Cтраница 1
Биофизическая химия - раздел биофизики, изучающий физико-химические основы жизнедеятельности: кинетика и катализ биологических процессов; физико-химические основы электрических явлений в клетке; физико-химические основы коллоидного состояния протоплазмы, реакции биополимеров на клеточном уровне. [1]
Мартина Введение в биофизическую химию посвящена изложению основ физической химии биологически важных соединений - белков, нуклеиновых кислот и родственных им веществ. Успехи, достигнутые за последнее время в исследованиях структуры и свойств этих соединений, настолько велики, что вышедшие несколько лет назад под тем же названием монографии Эдсалла и Уимена в США и А. Г. Пасынского в Советском Союзе уже не могут полностью удовлетворить запросы читателей. В то же время круг проблем, затронутых в этой книге, несколько отличается от того, который рассмотрен в указанных выше монографиях, и, пожалуй, вернее отражает тенденции развития этой области исследований в наши дни. [2]
Невозможно провести границу между молекулярной биофизикой и биофизической химией, так же как нельзя провести границу между молекулярной физикой и физической химией. Классификация областей знания имеет всегда исторический и не строго определенный характер. Молекулярная физика и соответствующие разделы физической химии различаются не столько объектами и содержанием исследований, сколько идейными подходами, определяемыми до некоторой степени соответствующими традициями. [3]
Успешное развитие химии в целом как интегральной науки невозможно без гармоничного развития частных ( дифференцированных) химических наук, но не изолированных, а взаимно дополняющих и обогащающих друг друга. В этом смысле надо признать, что классическая химия в последние годы заметно отстает в своем развитии от некоторых естественно-химических наук, таких как геохимия, биохимия, биофизическая химия и др. Наиболее важный их вывод, который следует перенять науке о свойствах вещества - это то, что существуют чрезвычайно простые и универсальные законы функционирования и развития как живой, так и неживой природы, законы, общие для физических, химических и биологических процессов. Установлено, что поведение химических и биологических субстратов генетически строго закодировано. Хакен [31, 32]) новая интегральная междисциплинарная наука, получившая название синергетика - наука о самоорганизации сложных систем, устойчивости и распаде структур различной природы. Мандельбротом ( 1980 г. [33]) была предложена теория фракталов - структур, состоящих из частей, подобных целому и обладающих дробной мерностью. Было установлено, что практически все окружающие нас объекты в том или ином аспекте проявляют фрактальные свойства. Следствием философского обобщения этой теории явилась идея единства материального мира, о том, что мир зиждется на неких законах, и все процессы мира имеют единое происхождение и аналогичные законы поведения. [4]
Успешное развитие химии в целом как интегральной науки невозможно без гармоничного развития частных ( дифференцированных) химических наук, но не изолированных, а взаимно дополняющих и обогащающих друг друга. В этом смысле надо признать, что классическая химия, в частности физхимия, все еще преподносится на уровне докибернетического века и в последние годы заметно отстает в своем развитии от некоторых естественно-химических наук, таких как геохимия, биохимия, биофизическая химия и др. Наиболее важный их вывод, который следует перенять науке о свойствах вещества, - это то, что существуют чрезвычайно простые и универсальные законы функционирования и развития как живой, так и неживой природы, законы, общие для физических, химических и биологических процессов. Установлено, что поведение химических и биологических субстратов генетически строго закодировано. Хакен [19]) новая интегральная междисциплинарная наука, получившая название синергетика. Синергетика занимается изучением процессов самоорганизации, устойчивости и распада структур различной природы, формирующихся в системах, далеких от равновесия. Интегрирующая роль синергетики заключается в признании и использовании идеи единства материального мира и аналогичности законов поведения систем как живой, так и неживой природы. Движущей силой самоорганизации синергетических структур является стремление открытых систем при нестационарных процессах к снижению производства энтропии ( теорема И. [5]
Во всем этом ярко выражается как специфичность, так и единство и взаимосвязь химической и биологической форм движения. Это обусловлено как наличием генетической связи между ними, так и подчинением всеобщим закономерностям движения материального мира, качественно различными формами которого они являются. Органическая химия, биохимия, биогеохимия, биофизическая химия, радиационная биология представляют убедительные доказательства объективной взаимосвязи этих двух форм движения. На основе их общности возникла теория академика А. И. Опарина о происхождении жизни на Земле. В ней исследуются условия и характер качественного перехода от неживой материи к живой, от неорганических химических структур к белку, способному к самовоспроизведению и обмену. [6]
Наши знания о живых организмах достигли сейчас такого уровня, на котором основным объектом биологического исследования оказывается уже не клетка, а молекула. Такое смещение на молекулярный уровень приводит к тому, что биология все больше и больше смыкается с химией. Биологически важные молекулы в большинстве случаев имеют очень сложное строение; многие из них, и как раз наиболее важные, являются макромолекулами. Свойства биологически важных молекул, обус ловливающие их функцию и определяющие их специфичность, по большей части зависят от их химических и физических характеристик. Предмет этой книги, биофизическая химия, имеет дело главным образом с физико-химическими свойствами биологически важных молекул. [7]
Мы начнем с рассмотрения основных законов, управляющих поведением небольших биологически важных молекул, затем обсудим методы характеристики биополимеров и после этого перейдем к изучению свойств различных биополимеров и связей между ними. Наша цель при изложении отдельных тем состоит не столько в проведении детального анализа, сколько в том, чтобы охватить предмет в целом. Помещенные в конце каждой главы вопросы, не требующие для своего решения громоздких математических выкладок, помогут, как мы думаем, сконцентрировать внимание читателя на самом главном. Само собой разумеется, что при таком небольшом объеме книги невозможно было исчерпывающим образом рассмотреть все вопросы биофизической химии. Но автор надеется, что его труд окажется полезным в качестве вводного руководства, знакомящего с различными направлениями современных исследований. Читателю, желающему получить более подробную информацию по отдельным вопросам, следует обратиться к оригинальным работам, перечисляемым в конце каждой главы. [8]