Молекулярна біофізика

Визначення і загальна характеристика

МОЛЕКУЛЯ́РНА БІОФІ́ЗИКА  — розділ біофізики, що вивчає структуру і фізичні властивості біологічних об’єктів (живих систем) на молекулярному рівні. Осн. завданням М. б. є з’ясування фіз. механізмів, що лежать в основі біол. функцій молекул (зокрема каталітич. активності ферментів, роботи біомолекуляр. моторів, мембран. та внутрішньоклітин. рецепторів і транспортерів, макромолекул клітин. каркасу тощо), а також визначення базових фіз. принципів самоорганізації живих систем на молекуляр. рівні. Гол. увага М. б. зосереджена на дослідж. фіз. основ структур. організації та функціонування біол. молекул, у першу чергу білків, нуклеїн. кислот, гомо- та гетерополісахаридів, мембран. ліпідів. Фіз. структура біол. молекул зумовлює їхні біол. функції, тому М. б. вивчає не лише простор. та фіз. особливості зв’язків між атомами, але й внутрішньо- і міжмолекулярні взаємодії, пов’я­за­ні з розподілом заряду в молекуляр. орбіталях всередині молекул та на їхній поверхні. М. б. також досліджує структурну рухливість біол. молекул і окремих частин молекули, що має важливе значення для реалізації їхніх біол. функцій та залежить від природи молекул і фіз. параметрів середовища, в яких вони перебувають. М. б. — міждисциплінарна наука, що є невід’єм. складовою сучас. молекулярної біології, молекулярної генетики, молекуляр. імунології, біохімії, мембранології, клітин. біофізики, біо­енерге­тики, квант. біології, матем. і ком­п’ютер. моделювання біол. структур. Водночас М. б. безпосередньо пов’язана з термодинамікою, кінетикою, молекулярною фізикою, квантовою фізикою, фізичною хімією, колоїдною хімією та навіть механікою, що дозволяє розглядати біомакромолекулярні структури як нанорозмірні молекулярні машини. Завдяки цій особливості М. б. можна вважати переконливим свідченням єдності живої та неживої матерії. Таким чином, М. б. — це міждисциплінарна галузь знань, що поєднує в собі біол., фіз., хім., інж., матем. і філософ. концепції, а також сучасні комп’ютерні технології. М. б. утвердилася як самостійна дисципліна у 2-й пол. 20 ст. Її становлення та розвиток передусім пов’язані з наук. діяльністю лауреатів Нобелів. премії — австр. фізика Е. Шрьодінґера (1933), амер. фізика та хіміка Л.-К. Полінґа (1954, 1962), амер. біохіміка Дж. Вотсона, англ. біофізиків Ф. Кріка та М. Вілкінса, англ. біо­хіміка М.-Ф. Перуца (усі — 1962), а також індій. фізика та біофізика Г. Рамачандрана. В Україні вагомий внесок у розвиток і становлення М. б. зробили О. Бах, О. Палладін, Я. О. Парнас, М. Гулий, В. Бєліцер, С. Комісаренко, С. Костерін, М. Курський, О. О. Кришталь, П. Костюк, Г. Єльська, Д. Говорун, О. Корнелюк. М. б. використовує широкий спектр методів, серед яких — термодинамічні, диференціал. скануюча калориметрія, молекулярна дифузія, гідродинамічні, аналітичне ультрацентрифугування, електрофоретичні, спектроскопічні (електронна, інфрачервона та флуоресцентна спектроскопія, спектроскопія розсіяного світла, спектроскопія електрон. і ядер. магніт. резонансу, когерентна спектроскопія), метод детектування поодиноких молекул, мас-спектрометрія.

Завантажити статтю