В учебнике излагается биофизическая сущность организации и функционирования биологических объектов на клеточном, тканевом уровнях, на уровне органов и организма в целом. Раскрывается природа ионного обмена, биоэлектрогенеза, биомеханики мышечного сокращения и системы кровообращения. Большое внимание уделено методам моделирования биологических процессов. Рассмотрены проблемы взаимодействия биосферы и физических полей окружающего мира. Обсуждаются проблемы собственных излучений организма человека. Прилагаются типовые тесты по каждой главе учебника. Данному учебнику предшествовали два издания учебного пособия этих же авторов.

ПРЕДИСЛОВИЕ

   Биофизика как учебная дисциплина для подготовки специалистов-биофизиков различного профиля преподается уже более 40 лет. В настоящее время эта дисциплина наряду с другими (молекулярная биология, биохимия, физиология и др.) стала базой фундаментального курса наук о жизни. В этом качестве биофизика становится необходимой для специалистов-небиофизиков, среди которых медики, фармацевты, специалисты сельского хозяйства, ветеринарии и др. Биофизика в последнее время представляет интерес и для некоторых гуманитарных специальностей. В связи с этим очевидна необходимость подготовки комплекта учебных пособий по биофизике, ориентированного на специалистов в области наук о жизни, которые в дальнейшем не будут профессиональными биофизиками.
   В соответствии с действующими учебными планами и программами место биофизики определено на младших курсах и она имеет, как правило, ограниченный объем часов. С учетом этого обстоятельства необходимо точное определение минимальной базы для чтения курса и тесной интеграции курса с последующими учебными дисциплинами. Опыт преподавания курса биофизики в медицинском вузе показывает, что минимальной базой дисциплины могут быть вузовские курсы физики, биологии, органической химии. При необходимости предлагаемый курс биофизики может быть реализован на базе углубленных школьных курсов по естественным предметам.
   В соответствии с рекомендациями Международного союза прикладной и чистой биофизики, биофизика включает в себя молекулярную биофизику, биофизику клетки и биофизику сложных систем. Такая градация однако обязательна для научных исследований в области биофизики, в то же время программа учебной дисциплины может отличаться от указанных рекомендаций. В предлагаемом учебном комплекте "Биофизика" предусмотрена ориентация на учебные дисциплины физиологического профиля, поэтому основное внимание уделено клеточной биофизике и биофизике сложных систем. Вопросы молекулярной биофизики традиционно рассматриваются в курсе "Биофизическая химия".
   Данному учебнику предшествовали 2 издания учебного пособия “Биофизика” этих же авторов. Авторы считают своим приятным долгом выразить благодарность сотрудникам кафедры медицинской и биологической физики Московской медицинской академии им. И.М. Сеченова, принимавшим участие в плодотворном обсуждении материалов книги.
   Отдельные главы настоящей книги написаны следующими авторами:
   Глава 1 - В.Ф. Антонов, С.А. Вознесенский
   Глава 2 - В.Ф. Антонов, С.А. Вознесенский
   Глава 3 - В.Ф. Антонов, С.А. Вознесенский
   Глава 4 - A.M. Черныш,В.И. Пасечник
   Глава 5 - С.А. Вознесенский, A.M. Черныш
   Глава 6 - A.M. Черныш, В.Ф. Антонов
   Глава 7 - A.M. Черныш
   Глава 8 - Е.К. Козлова
   Глава 9 - Е.К. Козлова, A.M. Черныш
   Глава 10 - С.А. Вознесенский, A.M. Черныш
   Глава 11 - A.M. Черныш
   Глава 12 - В.И. Пасечник

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие 3

Введение 5

РАЗДЕЛ I. БИОФИЗИКА МЕМБРАН 8

Глава 1. Биологические мембраны. Структура, свойства 8
§ 1. Основные функции биологических мембран 8
§ 2. Структура биологических мембран 9
§ 3. Динамика мембран. Подвижность фосфолипидных молекул в мембранах 16
§ 4. Физическое состояние и фазовые переходы липидов в мембранах 23
§ 5. Модельные липидные мембраны 28

Глава 2. Транспорт веществ через биологические мембраны 32
§ 6. Пассивный перенос веществ через мембрану 33
§ 7. Активный транспорт веществ. Опыт Уссинга 42
§ 8. Электрогенные ионные насосы 44
§ 9. Липидные поры: стабильность и проницаемость мембран 48

Глава 3. Биоэлектрические потенциалы 67
§ 10. Потенциал покоя в клетках 69
§ 11. Потенциал действия  77
§ 12. Распространение нервного импульса вдоль возбудимого волокна 87

Глава 4. Механизмы генерации потенциала действия 90
§ 13. Ионные токи в аксоне. Модель Ходжкина-Хаксли 91
§ 14. Ионные каналы клеточных мембран 96
§ 15. Механизм генерации потенциала действия кардиомиоцита 105

РАЗДЕЛ II. БИОФИЗИКА КЛЕТОК И ОРГАНОВ 112

Глава 5. Электрическая активность органов 112
§ 16. Внешние электрические поля органов. Принцип эквивалентного генератора 112
§ 17. Физические основы электрокардиографии 114
§ 18. Метод исследования электрической активности головного мозга - электроэнцефалография 123

Глава 6. Автоволновые процессы в активных средах 127
§ 19. Автоколебания и автоволны в органах и тканях 127
§ 20. Распространения автоволн в однородных средах 131
§ 21. Циркуляция волн возбуждения в кольце 133
§ 22. Ревербератор в среде с отверстием 135
§ 23. Трансформация ритма в неоднородной активной среде 136
§ 24. Ревербераторы в неоднородных средах 137

Глава 7. Биофизика мышечного сокращения 143
§ 25. Структура поперечно-полосатой мышцы. Модель скользящих нитей 144
§ 26. Биомеханика мышцы 147
§ 27. Уравнение Хилла. Мощность одиночного сокращения 153
§ 28. Моделирование мышечного сокращения 156
§ 29. Электромеханическое сопряжение в мышцах 159

РАЗДЕЛ III. БИОФИЗИКА СЛОЖНЫХ СИСТЕМ 163

Глава 8. Моделирование биофизических процессов 163
§ 30. Основные этапы моделирования 163
§ 31. Математические модели роста численности популяции 167
§ 32. Модель "хищник-жертва" 171
§ 33. Фармакокинетическая модель 175

Глава 9. Биофизика системы кровообращения 181
§ 34. Реологические свойства крови 181
§ 35. Основные законы гемодинамики 187
§ 36. Биофизические функции элементов сердечно-сосудистой системы 191
§ 37. Кинетика кровотока в эластичных сосудах. Пульсовая волна. Модель Франка 193
§ 38. Динамика движения крови в капиллярах. Фильтрационно-реабсорбционные процессы 201
§ 39. Особенности кровотока при локальном сужении сосудов. Резистивная модель 210

Глава 10. Информация и принципы регуляции в биологических системах 220
§ 40. Кибернетическая система. Ее свойства 221
§ 41. Принцип автоматической регуляции в живых системах 223
§ 42. Информация. Информационные потоки в живых системах 226

РАЗДЕЛ IV. БИОСФЕРА И ФИЗИЧЕСКИЕ ПОЛЯ 233

Глава 11. Человек и физические поля окружающего мира 236
§ 43. Естественные источники электромагнитных излучений  237
§ 44. Взаимодействие электромагнитных излучений с веществом 240
§ 45. Виды и свойства радиоактивных излучений 243
§ 46. Дозиметрия ионизирующих излучений  245
§ 47. Естественный радиоактивный фон Земли 248
§ 48. Нарушения естественного радиоактивного фона  251
§ 49. Электромагнитные и радиоактивные излучения в медицине 254

Глава 12. Собственные физические поля организма человека 258
§ 50. Виды физических полей тела человека. Их источники  259
§ 51. Низкочастотные электрические и магнитные поля 263
§ 52. Инфракрасное излучение 268
§ 53. Электромагнитные волны СВЧ-диапазона 272
§ 54. Оптическое излучение тела человека 276
§ 55. Акустические поля человека 277

Список рекомендуемой литературы 283

Формат: DJVU
Язык: Русский

Скачать учебник
Биофизика (В.Ф. Антонов и др.)