Problemas resolubles e irresolubles de la biofísica

Description

Del prólogo a la edición en ruso
1 Observaciones preliminares
Capítulo 1. Breve historia de la física biológica
Capítulo 2. Fundamentos de la termodinámica y de la física estadística
2.1. Termodinámica
2.1.1. Primer principio de la termodinámica
2.1.2. Definiciones
2.1.3. Entropía y el segundo principio de la termodinámica
2.1.4. Energía libre y potencial termodinámico
2.2. Fundamentos de la física estadística
Capítulo 3. Grandes paradojas de la física y problemas de la biofísica
3.1. La paradoja del genio de la lámpara
3.2. La paradoja de Laplace
3.3. La paradoja de Maxwell
3.4. La paradoja de Gibbs
3.4.1. Introducción
3.4.2. ¿Qué significa construcción?
3.4.3. Diferencia entre las partículas como elementos de una construcción
3.4.4. La paradoja de Gibbs como resultado de la incompatibilidad de los requisitos que debe cumplir la construcción
3.5. Las paradojas de Loschmidt y Zermelo
3.5.1. Descripción de las paradojas
3.5.2. El eco de espín y la paradoja de Loschmidt
2 Principales problemas resolubles de la física biológica
Introducción. Significado de algunos términos
Capítulo 4. Problema de las flechas en los esquemas bioquímicos de las reacciones
4.1. Planteamiento del problema
4.2. ¿Cómo? ¿Por qué? ¿Para qué?
4.3. Máquinas moleculares
4.4. Principios de la termodinámica y de la cinética de las reacciones químicas
4.5. Catálisis enzimática
4.6. Estados fuera de equilibrio de las proteínas y su relajación
Algunos ejemplos
Investigación de la transformación del sustrato en producto y de la relajación estructural en el transcurso de un ciclo de reacción enzimática
4.7. Máquinas macroscópicas y moleculares. Ideas de McClare
4.8. Fosforilación por membrana y transporte electrónico
4.9. Acto elemental de la ATP sintasa
4.10. Fosforilación estacionaria por membrana
4.11. El motor eléctrico más pequeño de la naturaleza
Capítulo 5. Problema de las interacciones superdébiles
5.1. Acción de las dosis ultrabajas de agentes biológicamente activos en los procesos bioquímicos y fisiológicos
5.2. Fluctuaciones macroscópicas de los resultados de las mediciones. Efecto Shnoll
3 Problemas irresolubles de la física biológica
¿Cuál es el significado de la expresión “problemas irresolubles”?
Capítulo 6. Problema de las primeras etapas de la evolución biológica progresiva
Capítulo 7. Problema de la conciencia individual
7.1. Ciencia y religión
7.2. Observaciones finales
Bibliografía
Índice de autores
Índice de materias
Del prólogo a la edición en ruso
la omnipotencia de la ciencia. Genio: “!`Harñ todo lo que tú digas!” Mark Twain silba): “Cose un botón a esto”.

los descubrimientos científicos. Fue asombroso que Colón descubriera Amñrica. Pero más asombroso aún hubiera sido si hubiera pasado y no la hubiera visto. Mark Twain

En el transcurso de más de 50 años yo trabajñ en un área de la ciencia que se denomina física biológica (o biofísica) y enseññ los fundamentos de la misma a los estudiantes. La biofísica es un campo del conocimiento bastante extraño. Muchos científicos se denominan a sí mismos biofísicos; se publica una gran cantidad de libros de texto, monografías, revistas y artículos dedicados a la biofísica; en muchas universidades existen departamentos de biofísica. Sin embargo, mi opinión es que hasta ahora no existe una definición, que sea aceptada por todos, de lo que es la “física biológica”. La clasificación de las ciencias está determinada por el objeto de estudio de las mismas. El objeto de estudio de la biología son los sistemas vivos.

biofísica es un área de la biología en la que deben trabajar preferentemente científicos con una preparación física fundamental.

Esta parte de la biología se desarrolla con rapidez y es probable que en este siglo llegue a abarcar casi todas las ciencias que estudian la materia viva.

Un físico que comienza a estudiar los objetos vivos tiene generalmente la sensación de que está viendo maravillas. Por ejemplo, los procesos de [+]mitosis mitosis y [+]meiosis meiosis, organizados en el espacio y el tiempo, se diferencian tanto de los procesos que se observan comúnmente en los experimentos físicos que obligatoriamente comenzamos a sospechar que necesitamos una física especial para el estudio de la materia viva, una física cuyas leyes se diferencien de las que nos enseñaron primeramente en la escuela y más tarde en la universidad.

En uno de mis libros dedicados a los problemas de la biofísica escribí:

Para describir y comprender por completo la estructura y el funcionamiento de todos los sistemas biológicos existentes son suficientes las leyes físicas fundamentales que ya conocemos. Hoy no estoy absolutamente seguro de esto.

En la presente obra, trataremos sólo los aspectos fundamentales de la biofísica. Hablando rigurosamente, la ciencia sólo puede ser fundamental. La ciencia aplicada no existe. Se puede hablar sólo de una ciencia y de sus aplicaciones. En una de sus novelas, el escritor estadounidense Mitchell Wilson dijo que el científico es la persona que puede reconocer lo nuevo, mientras que el ingeniero es la persona que puede hacer lo nuevo. Estas son dos profesiones diferentes.

Del lector de este libro no exigiremos que tenga una educación especial en biología o física. Es por eso que en algunos capítulos hemos incluido los elementos necesarios de las áreas de la ciencia relacionadas con los problemas tratados. Los especialistas pueden omitir estos fragmentos. En cambio, otras partes de este trabajo exigen del lector una preparación especial en diversas áreas de la física y la bioquímica. El lector interesado principalmente en los problemas generales podrá ignorarlas.expresar mi más sincero agradecimiento a mis colaboradores, con los que he laborado en el transcurso de muchos años:

Simon Shnoll, Alexandr Tíjonov, Enno Ruugue, Leonid Yakovenko, Vsiñvolod Tverdíslov. Nuestro trabajo conjunto hizo posible el desarrollo de las ideas que forman el fundamento de esta obra. Sus comentarios relacionados con diferentes capítulos del libro han permitido introducir en el texto las correcciones necesarias. Asimismo, expreso mi profundo reconocimiento a Olga Samóilova, Alexandr Konrádov, Larisa Báider, Zoia Kuróptieva y Fazoíl Ataulajánov

por la ayuda tñcnica brindada.

Algunas partes del libro repiten en cierta medida la descripción de experimentos realizados con la participación de mis colaboradores en la Academia de Ciencias de Rusia y en la Universidad Estatal “M.V.Lomonósov” de Moscú. Todas las referencias necesarias han sido incluidas en la bibliografía.

El autor
Destacado biofísico soviético y fundador de una importante escuela biofísica en la URSS. Doctor en Ciencias Químicas. Concluyó sus estudios en 1945 en la Universidad Estatal «M. V. Lomonósov» de Moscú. En 1959 fundó el Departamento de Biofísica en la Facultad de Física de esta universidad, el cual dirigió en el transcurso de treinta años (este fue el primer departamento de biofísica en el mundo creado como parte de una facultad de física). En el transcurso de muchos años dirigió el Consejo de Radioespectroscopia de la Academia de Ciencias de la URSS. Ocupó el cargo de redactor jefe de la revista rusa Biofísica y fue miembro del colegio de redacción de otras revistas científicas.
L. A. Bliumenfeld se dedicó en especial a la investigación de las propiedades físico-químicas de la hemoglobina, los radicales libres en los organismos biológicos y la reorganización estructural de las proteínas en las reacciones bioquímicas catalizadas por ellas. Fue el primero en establecer la existencia de reorganizaciones estructurales en la molécula de hemoglobina cuando esta se combina con el oxígeno.

Sus trabajos sentaron las bases de una nueva dirección científica: la aplicación de la resonancia paramagnética electrónica en la medicina y la biología. Propuso y argumentó una nueva concepción de la catálisis enzimática y la transformación de la energía en los sistemas biológicos. Autor de más de 300 trabajos científicos y siete libros, dos de los cuales, Aplicación de la resonancia paramagnética electrónica en la química y Problemas modernos de la biofísica, han sido traducidos a varios idiomas.