Лекция 10

3.

2.

1.

Связь биофизики с другими науками. Содержание медицинской и биологической физики.

Биофизика, значение физики для биологии и медицины.

Материя и формы движения материи. Физика, ее предмет и методы исследования.

Вводная лекция

Лекция №1

В материалистической философии материя определяется как основа всех явлений в мире. Для определения материи выделяют две основные ее характеристики:

- материя – это то, что существует объективно, независимо от чьего-либо сознания и ощущения;

- материя отображается нашими ощущениями и, следовательно, познаваема.

К видам материи относятся:

1. Элементарные частицы – электроны, протоны, фотоны и др.

2. Совокупность небольшого числа элементарных частиц – атомы, молекулы, ионы.

3. Физические тела, представляющие собой совокупность множества элементарных частиц.

4. Физические поля – гравитационные, электрические, магнитные, электромагнитные, ядерные, посредством которых взаимодействуют различные материальные частицы.

В материалистической философии - движение есть способ существования материи. Выделяют несколько форм движения материи:

- механическая;

- физическая;

- химическая;

- социальная.

Эти формы являются наиболее общими, т.к. любое сложное движение может быть представлено в виде их совокупности.

Физика изучает наиболее простую форму движения материи: механические, атомно-молекулярные, гравитационные, электромагнитные, внутриатомные и внутриядерные процессы. Поэтому можно сказать, что предмет исследований физики – это наиболее общие закономерности явлений природы.

Основным методом познания в области естественных наук является наблюдение. Наблюдение – это изучение явления в естественных для него условиях, с сохранением всех его связей с другими явлениями. Среди этих связей есть основные, а есть второстепенные или случайные. После многократного проведения наблюдений полученный материал обобщают и создают гипотезу.

Гипотеза – это научное предположение, которое объясняет какое-либо явление и требует проверки экспериментом. Воспроизведение явления в искусственных условиях с исключением влияния на его протекание второстепенных связей, называется физическим экспериментом. Если результаты физического эксперимента подтверждают гипотезу, она становится физической теорией, а установленные ею основные связи называются физическим законом. Каждый физический закон, в зависимости от круга физических явлений, для которых он применим, имеет свою область применения. Физические законы, имеющие наиболее широкую область применения, называются фундаментальными. К таким законам относятся, например, закон сохранения энергии, законы Ньютона.

Биофизика –это биологическая наука о физико-химических явлениях в живых системах, находящихся в неразрывной связи с окружающей средой. Объектом биофизического исследования является живая система. Это может быть часть клетки, отдельная клетка, отдельный орган, целый организм. Каждая такая система обладает рядом свойств, делающих невозможным сведение биофизического изучения к изучению физики живого объекта. Такими свойствами являются: раздражимость живых систем, наличие в них обмена веществ, способность к росту, способность к движению протоплазмы, способность живых систем к размножению. Современная биофизика выдвигает еще пять характеристик живого: авторегуляция и авторегистрация, дискретность, адаптация и адеквация, микро- и макроэволюция, биопотенциалы живых систем. Основная задача биофизики заключается в том, чтобы на конкретном биологическом материале показать, каким образом процессы, протекающие в живом организме по законам неорганического мира, переходят в качественно новые, уже физиологические явления.

Основные методы биофизики – физические, но приспособленные к особенностям живых организмов, а именно:

- методы должны обладать высокой чувствительностью и точностью, поскольку исследуемые параметры обычно невелики;

- методы не должны вносить значительных искажений в структуру и свойства исследуемого объекта;

- методы должны позволять исследовать живую, ненарушенную биологическую систему.

Этим условиям соответствуют прежде всего достижения современной электроники. Широко используются в биофизике оптические методы, различные методы спектроскопии, в т.ч. радиоспектроскопия (методы ЭПР и ЯМР), а также радиоизотопные методы.

Значение физики для биологии и медицины можно охарактеризовать следующими основными аспектами:

- из всех дисциплин, преподаваемых в медицинских ВУЗах, биофизика наиболее продуктивно развивает навыки научного мышления, формирует мировоззрение врача.

В повседневной жизни человек познает окружающий мир, воспринимая его явления посредством органов чувств. При обследовании больного в качестве явлений выступают симптомы заболеваний. Однако для глубокого понимания природы явлений нужно проникнуть в их сущность. В медицине под этим понимают этиологию (причину болезни) и патогенез (механизм развития заболевания). Переход от явления к сущности представляет собой абстрагирование, для чего необходим научный метод. Лечение, направленное только на устранение симптомов заболевания, далеко не всегда эффективно.

- биофизика, наряду с другими науками является теоретической основой современной биологии.

- результаты физических исследований используются при анализе жизненных процессов.

- физические методы исследования и физическая аппаратура широко применяются в медицинской практике и биологических исследованиях.

По решению Международной ассоциации общей и прикладной биофизики к разделам этой дисциплины относятся: молекулярная биофизика, биофизика клетки, биофизика органов чувств и сложных систем.

Молекулярная биофизика рассматривает строение и физические свойства биологических молекул (белков и нуклеиновых кислот), а также кинетику и термодинамику биологических процессов.

Биофизика клетки исследует ультраструктуру клетки, ее физические и физико-химические особенности, а также проявления функциональной активности клеток: проницаемость, биоэлектрические потенциалы.

Биофизика органов чувств занимается выяснением механизмов рецепции, трансформации энергии внешних стимулов специфические реакции нервных клеток и механизмов кодирования информации в органах чувств.

Биофизика сложных систем исследует проблемы регулирования и саморегулирования многоклеточных систем.

Иногда выделяют еще раздел биофизики, в котором исследуются первичные стадии действия физических факторов (ионизирующих излучений, света, ультразвука) на организм.

К настоящему времени сформировался круг вопросов, который можно охарактеризовать как медицинскую биофизику. К основным задачам, стоящим перед ней, относятся:

- исследование физических и физико-химических основ патологических процессов;

- выявление физических и физико-химических параметров, которые можно было бы использовать для диагностики функционального состояния организма;

- углубление представлений о механизмах действия на организм тех факторов, которые применяются в физиотерапии и диагностике.

Биофизика тесно связана с другими науками. Биофизическая проблема трансформации энергии в рецепторах в связи с теорией познания интересует философов и психологов. В медицине широко применяется воздействие физико-химических факторов, электричества, магнитной, световой энергии, ультразвука на организм. Сведения о механизмах и результатах воздействия физических факторов на живые организмы имеют значение для сельскохозяйственных наук, генетики, радиобиологии, космической биологии. Биофизические исследования способствуют решению многих проблем физиологии труда и спорта.

Условно можно выделить семь аспектов биофизического исследования природы:

1. Астробиологический – исследование возможности существования жизни вне нашей планеты, с учетом особенностей физических условий.

2. Организменный – изучение влияния на отдельный организм условий внешней среды.

3. Органный – изучение органов и их систем (дыхательной, кровеносной).

4. Клеточный – изучение функционирования отдельных изолированных клеток.

5. Субклеточный – изучение отдельных частей клетки (нейроаксонов, дендритов, синапсов).

6. Молекулярный – изучение роли молекул в жизнедеятельности клеток, макромолекул белков, нуклеиновых кислот.

7. Атомный – выяснение роли тех или иных атомов в деятельности клетки.

Вопросы общей физики, биофизики и медицинской электроники, необходимые для врача, объединяются в курс «медицинская и биологическая физика»

Дата добавления: 2013-12-13