L'introduction généralisée des méthodes de recherche physique en biologie a permis d'étudier les phénomènes biologiques au niveau moléculaire. Le travail brillant des biochimistes, physiologistes, biophysiciens et cristallographes a permis d'établir les structures moléculaires d'un certain nombre d'objets biologiques importants. Par exemple, la structure de l'acide désoxyribonucléique (ADN) - le principal support d'informations héréditaires, la structure des molécules de myoglobine qui stockent l'oxygène dans les muscles des animaux, la structure des molécules d'hémoglobine qui font partie des globules rouges et transportent l'oxygène du des poumons aux tissus, la structure des muscles striés et des molécules protéiques, leurs constituants, la structure de certaines enzymes, vitamines et un certain nombre d'autres molécules biologiques importantes.
De nouvelles données expérimentales issues de l’étude des processus biologiques au niveau moléculaire ont mis à l’ordre du jour la question de leur interprétation. Étant donné que tous les organismes vivants sont construits à partir de molécules et d'atomes, l'élucidation au niveau moléculaire du mécanisme des bioprocessus n'est possible qu'avec l'aide de la théorie quantique, qui décrit avec succès le mouvement des électrons et des noyaux qui composent les molécules et les atomes.
Le lien étroit entre la biologie et la physique est apparu dès les premiers stades du développement des sciences naturelles. Cependant, à côté de la compréhension matérialiste du lien entre la physique et la biologie, il y a longtemps eu un point de vue profondément erroné et anti-scientifique, appelé « vitalisme ». Les vitalistes affirmaient que le vivant était prétendument séparé du non-vivant par un abîme infranchissable et qu'il était soumis non pas aux lois naturelles, mais à la « force vitale » et donc incompréhensible pour les humains.
Les vues des vitalistes ont longtemps été rejetées par la science. Actuellement, personne ne doute que la vie est spéciale
manifestation de processus physiques et chimiques se produisant dans des systèmes moléculaires complexes qui interagissent avec d’autres systèmes par l’échange d’énergie et de matière. Cependant, même aujourd'hui, certains scientifiques estiment que la complexité des systèmes biologiques exclut la possibilité de leur interprétation au niveau moléculaire.
Il convient bien entendu de garder à l’esprit que les objets biologiques présentent un certain nombre de caractéristiques tout à fait uniques qui les distinguent des corps de nature inanimée. Ces caractéristiques comprennent principalement l'auto-reproduction et l'adaptation aux conditions extérieures changeantes, la régulation la plus fine et l'auto-cohérence de tous les processus biologiques se produisant dans les systèmes vivants et assurant leur activité vitale.
Les molécules qui composent les organismes vivants sont exceptionnellement grandes, diverses et complexes. Les molécules protéiques sont les plus complexes et les plus diverses de toutes les molécules qui composent les cellules. Leurs poids moléculaires varient de plusieurs dizaines de milliers à plusieurs millions.
La plus grande diversité des organismes biologiques ne signifie pas l’extrême diversité des unités chimiques à partir desquelles ils sont constitués. Cette diversité est déterminée par de nombreuses combinaisons des mêmes composés et groupes atomiques. Par exemple, toutes les protéines sont principalement constituées de 20 résidus d’acides aminés. Les molécules d'ADN sont constituées de quatre types de nucléotides.
Lors de l'étude des corps inanimés, il a été constaté qu'à mesure que les systèmes atomiques deviennent plus complexes, de nouvelles qualités apparaissent. Les concepts de température, d'entropie, d'ondes sonores et autres excitations collectives élémentaires sont applicables à un système d'atomes et de molécules, mais ne le sont pas à un seul atome.
Il ne fait aucun doute que toute la singularité des organismes vivants, qui les distingue des corps de nature inanimée, résulte de l'organisation particulière de systèmes moléculaires complexes, basés sur les mêmes lois élémentaires qui déterminent les propriétés des atomes et molécules et corps inanimés construits à partir d’elles par la nature.
La croissance, le développement et la reproduction des organismes vivants sont associés à diverses réactions chimiques. La biochimie a apporté une contribution significative à leur étude. Cependant, en biochimie, l’attention principale a été portée à l’étude de l’interaction entre atomes en contact direct. Comme l'écrivait le prix Nobel Szent-Györgyi en 1957)