ELEMENTE DE FIZICA APLICATA

- BIOFIZICA-

ISBN 973-8114-59-4 / 2004

CAPITOLUL 1

NOTIUNI INTRODUCTIVE

1.1. OBIECTUL BIOFIZICII

Stiintele biologice studiaza natura vie reprezentata prin plante,

animale si oameni si relatiile complexe dintre ele. Acesti

reprezentanti ai naturii vii au o structura foarte variata. Functiile

vitale se complica si se perfectioneaza progresiv, de la formele

simple la cele complexe, ca rezultat al adaptarilor foarte numeroase

la conditiile de viata. Fiziologul roman, acad. E.Pora, sublinia

ca : .,viata se serveste de toate posibilitatile pe care lumea fizica i le

pune la dispozitie".

Pentru cercetarea si cunoasterea proceselor biologice trebuie

cunoscute, in primul rind, structura si insusirile fizico-chimice ale

materiei vii. La baza multor procese biologice stau anumite

fenomene fizice. De multe ori, aceste fenomene fizice sint corelate

cu fenomene chimice si, de aici, greutatea de a le studia separat. In

lumea vie gasim o asociere foarte strinsa a fenomenului chimic cu

fenomenul fizic, deoarece substantele actioneaza intre ele atit prin

proprietatile lor chimice, cit si prin cele fizice. Limitele intre fizica

si chimie se sterg in lumea vie, dar tocmai strinsa intrepatrundere a

fenomenelor fizice cu cele chimice caracterizeaza fenomenul vietii.

Legile fizice si chimice isi gasesc in procesele moleculare, din lumea

vie o expresie imediata. Desigur,

viata nu poate fi redusa la aspectele fizico-chimice ale materiel vii,

dar fara cunoasterea acestor aspecte nu este posibila intelegerea

vietii.

Biofizica este disciplina care s-a dezvoltat la granita dintre

fizica si biologic, datorita conlucrarii dintre aceste doua discipline.

Nu se poate stabili cu precizie, in timp, aparitia acestei

discipline ; aspectul fizic al fenomenelor biologice a preocupat de

mult timp pe oamenii de stiinta. Totusi, ca domeniu de sine statator,

ca obiect de studiu cu metodologie proprie de lucru, biofizica are o

virsta relativ tinara.

Inca din secolul al XVI-lea L e o n a r d o da Vinci, marele pictor,

om de stiinta si ganditor italian a studiat zborul pasarilor, folosind

legile mecanicii. In secolul al XVIll-lea fiziologul italian L. G a l v a n i

si fizicianul italian A. V o l t a au studiat experimental influenta

fenomenelor electrice asupra tesuturilor vii ; la inceputul secolului al

XlX-lea savantul englez T. Young a fost unul dintre creatorii opticii

fiziologice si a analizat circulatia sangelui din punct de vedere

hidrodinamic. Medicul german R. M ay er, fizicianul irlandez J.

Tyndall, s.a., prin lucrarile lor, si-au legat numele de cercetarile cu

caracter biofizic.

In acele timpuri, cercetarea stiintelor naturii cu ajutorul fizicii era

dictata de dezvoltarea fizicii, pe de o parte, si a stiintelor naturii, pe

de alta parte.

0 caracteristica a lucrarilor clasice de biofizica a fost efortul pe

care-1 faceau oamenii de stinta de a gasi explicatii fizice pentru

fenomenele biologice, explicatii care reduceau citeodata fenomenele

biologice la fenomene fizice. Astfel, marele filozof si om de stiinta

francez din secolul al XVII-lea, R. D e s c a r t e s , sustinea ca animalele

nu sunt decat masini, creind astfel o fiziologie mecanicista. Acest

reductionism a avut o latura pozitiva, marcind tendintele materialiste

din biologie, dar a avut si o latura negativa, ducand la pierderea din

vedere a specificului calitativ al fenomenelor biologice (organizarea

sistemica a materiei vii).

Conceptia materialista arata ca viata este o forma superioara de

miscare a materiei, care nu se poate reduce.la formele ei inferioare

(fizice, chimice), forme pe care le inglobeaza in organismele vii.

Legatura organica dintre diferitele forme de miscare a materie,

care deriva din diversitatea calitativa a formelor concrete de

existenta ale ei, a facut necesara aparitia in secolui al XX-lea a

numeroase stiinte numite ,,de granita" sau ,,interdisciplinare", ..de

tranzitie". De aceea, in etapa actuala, o caracteristica importanta a

dezvoltarii stiintei in general este nu numai d i f e r e n t i e r e a tot

mai marcanta a stiintelor ci, paralel cu aceasta, integrarea ramurilor

clasice in discipline de granita. Astfel, suprapunerea dintre forma

de miscare fizica si forma de miscare chimica a dat nastere

disciplinei de chimie-fizica; intrepatrunderea formei de miscare

chimica cu cea biologica a dus la aparitia biochimiei ; biofizica este

stiinta care studiaza interdependenta dintre forma de miscare fizica

si forma de miscare biologica si cerceteaza aspectele sub care se

manifesta procesele fizice in cadrul proceselor biologice. Metodele de

cercetare proprii unor stiinte se aplica tot mai frecvent si mai fecund

si in alte stiinte.

0 alta caracteristica a stiintelor contemporane este si matematizarea

lor. Matematica — stiinta care studiaza relatiile cantitative si

calitative ale obiectelor si fenomenelcr — devine tot mai mult un

auxiliar universal al celorlalte stiinte; este mult folosita azi in

cercetarea si exprimarea fenomenelor biologice, carora le confera

precizie si ordonare. In literatura mondiala biologica se folosesc

curent metodele de analiza si interpretarea matematica a fenomenelor

de viata. Prelucrarea statistica a rezultatelor experimentale este

prezenta in toate revistele si tratatele moderne de biologie. Multe

din fenomenele vietii sint exprimate prin formule matematice sau

reprezentate prin grafice. Intelegerea fenomenelor si proceselor

biologice va fi posibila numai folosind cunostinte de chimic, fizica

si matematica, precum si cele mai moderne metode de investigare si

de prelucrare a datelor. Folosind fizica in studiul materiei vii,

biofizica devenita disciplina de sine statatoare, cu obiective si

metode de cercetare specifice, deschide largi perspective in cele

mai diferite domenii ale biologiei teoretice si aplicative.

Din cele aratate rezulta ca este foarte greu sa se cuprinda intr-o

fraza scurta si clara definirea biofizicii.

Pentru a inlelege scopul si metodele de cercetare ale biofizicii

trebuie sa se aiba in vedere ca obiectul cercetat de biofizica este

materia vie, respectiv viata, iar metodele de cercetare ale bios-ului

sint metodele fizicii si chimiei pe de o parte, si ale biologiei si

matematicii, pe de alta parte.

Pina in prezent s-au dat diverse definitii pentru biofizica, dar

inca nu s-a ajuns la un consens in ceea ce priveste definirea

completa a ei.

Astfel, profesorul Tarusov de la Universitatea Lomonosov din

Moscova arata in cartea ,,Bazele biofizicii" ca : .,biofizica consta in

studiul fenomenelor si transformarilor moleculare fizico-chimice care

stau la baza mecanismelor primare ale proceselor biologice".

Profesorul W. Beier (1968) de la Universitatea din Leipzig, in

lucrarea ,,Introducere in biofizica teoretica" defineste biofizica

drept ,,stiinta care se ocupa cu analiza fizica a structurilor functionale

si a comportarii biologice".

Dupa parerea acad.prof. Grigore Benetato, ,,biofizica este stiinta

care studiaza structura si functiile sistemelor vii cu ajutorul teoriilor

si tehnicilor fizice".

Dupa prof. dr. doc. Vasile Vasilescu, de la Universitatea de Me-

dicina si Farmacie din Bucuresti,,.biofzica este stiinta care studiaza

fenomenele fizice din sistemele biologice, in lumina si cu ajutorul

teoriilor si tehnicilor f izico-matematice".

Din definitiile care s-au dat pentru obiectul biofizicii, rezulta ca

aceasta este stiinta care studiaza :

— structura fizica a sistemelor biologice ;

— proprietatile fizice ale acestor sisteme ;

— fenomenele fizice care stau la baza (care determina)

fenomenele biologice cu ajutorul teoriilor si tehnicilor fizico-

matematice.

1.2. DIVIZIUNILE BIOFIZICII

Multiplele preocupari si cercetari din biofizica se pot grupa in

urmatoarele patru directii principale :

1. Studierea structurii si proprietatilor fizice ale materiei vii. Biofizica

studiaza structura atomica, moleculara, macromoleculara a materiei

vii, proprietatile fizice ale structurilor si sistemelor biologice.

2. Studierea fenomenelor fizice (mecanice, termice, electrice

etc.) prin care se realizeaza procesele biologice din plante si

animale, in general, diferite de la un grup de vietuitoare, la altul.

Aceste fenomene fizice care stau la baza proceselor biologice se

manifesta prin diferite tipuri de energie, care se transforma unele in

altele. De aceea, biofizica studiaza si energetica proceselor vitale.

3. Studierea actiunii factorilor fizici ai mediului asupra

organismelor, in scopul de a-i utiliza pe cei favorabili ca agenti

terapeutici sau de a realiza profilaxia (prevenirea) actiunii lor nocive

asupra organismului.

4. Folosirea tehnicilor fizice in abordarea unor probleme de

biologie. Astfel, biofizica include si fizica experimentala in studiul

organismelor vii,

Aceste multiple preocupari ale biofizicii pot fi sistematizate atat in

functie de domeniul din fizica pe a carui aplicare se bazeaza, cat si

in functie de nivelul de organizare a materiei vii care, se studiaza.

In functie de primul criteriu, privita in sens de fizica aplicata,

biofizica foloseste aproape toate domeniile clasice si moderne ale

fizicii, astfel :

Biomecanica studiaza diferitele tipuri de locomotie animala pina

la motilitatea celulara si la proprietatile mecanice ale constituentilor

celulari.

Bioelectricitatea studiaza ansamblul fenomenelor electrice din

lumea vie de la nivel celular, tisular si de organ, fenomene care

exprima functionalitatea structurilor respective si constitute baza

unui grup important de investigatii clinice.

Biotermodinamica si Bioenergetica se ocupa atit de generarea,

stocarea si conversia energiei la nivel celular si de organism, cit si de

problemele energetice ale marilor sisteme biologice de nivel

supraindividual. In ultimul timp, in cercetarile de biofizica se

folosesc capitole moderne din fizica atomica si nucleara, mecanica

cuantica, fizica moleculara, fizica corpului solid, optica, etc.

Biocibernetica studiaza principiile si mecanismele concrete ale

comenzii, reglarii, conservarii, prelucrarii si transmiterii de

informatii in sistemele biologice.

Bionica studiaza structurile si mecanismele din sistemele vii,

pentru a gasi solutii unor problemele tehnice ; este un capitol modern

al biofizicii.

Radiobiologia este un capitol al biofizicii care studiaza

interactiunile dintre energia radianta si materia vie.

Clasificarea metodologica a problemelor biofizicii in functie de

capitolele de fizica folosite pun in evidenta diversitatea si

complexitatea problemelor cercetate de biofizica. Importanta si

semnificativa este, insa. definirea si sistematizarea cercetarilor in

functie de nivelul de organizare a sistemului biologic studiat. Din

acest punct de vedere. se disting : Biofizica moleculara, care studiaza

proprietatile fizice ale moleculelor si fenomenele fizice ce se produc la

nivel molecular si supramolecular : Biofizica celulara, care studiaza

proprietatile fizice ale celulelor si fenomenele fizice (electrice,

mecanice, termice etc.) ce se petrec la nivel celular si Biofizica

sistemelor complexe, care studiaza aspectele biofizice incepind de la

nivel tisular si de organ si pina la nivelul sistemelor biologice

supraindividuale.

Structurarea pe capitole a acestei lucrari incearca , in masura

posibilitatilor, sa se studieze structura, proprietatile si fenomenele

fizice care au loc la nivelul tuturor treptelor de organizare a materiei

vii.

1.3. METODELE DE CERCETARE IN BIOFIZICA

Fenomenele fizice care se petrec in organismele vii sint

exprimate prin diferitele forme de miscare a materiei si prin

transformarile acestor miscari. Ceea ce este comun fizicii si

diviziunii acesteia, biofizica, este faptul ca in acelasi mod urmaresc

sa descopere, sa cerceteze si sa explice aceste fenomene, pentru ca sa

poata stabili relatii cantitative, matematice intre cauzele care produc

aceste fenomene si efectele lor. Studiul fizicii , in general, este bazat

pe descoperirea si punerea in evidenta a unor modele care sa imite

comportarea structurilor materiale in natura, care sa poata fi folosite la

explicarea unor fenimene si legi ale acesteia Descoperirea si

cercetarea fenomenelor se realizeaza prin metoda observatiei si metoda

experimentului. Observarea atenta a unui fenomen arata producerea si

desfasurarea lui naturala. Prin experiente facute cu ajutorul unor

aparate, in laborator, se reproduce artificial fenomenul in conditii

care pot varia, astfel incit sa se gaseasca factorii care determina

(cauzele) si factorii care influenteaza (conditiile) fenomenul.

In urma observatiilor si experientelor facute asupra fenomenului, se

formuleaza concluzii care conduc la stabilirea relatiei cantitative,

matematice, dintre cauze, conditii si efecte, ceea ce constituie legea

fenomenului respectiv. Ulterior, se cauta ca fenomenul si, respectiv,

legea de guvernare a lui sa se foloseasca la studierea sub aspect biologic,

medical a subiectului respectiv (animal, organ, tesut, celula etc.), sau

chiar in tehnica (bioinginerie, bionica).

1.3.1. Observatia

Este, in toate stiintele, una dintre metodele importante de

cercetare. Trebuie sa fie riguroasa, sistematica sau continua, detaliata,

ceea ce-i confera caracter stiintific.

In biofizica se observa, atit sub aspect cantitativ, cit si calitativ :

miscarile celulelor, manifestarile electrice care au loc la nivel celular,

tisular sau de organ, fenomenele optice care au loc in organismele vii

etc. si rezultatele se exprinra numeric (observatie cantitativa). Simturile

omului sint imperfecte si au o sensibilitate limitata calitativ (organele

de simt nu percep, de exemplu, radiatiile ionizante) si cantitativ (ochiul

nu observa obiecte oricit de mici). De aceea, in observatia stiintifica se

folosesc instrumente si aparate (detectoare-contoare pentru radiatiile

ionizante, microscoape pentru observarea obiectelor invizibile cu

ochiul liber etc.), care permit o observatie cit mai obiectiva.

1.3.2. Experimentul

Permite verificarea ideilor prin intermediul faptelor. Inca din

secolul al XVII-lea, medicul Italian M.Malpighi spunea : ,,nullius in

verba'" (vorbele fara fapte nu spun nimic). Abstractizarea trebuie sa se

faca pe baza unor rezultate obtinute in experientele concrete.

Metodele fizice (mecanice, optice, electrice, electronice, magnetice,

cu radioizotopi, fizico-chimice) au determinat obtinerea de rezultate

deosebite in domeniul biofizicii. Progresele disciplinelor tehnice ale

stiintei (in special fizica si chimia) au permis in ultimul timp, trecerea de

la studiul macrostructurilor biologice (a organelor, a tesuturilor) si a

fenomenelor fizice care au loc in ele, la studiul microstructurilor

(celulelor, organitelor celulare) si a fenomenelor fizice legate de acestea.

Astfel, ultracentrifugarea, difractia radiatiilor X, spectrofotometria,

spectrofluorimetria, microscopia electronica, electroforeza,

cromatografia, folosirea izotopilor radioactivi, perfectionarea metodelcr

de cultivare a celulelor ,,in vitro" (in eprubeta) si alte descoperiri si

inovatii tehnice au modificat radical conditiile de cercetare, permitand

elucidarea fenomenelor biologice si interpretarea lor la nivel celular,

molecular si chiar atomic. Se poate vorbi, astazi, de o biofizica celulara,

precum si de o biofizica moleculara in plina dezvoltare, care au obtinut

rezultate remarcabile.

Stiinta si tehnica moderna deschid largi perspective in domeniul

cercetarilor, examenelor clinice si de laborator.

Utilizandu-se in acest scop aparatura electrica respective, se

determina cu cea mai mare precizie temperatura corpului in orice

punct al suprafetei lui, tensiunea arteriala, tensiunea intraoculara,

tensiunea lichidului cefa-lorahidian, viteza de circulatie a singelui

etc.

Electrofizica a deschis calea studiului biocurentilor si a pus la

indemina medicului electrocardiografia si electroencefalografia,

metode foarte pretioase de diagnostic si studiu in bolile de inima si

ale sistemului nervos.

Progresele din domeniul opticii au adus biologiei si medicinei

posibilitatea de a utiliza aparate de marire a imaginii, contribuind in

mare masura la dezvoltarea microbiologiei, histologiei,

histopatologiei etc.

Progresele din domeniul electronicii au dat posibilitatea crearii

microscoapelor electronice prin care, expunindu-se preparatul de

examinat intr-un fascicul de electroni a carui viteza este accelerata cu

ajutorul unor cimpuri electromagnetice asezate in serie, se ajunge in

final la impresionarea unui ecran fluorescent pe care imaginea

preparatului apare marita de zeci de mii de ori. Exista microscoape

electronice cu putere de marire de 106 ori.

Ca si radiatiile X, cele radioactive au aplicatii pe de o parte in

domeniul investigatiei clinice, iar pe de alta parte in terapeutica. In

plus, radioizotopii pot fi utilizati in cunoasterea factorilor de mediu,

in cercetarile epidemiologice, microbiologice si, mai mult, se poate

afirma ca nu exista domeniu de studiu in orice specialitate

medicala in care izotopii radioactivi sa nu-si gaseasca aplicare.

Astfel, cu ajutorul izotopilor radioactivi se studiaza digestia si ab-

sorbtia intestinala, absorbtia vitaminelor, metabolismul proteinelor,

se determina volumul singelui circulant, durata de viata a hematiilor,

leucocitelor si trombocitelor, se studiaza dinamica lichidelor intra-

si extracelulare, functia glandei tiroide, functiile ficatului etc.

1.3.3. Metoda matematica .

Este un instrument de lucru teoretic, ce se foloseste si in biofizica

pentru :

— exprimarea, prin numere, a rezultatelor de observatie si de

experiment ;

— prelucrarea datelor de observatie si de experiment;

— gasirea explicatiilor pentru diversele fenomene, apreciate

statistic.

Biofizica teoretica (biofizica matematica) urmareste descrierea

cantitativa a fenomenelor biologice. Pentru aceasta, este necesar sa

se obtina mai intii ecuatii empirice pe baza prelucrarii datelor

experimentale si apoi sa se caute deducerea matematica a ecuatiilor

obtinute pe baza unor ipoteze asupra mecanismului fenomenului

studiat.

Asa dupa cum cercetatorul care executa o experienta face unele

simplificari, tot asa si matematicianul simplifica si abstractizeaza

unele aspecte ale fenomenului.

Metoda matematica da rezultate foarte bune in cazul fenomenelor

simple (in fizica, in general). In biologie, simplificarile sint mai

greu de facut, deoarece fenomenele biologice sint fenomene

complexe si unele simplificari pot sa conduca la rezultate care sa nu

corespunda intrutotul realitatii. De aceea, fo-losirea metodei

matematice in studiul fenomenelor biologice nu este tot atit de

ampla ca in fizica si chimie.

1.3.4. Metoda modelarii

Este foarte utila in biofizica pentru studiul organismului viu, care

este un sistem complex. Metoda consta in crearea unor dispozitive

(modele) pe care se studiaza procese analoge celor care se petrec in

organismele vii. Astfel, anumite procese biologice pot fi studiate pe

modele electronice (modelul electronic al neuronului, modele electronice

ale anumitor mecanisine cerebrale etc.).

In functie de obiectul cercetat se preconizeaza, in general, pentru

studiul fenomenelor fizice si, respectiv, biofizice, doua metode : metoda

fenomenologica si metoda statistica.

Metoda fenomenologica. Studiaza fenomenele pornind de la citeva

principii fundamentale, rezultate din numeroase experiente, facind

abstractie de structura interioara, discreta a materiei.

Metoda statistica. Studiaza fenomenele pornind de la structura

interna, discreta, a materiei. Pentru studiul sistemelor cu un numar

enorm de particule se foloseste calculul probabilitatilor. Astfel,

proprietatile macroscopice masurabile apar ca niste valori medii

statistice ale proprietatilor particulelor individuate.

In biologic ,,discretul" este caracteristic, viata fiind o manifestare a

sistemelor individualizate (a organitelor, celulelor etc.). Organismele vii

prezinta diferite nivele de organizare incepind cu cel macroscopic

(individ, organ) si continuind cu cele microscopice (tesut, celule),

ultramicroscopice macromolecule, molecule) si nivelul atomic.

Fiecare treapta de organizare are legile sale specifice,

fenomenologice.Pentru a intelege aceste legi in mod cauzal, trebuie

cercetate procesele si fenomenele cel putin la o treapta imediat

inferioara de organizare. In acelasi timp, la toate treptele de organizare

ale materiei (vii si inerte) actioneaza legi generale (legea conservarii

masei, legea conservarii sarcinii electrice, legea conservarii energiei)

ceea ce demonstreaza unitatea materiala a Universului.

1.4. LEGATURILE BIOFIZICII CU ALTE STIINTE

Una dintre caracteristicile dezvoltarii contemporane a tuturor

stiintelor este cercetarea complexa a obiectelor de studiu, cu metode cit

mai diferite. In cazul stiintelor biologice eforturile stiintifice sint

orientate, in prezent, spre descifrarea si intelegerea aprofundata a

intimitatii mecanismelor vietii, utilizand in special stiintele

fundamentale. Fiziologul francez Claude Bernard arata ca ,,biologia

trebuie sa preia de la stiintele fizico-chimice metoda experimentala,

pastrindu-si, insa, metodele specifice si legile proprii".

Legaturile biofizicii cu alte stiinte s-au realizat si se dezvolta rapid

datorita faptului ca biofizica primeste, pe de o parte, informatii de la

unele stiinte, iar pe de alta parte, ea insasi furnizeaza informatii pentru

alte stiinte.

De aceea, biofizica are legaturi cu stiintele care-i furnizeaza idei,

conceptii, tehnici si aparate de cercetare. Dintre aceste stiinte, fac parte :

fizica, chimia, matematica, statistica, electronica, cibernetica, psihologia

s.a.

De asemenea, biofizica are legaturi cu stiintele biologice si medicale.

Aceste legaturi deriva din obiectul comun de studiu care este viata, care nu

poate fi obiectul exclusiv al unei discipline. Biofizica are legaturi cu

biologia, biochimia, fiziologia, fiziopatologia, microbiologia, virusologia,

anatomia macroscopica si microscopica (histologia), terapeutica, igiena s.a.

Din cele aratate rezulta ca biofizica, o disciplina relativ tinara, are

conexiuni multiple cu numeroase stiinte si isi dezvolta si extinde

aceste legaturi datorita rezultatelor deosebite pe care le-a obtinut.

De aceea, biofizica este o disciplina care patrunde din ce in ce mai

mult in domenii ce apartin altor stiinte ca : histologia, fiziologia,

biochimia, medicina si altele, folosind adeseori metode netraditionale

de cercetare si interpretare a rezultatelor.

Zi de zi se descopera noi fapte, se emit noi ipoteze, care de care

mai indraznete. Adeseori este greu sa se delimiteze ce apartine

biofizicii si ce o depaseste. Biofizica reprezinta un domeniu complex

al stiintei. De aceea in lucrarile de biofizica nu se poate face o

delimitare stricta intre ceea ce reprezinta fizica si ceea ce, face parte din

biochimie, histologie sau fiziologie.

1.5. IMPORTANTA BIOFIZICII PENTRU BIOLOGIE SI

MEDICINA

Pina nu demult, in facultatile de medicina umana si veterinara,

printre disciplinele din planul de invatamint era si disciplina de fizica

medicala. Aceasta disciplina a adus mari servicii medicinii, in special

celei practice, mai ales in domeniul aparaturii medicale. Progresele

deosebite inregistrate atit pe plan teoretic, cit si pe plan tehnic, au dus

la necesitatea transformarii calitative a disciplinei de fizica medicala

in aceea de biofizica.

Saltul calitativ de la fizica medicala la biofizica moderna are doua

aspecte importante :

1. Din punct de vedere al conceptiei, el consta in trecerea de la

studiul legilor fizicii pentru a le cauta aplicatii in biologic, la studiul

aspectului fizic al legilor biologice.

2. Din punct de vedere structural, el reprezinta trecerea de la

studiul macrostructurilor, la studiul microstructurilor, la nivelul

carora reflectarea mai complexa a legilor fizicii descopera fenomene

mult mai complexe ale substratului material al fenomenelor biologice.

Tendinta de a studia microstructurile organismului si functiile lor

nu inseamna studierea ,,localicista", deoarece aceste structuri (de

exemplu, structurile subcelulare) sint ubicuitare (se gasesc peste tot in

organism) si, deci, reprezinta caractere ale organismului intreg, atit

prin structura, cit si prin functia lor.

Din definitia biofizicii (v. 1.1.) rezulta clar importanta deosebita a

acestei stiinte pentru studiul sistemelor biologice atit din punct de

vedere structural, cit si functional.

Biofizica s-a impus rapid ca o disciplina absolut necesara formarii

generatiilor de medici umani si veterinarl, de ingineri zootehnisti, de

biologi in general, care prin insasi formarea lor trebuie sa posede o

imagine clara a legitatilor proceselor care stau la baza lumii vii.

Biofizica este de mare utilitate pentru unele capitole esentiale din

morfologie, pentru studiul fiziologiei, analizand la nivel molecular si

submolecular procesele fiziologice.

Biofizica este in mare masura indispensabila intelegerii

proceselor biochimice. Este usor de observat ca, in medicina, metodele

si conceptiile fizicii cauta sa completeze metodele chimice, care au

predominat in aceasta stiinta timp de multe decenii, deoarece

metodele fizice de investigate sint rapide si de o deosebita finete.

Biofizicii, alaturi de genetica si biochimie, ii revine un rol

important in dezvoltarea si perfectionarea productiei agricole animale

si vegetale, prin utilizarea cunostintelor de biofizica in rationalizarea

si cresterea eficientei valorificarii patrimoniului zootehnic si pentru

obtinerea de noi soiuri de inalta productivitate la toate plantele de

cultura.

Aplicarea metodelor biofizicii in controlul performantelor

morfologice si functionale ale animalelor, in conditiile unor factori de

mediu diferiti (in ecologie), face posibila crearea unor efective cu

potential biologic si productiv ridicat si imbunatatirea raselor de

animale la toate speciile.

Biofizica isi aduce contributia in cercetarea proceselor studiate in

fiziopatologie, microbiologie, virusologie, in cunoasterea patologiei

bolilor, in diagnosticul si terapia lor.

Importanta biofizicii in complexul domeniu al viului rezulta si din

rezolvarea multiplelor probleme ce-si asteapta solutionarea, corelate

cu o serie de procese biofizice si biochimice, cum ar fi : problema

cancerului, a bolilor nervoase si cardiovasculare, a bolilor

degenerative si genetice, cu implicatii directe in domeniul medicinii

veterinare si zootehniei.

Progresele obtinute de biofizica furnizeaza medicinii si biologiei, in

general, un permanent flux de date, idei si conceptii noi. Practica a

aratat si arata ca performantele in stiintele biologice se obtin in acele

domenii care cerceteaza in profunzimea structurilor si care studiaza

analitic mecanismele proceselor intime ce au loc la acest nivel.

Deoarece biofizica urmareste, prin excelenta, aceasta linie de evolutie

a stiintei, nu se poate concepe o activitate in domeniul medical, si in

general in domeniul biologic, fara cunostinte de biofizica.

Din cele aratate, reiese clar importanta deosebita pe care o au

cunostintele de biofizica pentru sporirea insusirilor biologice si

productive ale animalelor si plantelor de cultura, a pastrarii sanatatii. In

plus, cunostintele de biofizica contribuie, alaturi de celelalte domenii de

studiu, la formarea si dezvoltarea competentei viitorilor medici

veterinari, ingineri zootehnisti, biologi, ce se bazeaza pe un ansamblu de

cunostinte teoretice si practice care sa determine la acestia :

— exactitate si precizie in stabilirea diagnosticului si a terapiei, in

organizarea, dirijarea si finalizarea unei cercetari ;

— abilitatea tehnica in manuirea cunostintelor si a diferitelor

tehnici;

— modestie si devotament in practica meseriei.

Avind in vedere rolul deosebit pe care il are biofizica pentru

formarea gindirii independente in procesul de instruire a viitorilor

medici veterinari, ingineri-zootehnisti si biologi in general, aceasta

disciplina ocupa un loc bine conturat in planurile de invatamint din

domeniile respective.

1.6. BIOFIZICA PE PLAN MONDIAL SI NATIONAL

Marile succese ale biofizicii din ultimii ani justifies interesul si

sperantele puse in aceasta ramura a stiintei, pentru rezolvarea unor

probleme importante ale biologiei si medicinii. Succesele obtinute in

biofizica i-au accelerat dezvoltarea. permitind elucidarea unor

probleme deosebit de interesante la nivel subcelular si interpretarea

unor aspecte esentiale ale fenomenelor biologice. Astfel, cresterea

productiei animale si vegetale va putea fi puternic influentata prin

folosirea factorilor fizici in cunoasterea mecanismelor vietii.

0 privire asupra organizarii si investitiilor in domeniul

stiintei pe plan mondial arata ca biofizica se bucura de o atentie

speciala. In ultimii treizeci de ani o mare parte din premiile Nobel

pentru medicina si chiar pentru chimie au fost acordate pentru

cercetari in biofizica.

Trebuie mentionat faptul ca cercetarile de biofizica au o

amploare deosebita intr-o serie de unitati si centre de cercetare

mai ales cu profil medical, datorita importantei lor, pentru

elucidarea mecanismelor sanatatii si bolilor. De fapt, marile

probleme ale medicinii, cum ar fi : cancerul, bolile nervoase,

cardiovasculare, bolile degenerative si genetice nu au putut fi

solntionale pe deplin, deoarece o serie de procese biofizice si

biochimice nu au fost inca elucidate.

Urmarirea prestigiului international in stiinta si considerente

de ordin economic (biofizica are implicatii si in agricultura,

zootehnie etc.) au dus la instituirea unor organisme guvernamentale

si Internationale de biofizica. Astfel, in unele tari ca: S.U.A., fosta

U.R.S.S., Japonia, Franta s.a. s-au alcatuit planuri pe anumite

perioade, referitoare la dezvoltarea biofizicii. In 1962, in Suedia, s-

a constituit ,,Uniunea Internationala de biofizica pura si aplicata",

la care au aderat numeroase organisme guvernamentale.

La noi in tara biofizica s-a afirmat initial pe linga catedrele de

fiziologie. Inca din 1910 cursurile de fiziologie ale lui I.

A t h a n a s i u contineau numeroase elemente de fizica si chimie

biologica, idei care au fost continuate de acad. V.Rascariu si prof.

I.Kitescu. Scoala de fiziologie clujeana, condusa de acad. dr.

Gr.Benetato, a adus o contribute importanta la precizarea

continutului si orientarii biofizicii. Trebuie remarcat rolul pe care

1-au avut unii fizicieni care s-au ocupat de biofizica in cadrul

facul-tatilor de medicina. Astfel, prof. dr. doc. N. Barbulescu publica

in anul 1936 primul curs de fizica medicala.

Deoarece problemele ridicate de fizica, cum ar fi : receptia si

conducerea informatiilor in sistemele biologice, actiunea

ultrasunetelor asupra celulelcr, spectrele RES ale ADN si ARN,

prelucrarile de informatii in retina, rolul apei in functia membranelor

excitabile etc. au devenit atit de complexe, rezolvarea lor a impus

colaborarea specialistilor din diverse domenii de activitate, atit pe

plan national, cit si international. Dintr-o asemenea colaborare

apare, in 1967, si prima lucrare introductiva in problematica

biofizicii, in literatura stiintifica romaneasca, intitulata ,,Introducere

in Biofizica", semnata de Traian Gheorghiu, Teodora Grossu si

Victor Sahleanu

0 noua conceptie cu privire la natura vie este sustinuta de acad.

E. Macovschi in ,,Teoria biostructurii" care, desi relativ noua, s-a

impus in atentia oamenilor de stiinta.

In ultimele trei decenii, un rol deosebit pentru dezvoltarea

biofizicii pe plan national 1-a avut activitatea colectivelor de cadre

didactice si cercetatori din cadrul universitatilor si institutelor de

medicina si farmacie din Bucuresti si din celelalte centre

universitare din tara. Ca rezultat al colaborarii multora dintre aceste

cadre didactice si de cercetare din domeniul biofizicii, a aparut, in

anul 1977, prima lucrare de Biofizica medicala din tara noastra sub

redactia prof. dr. doc. Vasile Vasilescu. Pe plan stiintific, se poate

vorbi de o afirmare internationala a cercetarilor romanesti de

biofizica.

Biofizica se impune rapid si in tara noastra ca o disciplina

absolut necesara formarii generatiilor de medici si biologi. Ea

incepe sa aibe o pondere din ce in ce mai mare in preocuparile in

privinta mijloacelor de cercetare stiintifica in biologie, deoarece

prezinta metode noi, precise, mai sigure si mai rapide, dand

posibilitatea studierii dinamice a materiei vii.

Biofizica este una din preocuparile cercetarii stiintifice din

tara noastra. Prin specificul sau, invatamintul superior ofera largi

posibilitati pentru orientarea cercetarii spre o activitate complexa

interdisciplinara, spre rezolvarea unor probleme stiintifice in

domeniul disciplinelor de granita.

Preluand tot ce s-a facut pana acum in acest domeniu,

viitorii specialisti vor trebui sa duca cercetarea mai departe, in

aceasta disciplina noua, plina de perspective si unde sint atit de

multe de facut.

Speram ca acest manual de biofizica va reprezenta pentru

viitorii specialisti un instrument de lucru necesar pentru inte-

legerea problemelor importante ale vietii si care poate constitui un

ajulor pretios in activitatea lor viitoare.