Биофизика: в 3-х томах. Том 1. Теоретическая биофизика

Аннотация

Предлагаемая книга представляет собой фундаментальный учебник по биофизике, в котором излагаются основы современной биофизической науки.
В первом томе «Теоретическая биофизика» изложены теоретические основы биофизики, включающие разделы: кинетика, термодинамика, математическое моделирование биологических процессов, основы молекулярной биофизики, динамика биополимеров.
Книга предназначена для широкого круга читателей разного профиля, включающего студентов и аспирантов, а также научных работников, которые интересуются фундаментальными проблемами современной физико-химической биологии.
Предполагается, что читатель знаком с основами биологических дисциплин, физики, химии и математического анализа, которые читаются студентам биологических специальностей университетов России в рамках общих курсов на 1-3 годах обучения. Новые необходимые сведения по физике и математике приводятся по ходу изложения основного материала книги.

Рекомендовано Учебно-методическим объединением по классическому университетскому образованию в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению 020400 (020200) «Биология» и специальности 020207 «Биофизика»

Содержание

Из предисловия к первому изданию
Из предисловия к третьему изданию
Предисловие к четвертому изданию

Введение

Часть I. Биофизика сложных систем

Раздел I. Кинетика биологических процессов
ГЛАВА 1. Качественные методы исследования динамических моделей биологических процессов
§ 1. Общие принципы описания кинетического поведения биологических систем
§ 2. Качественное исследование простейших моделей биологических процессов
§ 3. Качественные методы исследования систем дифференциальных уравнений

ГЛАВА 2. Типы динамического поведения биологических систем
§ 1. Биологические триггеры
§ 2. Колебательные процессы в биологии. Предельные циклы
§ 3. Иерархия времен в биологических системах
§ 4. Стохастические модели взаимодействия

ГЛАВА 3. Кинетика ферментативных процессов
§ 1. Простейшие ферментативные реакции
§ 2. Множественность стационарных состояний в ферментативных системах
§ 3. Колебания в ферментативных системах
§ 4. Вероятностное описание переноса электрона в мультиферментном комплексе
§ 5. Математическое моделирование метаболических путей

ГЛАВА 4. Процессы самоорганизации в распределенных биологических системах
§ 1. Общая характеристика автоволновых процессов
§ 2. Математические модели самоорганизующихся структур
§ 3. Хаотические процессы в детерминированных системах

Раздел II. Термодинамика биологических процессов
ГЛАВА 5. Термодинамика систем вблизи равновесия (линейная термодинамика)
§ 1. Первый и второй законы термодинамики
§ 2. Второй закон термодинамики в открытых системах
§ 3. Соотношение между значениями движущих сил и скоростей процессов
§ 4. Термодинамические критерии достижения и устойчивости стационарных состояний

ГЛАВА 6. Термодинамика систем вдали от равновесия (нелинейная термодинамика)
§ 1. Общие критерии устойчивости стационарных состояний
§ 2. Термодинамика нелинейных кинетических систем
§ 3. Энтропия, информация и биологическая упорядоченность

Часть II. Молекулярная биофизика

Раздел III. Пространственная организация биополимеров
ГЛАВА 7. Пространственные конфигурации полимерных молекул
§ 1. Статистический характер организации полимеров
§ 2. Объемные взаимодействия и переходы глобула — клубок в полимерных макромолекулах
§ 3. Фазовые переходы в белках

ГЛАВА 8. Различные типы взаимодействий в макромолекулах
§ 1. Взаимодействия Ван-дер-Ваальса
§ 2. Водородная связь. Заряд-дипольные взаимодействия
§ 3. Внутреннее вращение и поворотная изомерия

ГЛАВА 9. Конформационная энергия и пространственная организация биополимеров
§ 1. Конформационная энергия полипептидной цепи
§ 2. Численные методы оценки конформационной энергии биополимеров
§ 3. Предсказания пространственной организации белков
§ 4. Особенности пространственной организации нуклеиновых кислот
§ 5. Состояние воды и гидрофобные взаимодействия в биоструктурах
§ 6. Динамика фазовых переходов в макромолекулах
§ 7. Сворачиваемость белка

Раздел IV. Динамические свойства глобулярных белков
ГЛАВА 10. Динамика белков
§ 1. Структурные изменения белков
§ 2. Конформационная подвижность белков по данным различных методов

ГЛАВА 11. Физические модели динамической подвижности белков
§ 1. Общая характеристика молекулярной динамики биополимеров
§ 2. Модель ограниченной диффузии (броуновский осциллятор с сильным затуханием)
§ 3. Численное моделирование молекулярной динамики белков
§ 4. Молекулярная динамика белка миоглобина
§ 5. Динамические модели ДНК
§ 6. Прямое моделирование взаимодействия белков

Рекомендуемая литература
Предметный указатель