Том II. БИОМЕХАНИКА, ИНФОРМАЦИЯ И РЕГУЛИРОВАНИЕ В ЖИВЫХ СИСТЕМАХ Введение

Учебное пособие

Под ред. С. П. Вихрова, В. О. Самойлова 2-е издание

Вузовское образование Саратов • 2019

УДК 574/577 ББК 28.0

Рецензент:

Чурносов Е. В. — доктор биологических наук, профессор

Биофизика для инженеров. В 2 т. Т. 2. Биомеханика, информация и регулирование в живых системах [Электронный ресурс] : учебное пособие / [Е. В. Бигдай и др.]; под ред. С. П. Вихрова, В. О. Самойлова. — 2-е изд. — Электрон, дан. и прогр. (35 Мб). — Саратов: Вузовское образование, 2019. —457 с.

ISBN 978-5-4487-0356-0

В учебном пособии систематизированы сведения о физических и физикохимических процессах, лежащих в основе жизнедеятельности организмов на всех уровнях их организации, необходимые для инженеров и специалистов, занимающихся разработкой и обслуживанием биомедицинской техники.

В первом томе двухтомного пособия изложены основы биоэнергетики и теродинамики биологических процессов, рассмотрена структура, свойства и функции биологических мембран и биоэлектрогенез. Второй том посвящен биофизическим основам двигательной активности человека, информационных и регуляторных процессов в биологических системах, а также принципам функционирования сенсорных систем.

Подготовлено в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта высшего образования.

Предназначено для изучения дисциплины «Биомедицинская техника» по направлению подготовки высшего образования 12.03.04 «Биотехнические системы и технологии». Кроме того, учебное пособие будет полезно инженерам и специалистам, занимающимся моделированием физиологических процессов и разработкой аналитической, диагностической и лечебной аппаратуры.

Для создания электронного издания использовано: Приложение pdf2swf из ПО Swfitools, ПО IPRbooks Reader, разработанное на основе Adobe Air

© Коллектив авторов, 2008 © ООО «Вузовское образование», 2019

ВВЕДЕНИЕ

Учебное пособие состоит из двух томов. В первом томе были изложены основы биоэнергетики, рассмотренные с позиций термодинамики и законов квантовой механики, а также вопросы структурно-функциональной организации биомембран и биоэлектрогенеза.

Второй том учебного пособия состоит из трех глав (гл. 5-7), которые посвящены основам биомеханики, двигательной активности ряда систем живых организмов (гл. 5), сенсорным биосистемам (гл. 6), а также процессам регулирования в системах организма (гл. 7).

Биомеханика изучает кинематику, динамику движений биологических систем, механику мягких и твердых биологических тканей, механику кровообращения и дыхания, механику массопереноса на различных уровнях организации биосистем.

Содержание шестой главы ориентированона читателей, которые знакомы с рядом разделов высшей математики и физики, основами биологии человека, молекулярной биофизики, электробиологии и биофизики клетки. Необходимо иметь в виду, что основные процессы жизнедеятельности организмов протекают на уровне биологических мембран. Любая живая клетка имеет мембранную разность электрических потенциалов (потенциал покоя), которая может изменяться дискретно (потенциал действия), или относительно плавно (рецепторный потенциал). Частота следования потенциалов действия по нервным волокнам ограничена рефрактерным периодом и другими свойствами и особенностями волокна. Материал данной главы рассматривает также и нерешенные проблемы рецепторных систем, что может вызвать у читателя интерес и желание поработать самостоятельно с научно-технической литературой по этим проблемам.

Теория информации представляет собой совокупность математических концепций, которые позволяют оценить количествоинфор- мации, содержащейся в том или ином сообщении, определить пропускную способность каналов связи, количественно сопоставить эффективность применяемых систем кодирования. Живой организм является открытой системой. Это означает, что он обменивается с окружающей средой веществом, энергией и информацией. Биофизика, исследуя обмен информацией между организмом и окружающей средой, проникает прежде всего в механизмы воздействия ее на биологические системы, для чего изучает особенности физических физико-химических процессов, происходящих в организме человека и животных под влиянием информации, поступающей из внешней среды.

Обращение к рефлексам потребовалось нам для того, чтобы понять, как в рефлекторной теории проявляются основные принципы кибернетики. Среди них одним из важных является принцип обратной связи. Изучение обратных связей, как в рефлекторных реакциях, так и в других формах регуляции функций в организме (гуморальной, местной), привело к выводу о замкнутости контуров биологического регулирования. При этом весьма полезным оказалось применение принципов теории автоматического регулирования к изучению разнообразных регуляторных механизмов в биологических системах.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >