Физико-химическая биология

Еще в античности, с целью выяснения физико-химических процессов, протекающих в живых организмах, ученые интересовались анатомией и физиологиейрастений и животных. Гиппократ и его школа заложили основы медицины, применяя методы наблюдения и обобщения. Данную традицию развил Герофил, изучая строение и функционирование нервной и кровеносной системы, он впервые описал строение глаза, печени и других органов тела и сопоставил строение тела человека с животным.

В XVII веке, благодаря работам Гука и др., с использованием микроскопа, ученые изучали анатомию растений, открыли клеточные и тканевые уровни организации растений, начали проводить эксперименты по искусственной гибридизации.

Начиная с XIX века, физико-химическая биология приступила к изучению жизни на молекулярных и надмолекулярных уровнях. В своих исследованиях Луи Пастер, И. М. Сеченов, И. П. Павлов, И. И. Мечников и др. более широко использовали физические и химические методы исследования. В 1839 году, Маттиасс Шлейден и Теодор Шванн заложили основу клеточной теории, подтверждая однотипность клеточной структуры растительности и животных. Их открытие привело к появлению цитологии (цитос - клетка) – науки о живой клетке. Дальнейшее изучение клеточного строения привело к появлению генетики - науки о наследственности и изменчивости. Клетки, несмотря на их разнообразие, имеют сходный химический состав и однотипные процессы метаболизма. Клеточная теория показала единство строения и развития всех живых организмов.

В ХХ веке появилась молекулярная биология. Удалось понять наследственную роль нуклеиновых кислот, были открыты молекулярные механизмы генетической репродукции и биосинтеза белка, а также молекулярно-генетические механизмы изменчивости. Был изучен обмен веществ на молекулярном уровне. Установили, что с пищей организмы получают органические и минеральные соединения, которые участвуют в биохимических реакциях.

Строительным материалом для живой клетки являются белки, жиры и нуклеиновые кислоты. Таким образом, с точки зрения химии живые организмы – это открытые системы, которые постоянно обмениваются с окружающей средой веществом и энергией. Объединение биологии с химией положило начало новой науке – биохимии, которая изучает структуру и свойства биомолекул и их метаболизм в живых тканях и органах. Биохимикам удалось выяснить структуру и функции белков и нуклеиновых кислот, тем самым, заложив основы молекулярной биологии.

В пятидесятых годах ХХ века, на стыке биохимии, биологии и физики родилась новая наука - биофизика. Биофизикам удалось объяснить механизмы мышечного сокращения, проведения нервного импульса, тайны фотосинтеза и ферментативного катализа.