Біофізичні дослідження у фізиці
Інтерес фізиків до біології в XIX ст. безперервно зростав. Одночасно і в біологічних дисциплінах посилювалася тяга до фізичних методів дослідження. Останні все ширше проникали в самі різні галузі біології. За допомогою фізики розширюються інформаційні можливості мікроскопа. На початку 30-х років XX в. з'являється електронний мікроскоп. Ефективним знаряддям біологічного дослідження стають радіоактивні ізотопи, все більш удосконалюється спектральна техніка, рентгено-структурний аналіз. Розширюється сфера застосування рентгенових і ультрафіолетових променів; електромагнітні коливання використовуються не тільки як засоби дослідження, але і як фактори впливу на організм. Широко проникає в біологію і, особливо фізіологію, електронна техніка.
Поряд з впровадженням нових фізичних методів розвивається і так звана молекулярна біофізика. Домігшись величезних успіхів у пізнанні сутності неживої матерії, фізика починає претендувати, користуючись традиційними методами, на розшифровку природи живий матерії. У молекулярної біофізики створюються вельми широкі теоретичні узагальнення із залученням складного математичного апарату. Слідуючи традиції, біофізик прагне в експерименті піти від дуже складного (В«брудногоВ») біологічного об'єкта і воліє вивчати поведінку виділених з організмів речовин в можливо більш чистому вигляді. Великий розвиток отримує розробка різних моделей біологічних структур і процесів - електричних, електронних, математичних і т. п. Створюються і вивчаються моделі клітинного руху (наприклад, ртутна крапля в розчині кислоти, яка здійснює ритмічні рухи, подібно амебі), проникності, нервового проведення. Велика увага приваблює, зокрема, модель нервового проведення, створена Ф. Ліллі. Це залізне дротове кільце, вміщене в розчин соляної кислоти. При нанесенні на нього подряпини, руйнує поверхневий шар оксиду, виникає хвиля електричного потенціалу, яка дуже схожа на хвилі, біжать по нервах при збудженні. Вивченню цієї моделі присвячується багато досліджень (починаючи з 30-х років), що використовують математичні методи аналізу. Надалі створюється більш досконала модель, що базується на кабельної теорії. Основою її побудови з'явилася деяка фізична аналогія між розподілом потенціалів в електричному кабелі і нервовому
Решта області молекулярної біофізики користуються меншою популярністю. Серед них слід відзначити математичну біофізику, лідером якої є Н. Рашевський. Математична біофізика пов'язана з багатьма областями біології. Вона не тільки описує в математичній формі кількісні закономірності таких явищ, як зростання, поділ клітин, збудження, а й намагається аналізувати складні фізіологічні процеси вищих організмів. У США школою Ра-Шевській видається журнал В«Математична біофізикаВ».
Біофізичні дослідження в біології
Сильним поштовхом для формування біофізики послужило виникнення в кінці XIX - початку XX в. фізичної хімії, продиктоване необхідністю виявлення механізмів, що лежать в основі хімічної взаємодії. Ця нова дисципліна відразу ж привернула до себе увагу біологів тим, що вона відкривала можливість пізнання фізико-хімічних процесів у тих В«бруднихВ», з точки зору фізика, живих системах, з якими їм важко було працювати. Ряд напрямків, що виникли в фізичної хімії, породив такі ж напрямку в біофізики.
Одним з найбільших подій в історії фізичної хімії була розробка С. Арреніус (Нобелівська премія, 1903) теорії електролітичної дисоціації солей у водних розчинах (1887), що розкрила причини їх активності. Ця теорія викликала інтерес фізіологів, яким була добре відома роль солей в явищах збудження, проведення нервових імпульсів, в кровообігу і т. д. Вже в 1890 р. молодий фізіолог В. Ю. Чаговець виступає з дослідженням В«Про застосування теорії дисоціації Арреніуса до електромоторним явищам в живих тканинах В», в якому спробував зв'язати виникнення біоелектричних потенціалів з нерівномірним розподілом іонів. Дещо пізніше з аналогічними міркуваннями виступив американський біолог Ж. Леб, який визнав пізніше пріоритет Чаговця.
У перенесенні фізико-хімічних уявлень на біологічні явища бере участь цілий ряд основоположників фізичної хімії. Виходячи з явища руху іонів солей, В. Нернст (1908) сформулював свій відомий кількісний закон збудження: поріг фізіологічного збудження визначається кількістю перенесених іонів. Фізик і хімік В. Оствальд розробив теорію виникнення біоелектричних потенціалів, засновану на припущенні наявності на поверхні клітини напівпроникною для іонів мембрани, здатної розділяти іони протилежних зарядів. Тим самим були закладені основи біофізичного напрямки в тлумаченні проникності і структури біологічних мембран в широкому сенсі.
Фізіологія клітини
Виникнення нових напрямків у фізіології тварин і людини, докорінна зміна багатьох сформованих раніше поданні та концепцій, пов'язані з переходом до дослідж...
