используемые с успехом в физике и технике, зачастую бесполезны в биофизике.
Для лучшего понимания области применения биофизических методов, рассмотрим основные направления исследований в биофизике:
1) молекулярная и квантовая биофизика изучают физическую структуру и свойства биологически важных молекул, физические процессы, которые обеспечивают их функционирование, а также исследуют термодинамику биологических систем, перенос энергии и заряда по биомолекулам, квантово-механические особенности их строения;
2) биофизика клетки связана с физическими и физико-химическими свойствами клеточных и субклеточных структур, закономерностями их деления, с особенностями их обмена веществ (метаболизмом), а также, с биофизическими механизмами специальных функций клеток;
3) биофизика органов чувств скрывает физические и физико-химические механизмы восприятия раздражителя рецепторами аппарата сенсорных систем человека и животных на квантовом, молекулярном или клеточном уровнях;
4) биофизика сложных систем изучает проблемы межклеточного взаимодействия, передачи информации в биологических каналах связи и управления функциями живых организмов;
5) биофизика внешних воздействий изучает механизмы воздействия на организм физических факторов среды (например, полей).