Биофизика

В библиографии отражены основные результаты научной, научно-организационной, педагогической и общественной деятельности академика НАН Беларуси В. С. Улащика – крупного ученого, широко известного специалиста в области физической медицины, организации здравоохранения, биофизики и медицинской техники. Дан краткий биографический очерк, изложены основные направления и результаты научных исследований, приведены хронологический указатель трудов и другие материалы, а также литература о его жизни и деятельности.

В монографии рассматриваются молекулярные механизмы запрограммированной гибели клеток – апоптоза, исходя из структуры и физических принципов функционирования белков семейства Bcl-2 (антиапоптотических, проапоптотических Bax-подобных и проапоптотических BH3-only), каспаз, белков-ингибиторов и ингибиторов апоптоза. Проанализированы структурные механизмы возникновения патологий, связанных с дефектами апоптоза. Излагаются принципы структурно-обоснованного конструирования лекарственных препаратов с акцентом на противоопухолевые лекарственные препараты и препараты против массовой гибели клеток при нейродегенеративных расстройствах. Рассчитана на специалистов, работающих в областях молекулярной и структурной биологии, биофизики клетки и белка, биохимии, онкологии, нейробиологии, медицинской химии, фармакологии. Может быть использована при чтении лекций по биофизике, биохимии и медицинской химии в вузах.

Книга охватывает широкий круг вопросов, связанных с биосинтезом и деградацией хлорофилла и гема, описанием участвующих в этих процессах ферментов, их кристаллической структуры, механизмов катализируемых ими реакций, субклеточной локализации, структурной организации и регуляции активности. Особое внимание уделено ключевым реакциям – образованию 5-аминолевулиновой кислоты (АЛК) и включению атома магния в молекулу протопорфирина IX, а также участию продуктов биосинтеза хлорофилла в коммуникации между пластидой и ядром. На основании собственных экспериментальных данных представлена концепция о независимом функционировании систем синтеза хлорофилла и гема в хлоропласте. Большое внимание уделено практическим аспектам – использованию систем биосинтеза тетрапирролов в качестве мишеней для фотодинамических гербицидов, АЛК как стимулятора роста и развития растений и агента, формирующего устойчивость растений к абиотическим факторам внешней среды, а также созданию мутантов и трансгенных растений с модифицированной системой биосинтеза хлорофилла, представляющих собой значительный потенциал для сельского хозяйства. Адресуется ученым, занимающимся проблемами биосинтеза хлорофилла, фотосинтетикам, биохимикам, биофизикам, генетикам, молекулярным биологам и студентам соответствующих специальностей.

В монографии обобщен новый экспериментальный материал о пространственной, иерархически организованной структуре и биофизических свойствах синовиальной жидкости. Рассмотрены физико-химические механизмы адсорбционного взаимодействия синовиальной жидкости и системы сообщающихся микропор хряща, которое происходит в биофизическом поле сустава. Приведены результаты, свидетельствующие о том, что структура синовиальной жидкости проявляет признаки дальнего порядка как необходимого условия для выполнения ею трибологической, метаболической, трофической и защитной функций в суставе. Новые данные о взаимосвязи структурных параметров и функциональных возможностей синовиальной жидкости позволили разработать оригинальные пути хондропротекции, в частности, связанные с использованием препаратов крови. Книга адресована биофизикам, биохимикам, ортопедам, а также материаловедам и трибологам, работающим на стыке медицинских и технических наук.

В книге обобщены современные подходы к компьютерному моделированию пространственной структуры белков, включающие методы конформационного ЯМР-анализа, ab initio фолдинга, сопоставительного моделирования, имитации теплового отжига, молекулярной динамики, молекулярного докинга и ряд других. Рассмотрены различные аспекты проблемы молекулярного моделирования структуры белков. Дан критический анализ методов, описаны соответствующие алгоритмы и приведены примеры их применения для предсказания белковых структур. Особое внимание уделено практическому использованию методов моделирования структуры белков in silico для конструирования потенциальных лекарственных препаратов. Предназначена для научных сотрудников – специалистов, работающих в области молекулярной биологии, биофизики, биоинформатики, биоорганической химии, биомедицины и смежных дисциплин.

Настоящая монография не имеет аналогов в мировой биохимической литературе. В ней вводится новый язык (язык химических операторов), который позволяет дать точное описание структурно-химической сущности биоорганических реакций. Приводится способ расчета изменения энергии Гиббса в биохимических процессах всех уровней (от элементарных операций до сложнейших макромолекулярных синтезов). На основании этих расчетов выявлена большая серия термодинамических и биологических закономерностей. Основную часть монографии составляет детальный анализ всех наиболее известных метаболических путей. Здесь содержатся операторные представления и конкретные оценки энергии Гиббса для многих сотен реакций метаболизма. Одновременно конструируются другие, гипотетически возможные, варианты путей. Все это позволяет выявить и объяснить многочисленные причинно-следственные связи в организации метаболизма. Для специалистов по биохимии, биофизике, биоорганической химии.

В книге обобщены и проанализированы все сведения о лекарственном электрофорезе, представляющие интерес для специалистов, разрабатывающих, изучающих и использующих метод с лечебно-профилактическими и реабилитационными целями. Впервые изложены такие новые методы, как электродрегинг, пролонгированный и импульсный электрофорез, микроэлектрофорез, трансдермальные терапевтические системы и др. Даны описания используемых лекарств, а также сочетанных методов лекарственного электрофореза; включены сведения по методологии разработки новых методик; произведен анализ типичных ошибок, встречающихся при использовании метода в клиниках. Рассчитана на физиотерапевтов и курортологов, слушателей факультетов усовершенствования врачей, практических врачей и специалистов, исследующих и применяющих лекарственный электрофорез в своей повседневной работе.

В монографии изложены современные научные представления о взаимодействии процессов фотосинтеза и роста как основных элементов продуктивности злаковых растений. Особое внимание уделено генетической, фитогормональной и фоторецепторной системам регуляции процессов роста и формирования аппарата фотосинтеза в модельных системах (колеоптили, каллусы), а также на разных стадиях онтогенеза растений. Научно обоснованы основные направления использования фотосинтетических показателей в селекции и при разработке адаптивных технологий возделывания хлебных злаков. Адресуется широкому кругу специалистов биологического профиля – биофизикам, биохимикам, генетикам, селекционерам, агрономам, а также преподавателям высших учебных заведений и аспирантам.

Учебник соответствует программе по физической и коллоидной химии для студентов фармацевтических факультетов и институтов. Он включает 7 разделов: 1. «Химическая термодинамика», 2. «Фазовые равновесия и растворы», 3. «Растворы электролитов и электрохимия», 4. «Химическая кинетика», 5. «Поверхностные явления», 6. «Дисперсные системы», 7. «Лиофильные дисперсные системы». Материал представлен на высоком теоретическом уровне и при этом изложен ясным, чётким языком. В конце каждой главы приводится её краткое содержание. А после каждого раздела даётся серия задач разной степени трудности с подробными решениями. Учебник предназначен студентам не только фармацевтических, но и других смежных специальностей.

В книге представлен оригинальный, разработанный автором, курс. Он содержит те же, что классическая биохимия, разделы: «Белки», «Ферменты», «Сложные белкосодержащие структуры», «Нуклеиновые кислоты и синтез белков», «Молекулярно-клеточная биология», «Метаболизм». Но все эти проблемы рассматриваются с позиций математической логики, а также с использованием методов биофизической химии и биофизики. Таким образом, основное содержание книги – это детальный математический анализ (в основном, на достаточно простом уровне) биохимических объектов и явлений. При этом многие формулы и почти все количественные оценки получены самим автором. Книга адресована студентам (медикам и биологам), готовящимся к научной работе, а также аспирантам, стажерам и всем, кому необходимо научиться анализировать сведения о молекулярной организации жизни.

В книге представлен оригинальный, разработанный автором, курс. Он содержит те же, что классическая биохимия, разделы: «Белки», «Ферменты», «Сложные белкосодержащие структуры», «Нуклеиновые кислоты и синтез белков», «Молекулярно-клеточная биология», «Метаболизм». Но все эти проблемы рассматриваются с позиций математической логики, а также с использованием методов биофизической химии и биофизики. Таким образом, основное содержание книги – это детальный математический анализ (в основном, на достаточно простом уровне) биохимических объектов и явлений. При этом многие формулы и почти все количественные оценки получены самим автором. Книга адресована студентам (медикам и биологам), готовящимся к научной работе, а также аспирантам, стажерам и всем, кому необходимо научиться анализировать сведения о молекулярной организации жизни.

В книге представлен оригинальный, разработанный автором, курс. Он содержит те же, что классическая биохимия, разделы: «Белки», «Ферменты», «Сложные белкосодержащие структуры», «Нуклеиновые кислоты и синтез белков», «Молекулярно-клеточная биология», «Метаболизм». Но все эти проблемы рассматриваются с позиций математической логики, а также с использованием методов биофизической химии и биофизики. Таким образом, основное содержание книги – это детальный математический анализ (в основном, на достаточно простом уровне) биохимических объектов и явлений. При этом многие формулы и почти все количественные оценки получены самим автором. Книга адресована студентам (медикам и биологам), готовящимся к научной работе, а также аспирантам, стажерам и всем, кому необходимо научиться анализировать сведения о молекулярной организации жизни.

Учебное пособие дает связное и последовательное изложение многих разделов математики и физической химии. Оно поможет биологам и медикам быстро вспомнить соответствующие сведения, необходимые при анализе научных проблем. Для студентов, преподавателей и научных сотрудников многих специальностей биологического и медицинского профилей.

В монографии под острым полемическим углом зрения рассматриваются фундаментальные проблемы геронтологии. Сквозной темой идёт обсуждение вопроса об универсальности старения. Выдвигается концепция «АНЕРЕМ», главный тезис которой постулирует обязательное присутствие мейоза или мейозоподобного процесса в каждом или в одном из нескольких поколений любого биологического вида. Подробному анализу и критике подвергаются многие устоявшиеся представления геронтологии – о втором начале термодинамики как «демоне» старения, «фундаментальные» корреляции между коэффициентами формулы Гомперца (наиболее известного математического выражения в геронтологии), эффект Хейфлика, теломеразная теория и др. Под критическим прицелом оказывается и ряд конкретных современных книг известных авторов. Несколько глав представляют собой обзор старения животных – от пробионтов и простейших до млекопитающих, включая человека. Для человека рассмотрены также возрастные изменения в органах с неделящимися (мозг, сердце) и делящимися (кишечный эпителий, красный костный мозг) клетками. Книга написана живым языком и будет интересна широкому кругу читателей.

Настоящая монография не имеет аналогов в мировой биохимической литературе. В ней вводится новый язык (язык химических операторов), который позволяет дать точное описание структурно-химической сущности биоорганических реакций. Приводится способ расчета изменения энергии Гиббса в биохимических процессах всех уровней (от элементарных операций до сложнейших макромолекулярных синтезов). На основании этих расчетов выявлена большая серия термодинамических и биологических закономерностей. Основную часть монографии составляет детальный анализ всех наиболее известных метаболических путей. Здесь содержатся операторные представления и конкретные оценки энергии Гиббса для многих сотен реакций метаболизма. Одновременно конструируются другие, гипотетически возможные, варианты путей. Все это позволяет выявить и объяснить многочисленные причинно-следственные связи в организации метаболизма. Для специалистов по биохимии, биофизике, биоорганической химии.

Настоящая монография не имеет аналогов в мировой биохимической литературе. В ней вводится новый язык (язык химических операторов), который позволяет дать точное описание структурно-химической сущности биоорганических реакций. Приводится способ расчета изменения энергии Гиббса в биохимических процессах всех уровней (от элементарных операций до сложнейших макромолекулярных синтезов). На основании этих расчетов выявлена большая серия термодинамических и биологических закономерностей. Основную часть монографии составляет детальный анализ всех наиболее известных метаболических путей. Здесь содержатся операторные представления и конкретные оценки энергии Гиббса для многих сотен реакций метаболизма. Одновременно конструируются другие, гипотетически возможные, варианты путей. Все это позволяет выявить и объяснить многочисленные причинно-следственные связи в организации метаболизма. Для специалистов по биохимии, биофизике, биоорганической химии.

В книге последовательно рассматриваются этапы заключительного этапа биосинтеза хлорофилла от формирования активного протохлорофиллид-ферментного комплекса до путей образования пигментов реакционных центров фотосинтетических систем. Обсуждаются фундаментальные исследования прошлых лет и результаты новейших исследований, осуществленных с помощью современных методов молекулярной биологии. Большое внимание уделено приоритетным исследованиям российских ученых. Для ученых-биофизиков, а также для преподавателей, аспирантов и студентов биологических вузов.

Фармакология и медицина являются одними из крайне перспективных областей для применения современных методов интеллектуального анализа данных и распознавания образов. В этих областях существует значительное количестве задач распознавания, эффективное решение которых весьма важно для фундаментальных прорывов в современной медицине. Однако, задолго до того как задача будет формализована для поиска решений в рамках машинного обучения и распознавания образов, необходим предварительный экспертный анализ огромного массива имеющихся биомедицинских данных. В настоящей монографии описываются существенные шаги, необходимые для адекватного анализа на этой предварительной, одной из самых важных стадий анализа данных. Представлено описание математических и биофизических методов, использованных для решения соответствующих задач молекулярной и клинической фармакологии. Книга адресована прежде всего широкому кругу врачей, фармакологов, биохимиков и, также, студентам медико-биологических вузов но, в то же время, может быть весьма интересна для специалистов в области машинного обучения. Читателю предлагается книга, освещающая различные дискуссионные аспекты молекулярной фармакологии в применении к конкретным препаратам и направлениям фармакотерапии. Следует отметить, что многие достижения фундаментальных и клинических исследований в области фармакологии препаратов известны только узкому кругу специалистов. В результате, возникает разрыв между новейшими научными данными и методами биоинформационного анализа, с одной стороны, и информированностью большинства практикующих врачей и исследователей области биомедицины, с другой. В ряде глав представлено краткое описание математических и биофизических методов, использованных для решения соответствующих задач молекулярной и клинической фармакологии. Книга адресована широкому кругу врачей, фармакологов, биохимиков и, также, студентам медико-биологических вузов.

В книге изложены результаты новейших исследований связи строения мозга и способности человека к познанию. В наглядной и доступной форме представлена взаимосвязь строения мозга, психологических функций, эффектов восприятия и умственных способностей человека. Выводы основаны на данных, полученных в психологии, биологии, медицине, биохимии и физике. Показано, что когнитивные механизмы и механизмы восприятия, которые изучались на уровне поведения, в настоящее время могут наблюдаться непосредственно на уровне работы самого мозга благодаря использованию новейших методов визуализации мозговых процессов. Для студентов и преподавателей биологических, психологических и медицинских вузов, педагогов, всех, интересующихся когнитивной нейронаукой и работающих в этой области. Представленное издание включает в себя оба тома.

Коллективная монография написана ведущими специалистами в области оптической биомедицинской диагностики, хорошо известна в американских и европейских университетах и используется там как учебное пособие. Рассмотрены принципы взаимодействия лазерного излучения с биологическими клетками и тканями, лежащие в основе биомедицинской диагностики; описаны перспективные для клинического применения лазерные и оптические методы: метод упругого и квазиупругого рассеяния, спектрофотометрия ближнего инфракрасного диапазона, флуоресцентная лазерная спектроскопия, фотон-корреляционная спектроскопия, спектроскопия комбинационного рассеяния, оптическая когерентная томография, конфокальная микроскопия, оптоакустическая томография, доплеровская визуализация и спекл-мониторинг биологических потоков. Описаны различные спектроскопические исследования биологических тканей и когерентно-оптические методы мониторинга биологических потоков и микроструктуры тканей. Для научных работников, аспирантов и студентов, а также специалистов по медицинской физике и врачей, интересующихся разработкой и применением лазерных и оптических методов диагностики в медицинских исследованиях и практике. Допущено Министерством образования и науки Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки «Физика» и специальности «Медицинская физика».