АСФАЛЬТИРОВАНИЕ, устройство асфальтобетонных покрытий на автомобильных дорогах, улицах, аэродромах и т. п. путём укладки и уплотнения асфальтобетонной смеси по предварительно подготовленному основанию. В зависимости от назначения покрытия асфальтобетонную смесь (асфальтобетон) укладывают в один или два слоя на основание из щебня, гравия (нежёсткое основание) или бетона (жёсткое основание). Нижний слой толщиной 4-5 см устраивают из крупно- или среднезерни-стой смеси с остаточной пористостью 5-10% ; верхний слой толщиной 3-4 см-из средне- или мелкозернистой смеси (остаточная пористость 3-5%). При тяжёлых нагрузках и интенсивном движении транспорта покрытия устраивают 3-4-слойными общей толщиной 12-15 см. АСФАЛЬТИРОВАНИЕ начинается с очистки основания от пыли и грязи механич. дорожными щётками и поливомоечными машинами, исправления неровностей основания, обработки его поверхности жидким битумом или битумной эмульсией. Асфальтобетонная смесь приготовляется в асфальтобетоно-смесителях на стационарных или полустационарных заводах (установках), доставляется на место автомобилями-самосвалами и загружается в приёмный бункер асфалътобетоноукладчика, к-рый укладывает, разравнивает и предварительно уплотняет смесь. Окончат. уплотнение осуществляется катками дорожными. .
КОММУНАЛЬНОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО, отрасль строительства, занятая сооружением объектов, связанных с обслуживанием жителей городов, посёлков городского типа, районных сельских центров и населённых пунктов сельской местности. В числе этих объектов: системы водоснабжения и канализации с очистными сооружениями и сетями; сооружения городского электрического транспорта с путевым, энергетическим хозяйством, депо и ремонтными предприятиями; сети газоснабжения и теплоснабжения с распределительными пунктами, районными и квартальными котельными; электрические сети и устройства напряжением ниже 35 кв; гостиницы; городские гидротехнические сооружения; объекты внешнего благоустройства населённых мест, озеленения, дороги, мосты, путепроводы, ливнестоки; предприятия санитарной очистки, мусороперерабатывающие и др. Планомерное развитие КОММУНАЛЬНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА в СССР началось ещё в 1-й пятилетке и осуществлялось нарастающими темпами до начала Великой Отечеств, войны 1941-45. В годы 4-й пятилетки (1946-50) проводились работы по восстановлению объектов коммунального назначения, разрушенных во время нем.-фаш. оккупации. В последующие годы КОММУНАЛЬНОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО велось высокими темпами в связи с бурным развитием промышленности, культуры, увеличением численности городов и посёлков городского типа .
ГРАДОСТРОИТЕЛЬСТВО, теория и практика планировки и застройки городов (см. Город). ГРАДОСТРОИТЕЛЬСТВО определяют социальный строй, уровень развития производственных сил, науки и культуры, природно-климатичие условия и национальные особенности страны. ГРАДОСТРОИТЕЛЬСТВО охватывает сложный комплекс социально-экономических, строительно-технических, архитектурно-художественных, а также санитарно-гигиенических проблем. Общим для ГРАДОСТРОИТЕЛЬСТВО досоциалистических формаций является большее или меньшее влияние на него частной собственности на землю и недвижимое имущество..
ЗЕЛЁНОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО, составная часть современного градостроительства. Городские парки, сады, скверы, бульвары, загородные парки (лесопарки, лугопарки, гидропарки, исторические, этнографические, мемориальные), национальные парки, народные парки, тесно связанные с планировочной структурой города, являются необходимым элементом общегородского ландшафта. Они способствуют образованию благоприятной в санитарно-гигиеническом отношении среды, частично определяют функциональную организацию городских территорий, служат местами массового отдыха трудящихся и содействуют художественной выразительности архитектурых ансамблей. При разработке проектов садов и парков учитывают динамику роста деревьев, состояние и расцветку их крон в зависимости от времени года.
| Б. На планете нет участка суши или моря, где бы не были обнаружены следы деятельности человека. Один из ярких примеров - глобальные выпадения радиоактивных осадков -продуктов ядерных взрывов. В атмосфере, океане и на суше повсеместно присутствуют (пусть в самых незначит. кол-вах) продукты сгорания нефти, угля, газов, отходы химич. и др. индустрии, ядохимикаты и удобрения, сносимые с полей в процессе водной и ветровой эрозии. Интенсивное и нерациональное использование ресурсов Б.- водных, газовых, биологич. и др., усугубляемое гонкой вооружений, испытаниями ядерного оружия и т. д., развеяло миф о бесконечности и неисчерпаемости этих ресурсов. Многочисленные примеры разрушит, деятельности человека и, к сожалению, редкие примеры его созидательной деятельности (в т. ч. в плане охраны природы) свидетельствуют об актуальности разумного ведения земных дел разумным человечеством, что возможно только при переходе от стихийного капиталистич. произ-ва к плановому х-ву социалистич. и коммунистич. общества. Естественно-науч. основой рационального подхода к проблеме "биосфера и человечество" -одной из грандиознейших проблем нашего времени - служат учение о Б. и биогеоценология - дисциплины, изучающие общие принципы и механизмы функционирования и эволюции сообществ живых организмов в определённых пространственных и временных условиях. Совр. структура Б.- продукт длительной эволюции мн. систем разной сложности, последовательно стремящихся к состоянию динамич. равновесия. Практич. значение учения о Б. огромно. Особенно заинтересованы в развитии этого учения здравоохранение, сельское ц промысловое х-во и др. отрасли человеч. практики, чаще других сталкивающиеся с "ответными ударами" со стороны Б., вызванными неразумным или неосторожным преобразованием природы человеком.
Лит.: Вернадский В. И., Избр. соч., т. 5, М., 1960; его же, Химическое строение биосферы Земли п её окружения, М., 1965; К о в д а В. А., Современное учение о биосфере, "Журнал общей биологии", 1969, т. 30, № 1; П е р е л ь м а н А. И., Геохимия ландшафта, М., 1961; Тимофеев-Ресовский Н. В. и Т ю р ю к а н о в А. Н., Об элементарных биохорологическнх подразделениях биосферы, "Бюллетень Московского общества испытателей природы", 1966, т. 71(1); X н л ь м и Г. Ф., Основы физики биосферы, Л., 1966; Д ю-в и н ь о П. и Ганг М., Биосфера и место в ней человека,.пер. с франц.,М., 1968. В. А. Ковда, А. Н. Тюрюканов.
БИОТА (от греч. biote - жизнь), исторически сложившаяся совокупность растений и животных, объединённых общей областью распространения. В отличие от биоценоза, виды, входящие в состав Б., могут и не иметь экологич. связей (напр., кенгуру и двоякодышащая рыба цератодус, входящие в состав австрал. фауны). Однако во мн. случаях одна и та же совокупность организмов может рассматриваться и как Б. (с позиций биогеографии) и как биоценоз (с позиций экологии). Лит.: Б о б р н н с к н и Н. А., География животных. М.. 1951.
БИОТА (Thuja), род однодомных древесных растений сем. кипарисовых. Представлен 1 видом - Б. восточной (Thuja orientalis, Biota orientalis).
Биота восточная: а - ветвь с женскими шишками; б - веточка.
Дерево выс. 8-10 м, но чаще кустарник. Хвоя на взрослых ветвях чешуевидная, накрест-супротивно расположенная. Крона яйцевидная, состоит из мн. плоских побегов ("пластин"), расположенных в вертикальной плоскости. Направленные вверх шишки незрелые -голубовато-зелёные, впоследствии - сухие, б. ч. красновато-коричневыс. Семена созревают на второй год. Родина Б.- Китай и Корея. В юж. районах СССР разводится как декоративное растение. Б. засухоустойчива, хорошо выносит стрижку.
Лит.: Деревья и кустарники СССР, т. 1, М. - Л., 1949. А. П. Шиманюк.
БИОТЕЛЕМЕТРИЯ (от био..., теле... и ...метрия), способ дистанционного исследования биологич. явлений и измерения биологич. показателей. При Б. на изучаемом объекте (животном или человеке) укрепляют соответствующие датчики, сигналы к-рых, характеризующие те или иные биол. или физиологич. процессы (движение, пульс, дыхание и др.), передают по каналам связи (радио- или телефонная связь) и регистрируют на пункте приёма информации. Исследуемый процесс, если он неэлектрич. природы, предварительно преобразуют в к.-л. электрич. сигналы. Применение телеметрии даёт возможность проводить исследование на очень больших расстояниях (напр., при космич. полётах) или во время движения изучаемого объекта (напр., во время спортивных соревнований или трудовой деятельности). При Б. возможна передача сигналов и о процессах, происходящих во внутр. органах, для чего один или неск. сверхминиатюрных радиопередатчиков (т. н. радиокапсул) вводят в полости тела (напр., в желудок или кишки, см. Эндорадиозондированир) пли вживляют в ткани организма. Посредством Б. можно изучать поведенческие реакции животных в обычной для них среде обитания и в таких условиях, в к-рых прежде было невозможно исследование физиологии, процессов, напр, при полёте птиц.
Б. приобрела важное значение в кос-мич. биологии и космич. медицине, в физиологии труда и спорта, а также в экологии и физиологии животных. См. также Телеуправление, Телесигнализация.
Лит.: Биотелеметрия. [Сб. ст.], пер. с англ., М., 1965; Розенблат В. В., Радиотелеметрические исследования в спортивной медицине, М., 1967; Проблемы радиотелеметрии в физиологии и медицине. Материалы III Всесоюзного симпозиума, Свердловск, 1968; Caceres С. A., Cooper I. К., Biomedical telemetry, N. Y. -L., 1965. Е.Б.Бабский.
БИОТЕРМИЧЕСКАЯ ЯМА, Беккари яма, пирятинская яма, чешская яма, сооружение для уничтожения трупов животных. Строится по типовому проекту из влаго-и термоустойчивого материала, имеет герметич. крышку и отверстия для притока воздуха. Через 20 сут после загрузки трупами темп-pa в камере поднимается до 65° С. Процесс разложения трупов заканчивается за 35-40 сут с образованием однородного не имеющего запаха компоста, пригодного для удобрения.Б. я. имеют значит, преимущество перед скотомогильниками, т. к. обеспечивают быструю гибель многих микробов.
БИОТЕХНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА, совокупность взаимосвязанных и взаимозависимых биологич. и технич. систем или объектов. Напр, на борту космич. корабля Б. с. состоит из подобранного, в зависимости от назначения и продолжительности полёта, биокомплекса и технич. средств, обеспечивающих оптимальные условия его функционирования. В состав технич. средств входят подсистемы создания и распределения света, энергообеспечения, терморегулирования, а также космич. оранжерея, кухня, блоки регенерации воздуха и воды, минерализации отходов и т. д. Примерами Б. с. могут служить также электростимулятор сердца, манипулятор для работы в условиях, при к-рых соприкосновение человека с объектом управления нежелательно, и т. д. (см. Система "человек и машина").
БИОТЕХНИЯ (от био... и греч. recline -умение, мастерство), комплекс мероприятий, направленных на увеличение запасов полезных животных и улучшение их продуктивных свойств. Термин "Б." появился в 30-х гг. 20 в. в СССР, где широко развернулись работы по охране и разведению в природных условиях промысловых животных. Организация действенной охраны (путём создания заповедников, заказников и гос. заповедно-охотничьих хозяйств, установления сроков добычи животных, запрета добычи на определённый срок и др. мер) и проведение биотехнич. мероприятий позволили восстановить и увеличить численность многих ценных видов зверей, птиц и рыб, почти полностью истреблённых хищнич. промыслом в дореволюц. России.
Биотехнич. мероприятия имеют целью: 1) увеличение запасов промысловых животных, улучшение кормовой базы (посадка и посев кормовых растений в охотничьих угодьях и водоёмах, подкормка животных); улучшение защитных и гнездовых условий (посадка деревьев и кустарников, посевы высокостебельчатых трав для укрытия животных; устройство защитных участков - ремиз, обсаженных колючим кустарником); создание участков "покоя" в глухих малопосещаемых местах; устройство нор и др. убежищ для разных видов животных; истребление вредных хищников; борьба с заболеваниями животных; реакклиматизация зверей, птиц и рыб в районах прежнего обитания; внедрение в фауну страны ценных диких животных, завезённых из др. стран; 2) улучшение продуктивных свойств промысловых животных (повышение меховых достоинств пушных зверей и мясных качеств копытных животных и пернатой дичи, увеличение размеров тела добываемых рыб и др.) включает селекцию (отбор животных в соответствии с поставленными задачами и подбор родительских пар с целью усиления в потомстве полезных признаков, метизацию и гибридизацию, использование мутационных форм с ценными продуктивными свойствами), а также создание условий, способствующих развитию продуктивных свойств животных.
Большой вклад в Б. внесли сов. учёные: Б. М. Житков, П. А. Мантейфель, С. И. Огнев, Н. П. Лавров, С. П. Наумов, Б. А. Кузнецов, И. Н. Арнольд, А. Н. Елеонский, В. П. Врасский, В. А. Мовчан, Г. В. Никольский и др. В СССР разработкой науч. проблем Б. и внедрением их в практику охотничьего хозяйства занимается Всесоюзный н.-и. ин-т охотничьего хозяйства и звероводства и др. научные учреждения. Большой опыт в разработке и осуществлении различных биотехнич. мероприятий накоплен в охотничьем и рыбном хозяйствах многих зарубежных стран (США, Англии, Франции, Канады, Финляндии, Югославии, Венгрии, Чехословакии, ГДР и др.). См. Охотничье хозяйство, Охота.
Лит.: Колосов А. М., Биотехния, М., 1965; Дементьев В. И., Биотехнические мероприятия в охотничьем хозяйстве, Л., 1966; Кузнецов Б. А., Биотехнические мероприятия в охотничьем хозяйстве М., 1967; Колосов А. М., Лавров Н. П., Обогащение промысловой фауны СССР, М., 1968. Б. А. Кузнецов.
БИОТИН (витамин Н), водорастворимый витамин, содержащийся в дрожжах и др. микроорганизмах, а также в печени, яичном желтке, почках, молоке, цветной капусте и др. растит, продуктах. Суточная потребность человека Б. (0,25 мг) обычно обеспечивается микрофлорой кишечного тракта, поэтому вводить его с пищей не нужно. Б. получен синтетически.
[0353-9.jpg]
У лабораторных животных можно вызвать авитаминоз Н скармливанием больших количеств сырого яичного белка, содержащего антагонист Б.- авидин, разрушающийся при нагревании до 100°С. При авитаминозе Н наблюдаются поражения кожи типа себореи. Б.- кофермент, участвует в процессах переноса углекислого газа и фиксации его при биосинтезе; др. функции его не выяснены.
БИОТИП, группа организмов, входящих в состав местной популяции, имеющих одинаковый генотип и сходных практически по всем признакам. Дат. биолог В. Иогансен считал гомозиготный Б. у самоопыляющихся растений самой элементарной единицей структуры популяции (1909). Сов. ботаник В. Н. Сукачёв (1927, 1935) называл Б. клоны растений, полученные многократным черенкованием корней растения или делением одного куста. В популяциях перекрёстноопыляемых видов Б. можно выделить как последовательным отбором с изоляцией потомства, так и многократным размножением в близких степенях родства (инбридинг). В 20-30-е гг. 20 в. мн. биологи (швед, ботаник Г. Турессон, сов. биологи Н. И. Вавилов, М. А. Розанова и др.) считали Б. мельчайшей таксономия, единицей. Вид, по их мнению, складывается из совокупности Б. в результате перекомбинирования и отбора.
Биологическими типами, или жизненной формой, наз. также большие группы организмов, часто состоящие из многих видов и характеризующиеся сходными приспособлениями к использованию определённых условий обитания. К биологическим типам в этом значении термина относят, напр., группу подземных роющих грызунов, группу эфемерных растений пустынь и т. д.
Лит.: Б е р м а н 3. И., Завалский К. М., 3 е л и к м а н А. Л. и др., Современные проблемы эволюционной теории, Л., 1967; Завадский К. М., Вид и видообразование, Л., 1968. К.М.Завадский.
БИОТИТ [по имени франц. учёного Ж. Б. Био (J. В. Biot), 1774-1862], минерал из группы слюд. По структуре относится к слоистым алюмосиликатам. Химич. формула K(Mg,Fe)3AlSi3O10(OH,F)2. Цвет в тонких листочках от черновато-бурого до буро-зелёного. Б. широко распространён как породообразующий минерал в изверженных и метаморфических породах. Наиболее крупные кристаллы Б., достигающие 1-1,5 м, встречаются в пегматитовых жилах. Б. применяют в малоответственных электроизоляционных изделиях, порошок его также идёт на изготовление бронзовой краски. См. Слюды.
БИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ среды, совокупность влияний, оказываемых на организмы жизнедеятельностью др. организмов. Эти влияния носят самый разнообразный характер. Живые существа могут служить источником пищи для др. организмов, являться средой обитания (напр., организм-хозяин, в к-ром поселяются паразиты), способствовать их размножению (напр., деятельность животных-опылителей), оказывать химич. (токсины бактерий), механич. и др. воздействия. В отличие от абиотических факторов среды, действие Б. ф. проявляется в форме взаимовлияния живых организмов разных видов друг на друга. Так, растения выделяют кислород, необходимый для дыхания животных, а животные обеспечивают поступление в атмосферу углекислого газа, к-рый используется растениями в процессе фотосинтеза; деятельность хищников оказывает влияние на динамику численности их жертв, что, в свою очередь, сказывается на изменениях численности хищников. Действие Б. ф. может быть не только непосредственным, но и косвенным, выражаясь в изменении условий окружающей неживой природы (напр., изменение состава почвы бактериями или изменение микроклимата под пологом леса).
Лит.: Наумов Н. П., Экология животных, М., 1955; Макфедьен Э., Экология животных. Цели н методы, [пер. с англ.], М., 1965. И. А. Шилов.
БИОТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ в экологии, способность вида противостоять неблагоприятным воздействиям внешней среды. Термин введён амер. экологом Р. Чепменом (1925) в связи с проблемой динамики численности животных. По Чепмену, Б. п.- количественное выражение способности организмов противостоять сопротивлению внешней среды. Согласно его теории, потенциальная плодовитость животных не реализуется, поскольку она подавляется односторонним воздействием внеш. среды, с к-рой организмы находятся в антагонистич. отношениях. По совр. воззрениям, такая точка зрения выглядит упрощённой. Изменения плодовитости и выживания животных происходят как под влиянием абиотич. факторов, так и в результате межвидовых и внутривидовых взаимоотношений. Большую роль в этих процессах играют внутрипопуляционные механизмы, обеспечивающие активную реакцию популяции на внешние воздействия. Лит.: Наумов Н. П., Экология животных, М., 1955; В и л л и К., Биология, пер. с англ., М., 1968, с. 700. И.А.Шилов.
БИОТОП (био... и греч. topos - место), участок земной поверхности (суши или водоёма) с однотипными абиотич. условиями среды (рельеф, почвы, климат и т. п.), занимаемый тем или иным биоценозом. Характерный для данного Б. комплекс условий определяет как видовой состав организмов, так и особенности их существования и, в свою очередь, подвергается изменениям под воздействием биоценоза. Т. о., Б.- неорганический компонент биогеоценоза. Сходные Б. объединяют в биохоры, совокупности к-рых составляют биоциклы.
БИОТОПЛИВО, биологическое топливо, различные органич. материалы, выделяющие в процессе разложения тепло, которое используется для обогрева теплиц, парников и утеплённого грунта. В качестве Б. применяют навоз (конский, коровий, овечий, свиной), бытовой мусор, корьё (кора, снятая с дерева), древесные опилки, льняную костру, отходы текстильной пром-сти, сухой древесный лист, неразложивш-ийся торф. При ср. плотности укладки объёмная масса составляет (в т/м3): навоза конского и овечьего 0,35-0,45, коровьего-0,40-0,50, бытового мусора - 0,70 -0,75, корья - 0,40,-0,45. Б. поздней осенью складывают на хранение (раздельно по видам) в штабели, сильно утрамбовывая и утепляя соломистым навозом. Во время хранения в Б. поддерживают температуру от 0 до 10°С. За 2-3 нед до использования Б. перебивают (разрыхляют). Для ускорения разогревания сырое и плотное Б. смешивают с сухим и рыхлым. Если в течение 1 нед Б. не разогревается, прибегают к его искусств, разогреву (укладка очагами горячего Б. или негашёной извести, укладка горячих камней и т. д.). На 1 м2 площади теплиц и утеплённого грунта требуется Б. 0,25 -0,4 м3, на 1 рамоместо парников 0,6 -1,5 м3. В. А. Брызгалов.
БИОУПРАВЛЕНИЕ, система управления приборами, механизмами и устройствами, в к-рой в качестве управляющих сигналов используются различные проявления жизнедеятельности организма, за исключением большинства произвольных движений. Для Б. могут служить: биоэлектрические потенциалы, генерируемые различными возбудимыми тканями, механич. и акустич. явления, сопровождающие функционирование сердечно-сосудистой системы и дыхания, колебания темп-ры тела и др. Наиболее широко распространены системы биоэлектрического управления. В этих системах биопотенциалы, генерируемые скелетными мышцами, сердцем, головным мозгом, нервами, подвергаются усилению, переработке и затем выполняют роль командных, управляющих сигналов. Использование биопотенциалов головного мозга позволило создать приборы для автоматич. сигнализации начальной стадии кислородного голодания, для автоматич. управления подачей наркотич. вещества и поддержания заданной стадии наркоза, прибор для автоматич. управления электроэнце-фалографом (см. Электроэнцефалография) в связи с выделением характерных изменений состояния мозга.
Больше всего приборов, управляемых биопотенциалами сердца. При этом в качестве сигнала могут служить, например, характерные изменения электрокардиограммы при заболеваниях. Первая группа приборов, управляемых биопотенциалами сердца, это приборы диагностические, обеспечивающие включение сигнализирующей и регистрирующей аппаратуры при нарушениях сердечного ритма, кислородном голодании сердечной мышцы и др. Вторая группа - приборы лечебного назначения, служащие для автоматяч. включения электростимулятора, задающего нужный ритм сердечных сокращений (при нарушениях естеств. ритма, резком замедлении сердечных сокращений или остановке сердца), для осуществления синхронного с сердечными сокращениями массажа периферич. сосудов, для временной разгрузки сердца с помощью вспомогательного искусственного сердца.
Важную группу устройств с биоэлектрич. управлением составляют активные протезы, для управления к-рыми используются биопотенциалы частично ампутированных, парализованных или полностью сохранённых мышц. Выполняя привычные движения, человек управляет электромеханич. или пневматич. приводом, к-рый осуществляет движения в суставах парализованной конечности или шарнирах протеза. В 60-х гг. 20 в. не только в СССР, но и в Англии, Канаде (по сов. лицензиям) налажен пром. выпуск биоуправляемых протезов.
Биоэлектрическое управление применяют также в технике, напр., в биоманипуляторах, управляемых на расстоянии при работе в подводных или вредных условиях.
Лит.: Кобринский А. Е. [и др.], Биоэлектрическая система управления, "Докл. АН СССР", 1957, т. 117, № 1; Гурфинкель В. С., Биоэлектрическое управление в медицине, "Вести. АМН СССР", 1964, № 2. В. С. Гурфинкель.
БИОФАБРИКА, гос. хозрасчётное предприятие, изготовляющее биологич. препараты для диагностики, профилактики и лечения болезней животных. В СССР Б. начали создавать с 1930 на базе вет. бактериологич. лабораторий и станций по производству вакцин и сывороток. Вначале Б. были небольшой производительности с узким ассортиментом выпуска биологических препаратов. В 1970 большинство Б. представляет собой предприятия широкого профиля, изготовляющие 8-10 видов биологических препаратов.
БИОФИЗИКА, биологическая физика, наука, изучающая физич. и физико-химич. процессы, протекающие в живых организмах, а также ультраструктуру биологич. систем на всех уровнях организации живой материи - от субмолекулярного и молекулярного до клетки и целого организма. Развитие Б. тесно связано с интенсивным взаимопроникновением идей, теоретич. подходов и методов современной биологии, физики, химии и математики. Развитие биологии показало, что для понимания и изучения элементарных биологич. явлений необходимо применение понятий и методов точных наук. Такой подход оправдан тем, что все биологич. объекты представляют в конечном итоге совокупность атомов и молекул и подчиняются физич. и химич. закономерностям. Но так как биологич. системы - это самоорганизующиеся системы, сложившиеся в процессе эволюции, им присущи многие свойства, не имеющие места в неживой природе. Сложность биологич. систем обеспечивает протекание процессов, маловероятных для условий, обычно рассматриваемых в физике. Б. в основном рассматривает целостные системы, не разлагая их, по возможности, на химич. компоненты. В связи с этим возникает необходимость перерабатывать известные физико-химич. методы, создавая высокоспециализированные биофизич. методы и приёмы.
Совр. Б., согласно классификации, принятой Международным союзом теоретич. и прикладной биофизики (1961), включает следующие осн. разделы: молекулярная Б., в задачу к-рой входит исследование физич. и физико-химич. свойств макромолекул и молекулярных комплексов, составляющих живые организмы, а также характера взаимодействия и энергетики протекающих в них процессов; Б. клетки, изучающая физико-химич. основы функции клетки, связь молекулярной структуры мембран и клеточных органелл с их функцией, механич. и электрич. свойства, энергетику и термодинамику клеточных процессов; Б. процессов управления и регуляции, к-рая занимается исследованием и моделированием внутр. связей системы управления в организмах, их физич. природой, исследованием физич. закономерностей живого на уровне целого организма.
Однако исторически сложившийся круг проблем, к-рыми занимается Б., шире. К Б. относится: изучение влияния физич. факторов на организм (см. Вибрация, Ускорение, Невесомость); исследование биологического действия ионизирующих излучений, к-рое в связи с важностью и актуальностью этого вопроса стало предметом радиобиологии, специальной науки, выделившейся из Б. Физич. анализ деятельности органов чувств, в первую очередь оптики глаза, анализ работы органов движения, дыхания, кровообращения как физич. систем, вопросы прочности и эластичности тканей (см. Биомеханика) - существенные, исторически сложившиеся разделы Б. Важное значение имеет и разработка физич. методов исследования биологич. систем - от макромолекул до целого организма, без к-рых невозможно совр. биологич. исследование.
Отдельные исследования биофизич. характера можно проследить с 17 в. В этот период были сделаны попытки применить понятия, созданные в физике и химии, для анализа биологич. явлений.
Франц. учёный Р. Декарт рассматривал человеческое тело как сложную машину. Он опубликовал ряд работ по исследованию органов чувств - биоакустике и оптике. Последователь Декарта - итал. учёный Дж. А. Борелли пытался объяснять движение живых существ чисто физич. закономерностями. Л. Эйлер, проф. Петербургского ун-та, впервые математически описал движение крови по сосудам. М. В. Ломоносов выдвинул в 1756 одну из первых гипотез цветного зрения. Могучим толчком к физико-химич. исследованиям явлений жизни послужили опыты итал. учёного Л. Гальвани, к-рый доказал наличие "животного электричества". Во 2-й пол. 19 в. нем. учёные Г. Гельмгольц и В. Вундт сформулировали осн. закономерности физиологической акустики и физиологической оптики. Нем. врач Ю. Р. Майер, наблюдая насыщение кислородом гемоглобина в крови человека в тропич. и умеренном климате, сформулировал закон сохранения энергии. Г. Гельмгольц и М.Рубнер продолжили исследования этого закона на живых организмах. Работами нем. учёных Г. Гельмгольца, Э. Дюбуа-Реймона, Д. Бернштейна и ряда др. были заложены основы представлений о механизме возникновения электрич. потенциалов в тканях и распространения возбуждения по нерву. Значение ионного состава и реакции среды в жизни клеток и тканей было выяснено в работах амер. исследователя Ж. Лёба, нем. учёных В. Нернста и Р. Гебера.
В России И. М. Сеченов в конце 19 в. исследовал физич. закономерности растворения газов в крови и биомеханику движений. К. А. Тимирязев изучал фотосинтетич. активность отдельных участков солнечного спектра в связи с распределением энергии в нём и особенностями спектра поглощения хлорофилла (1903). А. Ф. Самойлов описал акустич. свойства среднего уха. П. П. Лазареву принадлежит заслуга в развитии ионной теории возбуждения (1916). М. Н. Шатер-ников использовал термодинамические представления в исследованиях энерге-тич. баланса организмов (1910-20). В 1905-15 были выполнены классич. исследования Н. К. Кольцова о роли физико-химич. факторов (поверхностного натяжения, концентрации водородных ионов, катионов) в жизни клетки. Этот этап предыстории Б., охватывающий период до 20гг. 20 в., характерен появлением отдельных работ с использованием идей и методов физики и физич. химии при исследовании движения, слухового и зрит, аппаратов, фотосинтеза, механизма генерации электродвижущей силы в нерве и мышце, значения ионной среды для жизнедеятельности клеток и тканей.
После Октябрьской революции сложились благоприятные условия для развития Б. в СССР. В 1919 П. П. Лазарев создал в Москве Ин-т биологич. физики, где вели работы по ионной теории возбуждения, кинетике реакций, идущих под действием света, исследовали спектры поглощения и флуоресценции биологич. объектов, а также процессы первичного действия на организм различных факторов внеш. среды. Позже такие ин-ты были созданы и в др. странах. В 20-е гг. Кольцов сформулировал концепцию о молекулярной структуре гена и матричном механизме передачи наследств, информации и синтеза макромолекул. В 20-30-е гг. вышел ряд книг, оказавших глубокое влияние на последующее развитие Б. в СССР: "Биосфера" В. И. Вернадского (1926),"Теоретическая биология" Э. С. Бауэра (1935), "Физико-химические основы биологии" Д. Л. Рубинштейна (1932), "Организация клетки" Н. К. Кольцова (1936), "Реакция живого вещества на внешние воздействия" Д. Н. Насонова и В. Я. Александрова (1940).
В эти годы шло постепенное формирование базы для биофизич. исследований, разрабатывались новые методы, росло технич. оснащение лабораторий. После 2-й мировой войны в СССР и ведущих капиталистич. странах в результате огромного размаха исследований по физике и химии, возникновения мощной приборостроительной пром-сти и резкого увеличения финансирования биологич. исследований начинается бурное развитие Б.
Формирование отдельных областей Б. Молекулярная Б. исследует механизм биол. явлений с точки зрения взаимодействия атомов и молекул, ионов и радикалов. В задачу этого раздела входит изучение пространств, строения, физико-химич. свойств биологич. систем на молекулярном уровне. Эта проблематика тесно связана с биохимией, что особенно ярко видно на примере изучения строения биологически важных макромолекул, выяснение пространственной структуры к-рых требует биофизич. подхода и решается методом рентгеноструктурного анализа. Последний был успешно использован для расшифровки относительно простых биологич. молекул (в 20-х гг. в Англии В. Астбери удалось частично расшифровать структуру молекулы целлюлозы). Работы по структуре белка были начаты в 30-х гг. англ, учёным Дж. Берналом. К 1954 англ, исследователи Дж. Кендрю и М. Перу ц нашли метод расчёта пространственного расположения атомов в молекуле белка. Это позволило рассчитать структуру миоглобина и гемоглобина, что позволило вскрыть механизм возникновения серповиднокле-точной анемии и глубже понять природу активного центра белковой молекулы. Работы по изучению пространственной структуры белков ведутся в СССР на физич. ф-те МГУ, в Ин-те биофизики АН СССР и др. учреждениях. Исследования структуры фибриллярных белков (коллагена, фиброина шёлка) показали наличие регулярной структуры с периодически чередующимися группами аминокислот. Построена статистич. теория редупликации (удвоения) дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). К 1968 определена структура ок. 200 белков. Наряду с изучением строения отдельных молекул большие успехи достигнуты в исследовании молекулярных комплексов - ультраструктур, создающих функциональные единицы клетки.
Исследования по молекулярной Б. тесно связаны с биохимией, генетикой и цитологией, молекулярной биологией.
Значит, место в молекулярной Б. занимает проблема возбуждённых состояний молекул в биологич. системах; такие молекулы приобретают высокую химич. активность. Наиболее изучены возбуждённые состояния, возникающие на первичной стадии фотобиологич. процессов - фотосинтеза, зрения и биолюминесценции.
Оригинальным направлением в отечеств. Б. можно считать изучение сверхслабого ультрафиолетового свечения биологич. систем (митогенетического излучения, А. Г. Гурвич, 1923-48). В 30-е гг. Г. М. Франк и С. Ф. Родионов разработали физич. метод обнаружения сверхслабых свечений биологич. объектов. Успехи в разработке методов регистрации сверхслабых световых потоков с помощью фотоэлектронных умножителей привели в 50-х гг. 20 в. к открытию сверхслабого свечения ряда животных и растит, объектов в видимой области спектра. Была показана связь этого свечения с рекомбинацией свободных радикалов. А. Н. Терениным с сотрудниками были исследованы механизмы элементарных фотофизич. процессов с участием пигментов, указана роль состояний молекул, открыт механизм миграции энергии в них при фотохимич. реакциях, изучен механизм люминесценции белков (1950-65). А. А. Красновский открыл и исследовал реакцию обратимого фотохимич. восстановления хлорофилла и его аналогов (1949-60). Эти работы способствовали развитию биологич. фотохимии.
В одном из важных разделов Б. рассматривается превращение энергии в живых организмах, начиная с превращения и миграции энергии на молекулярном уровне и кончая энергетич. балансом целого организма (см. Биоэнергетика). Исследование взаимной трансформации химич. и механич. энергии при сокращении мышечного волокна, молекулярные механизмы движения ресничек и жгутиков у простейших, движения протоплазмы и клеточных органелл стали предметом изучения механохимии, находящейся на стыке биохимии и молекулярной Б. В 1938 в работе сов. учёных В. А. Энгельгардта и М. Н. Любимовой, изучавших механизм мышечного сокращения, было впервые продемонстрировано наличие прямой связи между механич. и химич. процессами. В дальнейшем эти работы были развиты амер. учёным А. Сент-Дьёрдьи.
Традиционный раздел Б.- изучение физик о-х и ми ч. свойств клетки и проницаемости биологических мембран для различных веществ. Всё большее значение приобретают проблемы моделирования искусств, мембран и активного транспорта ионов. Одним из примеров практич. применения знаний, полученных в этой области ,Б., биохимией и физиологией, является создание искусственной почки.
Важной проблемой Б. является изучение биоэлектрич. явлений. В этой области Б. тесно связана с физиологией (см. Биоэлектрические потенциалы). Исследования показали, что между наружной и внутр. средой каждой живой клетки поддерживается разность потенциалов ок. 0,1 в. Её источник - создаваемый клеткой ионный градиент между наружной и внутриклеточной средой. Эти данные послужили основой для создания мембранной теории генерации потенциалов в клетке, выдвинутой в начале века нем. учёным Д. Бернштейном и экспериментально обоснованной в 50-60-е гг. работами англ, учёных А. Ходжкина, А. Хаксли и Б. Каца, изучавших изменение проницаемости мембраны нервного волокна и ионные потоки в нерве при возбуждении (см. Мембранная теория возбуждения). Значит, место занимают также исследования др. физико-химич. свойств клеток - вязкости, оптических свойств, их изменений при различных физиологич. состояниях и тех или иных воздействиях.
Биофизич. закономерности, свойственные организму в целом, рассматриваются в соответствующих разделах биоэнергетики (изучение механизма теплоотдачи, теплоизоляции, теплопродукции, скорости охлаждения при различных условиях и т. п.).
Б. процессов управления неразрывно связана с кибернетикой биологической и биомеханикой. Созданию систем управления, выяснению принципов управления движениями животных и человека положили начало исследования сов. учёного Н. А. Бернштейна. Он первым приступил к изучению обратной связи в биологич. системах (1934). Изучение биомеханики движений (ходьба, бег, трудовые движения и др.), дыхания и кровообращения имеет исключит, важность в связи с вопросами физиологии труда и спорта, космическими полётами, а также для изучения причин сердечных и сосудистых заболеваний и создания аппаратов искусств, дыхания и кровообращения.
Биофизич. исследования ведутся в СССР во мн. науч. учреждениях, в частности в Ин-те биофизики АН СССР, Ин-те цитологии АН СССР, Ин-те молекулярной биологии АН СССР, на кафедрах биофизики в МГУ, ЛГУ и в др. учреждениях. Одна из первых в мире кафедр Б. была осн. в МГУ в 1953 Б.Н.Тарусовым. Исследования по Б. и подготовка кадров ведутся во мн. странах мира. Великобритания - Лондонский ун-т, Ин-т молекулярной биологии, Кембридж; Венгрия - ун-т в г. Печ; Г Д Р-Ин-т биологии и медицины, Берлин; И з-р а и л ь - Ин-т Вейцмана, г. Реховот; Индия - Ин-т кристаллографии, молекулярной биологии и ядерной физики в Дели и ун-т в Мадрасе; К Н Р-Ин-т биофизики, Пекин; Польша - Варшавский ун-т и Ин-т биохимии и биофизики АН ПНР; Румыния - Ин-т биофизики, Бухарест; США - Йельский ун-т, Массачусетсский технологич. ин-т, Калифорнийский ун-т, Гарвардский ун-т, Рокфеллеровский ин-т и мн. др.; Франция - Ин-т физико-химич. биологии в Париже, Ин-т макромолекулярных исследований в Страсбуре и др.; Ф Р Г-Ин-т биофизики об-ва М. Планка, Франкфурт-на-Майне, Ин-т биологич. и мед. физики при Гёттингенском ун-те и др.; Чехословакия - Ин-т биофизики в Брно, Пражский ун-т; Швеция - Отделение биофизики при Нобелевском ин-те в Стокгольме; Япония - Ун-т в Осака, Ин-т белка, там же, Токийский ун-т.
На 1-м Международном биофизич. конгрессе, состоявшемся в Стокгольме в 1961, был создан Международный союз теоретич. и прикладной биофизики, в центральный совет к-рого входят представители СССР.
Периодические издания, в к-рых публикуются работы по Б.: "Биофизика" (М., 1956-); "Молекулярная биология" (М., 1967-); "Радиобиология" (М., 1961 -); "Advances in Biological and Medical Physics" (N. Y., 1948-); "Bio-chimica et Biophysica Acta" (N. Y.-Amst., 1947-); "Biophysical Journal" (N. Y., I960-); "Bulletin of Mathematical Biophysics" (Chi, 1939-); "Journal of Cell Biology" (N. Y., 1962-; в 1955-1961 наз.-"Journal of Biophysical and Biochemical Cytology"); "Journal of Molecular Biology" (N. Y.- L., 1959-); "Journal of Ultrastructure Research" (N. Y.- L., 1957-); "Progress in Biophysics and Biophysical Chemistry" (L., 1950-).
Лит.: Бернштейн Н. А., О построении движений, М., 1947; Лазарев П. П., Сочинения, т. 2, М.- Л., 1950; Б р е с л е р С. Е., Введение в молекулярную биологию, М. -Л., 19б"6; Молекулярная биология. [Сб. ст.], пер. с англ., М., 1963; П а с ы н с к и й А. Г., Биофизическая химия, М., 1963; Аккерман Ю., Биофизика, пер. с англ., М., 1964; Вопросы биофизики. Материалы I Международного биофизического конгресса. Стокгольм, июль - август 1961, М., 1964; Сетлоу Р., Поллард Э., Молекулярная биофизика, пер. с англ., М., 1964; Волькенштейн М. В., Молекулы и жизнь. Введение в молекулярную биофизику, М., 1965; Биофизика, М., 1968; Саsеу Е., Biophysics. Concepts and mechanisms, N. Y. -L., 1962; Physical techniques in biological research, v. i -5, N. Y., 1955-64. Б. Н. Вепринцев.
БИОФИЛЬТР, сооружение для биологич. очистки сточных вод. Представляет собой круглый или прямоугольный в плане резервуар с двойным дном, наполненный фильтрующим материалом (котельный шлак, гранитный щебень, гравий, керамзит и др.). Расстояние между днищами не менее 0,4 м. Высота фильтрующего слоя 1,5-2 м; крупность зёрен фильтрующего слоя 30-50 мм, нижнего подстилающего слоя - 60-100 мм. При прохождении сточной воды через фильтрующий материал на его поверхности образуется биологич. плёнка из скоплений бактерий, грибков, окисляющих и минерализующих органич. вещества сточной воды. Окислительная мощность Б. определяется опытным путём. См. Биологическая очистка сточных вод.
БИОХИМИИ ИНСТИТУТ им. А. Н. Баха АН СССР. Организован в Москве в 1935 по инициативе А. Н. Баха и А. И. Опарина. Основная задача Б. и. - изучение процессов обмена веществ и энергии в живых организмах и способов управления процессами обмена. В числе важнейших проблем, разрабатываемых Б. и.: биология ферментов, механизм их действия в живой клетке и поведение в автолитич. смесях; биологич. фиксация азота; обмен аминокислот у растений и микроорганизмов; биологич. окисление; роль фосфорных соединений в дыхательных процессах; природа первичных процессов, происходящих при фотосинтезе в растениях и бактериях; биохимия фитоиммунитета; биосинтез и механизм действия витаминов; химия и биохимия углеводов; эволюционная биохимия и радиобиология. Важное значение имеют работы А.И. Опарина по проблеме возникновения жизни на Земле.
Исследования, выполненные в Б. и., нашли применение в народном хозяйстве и способствовали усовершенствованию ряда старых и возникновению новых отраслей пром-сти. Напр., выяснена био-химич. сущность изменений, происходящих в процессе хранения зерна и его переработки. Предложены и внедрены в промышленность способы получения препаратов витаминов A, Bi2 для мед. целей и для кормовых концентратов; разработан и внедрён в произ-во микробиологич. метод получения L-лизина в кристаллич. виде и в виде кормового концентрата, содержащего 15-18% лизина, и др. К началу 1970 в Б. и. было 14 лабораторий. Труды сотрудников Б. и. публикуются преим. в журналах: "Биохимия", "Доклады АН СССР", "Известия АН СССР", "Прикладная биохимия и микробиология", в тематич. сборниках и в виде монографий. Б. и. имеет аспирантуру. В 1967 награждён орденом Ленина. Н. Н. Дьячков.
БИОХИМИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА сточных вод, см. Биологическая очистка сточных вод.
БИОХИМИЧЕСКОЕ ОБЩЕСТВО Всесоюзное (ВБО), научное общество, объединяющее советских учёных, работающих в области биохимии. Организовано в 1958 при АН СССР. Отделения об-ва имеются в союзных и автономных республиках, краях и городах СССР. В 1959 насчитывалось 1570 членов об-ва, в 1964 было 3500, а в 1970 в его состав входило 15 республиканских об-в и 53 городских отделения, объединивших св. 6500 биохимиков.
Основные задачи об-ва: содействие развитию в СССР всех отраслей биохимии, оказание членам об-ва помощи в повышении квалификации, науч. и методич. помощи в постановке преподавания биохимии в высшей и средней школе; популяризация и пропаганда знаний и новейших научных и практич. достижений в биохимии, содействие развитию науч. связей с зарубежными учёными и т. д. Общество проводит конгрессы, съезды, конференции по различным разделам биохимии; циклы лекций, доклады, семинары для повышения квалификации своих членов, осуществляет науч. связи с др. науч. об-вами, издаёт ежегодник "Успехи биологической химии" (с 1950), труды биохимич. съездов, конференций, симпозиумов; ВБО - член Междунар. биохимич. союза, а также федерации Европ. биохимич. об-в.
В 1959 на делегатском съезде ВБО был принят устав об-ва и избран Центральный совет. Президенты об-ва -А. И. Опарин (1958-64), А. В. Палладии (1964-69), С. Е. Северин (с 1969).
Лит.: Будницкая Е. В., Во Всесоюзном биохимическом обществе, "Биохимия", 1959, т. 24, в. 3; 1964, т. 29, в. 4; Первый Всесоюзный биохимический съезд, там же, 1966, т. 31, в. 3. А. А. Лизандр.
БИОХИМИЯ, биологическая химия, наука, изучающая состав организмов, структуру, свойства и локализацию обнаруживаемых в них соединений, пути и закономерности их образования, последовательность и механизмы превращений, а также их биологич. и физиоло-гич. роль. В зависимости от объекта исследования Б. подразделяют на Б. микробов, растений, животных и человека. Это подразделение условно, т. к. в составе различных объектов и в протекающих в них биохимич. процессах много общего. Поэтому результаты исследований, проведённых на микробах, растит, или животных тканях и клетках, взаимно дополняют и обогащают друг друга. Тесно связаны между собой и разные направления биохимических исследований, однако принято делить Б. на статическую, занимающуюся преим. анализом состава организмов, динамическую, изучающую превращения веществ, и функциональную, выясняющую, какие химич. процессы лежат в основе различных проявлений жизнедеятельности. Это последнее направление исследований иногда выделяют под спец. назв. физиологическая химия.
Вся совокупность химич. реакций, протекающих в организмах, включая усвоение веществ, поступающих извне (ассимиляция), и их расщепление (диссимиляция) вплоть до образования конечных продуктов, подлежащих выделению, составляет сущность и содержание обмена веществ -главного и постоянного признака всего живого. Понятно, что изучение обмена веществ во всех деталях - одна из осн. задач Б. Биохимич. исследования охватывают очень широкий круг вопросов: нет такой отрасли теоретич. или прикладной биологии, химии и медицины, к-рая не была бы связана с Б., поэтому совр. Б. объединяет ряд смежных научных дисциплин, ставших с середины 20 в. самостоятельными.
Накопление биохимич. сведений и формирование Б. в 16-19 вв. Б. сформировалась как самостоятельная наука в конце 19 в., хотя истоки её относятся к далёкому прошлому. С 1-й пол. 16 в. и до 2-й пол. 17 в. свой вклад в развитие химии и медицины вносили ятрохимики (химики-врачи): нем. врач и естествоиспытатель Ф. Парацельс, голл. учёные Я. Б. ван Гельмонт, Ф. Сильвий и др., занимавшиеся исследованием пищеварит. соков, жёлчи, а также процессов брожения (см. Ятрохимия). Сильвий, прославленный врач, придавал особенно большое значение правильному соотношению в организме человека кислот и щелочей; он полагал, что в основе многих, если не всех, болезней лежит расстройство этого соотношения. Большая часть принятых ятрохимиками положений была наивной, полной заблуждений; однако нельзя забывать, что науч. химии тогда ещё не существовало. Наиболее общей теорией, господствовавшей в науке того времени, была теория т. н. флогистона. Тем не менее балансовые опыты на человеке с точным учётом массы тела и выделений были проведены итал. учёным С. Санторио в начале 17 в. Эти опыты привели к описанию "perspiratio insensibilis" - потери массы за счёт чнечувствуемого пропотевания".
Великие открытия в области физики и химии 18 и нач. 19 вв. (открытие ряда простых веществ и соединений, формулировка газовых законов, открытие законов сохранения материи и энергии) заложили науч. фундамент общей химии. После открытия в составе воздуха кислорода голл. ботаник Я. Ингенхауз смог описать постоянное образование растением СО2 и выделение на солнечном свету зелёными частями растения кислорода. Опытами Ингенхауза было положено начало исследованию дыхания растений и процессов фотосинтеза, детальное изучение к-рых продолжается и в настоящее время.
В кон. 1-й четв. 19 в. было известно очень ограниченное кол-во органич. веществ. В учебнике нем. химика Л. Гме-лина, изданном в 1822, упоминается лишь 80 органич. соединений. Задачи и возможности органич. химии в то время оставались неясными. Швед, учёный И. Берцелиус считал, что органические тела разделяются на два чётко разграниченных класса - на растения и животные; сущность живого тела основана не на его неорганич. элементах, а на чём-то ином. Это нечто, что он называет "жизненной силой", лежит целиком за пределами неорганических элементов. Берце-лиус выражает сомнение в том, что люди когда-либо сумеют искусственно производить органические вещества и подтвердить анализ синтезом (1827). Несостоятельность таких типичных для витализма позиций выявилась очень скоро. Уже в 1828 нем. химик Ф. Вёлер, ученик Берцелиуса, получил синтетич. путём мочевину, описанную в 18 в. франц. учёным Г. Руэлем в качестве составной части мочи млекопитающих. Вскоре последовали синтезы др. как природных органич. соединений, так и искусств., неизвестных в природе. Т. о. рушилась стена, отделявшая органич. соединения от неорганических.
Начиная со 2-й пол. 19 в. органич. химия становится всё больше химией синтетической, усилия к-рой направляются на получение новых соединений углерода, особенно имеющих пром. значение; в её задачи уже не входит исследование состава растит, и животных объектов. Эти сведения поступали случайно в результате побочной работы химиков, ботаников, физиологов растений и животных, а также патологов и врачей, включавших в круг своих интересов химич. исследования. Так, в 1814 рус. химик К. С. Кирхгоф описал осахаривание крахмала под влиянием вытяжки из проросших семян ячменя: действие амилазы. К сер. 19 в. были описаны и др. ферменты: амилаза слюны, расщепляющая полисахариды; пепсин желудочного сока и трипсин сока поджелудочной железы, расщепляющие белки. Берцелиус ввёл в химию понятие катализаторов, к числу к-рых были отнесены все известные в то время ферменты. В 1835 франц. химик М. Шеврёль описал в составе мышц креатин, несколько позднее в моче был найден близкий к нему по структуре креатинин. Содержание в скелетных мышцах молочной кислоты и её накопление при работе установил нем. химик Ю. Либих. В 1839 он же выяснил, что в состав пиши входят белки, жиры и углеводы, являющиеся главными составными частями животных и растит, организмов. В сер. 19 в. была установлена структура жира и осуществлён его синтез франц. химиком П. Бертло; синтез углеводов был проведён рус. учёным А. М. Бутлеровым; он же предложил теорию строения органических соединений, сохранившую своё значение и поныне. Систематич. исследование белков было начато голл. врачом и химиком Г. И. Мульдером в 30-е гг. 19 в. и интенсивно продолжалось многими авторами во все последующие годы. В то же время в связи с описанием дрожжевых клеток (К. Конь-яр-Латур во Франции и Т. Шванн в Германии, 1836-38) активно начали изучать процесс сбраживания сахара и образования спирта, издавна привлекавший к себе внимание. В числе учёных, изучавших брожение, были Ю. Либих и франц. учёный Л. Пастер. Пастер пришёл к выводу, что брожение - биологич. процесс, в к-ром обязательно участвуют живые дрожжевые клетки. Либих же рассматривал сбраживание сахара как сложную химич. реакцию. В этот спор была внесена ясность, когда рус. химик М. М. Манассеина (1871) и особенно чётко нем. учёный Э. Бухнер (1897) доказали способность бесклеточного дрожжевого сока вызывать алкогольное брожение. Т. о. была подтверждена принципиальная правильность хим. теории действия ферментов, к-рую Либих сформулировал в 1870; осн. принципы этой теории сохранили своё значение и теперь. Постепенно количество накопившихся сведений относительно хим. состава растит, и животных организмов и протекающих в них хим. реакций стало значительным, в связи с чем были осуществлены попытки их систематизации и объединения в учебных руководствах. Наиболее ранние из них - учебники И. Зимона (1842) и Либиха (1847), изданные в Германии, и учебник физиологич. химии А. И. Ходнева, вышедший в России (1847).
Возникновение и развитие современных направлений Б. В конце 19 века и в 20 в. развитие Б. приобрело выраженный специализированный характер в зависимости от разрабатываемой проблемы и объекта исследования. Б. растений развивалась по преимуществу на кафедрах ботаники и физиологии растений. Тесно связана с ней и Б. микроорганизмов. Белки, углеводы, ли-пиды, витамины, являющиеся составными частями растений, животных и микроорганизмов, исследовали биохимики всех стран на самых различных объектах. Характерными для растений и микроорганизмов можно считать гликозиды, дубильные вещества, эфирные масла, алкалоиды, антибиотики и др. т. н. вещества вторичного происхождения. Из перечисленных соединений ряд гликозидов был синтезирован при участии ферментов франц. химиком Э. Буркло и его сотрудниками (1911-18). В расшифровке строения антоцианов - гликозидов, входящих в состав пигментов цветов и плодов, - исключит, роль сыграли классич. работы нем. химика Р. Вильштеттера (1910-15). Группа алкалоидов (азотистых гетероциклич. веществ основного характера) изучалась нем. химиком А. Гофманом (1890-1900). Позднее алкалоиды изучали выдающиеся исследователи (Р. Вилынтеттер, А. Пикте - Швейцария; рус. химики А. П. Орехов, А. А. Шмук и мн. др.). Эфирные масла, терпены успешно исследовали также крупные представители химии и биохимии: Перкин мл. (Великобритания), Г. Эйлер (Швеция) и др.
Выдающуюся роль в развитии Б. растений в России (конец 19 в. - 1-я половина 20 в.) сыграли проф. Петерб. ун-та А. С. Фаминцын, его ученики Д. И. Ивановский, открывший вирусы, и И. П. Бородин, изучавший окислит, процессы в организме растений и их связь с превращениями белков.
Работы С. П. Костычева (проф. Петербургского университета, позднее -ЛГУ) по анаэробному обмену углеводов и дыханию у растений обогатили хим. физиологию открытием новых промежуточных продуктов брожения, формулировкой оригинальных взглядов на сущность окислительных процессов, на обмен белков и фиксацию азота растениями. Много сделал проф. Варшавского ун-та М. С. Цвет, разработавший метод хроматографии на колонках, используемый и в наст, время. Моск. школа физиологов и биохимиков растений была представлена К. А. Тимирязевым, исследовавшим фотосинтез и химию хлорофилла. Его ученики - В. И. Палладии, разрабатывавший проблему биологич. окисления, Д. П. Прянишников, изучавший азотистый обмен растений, В. С. Буткевич, обогативший теоретич. Б. исследованиями белков и белкового обмена растений, А. Р. Кизель, изучавший обмен аргинина и мочевины у растений и структурные элементы протоплазмы клеток,- явились создателями крупных школ и оригинальных направлений совр. общей и эволюционной Б., а также физиологии и Б. растений, плодотворно развивающихся и в 3-й четв. 20 в. В 20 в. представители Б. микроорганизмов и Б. растений решали много общих задач, связанных с изучением природных соединений (в т. ч. и высокомолекулярных), их структуры, путей образования и расщепления, характеристики ферментов, участвующих в этих процессах. Следует отметить, что микроорганизмы постепенно стали излюбленным объектом для различных энзимологич. исследований и для разработки проблем биохим. генетики.
Все эти исследования создали прочную базу для разработки мн. частных проблем, в т. ч. и пром. Б. К ним относятся получение новых антибиотиков, разработка методов их очистки, поиски условий, благоприятных для микробиол. синтеза не только антибиотиков, но и др. биологически активных соединений - витаминов, дефицитных аминокислот, нуклео-тидов и т. д.
Техническая и промышленная Б. Потребности нар. х-ва -проблемы рентабельного получения сырья, его удобного и рационального хранения, правильной обработки и эффективного использования, а также проблемы повышения урожайности культурных растений, вопросы виноградарства и технологии виноделия, запросы пищ. пром-сти - привели к созданию новых отраслей Б.- технич. и пром. Б. В СССР это направление представлено наиболее полновесно в Ин-те биохимии им. А. Н. Баха (А. И. Опарин, В. Л. Кретович, Л. В. Метлицкий, Р. М. Фениксова и др.), в Ин-те физиологии растений АН СССР (А. Л. Курсанов, его сотрудники и ученики). Много сделали в изучении биохимии зерновых культур И. П. Иванов (Всесоюзный ин-т растениеводства), а также В. Л. Кретович, М. И. Княгиничев, их сотрудники и мн. др. Работы, проведённые в Ин-те им. А. Н. Баха по Б. катехинов, сыграли существенную роль в развитии чайного произ-ва и дубильных веществ.
Б. животных и человека (мед. и физиологич. химия). Большое значение для развития этой ветви Б. имели многочисленные школы физиологов, химиков, патологов и врачей, работавших в разных странах. Во Франции в лаборатории физиолога К. Бернара в составе печени млекопитающих был открыт гликоген (1857), изучены пути его образования имеханизмы, регулирующие его расщепление; здесь же Л. Корвизар (1856) открыл в поджелудочном соке фермент трипсин. В Германии в лабораториях Ф. Хоппе-Зейлера, А. Косселя, Э. Фишера, Э. Абдергальдена, О. Хаммарстена и др. подробно изучались простые и сложные белки, их структура и свойства, вещества, образующиеся при искусственном их расщеплении путём нагревания с кислотами и щелочами, а также под влиянием ферментов. В Англии Ф. Хопкинс, основатель школы биохимиков в Кембридже, занимался исследованием аминокислотного состава белков, открыл триптофан, глутатион, изучал роль аминокислот и витаминов в питании.
Существенный вклад в развитие Б. в кон. 19 - нач. 20 вв. внесли русские учёные, работавшие на кафедрах высших учебных заведений и в специализированных институтах. В Военно-мед. академии А. Я. Данилевский и его сотрудники разрабатывали проблемы химии белка, методы выделения и очистки ферментов, изучали механизм их действия и условия обратимости ферментативных реакций. В Ин-те экспериментальной медицины М. В. Ненцкий исследовал химию порфиринов, биосинтез мочевины, а также ферменты бактерий, вызывающие разложение аминокислот. Особенно плодотворным было содружество лабораторий А. Я. Данилевского и М. В. Ненцкого с лабораторией И. П. Павлова при исследовании пищеварения и образования мочевины в печени. В Моск. ун-те В. С. Гулевич подробно и успешно исследовал азотистые экстрактивные (небелковые) вещества мышц и открыл ряд новых соединений оригинальной структуры (карнозин, карнитин и др.). Предметом многочисленных исследований было и остаётся подробное изучение разнообразных ферментативных реакций, протекающих в паренхиматозных органах, гл. обр. в печени, и обусловливающих нормальное течение процессов обмена веществ. Большое внимание во 2-й пол. 19 и в 20 вв. было уделено биохим. исследованию возбудимых тканей, гл. образом мозга и мышц. В СССР разработка этих проблем осуществлялась А. В. Палладиным, Г. Е. Владимировым, Е. М'. Крепсом, их учениками и сотрудниками. К середине 20 в. нейрохимия представляла одно из сформировавшихся самостоятельных направлений Подверглась всестороннему изучению Б. крови. Дыхательная функция крови (т. е. связывание и отдача кровью углекислого газа и кислорода), изучавшаяся в середине 19 в. в лаборатории К. Людвига в Вене, подробно исследовалась в дальнейшем в разных странах. Полученные данные привели к анализу структуры и свойств гемоглобина в норме и патологии, к детальному изучению реакции между гемоглобином и кислородом и выяснению закономерностей кислотно-щелочного равновесия.
Крупных успехов Б. достигла в изучении витаминов, гормонов, минеральных веществ, в частности микроэлементов, их распространения в различных организмах, физиологич. роли, механизма действия и регулирующих влияний на ферментативные реакции и процессы обмена веществ. Большое значение имеет проблема связи структуры и функции, к-рая характеризует также задачи биохимич. фармакологии, когда речь идёт о лекарств, средствах и исследовании первичного механизма их действия, осуществляемого вмешательством в ферментативные реакции, составляющие основу процессов обмена веществ. В сер. 20 в. самостоят, значение приобрели биохим. исследования, проводившиеся в клиниках и посвящённые изучению биохимич. особенностей организма, химич. состава крови, мочи и др. жидкостей и тканей больного человека. Это направление, получившее широкое развитие, составляет осн. содержание клинической Б.
Витаминология. В лаборатории Г. А. Бунге молодой рус. врач Н. И. Лунин первый описал в 1880 в составе молока добавочные факторы питания. В 1896 аналогичное наблюдение было сделано голл. врачом К. Эйкманом, описавшим присутствие важного для организма фактора в рисовых отрубях. Польский исследователь К. Функ в 1912 выделил активное начало в кристаллич. виде и назвал его витамином. Работы этого направления получили широкое развитие; постепенно были открыты мн. др. витамины, и сейчас витаминология представляет один из весьма важных разделов Б., а также науки о питании.
Б. гормонов. Работы, связанные с анализом химич. структуры продуктов жизнедеятельности желез внутренней секреции - гормонов, путей их образования в организме, механизма действия и возможного осуществления лабораторного синтеза, представляют одно из важных направлений биохимич. исследований. Б. стероидных гормонов - часть общей проблемы Б. стеринов. Достигнутые в этой области успехи в значительной мере связаны с использованием меченных по углероду (С14) исходных и промежуточных соединений. Самая тесная связь установилась между широким фронтом исследований белковых веществ и специальным изучением структуры и функций гормонов белковой природы. Изучение гормональной активности тех или других препаратов невозможно без глубокого анализа биохимич. механизма их действия. Т. о., данные по химии и Б. гормонов в равной мере обогащают эндокринологию и Б.
Энзимологияи - учение о ферментах, вполне самостоятельная область Б. В ней проблема строения белков-ферментов тесно переплетается с физико-химич. проблемами - химич. кинетикой и катализом. В 3-й четв. 20 в. внесено много нового в представления о структуре ферментов, о их присутствии в нативном состоянии в виде сложных комплексов. Анализ строения ферментов в сопоставлении с проявляемой ими в разных условиях активностью позволил выяснить значение отдельных аминокислот (гл. обр. цистеина, лизина, гистидина, тирозина, серина и т. д.) в формировании активного центра ферментов. Выяснены структура мн. коферментов, их значение для ферментативной активности, а также связь между коферментами и витаминами. Большой вклад в развитие энзимологии в первой половине 20 в. внесли Р. Вилыптеттер, Л. Михаэлис, Г. Эмбден, О. Мейергоф (Германия), Дж. Самнер, Дж. Нортроп (США), Г. Эйлер (Швеция), А. Н. Бах (СССР). Много сделали продолжающие активно работать создатели крупных школ и направлений: О.Варбург (Зап. Берлин), Ф. Линен (ФРГ), Р. Питере, X. Кребс (Великобритания), X. Теорелль (Швеция), Ф. Липман, Д. Кошленд (США), А. Россн-Фанелли (Италия), Ф. Шорм (Чехословакия), Ф. Штрауб (Венгрия), Т. Барановский, Ю. Хеллер (Польша) и мн. др. В СССР эту область исследований представляют: В. А. Энгельгардт и М. Н. Любимова, установившие ферментативную активность мышечных белков, в частности аденозинтрифосфатазную активность миозина и процесс окислительного фосфорилирования, А.Е. Браунштейн, открывший совм. с М. Г. Крицман процесс переноса аминогруппы (переаминирование); А. И. Опарин и А. Л. Курсанов, изучавшие роль структуры клеток в проявлении активности ферментов; С. Р. Мардашев, успешно исследовавший декарбоксилирование аминокислот, и др. Исследования сложных комплексов ферментов проводятся в лабораториях Л. Рида (США), М. Койке (Япония), В. Санади (США), Ф. Линена (ФРГ), С. Е. Северина (СССР) и др. Сов. учёный В. А. Белицер значительно углубил представления об энергетической эффективности открытого В. А. Энгельгардтом дыхательного пути образования богатых энергией соединений; Г. Е. Владимиров уточнил количество энергии (Юкал, или 42 дж), освобождающееся при гидролизе АТФ (см. Аденозинфосфорные кислоты). Работы этого направления, сначала остававшиеся единичными, в 50-е и последующие годы получили очень широкое развитие гл. обр. в результате исследований Д. Грина и Б. Чанса, А. Ленинджера, Э. Рэккера (США), Э. Слатера (Нидерланды), Л. Эрнстера (Швеция) и др. В СССР эта проблема разрабатывалась в МГУ и ЛГУ на кафедрах Б., а также в отдельных лабораториях (С. А. Нейфах, В. П. Скулачев и др.). Современные исследования показали также наличие выраженного влияния солевого состава среды и отдельных ионов на ферментативные процессы и важную роль микроэлементов в реализации ферментативной активности.
Эволюционная и сравнительная Б. Исследования по Б. животных, растений и микроорганизмов показали, что, несмотря на общность осн. биохимич. структур и процессов у всех живых организмов, имеются и специфич. различия, зависящие от уровня онто- и филогенетич. развития изучавшихся объектов. Накопленные факты позволили заложить фундамент сравнительной Б., задача к-рой - найти закономерности биохимич. эволюции организмов. Большое теоретич. значение имеет проблема происхождения жизни на Земле. Нек-рые важные положения теории А. И. Опарина о происхождении жизни получили экспериментальное подтверждение в работах Ин-та им. Баха, кафедры Б. растений МГУ и ряда зарубежных лабораторий (И. Оро, С. У. Фоке в США; и др.).
Гистохимия. Цитохимия. По мере развития техники морфологич. исследований, особенно после введения в практику лабораторной работы электронной микроскопии, открывшей много-числ., ранее неизвестные структуры в составе клеточного ядра и протоплазмы, перед Б. встали новые задачи. На стыке морфологич. л биохимич. исследований возникли новые отрасли - гистохимия и цитохимия, изучающие локализацию и превращение веществ в клетках и тканях и использующие биохимич. и морфологич. методы.
Биоорганическая химия. Подробные исследования структуры биополимеров - простых и сложных белков, нуклеиновых кислот, полисахари-дов и липидов, а также анализ действия биологически активных низкомолекулярных природных соединений (коферментов, нуклеотидов, витаминов и т. д.) привели к необходимости изучения связи между строением вещества и его биологич. функцией. Постановка этого вопроса вызвала развитие исследований, находящихся на грани биологич. и органич. химии. Данное направление исследований получило наименование биоорганической химии.
Молекулярная биология. Разработка методов разделения субклеточных структур (ультрацентрифугирование) и получение отдельно фракций, содержащих клеточные ядра, митохондрии, рибосомы. и т. п., позволили детально исследовать состав и биологич. функции выделенных образований. Применение методов электрофореза в сочетании с хроматографией дало возможность детально характеризовать высокомолекулярные соединения. Параллельно улучшалась техника аналитич. определений, позволявшая исследовать ничтожное количество материала. Это было связано с внедрением в биологию, в т. ч. и в Б., физических (гл. обр. оптических) методов исследования (флуорометрия, спектрофотомет-рия в различных областях спектра, масс-спектрометрия, ядерномагнитный и электронно-парамагнитный резонанс, газово-жидкостная хроматография), с применением радиоактивных изотопов, чувствительных автоматич. анализаторов аминокислот, пептидов, нуклеотидов, поляро-графии, высоковольтного электрофореза и т. д. Всё это привело к появлению ещё одного самостоятельного ответвления Б., тесно связанного с биофизикой и физической химией и названного молекулярной биологией.
Составной частью молекулярной биологии можно считать молекулярную генетику, несмотря на нек-рые специфич. её задачи. Так, напр., анализ механизма возникновения ряда наследственных нарушений обмена веществ и функций организма позволил выяснить роль выпадения или извращения биосинтеза тех или иных белковых веществ, обладающих ферментативной, иммунной или др. биологич. активностью. Сюда относятся также исследования нарушений в обмене углеводов, аминокислот (напр., фенилаланина, тирозина, триптофана и др.), образования пато-логич. форм гемоглобина и т. д.
Благодаря развитию новых методов иссле |
