Энциклопедический курс, излагающий основные разделы предмета — молекулярную биофизику, биофизику клетки и биофизику сложных систем, включая проблемы биологической эволюции. Второе издание переработано по сравнению с первым, вышедшим в 1981 г., и дополнено новыми разделами (бионеорганическая химия и биофизика, топология ДНК, акустическая рецепция, биолюминесценция и др.).
Для студентов — биологов и физиков, специализирующихся в области биофизики и физико-химической биологии.
Табл. 44. Ил. 332. Библиогр. 83 назв.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ко второму изданию........... 7
Предисловие к первому изданию........... 7
Г лава 1. Задачи и методы биофизики......... 9
§ 1.1. Место биофизики в естествознании...... 9
§ 1.2. Физика и биология............ 10
§ 1.3. Живая и неживая природа......... 13
§ 1.4. Биологическая индивидуальность........ 14
§ 1.5. Фипалиам и каузальность......... 15
§ 1.6. Свойства открытых систем.......... 16
§ 1.7. Разделы и методы биофизики......... 20
Глава 2. Химические основы биофизики....... 23
§ 2.1. Химия и биология............ 23
§ 2.2. Аминокислоты............. 25
§ 2.3. Электролиты............. 27
| 2.4. Состав и первичная структура белков...... 32
| 2.5. Нуклеиновые кислоты........... 36
§ 2.6. Адепилаты.............. 40
§ 2.7. Хиралыюсть биологических молекул...... 42
5 2.8. Углеводы и липиды........... 46
§ 2.9. Кофакторы, витамины, гормоны........ 48
§ 2.10. Основные биохимические процессы....... 52
§ 2.11. Сильные и слабые взаимодействия....... 54
Глава 3. Физика макромолекул.......... 59
§ 3.1. Макромолекулы и высокоэластичность...... 59
§ 3.2. Внутреннее вращение и поворотная изомерия .... 62
§ 3.3. Конформациопная теория макромолекул...... 67
§ 3.4. Макромолекула как кооперативная система..... 73
§ 3.5. Клубок и глобула............ 76
§ 3.6. Методы исследования макромолекул....... 79
§ 3.7. Полиэлектролиты ,,,..,...... 84
Глава 4. Физика белка ...,.*....... 87
§ 4.1. Задачи физики белка........... 87
| 4.2. Конформации полипептидной цепи....... 88
.§ 4.3. Водородная связь и структура воды....... 94
§ 4.4. Переходы спираль — клубок . ,....... 99
§ 4.5. Белковая глобула и гидрофобные взаимодействия . . . 104 5 4.6. Связь между первичной и пространственной структурами
белка................ 108
| 4.7. Структура и устойчивость глобулы....... 112
S j.~. Антитела и антигены........... 122
s 4.J. Фибриллярные белки ....,., i >•. 128
130 13О
136
138
14О
144
148
154
15»
163
166-
17»
Глава 5. Методы исследования структуры биополимеров . . .
§ 5.1. Рентгсноструктурный анализ........
§ 5.2. Диффузное рассеяние рентгеновских лучей растворами
биополимеров ...........
§ 5.3. Методы ядерной физики........
§ 5.4. Электронные спектры поглощения.....
§ 5.5. Люминесценция..........
§ 5.6. Естественная оптическая активность .... § 5.7. Естественная оптическая активность биополимеров .
§ 5.8. Магнитная оптическая активность ,......
§ 5.9. Колебательные спектры..........
| 5.10. Спектры ядерного и электронного парамагнитного резонанса
Г л а в а 6. Физика ферментов...... . > . • .
| 6.1. Химическая кинетика и катализ . . . . .. . . , . 173-
| 6.2. Кинетика простых ферментативных реакций .... 177
§ 6.3. Химические аспекты действия ферментов ..:»... 182 | 6.4. Конформационные свойства ферментов . , . . . . 189»
| 6.5. Физика фермент-субстратного взаимодействия"'. . . . 192
' § 6.6. Электронно-конформационные взаимодействия . . . . 195
' | 6.7. Кооперативные свойства ферментов...... 199-
§ 6.8. Миоглобин и гемоглобин..........206-
' § 6.9. Бионеорганическая химия и биофизика......215
Глава 7. Физика нуклеиновых кислот.........22О
• § 7.1. Молекулярная биология и физика.......22О
, f 7.2. Структура нуклеиновых кислот........222
§ 7.3. Внутримолекулярные взаимодействия в двойной спирали 231
.1 7.4. Термодинамика плавления двойной спирали.....233
. | 7.5. Кинетика расплетания двойной спирали . . . . . . 242
§ 7.6. Взаимодействие двойной спирали с малыми молекулами и
ионами............... 246-
§ 7.7. Редупликация ДНК............24*
| 7.8. Топология ДНК............. 254
Глава 8. Физика биосинтеза белка . . . . ... . . 258-
§ 8.1. Проблема генетического кода.........258-
§ 8.2. Биосинтез белка.............262
§ 8.3. Транскрипция и обратная транскрипция......266
| 8.4. Транспортные РНК............269>
§ 8.5. Трансляция..............272
§ 8.6. Расшифровка генетического кода и его смысл ~^ . . . 276-
§ 8.7. Мутации . . ......../. . . . . 282
§ 8.8. Регуляция генов . . . '..........287
Глава 9. Неравновесная термодинамика в биологии .... 301
§ $.1. Информация и энтропия..........301
§ 9.2. Неравновесные процессы . . . .... . . . 307
§ 9.3. Сопряжение потоков...........31О
§ 9.4. Сопряжение химических реакций........312
| 9.5. Стационарные состояния линейных систем.....316>
' § 9.6. Сопряжение химических реакции с переносом вещества 322
§ 9.7. Процессы, далекие от равновесия........326
Глава 10. Физика мембран............332
§ 10.1. Мембраны клетки ........ • • . . 332
§ 10.2. Структура мембран...... . . . . . 334
§ 10.3. Конформациошше свойства мембран ...... 337
§ 10.4. Пассивный мембранный транспорт . . . •.• '• . . , 341
§ 10.5. Активный мембранный транспорт ...:... 345
§ 10.6. Перенос заряженных частиц через мембраны .... 351
§ 10.7. Молекулярная рецепция ...... .•'... 354
Глава 11. Физика нервного импульса ..... .... 359
§ 11.1. Аксон и нервный импульс ...... •••••. . . 359
§ 11.2. Распространение нервного импульса . . . . . . 359
jj 1 1.3. Генерация импульса ........... 374
§ 11.4. Ионные каналы ........ ..... 378
§ 11.5. Синаитическая передача .......... 382
Глава 12. Мехаиохимические процессы ...... . . 387
§ 12.1. Термодинамика механохимическпх процессов .... 387
§ 12.2. Структура мышцы и мышечных белков . . _ . . . . 392
§ 12.3. Химия и физика мышцы .......... 397
§ 12.4. Теория мышечного сокращения ........ 402
§ 12.5. Кинетические свойства мышцы ........ 409
§ 12.6. Механохимические системы ......... 411
§ 12.7. Слуховая рецепция ............ 416
§ 12.8. Биомеханика ............. 420
Глава 13. Биоэнергетика дыхательной цепи ....... 423
§ 13.1. Биологическое окисление .......... 423
§ 13.2. Строение и свойства митохондрий ....... 429
§ 13.3. Хемиосмотическое сопряжение ........ 432
§ 13.4. Электронно-конформационные взаимодействия .... 439
§ 13.5. Цитохром с .............. 444
Глава 14. Фотобиологические процессы . ....... 447
§ 14.1. Фотосинтез .............. 447
§ 14.2. Две фотохимические системы ......... 452
§ 14.3. Хлоропласты ............. 458
§ 14.4. Механизм фотосинтеза ... ........ 460
§ 14.5. Зрение ............... 462
§ 14.6. Молекулярный механизм фоторецепции ...... 470
§ 14.7. Бактериородопсин ............ 477
§ 14.8. Биолюминесценция ........... 480
Г л а в а 15. Моделирование динамических биологических процессов 483
§ 15.1. Динамическая упорядоченность ........ 483
§ 15.2. Фпзико математические основы динамики нелинейных про-
цессов ............... 486
§ 15.3. Модели Лотка и Вольтерра ......... 494
§ 15.4. Автокаталитические системы ......... 499
15.5. Фазовые переходы 505
§ I5.fi. Стохастические процессы
509
..
15.7. Динамика и регуляция .......... 511
Глава 16. Периодические химические и биологические процессы 514
§ 10.1. Введение .............. 514
§ 16.2. Реакции Белоусова — Жаботинского ....... 515
§ 16.3. Автоколебания при гликолизе ......... 522
§ 16.4. Нелинейная динамика мембран ........ 525
§ 16.5. Авто волновые процессы в сердечной мышце ..... 528
I л а в а 17. Проблемы биологического развития ...... 534
§ 17.1. Происхождение жизни .......... 534
§ 17.2. Моделирование добиологической эволюции , . . , 538
5
i 17.3.
модели и информационные
17.5. 17.6. 17.7. 17.8. 17.9.
Игровые ___™" ™ пптппмаииинншс аспекты самоорганизации .........
Гиперциклы.....„ •
Другие модели добиологическои эволюции
Биологическая эволюция.....
Эволюция биологических макромолекул Информационные аспекты эволюции . Сложность и эволюция.....
§ 17.10. Онтогенез . § 17.11. Иммунитет .
Список рекомендуемой литературы
Предметный указатель
541
544 548 553 558 561 568 573 578
583 587
ПРЕДИСЛОВИЕ КО ВТОРОМУ ИЗДАНИЮ
Необходимость второго, дополненного и переработанного издания «Биофизики» определяется несколькими причинами.
В первом издании отсутствовал ряд разделов биофизики, таких как топология ДНК, вопросы бионеорганической химии, акустическая рецепция, биолюминесценция и др. Эти разделы нужны в курсе, претендующем до некоторой степени на энцикло-педичность.
За истекшие годы биофизические исследования, значительно расширились и продвинулись вперед по ряду актуальных направлений. В этом издании предпринята попытка отразить достигнутый уровень науки, в книгу включены новейшие результаты, в том числе и полученные автором и его сотрудниками. Современная биофизика содержит представления, развитые в синергетике и в теории информации, что также нашло рвое отражение в книге.
И, наконец, существует очевидная потребность в учебном пособии по биофизике — первое издание книги давно распродано.
Я очень благодарен Б. Н. Белинцеву, Л. А. ;Блюменфельду, В. Д. Васильеву, Г. В. Гурскому, В. Б. Журкину, В. И. Иванову, А. А. Константинову, В. П. Тимофееву, А. Н. Тихонову и Е. Е. Фесенко за их советы и материалы, оказавшиеся очень полезными для работы над вторым изданием.
ПРЕДИСЛОВИЕ К ПЕРВОМУ ИЗДАНИЮ
Задача этой книги — служить учебным пособием для студентов физических и биологических факультетов, специализирующихся в области биофизики.
Книга исходит из двух монографий автора («Молекулярная биофизика», 1975 и «Общая биофизика», 1978), но написана заново. В основу положен курс, читаемый на протяжении многих лет студентам Московского физико-технического института.
Биофизика рассматривается в книге как физика живой при-Р°Ды, а не как вспомогательный раздел биологии и физиологии. Сегодня биофизика неразрывно связана с теоретической биоло-
Цена: 300руб.
