Книга посвящена фундаментальным проблемам строения и функционирования белков-ферментов. Центральным является вопрос: в чём принципиальное отличие макромолекулярных объектов живой природы от неживых объектов.

Стержень книги — аналогия между белками-ферментами и макроскопическими конструкциями. Суть аналогии в том, что и те и другие построены на основе предсуществующей информации и целесообразно приспособлены для выполнения определённых функций. В книге рассмотрены примеры, демонстрирующие плодотворность этой аналогии.

Книга представляет интерес как для специалистов-биофизиков, так и для людей, интересующихся этим предметом. Она может также использоваться как учебное пособие для студентов-биофизиков старших курсов.

Это — 2-е издание книги, включающее дискуссию по 1-му изданию.

Сейчас, в период интеграции наук появилось много смежных дисциплин, таких как астрофизика, геофизика и др. Их главная задача — использовать достижения физики для описания (и объяснения) явлений в соответствующей области. При этом уточнения (и тем более ревизии) самих физических понятий не требуется. Физика выступает здесь как «высший судья», не подверженный критике со стороны астрономии, геологии, географии и т.д.

Биофизика отличается от упомянутых дисциплин тем, что она имеет дело с живыми организмами и/или объектами, возникшими в них. Поэтому встают вопросы: что есть живое, чем оно отличается от неживого, можно ли применять законы физики (в частности, термодинамики) к живому и, если можно, то как. При решении этих вопросов приходится уточнять, казалось бы, привычные физические понятия и области их приложения. Иными словами, биология и физика выступают здесь на равных правах и в равной степени влияют друг на друга. Взаимопроникновение и взаимопонимание не всегда достигаются безболезненно, и дискуссии на эту тему не утихают и по сей день.

Так, физики убеждены в том, что законы физики, будучи фундаментальными, применимы ко всем объектам, в том числе и живым; и это, конечно, правильно.

Биологи убеждены в том, что в живых объектах есть «нечто» (биологическая специфика), без учёта чего попытки физиков объяснить живую природу тщетны; и это тоже правильно.

Задача биофизики — выяснить, в чём заключается биологическая специфика, и сформулировать это понятие на языке физики. Здесь биофизика смыкается с другой смежной дисциплиной — синергетикой. Последняя ставит одной из своих задач уточнение физических понятий (таких как «хаос», энтропия и т.п.) в условиях, когда физические процессы становятся неустойчивыми. Таковое имеет место во многих областях физики, химии и биологии. Отсюда ясна связь биофизики и синергетики.

В предлагаемой монографии мы собираемся обсудить эту задачу применительно к макромолекулярным процессам.

Несколько слов об истории вопроса. Концепция «Белок-Машина» основана на аналогии между белками-ферментами и макроскопическими конструкциями. Смысл аналогии в том, что и те и другие построены на основе предшествующей информации, (т.е. целесообразно) и приспособлены для выполнения определённых функций. Идея о возможности такой аналогии была выдвинута в 1967 г. в работе трёх авторов: Ю. И. Хургина (ныне покойного), Д. С. Чернавского и С. Э. Шноля, которая дала начало направлению, именуемому теперь «Белок-Машина». Далее эта идея развивалась в работах Л. А. Блюменфельда, М. В. Волькенштейна, А. Б. Рубина, В. Н. Морозова и, разумеется, самих авторов. Сейчас можно считать, что это направление — одно из популярных в биофизике.

В течение последних 15—20 лет концепция «Белок-Машина» входит в курс «Молекулярная Биофизика», который читается на кафедре биофизики биофака МГУ и в других ВУЗах.

Характер изложения материала в монографии обладает рядом особенностей.

Во-первых, материал, даже сложный по сути, излагается по возможности просто, избегаются громоздкие вычисления. Используются простейшие модели, которые можно просчитать до конца с помощью элементарных вычислений, позволяющих получить качественный ответ на поставленный вопрос. Это сделано в расчёте на людей, не имеющих специального математического образования. Некоторые вопросы, представляющие интерес для специалистов (и требующие специальной подготовки), вынесены в приложение.

Во-вторых, внимание акцентируется на дискуссионных вопросах, излагаются разные точки зрения и читателям предлагается самим выбирать решение. Цель такого изложения — привлечь читателей к самостоятельному решению спорных проблем, сделать их соучастниками творческого процесса.

Для достижения поставленной цели необходим широкий взгляд на вещи и сведения из ряда дисциплин, в том числе инженерного профиля (последние приведены в монографии в надлежащем объёме).

В-третьих, монография в значительной мере основана на оригинальных работах авторов. Тем не менее, по предмету, содержанию, а также в идейном отношении монография перекликается с известными книгами и обзорами по биофизике.

Предлагаемая книга является вторым изданием. Первое вышло в мае 1999 г. малым тиражом (300 экз.) в из-ве МГУ…

ПРЕДИСЛОВИЕ

Книги на ту же тему

1. Математическая биофизика, Романовский Ю. М., Степанова Н. В., Чернавский Д. С., 1984
2. Молекулярная фотобиология: Процессы инактивации и восстановления, Смит К., Хэнеуолт Ф., 1972
3. Молекулярная и клеточная биофизика, Франк Г. М., ред., 1977
4. Проблемы биологической физики, Блюменфельд Л. А., 1974
5. Статистическая физика макромолекул: Учебное руководство, Гросберг А. Ю., Хохлов А. Р., 1989
6. Возникновение биологической организации, Кастлер Г., 1967
7. Биофизика: Учебник. — 3-е изд., испр. и доп.: В 2 т. (комплект из 2 книг), Рубин А. Б., 2004
8. Биофизика: Учебное пособие. — 3-е изд., стер., Волькенштейн М. В., 2008
9. Химия белка: Сборник статей, Ботвинник М. М., ред., 1969
10. Химия белка. Часть 2, Ашмарин И. П., Садикова Н. В., Тукачинский С. Е., Мюльберг А. А., 1971
11. Исследование биологических макромолекул электрофокусированием, иммуноэлектрофорезом и радиоизотопными методами, Остерман Л. А., 1983
12. Методы исследования белков и нуклеиновых кислот: Электрофорез и ультрацентрифугирование (практическое пособие), Остерман Л. А., 1981
13. Структура и стабильность биологических макромолекул, Тимашев С. Н., Фасман Г. Д., ред., 1973
14. Лечение ферментами, Вольф М., Рансбергер К., 1976
15. Ферментные методы анализа, Асатиани В. С., 1969
16. Ферменты — двигатели жизни, Розенгарт В. И., 1983
17. Ферментативные процессы в биотехнологии, Безбородов А. М., Загустина Н. А., Попов В. О., 2008
18. Разделение клеточных частиц и макромолекул, Альбертсон П., 1974
19. Нервное возбуждение: Макромолекулярный подход, Тасаки И., 1971
20. Создание и характеристика новой трансгенной модели бокового амиотрофического склероза, основанной на нейроспецифической экспрессии патогенной формы белка FUS: Автореферат диссертации на соискание учёной степени к-та мед. наук, Овчинников Р. К., 2015