БИОФИЗИКА, биоложи физика – ъанлы материйанын мцхтялиф тяшкил сявиййяля риндя (молекул, щцъейря, организм вя популйасийа сявиййяляриндя) баш верян вя биол. просеслярин ясасы олан гаршылыглы тясирлярин физики вя физики-кимйяви механизмляри щаггында елм. Б.-нын тяшяккцлц вя инкишафы биол.-нын физика, физики-кимйа вя рийазиййат елмляри иля сых гаршылыглы ялагясиндя баш вермишдир. Фундаментал вя Тятбиги Биофизиканын Бейнялхалг Ит- тифагы (1961) тяряфиндян гябул едилмиш вя биофизики тядгигатларын ясас обйектляри вя сащялярини якс етдирян тяснифата ясасян, Б.-нын ашаьыдакы бюлмяляри вар: молекулйар Б. (макромолекулларын вя молекул комплексляринин физики вя физики-кимйяви хассялярини тядгиг едир); щцъейря Б.-сы (щцъейря функсийасынын физики-кимйяви ясасларыны, мембранларын молекулйар гурулушунун вя щцъейря ор- ганелляринин функсийалары иля ялагясини, щцъейрядя баш верян просеслярин коорdинасийасынын ганунауйьунлугларыны, онларын механики вя електрик хассялярини, щцъейря просесляринин термодинамика вя енерэетикасыны юйрянир); мцряккяб системляр (айры-айры органелляр, бцтюв организмляр вя популйасийалар) Б.-сы; просеслярин идаря олунмасы вя тянзимлянмяси Б.-сы (биол. системлярдя идаряетмя принсипляринин моделляшдирилмяси иля мяшьул олур). Б. чярчивясиндя, щямчинин биомеханика, биол. оптика, биомагнетизм, биотермодинамика айырд едилир. Мцхтялиф физики амиллярин (ишыг, ионлашдырыъы
шцалар, електромагнит сащяси вя с.) биол. системляря тясир механизмини юйрянян елм сащяляри дя Б.-йа аиддир.
Биофизиканын йаранма тарихи. Биол. обйектлярин физики хассяляринин юйрянилмясинин башланьыъы механиканын ясасыны гоймуш Г. Галилей вя Р. Декартын (17 яср) ишляри иля ялагяляндирилир. Онлар илк дяфя щяйат фяалиййятинин бязи просеслярини механиканын принсипляри ясасында изащ етмяйя тяшяббцс эюстярмишдиляр. Мяс., Р. Декарт щесаб едирди ки, инсан организми гейри-цзви мяншяли ъисми тяшкил едян щямин елементлярдян ибарят мцряккяб машына бянзяйир. Ъ. Борелли щейванларын щярякят механизмляринин тясвириндя механиканын принсиплярини тятбиг етмишдир. 1628 илдя У. Щарвей щидравлика ганунлары ясасында ган дювранынын механизмини тясвир етмишдир. 18 ясрдя ъанлы организмлярдя эедян физики-кимйяви просеслярин дярк едилмясиндя физика сащясиндяки кяшфлярин вя онун рийази апаратынын тякмилляшмясинин мцщцм ящямиййяти олмушдур. Физики йанашмаларын тятбиги дягиг елмлярин експериментал цсулларынын вя идейаларынын биол.-йа дахил едилмясиня тякан верди. Л. Ейлер дамарларда ганын щярякятинин рийази ифадясини тясвир етди. М.В. Ломоносов дад вя эюрмя щиссиййаларынын тябияти щаггында бир сыра цмуми мцлащизяляр сюйлямиш, рянэли эюрмяйя аид илк нязяриййялярдян бирини иряли сцрмцшдцр. А. Лавуазйе вя П. Лаплас гейри-цзви вя цзви ъисмляр кимйасы ганунларынын ващидлийини эюстярдиляр вя мцяййян етдиляр ки, тяняффцс просеси зяиф йанманын аналогудур вя ъанлы организмляр цчцн истилик мянбяйидир. “Ъанлы електрик”и кяшф етмиш Л. Галвани иля А. Волта арасында йарадыъылыг мцзакиряси електрофизиолоэийанын ясасыны гойду. 19 ясрдя биол.-нын инкишафы биол. структур вя просеслярин физики-кимйяви хассяляри щаггында биликлярин зянэинляшмяси иля мцшайият олунмушдур. С. Аррениусун мящлулларын електролиз нязяриййясини, В. Нернстин биоелектрик щадисяляриня аид ион нязяриййясини йаратмалары бюйцк ящямиййятя малик иди. Ойанманын йаранмасы вя синир системи цзря йайылмасы механизминя даир тясир потенсиалларынын тябияти вя ролу щаггында (Щ. Щелмщолс, Е. Дцбуа-Реймон вя Й. Бернштейн, Алманийа) ясас тясяввцрляр ялдя едилмишди. Щцъейря вя тохумаларын фяалиййятиндя осмос вя електрик щадисяляринин ящямиййяти Ж. Лйоба (АБШ), В. Нернст вя Р. Щереранын (Алманийа) ишляри сайясиндя айдынлашдырылмышдыр. Бцтцн бунлар Е. Дцбуа-Реймона имкан вермишдир ки, организмлярин мадди щиссяъикляриндя онлардан кянарда фяалиййят эюстяря билмяйяъяк щеч бир йени гцввянин ашкарланмадыьы барядя нятиъя чыхарсын. И.М. Сеченов ганда газларын щяллолмасы ганунауйьунлугларыны вя щярякятин биомеханикасыны тядгиг етмишдир. Синир тохумаларынын ойанмасынын ионларын ейни олмайан щярякятлилийиня ясасланан конденсатор нязяриййясини В.Й. Чаговетс тяклиф етмишдир. К.А. Тимирйазев эцняш спектринин айры-айры сащяляринин фотосинтез фяаллыьына тясирини мцяййян етди, фотосинтез просесинин сцряти иля йарпаглардакы хлорофиллярин мцхтялиф спектрал тяркибли ишыьы удмасы арасындакы мигдари ганунауйьунлуьу мцяййянляшдирди. Щярякятин, ешитмя вя эюрмя органларынын, фотосинтезин, синир вя язяля тохумаларында електрикщярякятвериъи гцввянин йаранма механизминин, щцъейря вя тохумаларын щяйат фяалиййяти цчцн ион мцщитинин тядгиги заманы физика вя физики-кимйанын идейа вя цсулларындан истифадя едилирди. 1905–15 иллярдя Н.К.Колтсов щцъейрялярин щяйатында физики-кимйяви амиллярин (сятщи эярилмя, щидроэен вя диэяр катионларын гатылыьы) ролуну юйрянди. Ойанманын ион нязяриййясинин инкишафында (1916), фотокимйяви реаксийаларын кинетикасынын юйрянилмясиндя П.П.Лазаревин хидмяти вардыр. 20 ясрин 2-ъи йарысында Б.-дя газанылан наилиййятляр щям физики вя кимйяви методлар, нязяри йанашмаларын инкишафы вя тякмилляшмяси, щям дя електрон щесаблама техникасынын тятбиги иля билаваситя баьлы иди. Атом енержисинин щяртяряфли мянимсянилмяси радиобиолоэийа сащясиндя тядгигатлара эюстярилян ма- раьы стимуллашдырырды.
Биофизиканын мцасир истигамятляри. Мцасир Б.-да 2 ясас истигамяти гейд етмяк олар: нязяри Б. биол. системлярин термодинамикасынын цмуми проблемлярини, биол. просеслярин динамик тяшкили вя тянзимлянмяси мясялялярини щялл едир, гаршылыглы тясирлярин физики тябиятини, макромолекулларын вя онларын комплексляринин структуруну, дайаныглылыьыны, молекулдахили динамик мцтящярриклийини вя онларда енержинин трансформасийасыны юйрянир; тящлили цмуми нязяри тясяввцрляр ясасында апарылан конкрет биоложи просеслярин Б.-сы ъанлыларын мцхтялиф тяшкил сявиййяляриндя баш верян биол. щадисялярин молекулйар механизмляриня нцфуз етмякля баьлыдыр. Организм вя щцъейрялярин термодинамик хассяляринин ачыг систем кими баша дцшцлмяси, термодинамиканын 2-ъи гануну ясасында ачыг системин тякамцл мейарларынын дайаныглы щал цчцн дцрцст ифадя едилмяси (И.Р. Пригожин); популйасийалар вя ферментатив реаксийалар сявиййясиндя рягси просеслярин механизмляринин ачылмасы Б.-нын цмумбиоложи ящямиййят дашыйан наилиййятляриня аиддир. Щомоэен ачыг системлярдя диссипатив структурларын юз-юзцня ямяляэялмя шяраити фяал мцщитлярдя автодальа просесляри нязяриййясиня ясасян мцяййян едилиб. Морфоэенез, бактериал култураларын бюйцмяси заманы низамлы структурларын формалашмасы, синир импулслары вя синир ойанмаларынын нейрон шябякяляриндя йайылмасы просесляринин моделляри бу ясасда гурулур. Нязяри Б.-нын инкишафда олан сащяси биол. мялуматларын йаранмасыны, тябиятини вя онун ентропийа иля ялагясини, низамсызлашма шяраити вя мцряккяб биол. системлярдя юзцнябянзяр фрактал структурларын ямяля эялмясини юйрянир. Б.-да конкрет биол. просеслярин тящлили биополимерлярин (зцлалларын вя нуклеин туршуларынын) физики-кимйяви хассяляринин тядгиги щаггында мялуматлара, онларын гурулушуна, молекулдахили мцтящярриклийин юзцнцгурма механизмляриня вя с. ясасланыр. Мцасир експериментал цсулларын илк яввял рентэенструктур анализин, радиоспектроскопийа, спектрофотометрийа, електрон тунел микроскопийа, атом эцъ микроскопийасы вя лазер спектроскопийасынын тятбигинин бюйцк ящямиййяти вардыр. Онлар биол. обйектлярин бцтювлцйцнц позмадан молекулйар чеврилмялярин механизмляри щаггында мялумат ялдя етмяйя имкан верир. Беля ки, 1954 илдя Ъ. Кендрц вя М. Перутс, зцлалын рентэеноструктур анализини апарараг, молекулда атомларын олдуьу йерин щесабланмасы цсулуну тяклиф етдиляр. Онлар бу цсулла миоглобин вя щемоглобинин фяза структуруну тяйин етдиляр (21 ясрин башланьыъында 1000-я йахын зцлалын структуру мцяййянляшдирилмишдир). Ферментлярин вя онларын фяал мяркязинин фяза структурунун мцяййян едилмяси ферментатив катализин молекулйар механизмлярини анламаьа вя бунун ясасында нязярдя тутулан йени дярман маддяляринин планлы шякилдя йарадылмасына йол ачмышдыр. Нязяри молекулйар Б. сащясиндя електрон-конформасийа гаршылыглы тясирляр (Л.А. Блцменфелд, М.В. Волкенштейн) вя зцлалын стохастик хассяляри (О.Б. Птитсын) щаггында тясяввцрляр биол. макромолекулларын фяалиййят принсиплярини анламанын ясасыны тяшкил едир. Биол. мембранларын хассялярини, он ларын молекулйар тяшкилини, зцлал вя липид компонентляринин комформасийа мцтящярриклийини, темп-рун тясириня гаршы давамлылыьыны, липидлярин пероксид оксидляшмясини, онларын мцхтялиф ион вя гейри- електролитляр цчцн кечириъилийинин айдынлашдырылмасыны, ион каналларынын молекулйар гурулушуну вя фяалиййят механизмини, щцъейрялярарасы гаршылыглы тясирляри яняняви олараг Б. юйрянир. Биол. структурларда електронларын дашынмасы вя електронун щяйяъанланма енержисинин транsформасийасы иля ялагядар енержинин (бах Биоенерэетика) чеврилмяси механизмляриня бюйцк диггят йетирилир. Ъанлы системлярдя йаранан сярбяст радикалларын ролу вя ящямиййяти ионлашдырыъы шцаларын даьыдыъы тясири нятиъясиндя (Н.М. Емануел, Б.Н. Тарусов) мцяййян едилиб. Б.-нын бюлмяляриндян бири – биол. кимйа иля щямсярщяд олан механокимйа язялялярин йыьылмасы, киприк вя гамчыларын щярякяти, органел вя протоплазманын щцъейрялярдя йердяйишмяси иля баьлы кимйяви вя механики енержилярин гаршылыглы чеврилмясинин механизмлярини юйрянир. Биол. структурларын ишыг квантлары иля (фотосинтез, эюрмя, дяри юртцйцня тясир вя с.) гаршылыглы тясирлярин илкин просеслярини, биолцминессенсийа вя фототроп реаксийаларын механизмлярини, ултрабянювшяйи вя эюрцнян ишыьын биоложи обйектляря тясирини (фотодинамик еффект) юйрянян квант Б.-сы мцщцм йер тутур. Фотокимйяви вя бир сыра фотобиоложи просеслярдя триплет щалларын ролуну щяля 1940-ъы иллярдя А.Н. Теренин ашкар етмишдир. Сонралар А.А. Красновски ишыгла щяйяъанланмыш хлорофилин фотосинтезин илкин просесляринин ясасы олан оксидляшмя-редуксийа чеврилмяляриня уьрамасы габилиййятини эюстярди. Лазер спектроскопийасынын мцасир цсуллары фотоиндуксийалашмыш електрон кечидляринин кинетикасы, атом групларынын 10–15 –10–6 с–1 вя даща бюйцк тезлик диапазонунда рягсляри барядя билаваситя мялумат верир. Б.-нын наилиййятляри хейли дяряъядя тиббин вя еколоэийанын инкишафы иля ялагядардыр. Тибби Б. организмдя (щцъейрядя) молекулйар сявиййядя патоложи дяйишикликлярин башланьыъ мярщялясинин ашкар едилмяси иля мяшьулдур. Хястяликлярин илкин диагностикасы хястялийи мцшайият едян ган вя тохума нцмуняляринин електрик кечириъилийинин, биолцминессенсийанын, спектрал дяйишикликлярин гейд едилмясиня ясасланыр (мяс., хемилцминессенсийа сявиййясиня эюря липидлярин пероксид оксидляшмясинин хцсусиййяти щаггында мцлащизя сюйлямяк олар). Еколожи Б. абиотик амиллярин (темп-р, ишыг, електромагнит сащяси, антропоэен чирклянмяляр вя с.) организмляря тясирини, онларын йашама габилиййяти вя давамлылыьыны тящлил едир. Еколожи Б.-нын ян мцщцм вязифяси екосистемлярин вязиййятинин гиймятляндирилмяси цчцн експресс-цсулларын инкишаф етдирилмясидир.
Яд: Байер В. Биофизика М., 1962; Аккерман Ю. Биофизика. М., 1964; Биофизика. М., 1968; Жаботинский А.М. Концентрационные автоколебания. М., 1974; Блюменфельд Л.А. Проблемы биологической физики. 2-е изд. М., 1977; Иваницкий Г.Р., Кринский В.И., Сельков Е.Е. Математическая биофизика клетки. М., 1978; Н и к ол и с Г., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах. М., 1979; Кантор Ч., Шиммел П. Биофизическая химия. 2-е изд. М., 1984; Волькенштейн М.В. Биофизика. 2-е изд М, 1988; Рубин А.Б. Биофизика. М., 1999–2000, т. 1–2; Финкельштейн А.В., Птицын О.Б. Физика белка. М., 2002.
