| ые Г. Гельмгольц и В. Вундт сформулировали осн. закономерности физиологической акустики и физиологической оптики. Нем. врач Ю. Р. Майер, наблюдая насыщение кислородом гемоглобина в крови человека в тропич. и умеренном климате, сформулировал закон сохранения энергии. Г. Гельмгольц и М.Рубнер продолжили исследования этого закона на живых организмах. Работами нем. учёных Г. Гельмгольца, Э. Дюбуа-Реймона, Д. Бернштейна и ряда др. были заложены основы представлений о механизме возникновения электрич. потенциалов в тканях и распространения возбуждения по нерву. Значение ионного состава и реакции среды в жизни клеток и тканей было выяснено в работах амер. исследователя Ж. Лёба, нем. учёных В. Нернста и Р. Гебера.
В России И. М. Сеченов в конце 19 в. исследовал физич. закономерности растворения газов в крови и биомеханику движений. К. А. Тимирязев изучал фотосинтетич. активность отдельных участков солнечного спектра в связи с распределением энергии в нём и особенностями спектра поглощения хлорофилла (1903). А. Ф. Самойлов описал акустич. свойства среднего уха. П. П. Лазареву принадлежит заслуга в развитии ионной теории возбуждения (1916). М. Н. Шатер-ников использовал термодинамические представления в исследованиях энерге-тич. баланса организмов (1910-20). В 1905-15 были выполнены классич. исследования Н. К. Кольцова о роли физико-химич. факторов (поверхностного натяжения, концентрации водородных ионов, катионов) в жизни клетки. Этот этап предыстории Б., охватывающий период до 20гг. 20 в., характерен появлением отдельных работ с использованием идей и методов физики и физич. химии при исследовании движения, слухового и зрит, аппаратов, фотосинтеза, механизма генерации электродвижущей силы в нерве и мышце, значения ионной среды для жизнедеятельности клеток и тканей.
После Октябрьской революции сложились благоприятные условия для развития Б. в СССР. В 1919 П. П. Лазарев создал в Москве Ин-т биологич. физики, где вели работы по ионной теории возбуждения, кинетике реакций, идущих под действием света, исследовали спектры поглощения и флуоресценции биологич. объектов, а также процессы первичного действия на организм различных факторов внеш. среды. Позже такие ин-ты были созданы и в др. странах. В 20-е гг. Кольцов сформулировал концепцию о молекулярной структуре гена и матричном механизме передачи наследств, информации и синтеза макромолекул. В 20-30-е гг. вышел ряд книг, оказавших глубокое влияние на последующее развитие Б. в СССР: "Биосфера" В. И. Вернадского (1926),"Теоретическая биология" Э. С. Бауэра (1935), "Физико-химические основы биологии" Д. Л. Рубинштейна (1932), "Организация клетки" Н. К. Кольцова (1936), "Реакция живого вещества на внешние воздействия" Д. Н. Насонова и В. Я. Александрова (1940).
В эти годы шло постепенное формирование базы для биофизич. исследований, разрабатывались новые методы, росло технич. оснащение лабораторий. После 2-й мировой войны в СССР и ведущих капиталистич. странах в результате огромного размаха исследований по физике и химии, возникновения мощной приборостроительной пром-сти и резкого увеличения финансирования биологич. исследований начинается бурное развитие Б.
Формирование отдельных областей Б. Молекулярная Б. исследует механизм биол. явлений с точки зрения взаимодействия атомов и молекул, ионов и радикалов. В задачу этого раздела входит изучение пространств, строения, физико-химич. свойств биологич. систем на молекулярном уровне. Эта проблематика тесно связана с биохимией, что особенно ярко видно на примере изучения строения биологически важных макромолекул, выяснение пространственной структуры к-рых требует биофизич. подхода и решается методом рентгеноструктурного анализа. Последний был успешно использован для расшифровки относительно простых биологич. молекул (в 20-х гг. в Англии В. Астбери удалось частично расшифровать структуру молекулы целлюлозы). Работы по структуре белка были начаты в 30-х гг. англ, учёным Дж. Берналом. К 1954 англ, исследователи Дж. Кендрю и М. Перу ц нашли метод расчёта пространственного расположения атомов в молекуле белка. Это позволило рассчитать структуру миоглобина и гемоглобина, что позволило вскрыть механизм возникновения серповиднокле-точной анемии и глубже понять природу активного центра белковой молекулы. Работы по изучению пространственной структуры белков ведутся в СССР на физич. ф-те МГУ, в Ин-те биофизики АН СССР и др. учреждениях. Исследования структуры фибриллярных белков (коллагена, фиброина шёлка) показали наличие регулярной структуры с периодически чередующимися группами аминокислот. Построена статистич. теория редупликации (удвоения) дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). К 1968 определена структура ок. 200 белков. Наряду с изучением строения отдельных молекул большие успехи достигнуты в исследовании молекулярных комплексов - ультраструктур, создающих функциональные единицы клетки.
Исследования по молекулярной Б. тесно связаны с биохимией, генетикой и цитологией, молекулярной биологией.
Значит, место в молекулярной Б. занимает проблема возбуждённых состояний молекул в биологич. системах; такие молекулы приобретают высокую химич. активность. Наиболее изучены возбуждённые состояния, возникающие на первичной стадии фотобиологич. процессов - фотосинтеза, зрения и биолюминесценции.
Оригинальным направлением в отечеств. Б. можно считать изучение сверхслабого ультрафиолетового свечения биологич. систем (митогенетического излучения, А. Г. Гурвич, 1923-48). В 30-е гг. Г. М. Франк и С. Ф. Родионов разработали физич. метод обнаружения сверхслабых свечений биологич. объектов. Успехи в разработке методов регистрации сверхслабых световых потоков с помощью фотоэлектронных умножителей привели в 50-х гг. 20 в. к открытию сверхслабого свечения ряда животных и растит, объектов в видимой области спектра. Была показана связь этого свечения с рекомбинацией свободных радикалов. А. Н. Терениным с сотрудниками были исследованы механизмы элементарных фотофизич. процессов с участием пигментов, указана роль состояний молекул, открыт механизм миграции энергии в них при фотохимич. реакциях, изучен механизм люминесценции белков (1950-65). А. А. Красновский открыл и исследовал реакцию обратимого фотохимич. восстановления хлорофилла и его аналогов (1949-60). Эти работы способствовали развитию биологич. фотохимии.
В одном из важных разделов Б. рассматривается превращение энергии в живых организмах, начиная с превращения и миграции энергии на молекулярном уровне и кончая энергетич. балансом целого организма (см. Биоэнергетика). Исследование взаимной трансформации химич. и механич. энергии при сокращении мышечного волокна, молекулярные механизмы движения ресничек и жгутиков у простейших, движения протоплазмы и клеточных органелл стали предметом изучения механохимии, находящейся на стыке биохимии и молекулярной Б. В 1938 в работе сов. учёных В. А. Энгельгардта и М. Н. Любимовой, изучавших механизм мышечного сокращения, было впервые продемонстрировано наличие прямой связи между механич. и химич. процессами. В дальнейшем эти работы были развиты амер. учёным А. Сент-Дьёрдьи.
Традиционный раздел Б.- изучение физик о-х и ми ч. свойств клетки и проницаемости биологических мембран для различных веществ. Всё большее значение приобретают проблемы моделирования искусств, мембран и активного транспорта ионов. Одним из примеров практич. применения знаний, полученных в этой области ,Б., биохимией и физиологией, является создание искусственной почки.
Важной проблемой Б. является изучение биоэлектрич. явлений. В этой области Б. тесно связана с физиологией (см. Биоэлектрические потенциалы). Исследования показали, что между наружной и внутр. средой каждой живой клетки поддерживается разность потенциалов ок. 0,1 в. Её источник - создаваемый клеткой ионный градиент между наружной и внутриклеточной средой. Эти данные послужили основой для создания мембранной теории генерации потенциалов в клетке, выдвинутой в начале века нем. учёным Д. Бернштейном и экспериментально обоснованной в 50-60-е гг. работами англ, учёных А. Ходжкина, А. Хаксли и Б. Каца, изучавших изменение проницаемости мембраны нервного волокна и ионные потоки в нерве при возбуждении (см. Мембранная теория возбуждения). Значит, место занимают также исследования др. физико-химич. свойств клеток - вязкости, оптических свойств, их изменений при различных физиологич. состояниях и тех или иных воздействиях.
Биофизич. закономерности, свойственные организму в целом, рассматриваются в соответствующих разделах биоэнергетики (изучение механизма теплоотдачи, теплоизоляции, теплопродукции, скорости охлаждения при различных условиях и т. п.).
Б. процессов управления неразрывно связана с кибернетикой биологической и биомеханикой. Созданию систем управления, выяснению принципов управления движениями животных и человека положили начало исследования сов. учёного Н. А. Бернштейна. Он первым приступил к изучению обратной связи в биологич. системах (1934). Изучение биомеханики движений (ходьба, бег, трудовые движения и др.), дыхания и кровообращения имеет исключит, важность в связи с вопросами физиологии труда и спорта, космическими полётами, а также для изучения причин сердечных и сосудистых заболеваний и создания аппаратов искусств, дыхания и кровообращения.
Биофизич. исследования ведутся в СССР во мн. науч. учреждениях, в частности в Ин-те биофизики АН СССР, Ин-те цитологии АН СССР, Ин-те молекулярной биологии АН СССР, на кафедрах биофизики в МГУ, ЛГУ и в др. учреждениях. Одна из первых в мире кафедр Б. была осн. в МГУ в 1953 Б.Н.Тарусовым. Исследования по Б. и подготовка кадров ведутся во мн. странах мира. Великобритания - Лондонский ун-т, Ин-т молекулярной биологии, Кембридж; Венгрия - ун-т в г. Печ; Г Д Р-Ин-т биологии и медицины, Берлин; И з-р а и л ь - Ин-т Вейцмана, г. Реховот; Индия - Ин-т кристаллографии, молекулярной биологии и ядерной физики в Дели и ун-т в Мадрасе; К Н Р-Ин-т биофизики, Пекин; Польша - Варшавский ун-т и Ин-т биохимии и биофизики АН ПНР; Румыния - Ин-т биофизики, Бухарест; США - Йельский ун-т, Массачусетсский технологич. ин-т, Калифорнийский ун-т, Гарвардский ун-т, Рокфеллеровский ин-т и мн. др.; Франция - Ин-т физико-химич. биологии в Париже, Ин-т макромолекулярных исследований в Страсбуре и др.; Ф Р Г-Ин-т биофизики об-ва М. Планка, Франкфурт-на-Майне, Ин-т биологич. и мед. физики при Гёттингенском ун-те и др.; Чехословакия - Ин-т биофизики в Брно, Пражский ун-т; Швеция - Отделение биофизики при Нобелевском ин-те в Стокгольме; Япония - Ун-т в Осака, Ин-т белка, там же, Токийский ун-т.
На 1-м Международном биофизич. конгрессе, состоявшемся в Стокгольме в 1961, был создан Международный союз теоретич. и прикладной биофизики, в центральный совет к-рого входят представители СССР.
Периодические издания, в к-рых публикуются работы по Б.: "Биофизика" (М., 1956-); "Молекулярная биология" (М., 1967-); "Радиобиология" (М., 1961 -); "Advances in Biological and Medical Physics" (N. Y., 1948-); "Bio-chimica et Biophysica Acta" (N. Y.-Amst., 1947-); "Biophysical Journal" (N. Y., I960-); "Bulletin of Mathematical Biophysics" (Chi, 1939-); "Journal of Cell Biology" (N. Y., 1962-; в 1955-1961 наз.-"Journal of Biophysical and Biochemical Cytology"); "Journal of Molecular Biology" (N. Y.- L., 1959-); "Journal of Ultrastructure Research" (N. Y.- L., 1957-); "Progress in Biophysics and Biophysical Chemistry" (L., 1950-).
Лит.: Бернштейн Н. А., О построении движений, М., 1947; Лазарев П. П., Сочинения, т. 2, М.- Л., 1950; Б р е с л е р С. Е., Введение в молекулярную биологию, М. -Л., 19б"6; Молекулярная биология. [Сб. ст.], пер. с англ., М., 1963; П а с ы н с к и й А. Г., Биофизическая химия, М., 1963; Аккерман Ю., Биофизика, пер. с англ., М., 1964; Вопросы биофизики. Материалы I Международного биофизического конгресса. Стокгольм, июль - август 1961, М., 1964; Сетлоу Р., Поллард Э., Молекулярная биофизика, пер. с англ., М., 1964; Волькенштейн М. В., Молекулы и жизнь. Введение в молекулярную биофизику, М., 1965; Биофизика, М., 1968; Саsеу Е., Biophysics. Concepts and mechanisms, N. Y. -L., 1962; Physical techniques in biological research, v. i -5, N. Y., 1955-64. Б. Н. Вепринцев.
БИОФИЛЬТР, сооружение для биологич. очистки сточных вод. Представляет собой круглый или прямоугольный в плане резервуар с двойным дном, наполненный фильтрующим материалом (котельный шлак, гранитный щебень, гравий, керамзит и др.). Расстояние между днищами не менее 0,4 м. Высота фильтрующего слоя 1,5-2 м; крупность зёрен фильтрующего слоя 30-50 мм, нижнего подстилающего слоя - 60-100 мм. При прохождении сточной воды через фильтрующий материал на его поверхности образуется биологич. плёнка из скоплений бактерий, грибков, окисляющих и минерализующих органич. вещества сточной воды. Окислительная мощность Б. определяется опытным путём. См. Биологическая очистка сточных вод.
БИОХИМИИ ИНСТИТУТ им. А. Н. Баха АН СССР. Организован в Москве в 1935 по инициативе А. Н. Баха и А. И. Опарина. Основная задача Б. и. - изучение процессов обмена веществ и энергии в живых организмах и способов управления процессами обмена. В числе важнейших проблем, разрабатываемых Б. и.: биология ферментов, механизм их действия в живой клетке и поведение в автолитич. смесях; биологич. фиксация азота; обмен аминокислот у растений и микроорганизмов; биологич. окисление; роль фосфорных соединений в дыхательных процессах; природа первичных процессов, происходящих при фотосинтезе в растениях и бактериях; биохимия фитоиммунитета; биосинтез и механизм действия витаминов; химия и биохимия углеводов; эволюционная биохимия и радиобиология. Важное значение имеют работы А.И. Опарина по проблеме возникновения жизни на Земле.
Исследования, выполненные в Б. и., нашли применение в народном хозяйстве и способствовали усовершенствованию ряда старых и возникновению новых отраслей пром-сти. Напр., выяснена био-химич. сущность изменений, происходящих в процессе хранения зерна и его переработки. Предложены и внедрены в промышленность способы получения препаратов витаминов A, Bi2 для мед. целей и для кормовых концентратов; разработан и внедрён в произ-во микробиологич. метод получения L-лизина в кристаллич. виде и в виде кормового концентрата, содержащего 15-18% лизина, и др. К началу 1970 в Б. и. было 14 лабораторий. Труды сотрудников Б. и. публикуются преим. в журналах: "Биохимия", "Доклады АН СССР", "Известия АН СССР", "Прикладная биохимия и микробиология", в тематич. сборниках и в виде монографий. Б. и. имеет аспирантуру. В 1967 награждён орденом Ленина. Н. Н. Дьячков.
БИОХИМИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА сточных вод, см. Биологическая очистка сточных вод.
БИОХИМИЧЕСКОЕ ОБЩЕСТВО Всесоюзное (ВБО), научное общество, объединяющее советских учёных, работающих в области биохимии. Организовано в 1958 при АН СССР. Отделения об-ва имеются в союзных и автономных республиках, краях и городах СССР. В 1959 насчитывалось 1570 членов об-ва, в 1964 было 3500, а в 1970 в его состав входило 15 республиканских об-в и 53 городских отделения, объединивших св. 6500 биохимиков.
Основные задачи об-ва: содействие развитию в СССР всех отраслей биохимии, оказание членам об-ва помощи в повышении квалификации, науч. и методич. помощи в постановке преподавания биохимии в высшей и средней школе; популяризация и пропаганда знаний и новейших научных и практич. достижений в биохимии, содействие развитию науч. связей с зарубежными учёными и т. д. Общество проводит конгрессы, съезды, конференции по различным разделам биохимии; циклы лекций, доклады, семинары для повышения квалификации своих членов, осуществляет науч. связи с др. науч. об-вами, издаёт ежегодник "Успехи биологической химии" (с 1950), труды биохимич. съездов, конференций, симпозиумов; ВБО - член Междунар. биохимич. союза, а также федерации Европ. биохимич. об-в.
В 1959 на делегатском съезде ВБО был принят устав об-ва и избран Центральный совет. Президенты об-ва -А. И. Опарин (1958-64), А. В. Палладии (1964-69), С. Е. Северин (с 1969).
Лит.: Будницкая Е. В., Во Всесоюзном биохимическом обществе, "Биохимия", 1959, т. 24, в. 3; 1964, т. 29, в. 4; Первый Всесоюзный биохимический съезд, там же, 1966, т. 31, в. 3. А. А. Лизандр.
БИОХИМИЯ, биологическая химия, наука, изучающая состав организмов, структуру, свойства и локализацию обнаруживаемых в них соединений, пути и закономерности их образования, последовательность и механизмы превращений, а также их биологич. и физиоло-гич. роль. В зависимости от объекта исследования Б. подразделяют на Б. микробов, растений, животных и человека. Это подразделение условно, т. к. в составе различных объектов и в протекающих в них биохимич. процессах много общего. Поэтому результаты исследований, проведённых на микробах, растит, или животных тканях и клетках, взаимно дополняют и обогащают друг друга. Тесно связаны между собой и разные направления биохимических исследований, однако принято делить Б. на статическую, занимающуюся преим. анализом состава организмов, динамическую, изучающую превращения веществ, и функциональную, выясняющую, какие химич. процессы лежат в основе различных проявлений жизнедеятельности. Это последнее направление исследований иногда выделяют под спец. назв. физиологическая химия.
Вся совокупность химич. реакций, протекающих в организмах, включая усвоение веществ, поступающих извне (ассимиляция), и их расщепление (диссимиляция) вплоть до образования конечных продуктов, подлежащих выделению, составляет сущность и содержание обмена веществ -главного и постоянного признака всего живого. Понятно, что изучение обмена веществ во всех деталях - одна из осн. задач Б. Биохимич. исследования охватывают очень широкий круг вопросов: нет такой отрасли теоретич. или прикладной биологии, химии и медицины, к-рая не была бы связана с Б., поэтому совр. Б. объединяет ряд смежных научных дисциплин, ставших с середины 20 в. самостоятельными.
Накопление биохимич. сведений и формирование Б. в 16-19 вв. Б. сформировалась как самостоятельная наука в конце 19 в., хотя истоки её относятся к далёкому прошлому. С 1-й пол. 16 в. и до 2-й пол. 17 в. свой вклад в развитие химии и медицины вносили ятрохимики (химики-врачи): нем. врач и естествоиспытатель Ф. Парацельс, голл. учёные Я. Б. ван Гельмонт, Ф. Сильвий и др., занимавшиеся иссл |
