03.01.02 – биофизика

специальность

Приказ Высшей аттестационной комиссии Республики Беларусь от 28 октября 2010 г. № 224

 

I. ОТРАСЛЬ НАУКИ

  • Биологические науки,
  • Физико-математические науки,
  • Медицинские науки,
  • Технические науки

II. ФОРМУЛА СПЕЦИАЛЬНОСТИ

Биофизика - наука о физических процессах, протекающих в биологических системах разного уровня организации и о влиянии на биологические объекты различных физических факторов. Биофизика призвана выявлять связи между физическимимеханизмами, лежащими в основе организации живых объектов, и биологическими особенностями их жизнедеятельности. Важнейшее содержание биофизики составляют: нахождение общих принципов биологически значимых взаимодействий намолекулярном уровне, раскрытие их природы в соответствии с законами современной физики, химии с использованием новейших достижений математики и разработка на основе этого исходных обобщённых понятий, адекватных описываемымбиологическим явлениям. Биофизика составляет молекулярную основу биотехнологии.

III. ОБЛАСТИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1. Теоретическая и математическая биофизика.

Биофизика сложных систем. Термодинамика и кинетика биологических процессов. Диссипативные структуры в биологии. Колебательные процессы в биологии. Моделирование биофизических процессов.

2. Молекулярная биофизика.

Физические и физико-химические свойства биологических молекул и биологически важных соединений. Биофизика белка. Масс-спектроскопия и кристаллография белков. Биофизика межбелковых взаимодействий. Моделирование структуры белков и ихкомплексов. Протеомика. Биофизика нуклеиновых кислот. Моделирование структуры ДНК. Биофизика взаимодействия белков с ДНК. Моделирование взаимодействия белков с ДНК. Биофизика генетического аппарата. Биофизические аспекты транскрипции итрансляции. Физика биополимеров и их моделей. Биофизика макромолекулярных комплексов и их моделей. Биофизика взаимодействий белок-лиганд. Моделирование комплексов белков с лигандами. Структурный дизайн лекарственных препаратов.

3. Физические и физико-химические свойства биологических систем с наноразмерным структурированием.

Физические и физико-химические свойства взаимодействия наносистем и наноматериалов с биологическими молекулами и системами. Физические аспекты применения наносенсоров и биочипов в биологии и медицине. Нанобиомеханика

4. Биофизика модельных мембран.

Монослои. Липидные бислойные мембраны и небислойные липидные системы. Липосомы, протеолипосомы. Мицеллярные системы. Нелипидные мембраны.

5. Биофизика природных мембран.

Структура мембран. Внутримолекулярная динамика и латеральная подвижность мембранных белков. Молекулярная динамика белков и липидов в мембранах. Белок-липидные взаимодействия. Механизмы модификации структуры мембран, их белковых илипидных компонентов. Физика транспорта веществ в биологических системах. Ионные каналы. Ионные насосы и транспортеры. Транспортные АТФазы и другие системы переноса ионов. Системы переноса молекул неэлектролитов. Сопряжение транспортаионов и метаболитов. Электронные свойства биологических систем.  Электронный транспорт. Биофизика  возбудимых мембран. Взаимосвязь структуры и функции мембран и их компонентов. Биофизические механизмы функционирования мембранныхрецепторов.

6. Биофизика клетки.

Физико-химические свойства клетки и ее элементов. Биофизика клеточных процессов. Механические, осмотические и электрические явления в клетках. Межклеточные и межмембранные взаимодействия. Адгезия клеток. Механизмы межклеточной адгезии и агрегации. Высокопроницаемые межклеточные контакты, механизмы регуляции их проницаемости. Другие виды межклеточных взаимодействий. Физические аспекты клеточного гомеостаза, пролиферации и дифференцировки клеток. Физические аспектытрансформаций стволовых клеток. Физические аспекты метаболомики.

7. Биофизика подвижности и цитоскелета. Организация сократительного аппарата мышц. Механизмы мышечного сокращения. Регуляция процессов сокращения мышц. Немышечная подвижность и сократимость. Электромеханическое сопряжение.

8. Фотофизические и фотохимические процессы в биологии.

Фотоника и люминесценция биологически значимых молекул и биообъектов. Первичные процессы фоторецепции и фотосинтеза. Биолюминесценция и сверхслабые свечения биологических объектов.

9. Свободно-радикальные процессы в биологии.

Супероксидный и гидроксильный радикалы. Парамагнитные центры. Синглетный кислород. Окислительно-восстановительные реакции с участием свободных радикалов и активных форм кислорода в процессах функционирования биосистем. Процессы перекисного окисления липидов в биологических системах.

10. Биофизика регуляторных и сигнальных процессов.

Нервная и гуморальная регуляция. Физико-химические механизмы мембранной и клеточной регуляции. Регуляция на уровне отдельных макромолекул. Гомеостаз микроэлементов. Механизмы трансдукции сигналов в биосистемах. Клеточная информатика.

11. Биоэнергетика клетки.

Сопрягающие мембраны бактерий, митохондрий и хлоропластов. Перенос протонов и электронов. Энергопреобразующие АТФазные системы. Сопряжение окисления и фосфорилирования.

12. Биофизические механизмы сенсорной рецепции.

13. Биофизические эффекты действия на биологические объекты электрических и магнитных полей.

Электромагнитные, гравитационные, световые (в том числе – лазерные) и звуковые воздействия на живые системы. Радиационная биофизика.

14. Физика биологических реологических жидкостей.

15. Медицинская биофизика.

Биофизические механизмы патологических процессов на мембранном, клеточном и организменном уровнях.

16. Теоретическая и экспериментальная разработка физических методов исследования биосистем.

17. Применение биофизики и биофизических методов исследования в медицине и сельском хозяйстве.

IV. СМЕЖНЫЕ СПЕЦИАЛЬНОСТИ

  • 01.04.05 – оптика
  • 03.01.03 – молекулярная биология
  • 03.01.04 – биохимия
  • 03.03.01 – физиология
  • 03.01.05 – физиология и биохимия растений
  • 03.01.07 – молекулярная генетика
  • 03.01.08 – биоинженерия

V. РАЗГРАНИЧЕНИЯ СО СМЕЖНЫМИ СПЕЦИАЛЬНОСТЯМИ

В отличие от специальности «03.01.04 – биохимия» – науки, занимающейся исследованием химической природы биомолекул, путей их превращений и химических основ биологических процессов, «03.01.02 – биофизика» изучает физико-химические и физические процессы в биологических объектах на различных уровнях их организации.

В отличие от специальности «01.04.05 – оптика» - раздела физики, в котором изучаются процессы светового излучения, взаимодействия света с веществами, распространения света в разных средах, к специальности «03.01.02 - биофизика» относятся работы оптического профиля, в которых оптико-спектроскопические методы применяются для изучения процессов жизнедеятельности и свойств биологических объектов.

В отличие от специальности "03.03.01 - физиология", в которой изучаются общие и частные закономерности протекания физиологических процессов и функционирования различных животных организмов, «03.01.02 – биофизика» изучает физико-химические процессы и механизмы их регуляции в живых системах на молекулярном, субклеточном, клеточном, тканевом и организменном уровнях.

В отличие от специальности «03.01.05 – физиология и биохимия растений», которая изучает физиолого-биохимические основы функционирования растений на популяционном, организменном, тканевом, клеточном и субклеточном уровнях, изучает молекулярно-мембранные аспекты организации и функционирования живых и модельных растительных систем.

В отличие от специальности «03.01.07 - молекулярная генетика» - раздела генетики и молекулярной биологии, в котором изучаются молекулярные механизмы генетических процессов, включая закономерности хранения, воспроизведения, изменчивости и передачи наследственной информации, «03.01.02 – биофизика» рассматривает биофизические механизмы организации и функционирования наследственного аппарата.

VI. РАЗГРАНИЧЕНИЯ СО СМЕЖНЫМИ ОТРАСЛЯМИ НАУКИ

Исследовательские работы с преобладанием физико-математических аспектов исследования физических свойств биологических объектов, осуществляемых с применением физических и математических подходов, в которых рассматриваются вопросы, перечисленные в п.п. 1-6, 8-11, 13, 14 раздела «Области исследований», относятся к физико-математическим наукам.

Исследовательские работы, выполняемые с преобладанием прикладных аспектов исследований медицинского характера, и в которых рассматриваются вопросы, перечисленных в п.п. 15, 17 раздела «Области исследований», относятся к медицинским наукам.

Исследовательские работы с преобладанием прикладных аспектов исследований, в которых рассматриваются вопросы, перечисленные в п.п. 3, 16, раздела «Области исследований», относятся к техническим наукам.