Biofizika fani haqida
![Biofizika fani haqida
Reja.
1. Biofizikaning predmeti, vazifalari.
2. Biofizikaning bo‘limlari. Biofizikaning biologik fanlar
orasida tutgan o‘rni va boshqa fan sohalari bilan aloqasi.
3. Biofizik tadqiqotlarning usullari.
4. O‘zbekistonda biofizik tadqiqotlarning rivojlanishi.](/data/documents/671dc592-636e-48b7-8fd5-d770a2e85088/page_1.png)
![1. Biofizikaning predmeti va vazifalari. Biofizika yosh fanlardan bo‘lib,
akademik Frank so‘zi bo‘yicha u “barcha biologiya fanlarining nazariy poydevori”
dir. Tabiiy fanlarning jadal sur’atlar bilan rivojlanishi, bilimlarning yangi
sohalarining kelib chiqishi zamonamizning xarakterli xususiyatidir. Fizika va
texnika fanlarining taraqqiyoti boshqa fanlar qatori biologiyaga ham katta ta’sir
ko‘rsatmoqda. Fizikaviy uslublar va tahlillarni barcha tabiiy fanlarda, shu
jumladan biologiyada ham keng miqyosda qo‘llanishi natijasida biologik
tizimlarda kechadigan fizikaviy va fizik-kimyoviy jarayonlarni va fizik omillarning
ularga ta’sirini o‘rganuvchi biofizika fani rivojlandi va u hozirgi vaqtda
fundamental biologik fanlarning biri bo‘lib hisoblanadi. Biofizika fani bu biologik
tizimlarda kechadigan va ular faoliyati asosida yotuvchi fizikaviy hamda fizik-
kimyoviy jarayonlarni tadqiq etuvchi fandir.
Biofizika materiyaning harakati va o‘zaro aloqadorligi xususiyatlarini
o‘zida mujassamlashtirgan energiyaning xossalari, kuchlar va ular o‘rtasidagi
munosabatlar, kinetika, termodinamika hamda axborot qabul qilinishi va qayta
ishlanishi nazariyalari haqidagi umumiy va xususiy qonuniyatlarni biologik
tizimlarda fizika qonunlari asosida tadqiq etadi. Bunda biofizika tiriklikning eng
murakkab, molekulyar darajada tuzilishi doirasida ham ish olib boradi.
Murakkab biologik tizimlar, ularning dinamik holati, biologik
tuzilmalardagi makromolekulalar konformatsiya tuzilishi va xossalari, tizimdagi
jarayonlarning tartibga tushirilganlik holatlari kabi keng qamrovli bilimlar
majmuasini tahlil qilish jarayonida biofizika ko‘pgina aniq fanlar tadqiqot
usullaridan foydalaniladi. XX asrga kelib biofizikaning rivojlanishida fizika,
kimyo, matematika fanlari erishgan yutuqlar asosida izotop atomlar yordamida
tahlil, spektral va radiospektroskop tahlillar kabi uslublar yaratildi.
Biofizika kimyoviy kinetika, energiya transformatsiyasi asosida
termodinamikaning birinchi qonuni, biologik tizimlar dinamikasini o‘rganish
asosida termodinamikaning ikkinchi qonuni kabi umumbiologik tushunchalarni
tahlil qilishi bilan bir qatorda tirik tizimlarning molekulyar darajadagi struktura](/data/documents/671dc592-636e-48b7-8fd5-d770a2e85088/page_2.png)
![tuzilishlari va ushbu tuzilish darajalarida boradigan jarayonlarni umumbiologik
qonuniyatlar bilan uyg‘unligi kabi murakkab holatlarni ham o‘rganadi.
Murakkab biologik tizimlar xususiyatlarini o‘rganishda matematik
modellash usullari qo‘llaniladi. Biofizika umumiy holda biologik tizimlarda
amalga oshuvchi jarayonlarni tartibga tushirish va boshqarish, biopolimerlarning
fermentativ katalizi, biologik membranalar orqali moddalar tashilishi, qisqaruvchi
tizimlar va quyosh energiyasining tirik tizimlarda bog‘lanishi kabi jarayonlarini
biologiya sohasi doirasida fizika qonunlari asosida tushuntirib beradi.
Murakkab biologik tizimlar kinetikasida matematik modellash va
differensial tenglamalar asosida hujayralar o‘sish dinamikasi yoki ekologik
tizimlarda populyatsiya soni o‘zgarishlarining dinamikasini o‘rganish biofizika
fanining muxim yo‘nalishlaridan biri hisoblanadi.
Murakkab biologik tizimlarda differensial tenglamalar yordamida asosan
sifat tahlili tizimdagi barqaror holatlar mavjudligi va ularning soni, barqarorlik
xususiyatining vaqt davomida ushlab turilishi, tizimda bir me’yoriy holatdan
ikkinchisiga o‘tish imkoniyatlari, shuningdek avtotebranishli jarayonlar kabi
holatlar ustida olib boriladi.
Shuningdek, ushbu tizimda vaqt iyerarxiyasi o‘zgarishlari, biologik tizimda
o‘z-o‘zini tashkil etishda (samoorganizatsiya) parametrlar o‘zgarishlari, tizimda
bifurkatsiya nuqtasi orqali bog‘lanishlar xususiyatlari murakkab matematik usullar
yordamida ko‘rib chiqiladi.
Biologik tizimlar faoliyatidagi turli xil o‘zgarishlar tizimdagi
makromolekulalar majmuasidagi konformatsiya o‘zgarishlari bilan bog‘liq
hisoblanadi. Bunda harorat, muhitning pH-ko‘rsatkichi qiymati, moddalar
konsentratsiyasining o‘zgarishlari kabi omillar ta’sirida tizimda barqaror me’yoriy
holatdan bifurkatsiya nuqtasi orqali amalga oshuvchi o‘zgarishlarni keltirib
chiqaradi.
Biofizika fanining termodinamika bo‘limida qaytmas jarayonlarda
entropiya tushunchasining mavjudligini hisobga olgan holda tizimda barqaror
holatni yuzaga keltirish masalalari ko‘rib chiqiladi.](/data/documents/671dc592-636e-48b7-8fd5-d770a2e85088/page_3.png)
![Molekulyar biofizika makromolekulalarning elektron-konformatsiya
tuzilishi asosida faoliyat mexanizmlarini tadqiq etadi. Bunda makromolekula
faoliyat dinamikasidagi o‘zgarishlar, energiya shakli o‘zgarishlari kabi tizim
xususiyatlari o‘zgarishlarini keltirib chiqaruvchi mexanizmlar statistik usulda
tadqiq etiladi.
Fotobiologik jarayonlar biofizikasida biologik membranada energiya
bog‘lash mexanizmlari molekulyar darajada ko‘rib chiqiladi.
Umumiy holda biofizika biologik tizimlarning molekulyar darajadagi
nazariy asoslarini ishlab chiqishga qaratilgan fan sohasi hisoblanadi. Ushbu asosda
biologik tizimlarda amalga oshuvchi dinamik jarayonlarni mantiqiy xulosalarga
tayangan holda boshqarish uslublarini ishlab chiqish imkoniyati yuzaga keladi.
Murakkab biologik tizimlar biofizikasida jarayonlar kinetikasi aniq
yo‘nalishda kechuvchi biokimyoviy o‘zgarishlar va biomembranalarda elektr
potensialining hosil bo‘lishi va tarqalishi, biologik ritmlar, biomassa yoki
turlarning ko‘payishi, organizmlar populyatsiyalari o‘rtasidagi aloqalar kabi
jarayonlarning vaqt davomiyligiga bog‘liq o‘zgarishlarini o‘rganadi.
Murakkab biologik tizimlarni umumiy holda biofizik jihatdan tadqiq qilish
murakkab masala hisoblanadi. Chunki bu ko‘rinishdagi tizimlarda bir vaqtning
o‘zida son jihatidan ko‘plab jarayonlar bosqichli tarzda amalga oshadi. Shu sababli
ushbu jarayonlar to‘g‘risida xulosaga kelish uchun tizimda kechuvchi jarayonlar
ma’lum bir ko‘rinishdagi qismlar yig‘indisidan iborat deb qaraladi va jarayonning
alohida qismlarini tadqiq etish orqali umumiy jarayon dinamikasi baholanadi.
Bunda shunga ham e’tibor berish lozimki, o‘rganilayotgan jarayon qismi umumiy
jarayonning xususiyatlarini to‘liq aks ettira olishi kerak va shu bilan birga
tadqiqotda qo‘llanilayotgan matematik modelning to‘g‘ri tanlanishiga ham bog‘liq.
Bunda tirik tizimlarning iyerarxik xarakterga ega ekanligi, ya’ni ularda
boruvchi jarayonlar o‘zaro bog‘liq, ammo alohida amalga oshuvchi jarayonlar
yig‘indisidan iborat ekanligini hisobga olish muxim ahamiyatga ega. Shu asosda
biologik tizimlarni dinamik jihatdan o‘rganish modellari ancha samarali](/data/documents/671dc592-636e-48b7-8fd5-d770a2e85088/page_4.png)
![hisoblanib, natijada ushbu jarayonlarni ijobiy yo‘nalishda boshqarish imkoni
tug‘iladi.
Biofizikaviy tadqiqotlarning predmeti bo‘lib biopolimerlarning strukturasi
va xossalari, tabiiy va sun’iy membranalar, ion kanallari, murakkab tuzilgan
biologik tizimlar hisoblanadi. Biofizika o‘z ichiga alohida olingan
makromolekulalarning tuzilishi va xossalarini o‘rganishdan tortib, biosfera
darajasida kechadigan murakkab jarayonlarning mexanizmi va ichki
dinamikasigacha bo‘lgan muammolarni qamrab oladi. Biologiyadagi ko‘p
muammolarni tushunishda tabiatdagi qonuniyatlarning o‘zaro bog‘liqligini bilish,
tirik organizmlarga va tizimlarga fizikaviy qonunlarning tatbiq etilishi yordam
beradi.
Biomolekulalar, membranalar va tirik tizimlar uchun xarakterli bo‘lgan
fizik va fizik-kimyoviy jarayonlarning mexanizmlarini, ularga tashqi fizik
ta’sirotlarni o‘rganish biofizikaning asosiy vazifalaridan biridir.
Biologik qonunlar, asosan, fizikaviy kimyo qonuniyatlariga asoslanadi.
Biologiyaga ushbu qonuniyatlardan tashqari, qandaydir boshqacha kuchlar,
maydonlar, maxsus energetik kuchlar va shu kabilar ta’sirida qaraydigan fikrlar
hali ham mavjud. Masalan, turli xil ekstrasenslar, “bioenergetiklar” aniq fanni
buzib, undan o‘z maqsadlarida foydalanadilar. Hozirgi zamon biofizikasi esa ro‘y
berayotgan hodisalarni aniq qonuniyatlar va dalillar asosida o‘rganadi.
Shuningdek, biofizika organizmlarda kechadigan qon aylanish, nafas olish,
harakat, ko‘rish va eshitish kabi fiziologik jarayonlar mexanizmlarini o‘rganadi.
Biofizika boshqa tabiiy fanlar bilan bevosita uzviy bog‘liq, masalan, fizika,
biokimyo, anorganik va organik kimyo, kolloid kimyo, o‘simliklar fiziologiyasi,
odam va hayvonlar fiziologiyasi, tibbiyot va boshqa shu kabi fanlar erishgan
yutuqlaridan foydalanadi va o‘z qonunlari va uslublari bilan ushbu fanlar
o‘rganadigan jarayonlarni tushuntirib beradi. Biofizikaning rivojlanishi amaliy
jihatdan turli xil kasalliklarga tashhis qo‘yish va davolash uchun
elektrokardiografiya, rentgenografiya, qon bosimini o‘lchash asboblardan](/data/documents/671dc592-636e-48b7-8fd5-d770a2e85088/page_5.png)
![foydalanishga, izotoplar, ultratovush, lazer, ultrabinafsha nurlar kabi uslub va
vositalarni ishlab chiqishga asos bo‘ldi.
Biofizika yutuqlaridan qishloq xo‘jaligida yuqori samaradorlikka erishish
uchun foydalanilmoqda. O‘simlik urug‘larini elektromagnit maydonlari bilan, yoki
infraqizil nur bilan ishlov berish hosildorlikni oshirishga xizmat qiladi. Biofizika
o‘z muammolarini boshqa fan sohalari yutuqlari bilan hal qiladi va o‘ziga yaqin
turgan fanlarni rivojlanishiga turtki bo‘ladi. Hozirgi vaqtda tibbiyot, ekologiya,
fiziologiya, qishloq xo‘jaligi va boshqa yondosh fanlarning taraqqiyoti
biofizikaning rivojlanishi va uning uslublarini tadbiq qilish bilan bog‘liq.
2. Biofizikaning bo‘limlari. Biofizika fani bir necha bo‘limlarga bo‘lib
o‘rganiladi, lekin bu bo‘limlar bir-biri bilan o‘zaro uzviy bog‘liq va hech qanday
chegara bilan ularni ajratish mumkin emas. Molekulyar biofizika, membranalar
biofizikasi, hujayraviy jarayonlar biofizikasi, qisqaruvchan tizimlar biofizikasi,
bioenergetika, fotobiologiya, radiobiologiya, biologik jarayonlar kinetikasi,
murakkab tizimlar biofizikasi biofizikaning asosiy bo‘limlari hisoblanadi.
Molekulyar biofizika biomolekulalarning fazoviy tuzilishi va xossalarini,
ularning o‘zaro ta’sir kuchlarini o‘rganadi. Ayniqsa, makromolekulalarning
tuzilishi va funksiyasini o‘rganishning ahamiyati katta bo‘lib, oqsillar, nuklein
kislotalar, uglevodlar va boshqa biopolimerlarning biologik tizimlarda tutgan
o‘rnini tushunishga yordam beradi.
Membranalar biofizikasi biomembranalarning tuzilishi va fizikaviy
xususiyatlarini, sun’iy membranalar tuzilishi va xossalari, membrana
potensiallarining hosil bo‘lish qonuniyatlarini o‘rganadi. Membranalardan
moddalarni passiv va aktiv transporti, diffuziya va o‘tkazuvchanlik, ion
kanallarining tuzilishi va xususiyatlarini ham membranalar biofizikasi bo‘limida
o‘rganiladi.
Hujayraviy jarayonlar biofizikasi hujayrada kechadigan fizikaviy va
fizik-kimyoviy jarayonlarni o‘rganadi. Bu bo‘limning ahamiyati shundaki, har bir
to‘qima hujayralardan tuzilgan va ular faoliyatida kechadigan jarayonlar mohiyati
va mexanizmini biofizika fanisiz o‘rganish va tushunish mumkin emas. Masalan,](/data/documents/671dc592-636e-48b7-8fd5-d770a2e85088/page_6.png)
![hujayra membranasi o‘tkazuvchanligi, muskullar qisqarishi, nerv impulsi hosil
bo‘lishi va tarqalishi, retsepsiya, fotosintez, energiya almashinuvi va hokazo.
Hujayra biofizikasi membranalar biofizikasi va molekulyar biofizika bilan uzviy
aloqada bo‘ladi. Tinchlik va harakat potensiallarining hosil bo‘lishi va tarqalishi,
sinapslarning tuzilishi va potensiallarning ular orqali o‘tishini o‘rganish
elektrofiziologiya va neyrofiziologiyada, umuman biologiyada katta ahamiyatga
ega.
Qisqaruvchan tizimlar biofizikasi mushaklarning ultrastrukturasi,
qisqarishning molekulyar mexanizmlari, mushaklar mexanikasini o‘rganadi.
Bioenergetika tirik tizimlarda energiya hosil bo‘lishi, transformatsiyasi,
ya’ni bir turdan ikkinchi turga o‘tish va sarflanish qonuniyatlarini o‘rganuvchi
bo‘limdir. Hujayrada ATF sintezini bog‘lovchi membranalar – mitoxondriya,
xloroplastlarning tilakoid membranalari va ba’zi mikroorganizmlar
membranalarida elektrokimyoviy potensiali hisobiga hosil bo‘lishining kashf
qilinishi XX asr biofizikasining erishgan yutuqlaridan biridir.
Radiobiologiya tirik organizmlarga va umuman biologik tizimlarga
ionlovchi nurlar ta’siri qonuniyatlarini o‘rganuvchi biofizikaning bo‘limi
hisoblanadi. Radioaktiv nurlar biologik molekulalarning fazoviy tuzilishiga ta’siri
orqali hujayra membranalari xususiyatlari, uning organoidlari funksional holati
uzgarishlariga olib keladi hamda tirik tizimlar faoliyatini izdan chiqaradi.
Fotobiologiya bo‘limi esa fotokimyoviy reaksiyalar va energiyaning
uzatilishi va almashinishi, fotosintez mexanizmini, turli xil to‘lqin uzunligidagi
nurlarning biologik tizimlarga ta’sir jarayonlarini o‘rganadigan biofizika fanining
bo‘limi hisoblanadi.
Murakkab tizimlar biofizikasi hujayra, organ, organizm, tur,
populyatsiyalar, umuman biotsenozda bo‘ladigan murakkab jarayonlarning fizik-
kimyoviy asoslarini va ularga turli xil fizik omillarning ta’sirini o‘rganadi.
Murakkab tizim deganimizda nafaqat organizm, populyatsiya, balki biogeotsenoz
yoki biosfera ham tushuniladi. Murakkab tizimlar biofizikasi biologiya fani
nazariyalari bilan ish ko‘radi. Masalan, Ch.Darvinning evolyutsion ta’limoti](/data/documents/671dc592-636e-48b7-8fd5-d770a2e85088/page_7.png)
![bo‘yicha turlarning kelib chiqishida tashqi ta’sirlarning, ya’ni quyosh nuri,
atmosfera bosimi, shamol, radioaktiv nurlar ahamiyati katta. Murakkab tizimlar
biofizikasi rivojlanish, ya’ni filogenez va ontogenez qonuniyatlari bilan birga
tashqi omillarning o‘rganilayotgan tizimlarga ta’sir qilish mexanizmlarini ham
o‘rganadi. Biofizikaning ushbu bo‘limida kibernetika uslublari, matematik
modellash kabilardan keng foydalanadi.
3. Biofizik tadqiqotlarning usullari. Albatta har bir fanning rivojlanishi u
foydalanadigan usullarga va yondashuvlarga bevosita bog‘liqdir. Biofizika boshqa
fanlarning aniqlash usullaridan foydalanish bilan birgalikda hozirgi kunda turli xil
optik usullar, γ-rezonans spektroskopiya, mikroelektrod texnika yordamida
membrana potensialini qayd etish, xemilyuminessensiya, lazer spektroskopiyasi,
nishonlangan atomlar yordamida biologik jarayonlarni o‘rganish kabi zamonaviy
biofizika usullaridan ham keng foydalaniladi. Quyida zamonaviy biofizikaning
ayrim tadqiqot usullari haqida ma’lumot berilgan.
Elektron mikroskopiya usuli bilan makromolekulalar, membranalar,
hujayra organoidlarining holati, shakl va o‘lchamlari o‘rganiladi.
Spektrofotometriya usuli eritmalardan o‘tgan nurning bir qismi yutilishini
o‘lchashga asoslangan. Ushbu usul bilan eritmalarda modda konsentratsiyasi
o‘lchanadi, makromolekulalarning ikkilamchi strukturasi, molekula ayrim
guruhlarining ionlashuvi o‘rganiladi.
Rentgen nurlari difraksiyasi usuli bilan biomolekulalarning fazoviy
strukturasi, ularning shakli va o‘lchamlari, ikkilamchi struktura elementlarining
fazoviy joylashish holatlari aniqlanadi.
Fluoressent zondlar usuli. Ushbu usulda maxsus kimyoviy organik
moddalar - zondlardan foydalaniladi. Zond ”tikilgan” biomolekulaga ma’lum bir
to‘lqin uzunligidagi nur bilan tasir etganimizda, ushbu molekula qo‘zg‘algan
holatga o‘tadi va o‘zidan boshqa to‘lqin uzunligidagi nurni chiqaradi hamda ushbu
nur spektri fluorimetr asbobi bilan o‘lchanadi. Fluoressensiya usuli bilan
makromolekulalarning konformatsiya holati, xromofor guruhlarning
harakatchanligi, ba’zi ionlarning membranalar orqali transporti o‘rganiladi.](/data/documents/671dc592-636e-48b7-8fd5-d770a2e85088/page_8.png)
![Doiraviy dixroizm usuli asosida qutblangan nurning optik faol
molekulaga ta’siri yotadi. Makromolekulalarning turli qismlari anizotrop
bo‘lganligi sababli nurni turlicha yutadi, hamda ushbu spektrlarni yozib olish
mumkin.
IK-spektroskopiya usullari bilan infraqizil nur yordamida
makromolekulalarning ikkilamchi strukturasi va to‘lqinsimon dinamikasi
o‘rganiladi.
Differensial spektrofotometriya usuli makromolekulalarning
konformatsion holati, xromofor guruhlarning erituvchi molekulalari bilan o‘zaro
ta’sirini o‘rganadi.
Elektron paramagnit rezonans (EPR) usuli bilan makromolekulalar
konformatsiyasi, strukturalar va gidrat qavatlari lokal harakatchanligini aniqlanadi.
Yadro magnit rezonans usuli makromolekulalar va ayrim guruhlarining
konformatsiyasini, dinamik xossalari, ligandlarning bog‘lanish darajasini
aniqlashda qo‘llaniladi.
Yuqorida ko‘rib chiqilgan usullardan tashqari potensiometriya, rN-
metriya, fotometriya va polyarografiya usullardan biofizikada keng
foydalaniladi.
4. O‘zbekistonda biofizik tadqiqotlarning rivojlanishi. Biofizika
fanining shakllanishida ko‘pgina fizik, kimyogar va fiziolog olimlarning xizmatlari
katta bo‘ldi. XVIII asr oxirlari va XIX asr boshlarida biofizika alohida fan sifatida
o‘rganila boshlandi. Gelmgolsning biologiyada termodinamika hamda energetika
muammolari, sezgi organlari va qo‘zg‘alishni nerv tolalari bo‘yicha o‘tishi ustida
ilmiy ishlari, rus olimi I.M. Sechenovning fizik-kimyoviy uslublarni fiziologiyaga
qo‘llashi, nafas olish jarayoni dinamikasi, biologik suyuqlik va gazlar
aralashmasini hisoblash kabi tadqiqotlari alohida ahamiyatga ega.
Fizkolloid kimyo yutuqlarini biologiyada qo‘llash natijasida muhim
jarayonlarning mexanizmlarini tushunishga va ilmiy asoslarini yaratishga
muvaffaq bo‘lindi. Biofizikani fan sifatida tan olinishida olimlar Lyob va
Shadelarning xizmatlari katta bo‘ldi. Ularning partenogenez, yallig‘lanish va](/data/documents/671dc592-636e-48b7-8fd5-d770a2e85088/page_9.png)
![serpushtlilik kabi jarayonlarni fizik kimyoviy nuqtai nazardan o‘rganishi katta
ahamiyatga ega bo‘ldi. Rossiyada olimlardan P.P.Lazarev, S.I.Vavilov,
P.A.Rebinder, N.K.Kolsova, B.N.Tarusov, V.V. Yefimov, S.V.Kravkovlarning
fundamental tadqiqotlari natijasida o‘ziga xos biofizika maktabiga asos solindi.
O‘tgan asrning o‘rtalarida biofizikaning rivojlanishida sobiq Ittifoq Fanlar
akademiyasining Biofizika instituti, M.V.Lomonosov nomidagi Moskva davlat
universiteti Biofizika kafedrasi ilmiy xodimlarining tadqiqotlari katta ahamiyatga
ega bo‘ldi.
O‘zbekistonda birinchi bor 1963 yilda akademik Y.X.Turaqulov Toshkent
Davlat universitetida biokimyo va biofizika kafedrasiga asos soldi va ushbu
kafedrada biofizik mutaxassislar tayyorlana boshlandi.
1979 yil esa ushbu kafedradan akademik B.O.Toshmuhamedov
rahbarligida biofizika va tabiatni muhofaza qilish kafedrasi ajralib chiqdi.
O‘zbekistonda biofizika maktabini asosiy yo‘nalishi biologik membranalarda
ionlar transporti, ion kanallari va biologik faol moddalarning membranalarga ta’sir
qilish mexanizmlarini o‘rganishdan iborat.
Biofizika fanining O‘zbekistonda rivojlanishida O‘zR FA Fiziologiya va
biofizika instituti o‘z o‘rniga ega. O‘zR FA Fiziologiya va biofizika instituti 1985 yil
O‘zR FA Fiziologiya instituti va O‘zR FA Biokimyo institutining Biofizika bo‘limini
birlashishi natijasida tashkil topdi. Institut O‘zR FA Tibbiyot, Kimyo, biologik fanlar
kompleksi tarkibiga kiradi va o‘zining faoliyatini Fanlar akademiyasining ilmiy-
uslubiy rahbarligi ostida olib boradi.
O‘zR FA Biokimyo instituti biofizika bo‘limiga B.O.Toshmuhamedov
rahbarlik qilgan davr mobaynida (1985 y.) bo‘limga hujayra biofizikasi, molekulyar
biofizika, membranalar biofizikasi laboratoriyalari kirgan. Keyinchalik bu
laboratoriyalar O‘zR FA Fiziologiya va biofizika instituti tarkibida faoliyat ko‘rsatdi.
Institutda olib borilayotgan ilmiy tadqiqotlarning asosiy yo‘nalishlari
quyidagilardan iborat: 9](/data/documents/671dc592-636e-48b7-8fd5-d770a2e85088/page_10.png)
![- biologik membranalarning tuzilishi va funksiyalarini fizik-
kimyoviy asoslari, ionlar va metabolitlar transportining molekulyar mexanizmlarini
(biofizika, biokimyo);
- qo‘zg‘aluvchan membranalarning ion kanallari va
neyroretseptorlarni (neyrofiziologiya), tabiiy va sintetik biologik faol moddalarning
ta’sirini (farmakologiya);
- organizm turli tizimlarining tashqi muhitdagi ekstremal
omillarga moslashish mexanizmlari va gomeostazini (fiziologiya, ekologik
fiziologiya) o‘rganishdir.
Hujayra fiziologiyasi va neyrofiziologiya, biologik membranalardan ionlar
transportini molekulyar mexanizmlari, hujayra faoliyatini boshqarilishi va
membrana faol birikmalarning ta’sir qilish mexanizmlarini o‘rganish kabi
sohalardagi tadqiqotlarning rivojlanishiga institut jamoasi tomonidan katta hissa
qo‘shildi. Institut xodimlari tomonidan aksonal, pre- va postsinaptik ta’sirga ega,
turli xil ion kanallariga va retseptorlarga ta’sir qiluvchi yangi neyrotoksinlar
aniqlandi. Ushbu neyrotoksinlar yordamida ba’zi bir ion kanallari va
neyroretseptorlar tiplarining strukturasi, funksiyasi va boshqarilish mexanizmlari
o‘rganildi.
Fiziologik faol moddalar, jumladan, gormonlar, yurak glikozidlari va
alkaloidlarni biologik membranalarda ionlar transportiga ta’sir qilish
mexanizmlarini o‘rganildi. Ba’zi bakteriya toksinlaridan hosil bo‘lgan ion
kanallarining strukturasi va faoliyati qonuniyatlari ochildi, ionlar transporti va
oksidlanishli fosforlanishning hujayradagi tabiiy regulyatorlari topildi.
Institut xodimlari odam va hayvonlarni atrof-muhitning ekstremal
omillariga moslashuvining asosiy mexanizmlarining, o‘sayotgan organizmning
chidamliligining, hujayra faoliyatining fiziologik asoslarini ochishga katta hissa
qo‘shdilar. Bu tadqiqotlar natijasida ba’zi stress omillari organizm funksional
tizimi rivojlanishiga ta’sir qilishi va o‘z navbatida o‘sayotgan organizmning
fiziologik jarayonlarining buzilishiga olib kelishi aniqlandi. Biologik](/data/documents/671dc592-636e-48b7-8fd5-d770a2e85088/page_11.png)
![membranalardan ionlar o‘tishining molekulyar mexanizmlari, ularga turli xil
fiziologik moddalarning ta’siri va hujayra funksiyasining boshqaruv mexanizmlari
o‘rganildi. Hujayrada Ca 2+
ioni metabolizmi va uni boshqaruv roli o‘rganildi.
Sun’iy fosfolipid membranalarda mitoxondriya kalsiy-o‘tkazuvchi tizimi, buyrak
apikal membranalaridan ajratib olingan natriy kanallari rekonstruksiya qilindi.
Hozirgi vaqtda institutda nerv va yurak qon-tomirlari kasalliklarini
davolashda farmakologik vosita sifatida qo‘llanishi mumkin bo‘lgan istiqbolli
bo‘lgan, ion kanallari bilan o‘zaro ta’sirlashuvchi yangi tabiiy birikmalarni
o‘rganish ustida ilmiy-tadqiqotlar olib borilmoqda.
Institut olimlari MDH, Buyuk Britaniya, AQSH, Yaponiya, Belgiya,
Braziliya va boshqa mamlakatlarning yirik ilmiy markazlari bilan aloqa
o‘rnatishgan va fiziologiya va biofizikaning turli yo‘nalishlarida hamkorlikda
ilmiy-tadqiqot ishlarini olib borishmoqda.
Akademik B.O.Toshmuhamedov «Biologicheskiye membrani» Xalqaro
jurnalining redkollegiya a’zosi, molekulyar fiziologiya laboratoriyasining mudiri,
b.f.d. R.Z.Sobirov Yaponiya Milliy Fiziologiya instituti Ilmiy kengashi a’zosi,
prof. P.B.Usmanov Xalqaro neyrofiziologiya jamiyatining mintaqaviy koordinatori
va «World Toxin review» Xalqaro jurnalining muharriyati a’zosidirlar.
Xalqaro ilmiy jamoatchilik tomonidan institutda olib borilayotgan ilmiy-
tadqiqotlar tan olindi va yuqori baholandi. Fundamental tadqiqotlar sohasida
erishgan ulkan yutuqlari uchun institutning 6 ta ilmiy xodimi turli xil Davlat
mukofotlariga sazovor bo‘ldilar. Institut ilmiy-tadqiqotlari yuqori baholanib, 2002
yili «International arch of Europe» Xalqaro fondining Oltin medaliga sazovor
bo‘lgan.
Institutning faoliyati davomida 200 dan ortiq fan nomzodlari va 55 dan
ortiq fan nomzodlari fiziologiya va biofizika sohalarida himoya qilib,
mutaxassislar yetishib chiqqan.
So‘nggi yillarda O‘zbekistonda olib borilgan biofizika sohasidagi ilmiy
tadqiqotlarning asosiy yo‘nalishlari: biologik membranalarning tuzilishi va
funksiyalarini fizik-kimyoviy asoslarini o‘rganish (B.O.Toshmuhamedov, 11](/data/documents/671dc592-636e-48b7-8fd5-d770a2e85088/page_12.png)
![Z.U.Bekmuxametova, M.M.Raximov, M.U.To‘ychibayev, E.M.Maxmudova),
ionlar transportining molekulyar mexanizmlari va ion kanallari xususiyatlarini
o‘rganish (O.V.Krasilnikov, R.Z.Sobirov, M.V.Zamarayeva), qo‘zg‘aluvchan
membranalarning ion kanallari va neyroretseptorlarini (P.B.Usmanov,
J.Kalikulov), biologik faol moddalarning tuzilishi va ta’sir qilish mexanizmlarini
o‘rganish (T.F.Aripov, U.Z.Mirxo‘jayev, B.X.Saloxutdinov, B.T.Ibragimov)
bioenergetika va bog‘lovchi membranalar funksiyasini o‘rganish (A.I.Gagelgans,
M.X.Gaynutdinov, M.I.Asrarov), fotobiologik jarayonlar (YE.YE.Gussakovskiy,
I.G‘.Axmadjonov) va o‘simlik membranalari orqali ionlar tashilishini o‘rganish
(A.Q.Qosimov, K.S.Safarov) kabilardan iborat bo‘ldi.
Hujayra fiziologiyasi va neyrofiziologiya, biologik membranalar orqali
ionlar tashilishining molekulyar mexanizmlari, hujayra faoliyatini boshqarilishi va
biologik faol birikmalar ta’sir qilish mexanizmlari kabi sohalarda tadqiqotlarning
rivojlanishiga O‘zR FA FBI jamoasi tomonidan katta hissa qo‘shildi. Institut
xodimlari tomonidan aksonal, presinaptik va postsinaptik ta’sirga ega, turli xil ion
kanallariga va retseptorlarga ta’sir qiluvchi yangi neyrotoksinlar ajratib olindi va
tuzilishi o‘rganildi.
Ushbu neyrotoksinlar yordamida ba’zi bir ion kanallari va neyroretseptor
tiplarining strukturasi, funksiyasi va boshqarilish mexanizmlari o‘rganildi.](/data/documents/671dc592-636e-48b7-8fd5-d770a2e85088/page_13.png)
![ADABIYOTLAR
1.Ярмоне нко С.П., Вайнсо н А.А. Радиобиология человека
нживотных.
М., "Высшая школа", 2004.
2.
Remizov .Tibbiy va biologik biofizika. Toshkent Ibn Sino nashriyoti
,2006.
3.
Yu.B. Kudryashov. Radiaщyunnaya bi ofiz ika ( ionnziruyush ie
izlucheniya). Moskva, Fizmatlit.2004.
4. Ye
. Ismoilov, N. Mamatqulov, G‘. Xodjaev, Q.Norboev, Biofizika
va radiobiologiya, Sano-standart nashriyoti, Toshkent-2018.
5.
Radjabov A.I. Radiobiologiya, “Fan va texnologiya” Toshkent-
2018
6.
Umarova F.T. Universitet. 2003.](/data/documents/671dc592-636e-48b7-8fd5-d770a2e85088/page_14.png)
Biofizika fani haqida Reja. 1. Biofizikaning predmeti, vazifalari. 2. Biofizikaning bo‘limlari. Biofizikaning biologik fanlar orasida tutgan o‘rni va boshqa fan sohalari bilan aloqasi. 3. Biofizik tadqiqotlarning usullari. 4. O‘zbekistonda biofizik tadqiqotlarning rivojlanishi.
1. Biofizikaning predmeti va vazifalari. Biofizika yosh fanlardan bo‘lib, akademik Frank so‘zi bo‘yicha u “barcha biologiya fanlarining nazariy poydevori” dir. Tabiiy fanlarning jadal sur’atlar bilan rivojlanishi, bilimlarning yangi sohalarining kelib chiqishi zamonamizning xarakterli xususiyatidir. Fizika va texnika fanlarining taraqqiyoti boshqa fanlar qatori biologiyaga ham katta ta’sir ko‘rsatmoqda. Fizikaviy uslublar va tahlillarni barcha tabiiy fanlarda, shu jumladan biologiyada ham keng miqyosda qo‘llanishi natijasida biologik tizimlarda kechadigan fizikaviy va fizik-kimyoviy jarayonlarni va fizik omillarning ularga ta’sirini o‘rganuvchi biofizika fani rivojlandi va u hozirgi vaqtda fundamental biologik fanlarning biri bo‘lib hisoblanadi. Biofizika fani bu biologik tizimlarda kechadigan va ular faoliyati asosida yotuvchi fizikaviy hamda fizik- kimyoviy jarayonlarni tadqiq etuvchi fandir. Biofizika materiyaning harakati va o‘zaro aloqadorligi xususiyatlarini o‘zida mujassamlashtirgan energiyaning xossalari, kuchlar va ular o‘rtasidagi munosabatlar, kinetika, termodinamika hamda axborot qabul qilinishi va qayta ishlanishi nazariyalari haqidagi umumiy va xususiy qonuniyatlarni biologik tizimlarda fizika qonunlari asosida tadqiq etadi. Bunda biofizika tiriklikning eng murakkab, molekulyar darajada tuzilishi doirasida ham ish olib boradi. Murakkab biologik tizimlar, ularning dinamik holati, biologik tuzilmalardagi makromolekulalar konformatsiya tuzilishi va xossalari, tizimdagi jarayonlarning tartibga tushirilganlik holatlari kabi keng qamrovli bilimlar majmuasini tahlil qilish jarayonida biofizika ko‘pgina aniq fanlar tadqiqot usullaridan foydalaniladi. XX asrga kelib biofizikaning rivojlanishida fizika, kimyo, matematika fanlari erishgan yutuqlar asosida izotop atomlar yordamida tahlil, spektral va radiospektroskop tahlillar kabi uslublar yaratildi. Biofizika kimyoviy kinetika, energiya transformatsiyasi asosida termodinamikaning birinchi qonuni, biologik tizimlar dinamikasini o‘rganish asosida termodinamikaning ikkinchi qonuni kabi umumbiologik tushunchalarni tahlil qilishi bilan bir qatorda tirik tizimlarning molekulyar darajadagi struktura
tuzilishlari va ushbu tuzilish darajalarida boradigan jarayonlarni umumbiologik qonuniyatlar bilan uyg‘unligi kabi murakkab holatlarni ham o‘rganadi. Murakkab biologik tizimlar xususiyatlarini o‘rganishda matematik modellash usullari qo‘llaniladi. Biofizika umumiy holda biologik tizimlarda amalga oshuvchi jarayonlarni tartibga tushirish va boshqarish, biopolimerlarning fermentativ katalizi, biologik membranalar orqali moddalar tashilishi, qisqaruvchi tizimlar va quyosh energiyasining tirik tizimlarda bog‘lanishi kabi jarayonlarini biologiya sohasi doirasida fizika qonunlari asosida tushuntirib beradi. Murakkab biologik tizimlar kinetikasida matematik modellash va differensial tenglamalar asosida hujayralar o‘sish dinamikasi yoki ekologik tizimlarda populyatsiya soni o‘zgarishlarining dinamikasini o‘rganish biofizika fanining muxim yo‘nalishlaridan biri hisoblanadi. Murakkab biologik tizimlarda differensial tenglamalar yordamida asosan sifat tahlili tizimdagi barqaror holatlar mavjudligi va ularning soni, barqarorlik xususiyatining vaqt davomida ushlab turilishi, tizimda bir me’yoriy holatdan ikkinchisiga o‘tish imkoniyatlari, shuningdek avtotebranishli jarayonlar kabi holatlar ustida olib boriladi. Shuningdek, ushbu tizimda vaqt iyerarxiyasi o‘zgarishlari, biologik tizimda o‘z-o‘zini tashkil etishda (samoorganizatsiya) parametrlar o‘zgarishlari, tizimda bifurkatsiya nuqtasi orqali bog‘lanishlar xususiyatlari murakkab matematik usullar yordamida ko‘rib chiqiladi. Biologik tizimlar faoliyatidagi turli xil o‘zgarishlar tizimdagi makromolekulalar majmuasidagi konformatsiya o‘zgarishlari bilan bog‘liq hisoblanadi. Bunda harorat, muhitning pH-ko‘rsatkichi qiymati, moddalar konsentratsiyasining o‘zgarishlari kabi omillar ta’sirida tizimda barqaror me’yoriy holatdan bifurkatsiya nuqtasi orqali amalga oshuvchi o‘zgarishlarni keltirib chiqaradi. Biofizika fanining termodinamika bo‘limida qaytmas jarayonlarda entropiya tushunchasining mavjudligini hisobga olgan holda tizimda barqaror holatni yuzaga keltirish masalalari ko‘rib chiqiladi.
Molekulyar biofizika makromolekulalarning elektron-konformatsiya tuzilishi asosida faoliyat mexanizmlarini tadqiq etadi. Bunda makromolekula faoliyat dinamikasidagi o‘zgarishlar, energiya shakli o‘zgarishlari kabi tizim xususiyatlari o‘zgarishlarini keltirib chiqaruvchi mexanizmlar statistik usulda tadqiq etiladi. Fotobiologik jarayonlar biofizikasida biologik membranada energiya bog‘lash mexanizmlari molekulyar darajada ko‘rib chiqiladi. Umumiy holda biofizika biologik tizimlarning molekulyar darajadagi nazariy asoslarini ishlab chiqishga qaratilgan fan sohasi hisoblanadi. Ushbu asosda biologik tizimlarda amalga oshuvchi dinamik jarayonlarni mantiqiy xulosalarga tayangan holda boshqarish uslublarini ishlab chiqish imkoniyati yuzaga keladi. Murakkab biologik tizimlar biofizikasida jarayonlar kinetikasi aniq yo‘nalishda kechuvchi biokimyoviy o‘zgarishlar va biomembranalarda elektr potensialining hosil bo‘lishi va tarqalishi, biologik ritmlar, biomassa yoki turlarning ko‘payishi, organizmlar populyatsiyalari o‘rtasidagi aloqalar kabi jarayonlarning vaqt davomiyligiga bog‘liq o‘zgarishlarini o‘rganadi. Murakkab biologik tizimlarni umumiy holda biofizik jihatdan tadqiq qilish murakkab masala hisoblanadi. Chunki bu ko‘rinishdagi tizimlarda bir vaqtning o‘zida son jihatidan ko‘plab jarayonlar bosqichli tarzda amalga oshadi. Shu sababli ushbu jarayonlar to‘g‘risida xulosaga kelish uchun tizimda kechuvchi jarayonlar ma’lum bir ko‘rinishdagi qismlar yig‘indisidan iborat deb qaraladi va jarayonning alohida qismlarini tadqiq etish orqali umumiy jarayon dinamikasi baholanadi. Bunda shunga ham e’tibor berish lozimki, o‘rganilayotgan jarayon qismi umumiy jarayonning xususiyatlarini to‘liq aks ettira olishi kerak va shu bilan birga tadqiqotda qo‘llanilayotgan matematik modelning to‘g‘ri tanlanishiga ham bog‘liq. Bunda tirik tizimlarning iyerarxik xarakterga ega ekanligi, ya’ni ularda boruvchi jarayonlar o‘zaro bog‘liq, ammo alohida amalga oshuvchi jarayonlar yig‘indisidan iborat ekanligini hisobga olish muxim ahamiyatga ega. Shu asosda biologik tizimlarni dinamik jihatdan o‘rganish modellari ancha samarali
hisoblanib, natijada ushbu jarayonlarni ijobiy yo‘nalishda boshqarish imkoni tug‘iladi. Biofizikaviy tadqiqotlarning predmeti bo‘lib biopolimerlarning strukturasi va xossalari, tabiiy va sun’iy membranalar, ion kanallari, murakkab tuzilgan biologik tizimlar hisoblanadi. Biofizika o‘z ichiga alohida olingan makromolekulalarning tuzilishi va xossalarini o‘rganishdan tortib, biosfera darajasida kechadigan murakkab jarayonlarning mexanizmi va ichki dinamikasigacha bo‘lgan muammolarni qamrab oladi. Biologiyadagi ko‘p muammolarni tushunishda tabiatdagi qonuniyatlarning o‘zaro bog‘liqligini bilish, tirik organizmlarga va tizimlarga fizikaviy qonunlarning tatbiq etilishi yordam beradi. Biomolekulalar, membranalar va tirik tizimlar uchun xarakterli bo‘lgan fizik va fizik-kimyoviy jarayonlarning mexanizmlarini, ularga tashqi fizik ta’sirotlarni o‘rganish biofizikaning asosiy vazifalaridan biridir. Biologik qonunlar, asosan, fizikaviy kimyo qonuniyatlariga asoslanadi. Biologiyaga ushbu qonuniyatlardan tashqari, qandaydir boshqacha kuchlar, maydonlar, maxsus energetik kuchlar va shu kabilar ta’sirida qaraydigan fikrlar hali ham mavjud. Masalan, turli xil ekstrasenslar, “bioenergetiklar” aniq fanni buzib, undan o‘z maqsadlarida foydalanadilar. Hozirgi zamon biofizikasi esa ro‘y berayotgan hodisalarni aniq qonuniyatlar va dalillar asosida o‘rganadi. Shuningdek, biofizika organizmlarda kechadigan qon aylanish, nafas olish, harakat, ko‘rish va eshitish kabi fiziologik jarayonlar mexanizmlarini o‘rganadi. Biofizika boshqa tabiiy fanlar bilan bevosita uzviy bog‘liq, masalan, fizika, biokimyo, anorganik va organik kimyo, kolloid kimyo, o‘simliklar fiziologiyasi, odam va hayvonlar fiziologiyasi, tibbiyot va boshqa shu kabi fanlar erishgan yutuqlaridan foydalanadi va o‘z qonunlari va uslublari bilan ushbu fanlar o‘rganadigan jarayonlarni tushuntirib beradi. Biofizikaning rivojlanishi amaliy jihatdan turli xil kasalliklarga tashhis qo‘yish va davolash uchun elektrokardiografiya, rentgenografiya, qon bosimini o‘lchash asboblardan