-
Как много механизмов и чудес техники придумано человеком. А как много позаимствовано им у природы!.. Иной раз невольно диву даешься, что вещи из разных и, казалось бы, не связанных между собой областей подчиняются общим законам. В этой статье мы проведем параллель между прибором, задающим ритм в музыке — метрономом, — и нашим сердцем, обладающим физиологическим свойством генерировать и регулировать ритмическую активность.
-
Давайте поговорим о роли слабых взаимодействий в биологических макромолекулах. Хотя они и слабые, их влияние на живые организмы отнюдь не ничтожно. Скромный набор видов слабых связей в биополимерах обусловливает всё многообразие биологических процессов, на первый взгляд никак не связанных между собой: передачу наследственной информации, ферментативный катализ, обеспечение целостности организма, работу природных молекулярных машин. А определение «слабые» не должно вводить в заблуждение — роль этих взаимодействий колоссальна.
-
Компьютерное моделирование биологических молекул зачастую основано не на квантовой механике, описывающей строение вещества максимально корректно, а на наборе приближений, уводящих нас от физических «истоков», но позволяющих решать практически важные задачи с использованием ЭВМ. Одним из таких упрощений является концепция молекулярных поверхностей, представляющая молекулу в виде твердого тела, на поверхности которого распределены какие-либо физические свойства. Несмотря на кажущийся примитивизм, этот подход является довольно плодотворным, внося свою лепту в решение актуальных проблем молекулярной биологии, — например, дизайна новых антибиотиков и изучения молекулярных механизмов заболеваний.
-
Статья на конкурс «био/мол/текст»: Мы познаём окружающий мир, используя свои чувства. Одно из них — осязание — привычная для каждого из нас способность ощущать твердость предметов, фактуру поверхности, давление. Оказывается, каждая клетка нашего тела тоже способна чувствовать механические параметры окружающей среды, реагировать на них или пытаться их контролировать. Механические воздействия играют важную роль в самых разных процессах жизнедеятельности клетки внутри организма — как в норме, так и при патологиях. Более того, каждую клетку можно рассматривать как материальное тело, имеющее определенные механические свойства и способное физически воздействовать на окружающую среду. Именно этими вопросами занимается биомеханика клетки — междисциплинарная область естественных наук, применяющая биофизические методы и подходы для ответа на вопрос: чем же является клетка с точки зрения механики, и какова роль механических сил в её функционировании.
-
Лист лотоса, по которому вода бегает, собравшись в шарики, водоотталкивающие поверхности и защитные составы для обуви, плавающие в бульоне кружки масла — всё это примеры свойства молекул, называемого гидрофобностью. Помимо этого, гидрофобный эффект играет важную биологическую роль: сворачивание и правильная работа белковых молекул, формирование биомембран, распознавание молекулами друг друга также «запрограммированы» с использованием гидрофобных свойств. Интересно, что гидрофобный эффект не сводится к «обычным» физическим взаимодействиям: за ним стоит Второй закон термодинамики и величина, именуемая энтропией.
-
Жизнь в том виде, в каком мы ее знаем, невозможно представить без биомембраны, разделяющей «внутренний мир» клетки и всё остальное пространство. Мембрана обеспечивает взаимодействие клетки с внешней средой, избирательно пропуская многие вещества, а также является средой протекания множества биохимических процессов. И хотя большую часть полезной работы выполняют белки, которыми мембрана буквально «нашпигована», роль липидного матрикса не стоит недооценивать. Липиды — это не просто «океан», в котором плавают белки. Это «умный» океан, чьи физико-химические свойства были тщательно подобраны в ходе эволюции так, чтобы создать эффективную платформу для функционирования и взаимодействия мембранных белков.
-
Статья на конкурс «био/мол/текст»: Мало кому известно, что биофизика сенсорных систем имеет собственное название — психофизика. Одной из наиболее интересных ее областей является психофизика цвета. Цвет — свойство объектов материального мира, воспринимаемое как осознанное зрительное ощущение. Тот или иной цвет «присваивается» человеком объектам в процессе их зрительного восприятия. Этим успешно пользуются рекламные агенты во всем мире. Создать рекламу, вывеску, чтобы она запомнилась людям и привлекала клиентов? Легко! Вспомните, что при упоминании какого-нибудь продукта, магазина или заведения вы сразу представляете его цветовую гамму, использующуюся в рекламе, в логотипе или же в упаковке. В этой статье рассказывается, почему мы так восприимчивы к цветовой рекламе.
-
Своим фантастическим прогрессом за последнее столетие биология обязана неслыханному развитию биофизических методов, позволяющих наблюдать за живой материей на уровне отдельных молекул. Однако, несмотря на широчайший арсенал, доступный исследователю, новые способы изучения биологических объектов все продолжают появляться, — причем, основной акцент теперь делается на неинвазивность, то есть минимальное нарушение условий, в которых существуют живые клетки или работают биомолекулы. Интерферометрия обратного рассеяния — новый метод изучения взаимодействия биологических молекул в мембране клеток между собой — основана на изменении параметров лазерного луча, отраженного от взаимодействующих молекул.
-
Двадцатый век стал веком междисциплинарных исследований, когда грань между «классическими» науками практически стёрлась. В XXI столетии тенденция усиливается — слияние «обычной» (хотя тоже междисциплинарной!) молекулярной биофизики и того, что по-английски называют theoretical computer science, породило необыкновенную область — компьютерный, или in silico, эксперимент. В этой статье рассказывается о методической подоплёке подхода in silico и о его конкретном использовании для имитационного изучения «жизни» биологических мембран и населяющих их белковых молекул.
