Физика скачать реферат

[ книги ] [ рефераты ] [ новости ] [ ридеры ] [ регистрация ] [ вход ]
[ новинки книг ] [ категории книг ] [ правила ]

Биофизические исследования в физике скачать реферат

Интерес физиков к биологии в XIX в. непрерывно возрастал. Одновре¬менно и в биологических дисциплинах усиливалась тяга к физическим методам исследования. Последние все шире проникали в самые различ¬ные области биологии. С помощью физики расширяются информационные возможности микроскопа. В начале 30-х годов XX в. появляется элект¬ронный микроскоп. Эффективным орудием биологического исследования становятся радиоактивные изотопы, все более совершенствующаяся спек¬тральная техника, рентгено-структурный анализ. Расширяется сфера при¬менения рентгеновых и ультрафиолетовых лучей; электромагнитные ко¬лебания используются не только как средства исследования, но и как факторы воздействия на организм. Широко проникает в биологию и, осо¬бенно физиологию, электронная техника.
Наряду с внедрением новых физических методов развивается и так называемая молекулярная биофизика. Добившись огромных успехов в по¬знании сущности неживой материи, физика начинает претендовать, поль¬зуясь традиционными методами, на расшифровку природы живой мате¬рии. В молекулярной биофизике создаются весьма широкие теорети¬ческие обобщения с привлечением сложного математического аппарата. Следуя традиции, биофизик стремится в эксперименте уйти от очень слож¬ного («грязного») биологического объекта и предпочитает изучать пове¬дение выделенных из организмов веществ в возможно более чистом виде. Большое развитие получает разработка различных моделей биологических структур и процессов — электрических, электронных, математических и т. п. Создаются и изучаются модели клеточного движения (например, ртутная капля в растворе кислоты, совершающая ритмические движения, подобно амебе), проницаемости, нервного проведения. Большое внима¬ние привлекает, в частности, модель нервного проведения, созданная Ф. Лилли. Это железное проволочное кольцо, помещенное в раствор со¬ляной кислоты. При нанесении на него царапины, разрушающей поверх¬ностный слой окисла, возникает волна электрического потенциала, кото¬рая очень похожа на волны, бегущие по нервам при возбуждении. Изу¬чению этой модели посвящается много исследований (начиная с 30-х годов), использующих математические методы анализа. В дальней¬шем создается более совершенная модель, базирующаяся на кабельной теории. Основой ее построения явилась некоторая физическая аналогия между распределением потенциалов в электрическом кабеле и нервном
Остальные области молекулярной биофизики пользуются меньшей по¬пулярностью. Среди них следует отметить математическую биофизику, лидером которой является Н. Рашевский. Математическая биофизика свя¬зана со многими областями биологии. Она не только описывает в мате¬матической форме количественные закономерности таких явлений, как рост, деление клеток, возбуждение, но и пытается анализировать слож¬ные физиологические процессы высших организмов. В США школой Ра-шевского издается журнал «Математическая биофизика».

Биофизические исследования в биологии
Сильным толчком для формирования биофизики послужило возникнове¬ние в конце XIX — начале XX в. физической химии, продиктованное необходимостью выявления механизмов, лежащих в основе химического взаимодействия. Эта новая дисциплина сразу же привлекла к себе вни¬мание биологов тем, что она открывала возможность познания физико-химических процессов в тех «грязных», с точки зрения физика, живых системах, с которыми им трудно было работать. Ряд направлений, возник¬ших в физической химии, породил такие же направления в биофизике.
Одним из крупнейших событий в истории физической химии была разработка С. Аррениусом (Нобелевская премия, 1903) теории электроли¬тической диссоциации солей в водных растворах (1887), вскрывшая при¬чины их активности. Эта теория вызвала интерес физиологов, ко¬торым была хорошо известна роль солей в явлениях возбуждения, проведения нервных импульсов, в кровообращении и т. д. Уже в 1890 г. молодой физиолог В. Ю. Чаговец выступает с исследованием «О приме¬нении теории диссоциации Аррениуса к электромоторным явлениям в живых тканях», в котором попытался связать возникновение биоэлектри¬ческих потенциалов с неравномерным распределением ионов. Несколько позже с аналогичными соображениями выступил американский биолог Ж. Лёб, признавший позже приоритет Чаговца.
В перенесении физико-химических представлений на биологические явления принимает участие целый ряд основоположников физической химии. Исходя из явления движения ионов солей, В. Нернст (1908) сформулировал свой известный количественный закон возбуждения: по¬рог физиологического возбуждения определяется количеством перенесен¬ных ионов. Физик и химик В. Оствальд разработал теорию возникно¬вения биоэлектрических потенциалов, основанную на допущении наличия на поверхности клетки полупроницаемой для ионов мембраны, способной разделять ионы противоположных зарядов. Тем самым были заложены основы биофизического направления в толковании проницаемости и структуры биологических мембран в широком смысле.

Физиология клетки.
Возникновение новых направлений в физиологии животных и человека, коренное изменение многих сложившихся ранее представлении и кон¬цепций, связанные с переходом к исследованиям на клеточном, субкле¬точном и молекулярном уровнях организации жизни, относятся к 40-м го¬дам нашего столетия. Эти события, знаменующие настоящий перелом в развитии физиологических наук, явились следствием современной науч¬но-технической революции. Грандиозные достижения физики и техники, в особенности электроники, автоматики и вычислительной техники, дав¬шие в руки физиологов принципиально новые методы сбора и анализа информации, привели к технической революции в этой области знания. Подтвердилась справедливость высказывания И. П. Павлова, что наука движется толчками в зависимости от успехов, делаемых методикой.
Созданной в наше время новой инструментальной технике физиоло¬гия обязана фундаментальными открытиями, возможностью проникнове¬ния в интимные процессы жизнедеятельности, в их внутреннюю орга¬низацию и механизм их регуляции.

Техническое перевооружение физиологии
На протяжении десятка лет неузнаваемо изменился облик физиологиче¬ской лаборатории. Старая аппаратура, служившая исследователям более столетия, отжила свой век и перекочевала в музеи истории науки.
Особенно ценными оказались следующие качества новой инструмен¬тальной техники: высокая чувствительность и точность измерительной аппаратуры, ее быстродействие, возможность преобразования одних про¬цессов в другие (например, механических и тепловых в электрические), возможность хранения и воспроизведения информации, осуществимость синхронного исследования нескольких физиологических процессов, воз¬можность проведения наблюдений на расстоянии, малые габариты и вес многих приборов. Стал достижим точный количественный и временной анализ микропроцессов (изменений температуры в 0,000001°, механиче¬ских перемещений, составляющих микроны, электрического напряжения, равного микровольтам), происходящих в микрообъектах (одиночных клет¬ках и их структурах) в микроинтервалы: времени (в течение долей мил¬лисекунды). Применение современной инструментальной техники и раз¬работка большого числа новых методов исследования оказали влияние решительно на все отделы физиологии.
Развитие общей физиологии тесно связано с успехами в изучении функций клеток и их структур. Еще в начале XX в. К. А. Тимирязев сетовал на то, что физиология клетки «пока и неосуществима, так как пе придумано еще ни весов, ни термометров, ни гальванометров для клеточки». В настоящее время такие приборы сконструированы, и это явилось одной из важнейших предпосылок создания подлинно экспери¬ментальной физиологии клетки. Другой предпосылкой следует считать успехи морфологического и биохимического исследования клетки, также связанные с применением новой исследовательской техники.
Для понимания происходящих в клетке физиологических процессов чрезвычайно велико значение исследований, выполненных при помощи электронного микроскопа. Благодаря его применению доказано наличие поверхностной мембраны, толщиной 70—80. А, оспаривавшееся некоторы¬ми исследователями, было обнаружено существование сложных систем внутриклеточных мембран и раскрыта их пространственная организация. Выяснилось, что мембраны представляют собой обязательный структурный элемент клетки. Особое внимание физиологов привлекли исследования саркоплазматической сети (ретикулума) мышечных волокон. Это образо¬вание, впервые обнаруженное при помощи светового микроскопа, было вновь открыто Ф. Шёстрандом и Б. Андерсоном в середине 50-х годов благо¬даря применению электронного микроскопа, позволившего изучить детали его строения. Изучена структура миофибрилл — сократительных элемен¬тов мышечных волокон. Посредством электронной микроскопии сверхтон¬ких срезов мышц в сочетании с исследованием рассеяния рентгеновых лучей под малыми углами установлено, что миофибриллы состоят из двух систем нитей, которые различаются по толщине и химическому составу. Полагают, что более толстые нити образованы миозином, более тонкие — актином. Нити одной системы входят своими концами в промежутки между нитями другой системы, причем между теми и другими имеются связывающие их поперечные мостики. Э. Хаксли (Нобелевская премия, 1963), обнаруживший такую структуру миофибрилл (1955—1956), выска¬зал предположение, что во время сокращения происходит скольжение одной системы нитей по другой.
Велики и достижения современной биохимии, получившей возможность изучать роль различных внутриклеточных образований в процессах об¬мена веществ. Этими возможностями биохимия обязана методикам уль¬трацентрифугирования, ультразвуковой дезинтеграции, электрофореза, хроматографии, пламенной фотометрии, масс-спектрометрии, изотопной ин¬дикации, адсорбционной спектроскопии, ауторадиографии, люминесцент¬ного анализа, определения двойного лучепреломления в потоке и мно¬гим другим, основанным на новейших достижениях физики и техники.

Термодинамика систем вблизи равновесия (линейная термодинамика). Первый и второй законы термодинамики
Предметом термодинамики является рассмотрение общих закономерно¬стей превращения энергии при ее переносе в форме теплоты и работы между телами.
В зависимости от характера обмена энергии и массы с окружающей средой через границы системы различают три группы систем. Изолированные системы не обмениваются с внешней средой ни энергией, ни массой, они полностью изолированы от влияния окружающей среды. Системы, которые через свои границы обмениваются энергией с окружающей средой, но не могут обмениваться массой (веществом), относятся к закрытым системам. Открытые системы обмениваются с окружающей средой и энергией, и массой.
Всякая система характеризуется определенными свойствами, или термоди¬намическими параметрами. Их совокупность определяет термодинамическое состояние системы, поэтому изменение хотя бы одного из параметров приводит к изменению термодинамического состояния системы в целом.
Процессы, протекающие в системе и изменяющие ее состояние, могут быть равновесными или неравновесными. Равновесные, или обратимые, процессы протекают в системе таким образом, что вызванные ими изменения в состоянии системы могут произойти в обратной последовательности без дополнительных изменений в окружающей среде. Наоборот, неравновесные, или необратимые, процессы, к которым относятся реальные превращения в природе, не обладают этими свойствами, и их протекание в обратном направлении сопровождается остаточными изменениями в окружающей среде. В классической термодинамике рассматриваются главным образом равновесные состояния системы, при ко¬торых ее параметры сохраняют свое значение во всех точках системы и не изменяются самопроизвольно во времени.
Первый закон термодинамики. Этот закон — обобщение многовекового опыта человечества, он является законом сохранения энергии в применении к процессам преобразования теплоты.
Обычная запись первого закона термодинамики имеет вид
Q=dU+A
и означает, что теплота Q, поглощенная системой из внешней среды, идет на увеличение внутренней энергии dU системы и совершение работы  против внешних сил.
В общем случае  включает работу против сил внешнего давления pdv и максимальную полезную работу, сопровождающую химические превращения:
A=A'max+pdv

Добавлен: 13.01.2012, 12:59 [ Скачать с сервера (59.0 Kb) ]
Категория: Физика | Добавил: Lakomka
Просмотров: 1585 | Загрузок: 251
Рейтинг: 5.0/1

форма входа

Логин:
Пароль:

объявления

С помощью этой книги вы научитесь готовить суши, роллы и множество других блюд кухни Японии.
Вы задаетесь вопросами «В чем феномен лидерства?» и «Можно ли научиться быть лидером»? Тогда эта книга для вас. На примере одной из самых драматичных историй великих путешествий автор показывает разные модели лидерства, основываясь на многочисленных документах.

Эта художественная книга входит в список обязательных к прочтению на курсе ...
Сегодня многие маркетологи осознают необратимость изменений, происходящих в маркетинговой среде, и необходимость поиска новых путей и методов привлечения и удержания потребителей. Написанная живым и понятным языком, эта книга рассказывает о том, как, комбинируя инструменты прицельного и массового маркетинга, можно сократить маркетинговые расходы ко...
Цвет войны – не защитный хаки и не кроваво-красный. Цвет войны – черный. Траурное дымное небо. Черные от въевшейся грязи, запредельной усталости и хронического фронтового недосыпа лица. Черная, как битум, запекшаяся кровь. Иссиня-черные раздутые тела убитых. Черные кресты немецких танков. И даже золотые церковные купола сквозь смоляной дым пожарищ ...

объявления

Дифференциальный каскад

[Радиоэлектроника] - скачать

Активизация познавательной деятельности учащихся посредством физического эксперимента.

[Физика] - скачать

Регулировка массы тела в процессе спортивной тренировки

[Физкультура и Спорт] - скачать

Взаимодействие двух параллельных проводников с током

[Физика] - скачать

Диаграмма направленности антенны

[Радиоэлектроника] - скачать

- Рюкзаки женские – модные и функциональные
- Русские писатели за границей
- Pyccкaя peaлиcтичecкaя литepaтypa 1881-1910-x гг.
- Москвичи определились с тем, как должен выглядеть читательский билет
- Намаз и как его читать
- Нюансы выбора самогонного аппарата
- Атмосферная коррозия
- Коллектор водоснабжения: что это, как правильно выбрать
- УЗИ внутренних органов
- Выбираем комод из массива
- Пepвыe пoэтичecкиe oпыты Aлeкcaндpa Aлeкcaндpoвичa Блoкa
- СБКТС — что это
- Автоюрист по страховым спорам
- Что такое читмил?
- Центробежный насос
- Клееный профилированный брус
- Пушкин и его эпоха в романе «Евгений Онегин»
- Особенности и достоинства речных круизов
- Что такое лотки для теплотрасс? Какие функции они выполняют?
- Aлeкcaндp Paдищeв pyccкий пиcaтeль XVIII вeкa
- Bлияниe нayки нa литepaтypy
- Литepaтypoвeдeниe и иcкyccтвoзнaние
- Черкассы: достопримечательности и описание
- Хмельницкий (город): достопримечательности
- Достопримечательности Винницы
- Филocoфcкo-иcтopичecкaя кoнцeпция poмaнa «Пeтepбypг» Aндpeя Бeлoгo
- Poмaн «Пeтepбypг» Aндpeя Бeлoгo: o Poccии и peвoлюции
- Виды бейджей. Размер бейджа и его предназначение
- Преимущества окон из лиственницы
- Спутниковый интернет и его преимущества
- Прокат автомобилей: преимущества и достоинства
- Мягкая кровля: виды, особенности монтажа, преимущества
- Яблоня — особенности выращивания и выбора саженцев
- Общие сведения и краткая история Майкопа
- Что такое вывод из запоя
- Пoэтичecкoe твopчecтвo Aндpeя Бeлoгo нaчaлa 1900-x гг.
- «Cимфoнии» Aндpeя Бeлoгo и иx xyдoжecтвeнныe ocoбeннocти
- Первый раз в детский сад. Медицинская карта для детского сада
- Что такое лотки для теплотрасс? Какие функции они выполняют?
- Пpeкpacный и cтpaшный миp в пoэзии A. A. Блoкa
- Pacцвeт пoэтичecкoгo тaлaнтa A. A. Блoкa в 1910-e гг.
- Виды теплообменников, их устройство и принцип работы
- Мебельный крепеж – виды и особенности применения
- Балет для взрослых: в чем преимущество популярного танцевального направления
- Тайский бокс и его особенности
- Что такое аккумулятор и для чего он нужен в автомобиле?
- Преимущества работы вебкам модели на студии
- Достоинства сигар и их история
- Как выбрать лучшего адвоката по уголовным делам?
- Пepвыe пoэтичecкиe oпыты Aлeкcaндpa Aлeкcaндpoвичa Блoкa