Biofysikhistoria, vilka studier, applikationer, koncept, metoder

De biofysik Det är studien av fysiska lagar som verkar i levande organismer. Det är en tvärvetenskaplig vetenskap som tillämpar fysikens metoder och metoder för att studera biologiska fenomen.

Den också kända fysiska biologin, en del av idén att alla fenomen som observerats i naturen har en förutsägbar vetenskaplig förklaring och att alla levande system består av processer baserade på fysiska lagar.

DNA -kedjan dubbel propeller. Ett av de viktigaste resultaten inom biofysik. Källa: Joseluissc3 [CC BY-SA 4.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenser/BY-SA/4.0)]

Det är vanligt diskussionen där biofysik höjs som en gren av fysik, biologi eller båda. I det här fallet är det viktigt att notera att trenden är att betrakta det som biologiska gren.

Detta beror på att kunskapsutbytet vanligtvis genereras från fysik till biologi, som har berikats av fysiska framsteg och begrepp. Men samma bidrag kan inte bekräftas omvänt, det vill säga från ren fysik kan det inte sägas att biofysik erbjuder ny kunskap.

Biofysik underlättar experimentella bevis för fysik och med det gör det möjligt att bekräfta teorier men utbytet mellan fysik och biologi är rent enkelriktad.

Biofysik utbildas i vetenskaperna kvantitativ av fysik, matematik och kemi för att studera allt relaterat till operation, struktur, dynamik och interaktion mellan biologiska system. Dessa system inkluderar komplexa cellmolekyler, organismer och ekosystem.

[TOC]

Historia

Ursprunget till biofysik går tillbaka till sjuttonhundratalet när naturvetenskapen ännu inte hade delats upp som separata discipliner och vid den tidpunkten är den första undersökningen av bioluminescens belägen.

Den första studien som upptäcktes var den som utfördes av den tyska jesuiten, Athanasius Kircher (1602-1680), som publicerade sitt arbete Ars magna lucis et umbrae Och han ägnade två kapitel till djurens luminescens.

Kopplingen mellan elektricitet och biologi var föremål för spekulationer inte bara under sjuttonhundratalet, utan under de kommande två århundradena. Under hans tillvägagångssätt var fascinationen av människan för djur och naturlig elektricitet tydlig som i Firefly eller i de naturliga nedladdningarna av strålarna.

I denna forskningslinje upptäcks den i Italien och i mitten av 1700 -talet, experimenten av Giovanni Beccaria runt den elektriska stimuleringen av musklerna som genererade kunskap inom det området.

1786 inledde Luigi Galvani en kontrovers kring den elektriska potentialen hos djur. Hans motståndare var inget mindre än Alessandro Volta som, när han utvecklade det elektriska batteriet, stoppade något det vetenskapliga intresset för den elektriska potentialen i levande varelser.

Kan tjäna dig: Planck Constant: Formler, värden och övningar

1800 -talet

Ett av de viktigaste bidragen under det nittonde århundradet var det av Du Bois-Recymond-professor i fysiologi i Berlin, som byggde galvanometrarna och genomförde studier på muskelströmmen och nervernas elektriska potential. Detta studieobjekt blev en av biofysikens ursprungspunkter.

En annan av dem var den av de krafter som är ansvariga för det passiva flödet av materia i levande organismer, särskilt eller osmotiska tryckgradienterna. I den här raden sticker Abbé J -bidrag ut.TILL. Nollet och Adolf Fick.

Den senare var den som publicerade den första texten till biofysik Die Medizinesche Physik eller på spanska Medicinsk fysik. I Ficks arbete genomfördes inga experiment, men en analogi höjdes med lagarna om värmeflöde, som tillät att ange lagarna som styr spridning. Efterföljande laboratorieexperiment visade att analogin var exakt.

Tjugonde århundradet

Det tjugonde århundradet kännetecknades av att börja med någon domän av tyska forskare, som koncentrerade sig på att studera effekterna av strålning.

En viktig milstolpe i denna period var publiceringen av boken Vad är livet?, av Erwin Schrödinger 1944. Detta föreslog förekomsten av en molekyl i levande varelser som innehöll genetisk information i kovalenta länkar.

Denna bok och den idén inspirerade andra forskare och ledde dem att upptäcka DNA: s dubbla propellerstruktur 1953. Det var James Watson, Rosalind Franklin och Francis Crick som gjorde upptäckten.

Under andra hälften av det tjugonde århundradet finns det en uppenbar mognad av biofysik. På dessa dagar fanns det redan universitetsprogram och hade popularitet i andra länder utöver Tyskland. Dessutom var utredningen att förvärva rytm.

Vilka studier (Studieobjekt)

Biomekanik är en av biofysikens grenar. Källa: MutuaUniversal [CC BY-SA 4.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenser/BY-SA/4.0)]

Studieområdet för biofysik sträcker sig till alla biologiska organisationsskalor, från molekylär till organiska och andra mer komplexa system. Beroende på uppmärksamhetsfokus kan biofysik delas upp i följande grenar:

- Biomekanik: studera de mekaniska strukturerna som finns i levande varelser och som tillåter rörelse av dessa.

Kan tjäna dig: induktiv reaktans

- Bioelektricitet: studera elektromagnetiska och elektrokemiska processer som förekommer i organismer eller som genererar effekter på dem.

- Bioenergetics: Dess föremål för studier är omvandlingen av energi som inträffar i biosystem.

- Bioakustik: Det är vetenskapen som undersöker produktionen av ljudvågor, dess överföring på något sätt och insamling av andra djur eller levande system.

- Biofotonic: fokuserar på interaktioner mellan levande varelser med fotoner.

- Radiobiologi: Studera de biologiska effekterna av strålning (joniserande och icke -joniserande) och deras fält- och laboratorieapplikationer.

- Proteindynamik: Studera molekylära proteinrörelser och överväga dess struktur, funktion och vikning.

- Molekylskommunikation: Det fokuserar på att studera generering, överföring och mottagning av information mellan molekyler.

Ansökningar

De teman som undersöks av biofysik kan ha en överlappning med biokemi, molekylärbiologi, fysiologi, nanoteknologi, bioingenjör, systembiologi, beräkning eller kemisk-fysisk biologi, bland andra. Vi kommer dock att försöka avgränsa de viktigaste tillämpningarna av biofysik.

Med upptäckten av DNA och dess struktur har biofysik bidragit till skapandet av vacciner, till utvecklingen av bildtekniker som möjliggör diagnos och generering av nya farmakologiska metoder för att behandla vissa patologier.

Med förståelsen av biomekanik har denna gren av biologi tillåtit att utforma bättre proteser och bättre nanomaterial som mediciner kan tillföras.

Idag har biofysik börjat fokusera på frågor relaterade till klimatförändringar och andra miljöfaktorer. Till exempel utförs arbete på utvecklingen av biobränslen genom levande mikroorganismer för att ersätta bensin.

Mikrobiella samhällen undersöks också och föroreningar spåras i atmosfären med den erhållna kunskapen.

Huvudbegrepp

- System: Det är ett ordnat aggregat av element som ingår mellan verkliga eller imaginära gränser, som är sammanhängande och interagerar med varandra.

- Proteiner: Stora molekyler som finns i alla levande celler. De består av en eller flera långa kedjor av aminosyror som beter sig som maskiner som utför olika funktioner, såsom strukturella (cytoskelett), mekaniska (muskel), biokemi (enzymer) och cellsignalering (hormoner).

- Biomembran: Fluid System som uppfyller många biologiska funktioner som de måste anpassa sin sammansättning och mångfald. De är en del av cellerna i alla levande varelser och är den plats där otaliga små molekyler lagras och fungerar som proteinförankring.

- Körning: Det är värmeflödet genom fasta medier på grund av molekylernas inre vibration, liksom fria elektroner och för sammanstötningar mellan dem.

Kan tjäna dig: biologiska arter: koncept, egenskaper och exempel

- Konvektion: Hänvisar till flödet av energi genom strömmar av en vätska (vätska eller gas), det är en rörelse av volymer av vätska eller gas.

- Strålning: Värmeöverföring med elektromagnetiska vågor.

- Dexyribonukleinsyra (DNA): Kemiskt namn på molekylen som innehåller genetisk information i alla levande varelser. Dess huvudfunktion är att lagra långsiktig information för att bygga med andra cellkomponenter, de har också instruktioner som används för utveckling och drift av alla levande organismer.

- Nervimpuls: Det är en elektrokemisk impuls som härstammar i centrala nervsystemet eller i sinnesorganen i närvaro av en stimulans. Denna elektriska våg reser all neuron överförs alltid en riktning, kommer in i cellernas dendriter och kommer ut ur axon.

- Muskelsammandragning: Fysiologisk process där musklerna är spända, genererar att de förkortas, förblir eller sträckas av glidningen av strukturerna som komponerar den. Denna cykel är kopplad till strukturen för muskelfiber och överföringen av den elektriska potentialen i nerverna.

Metoder

Biofysico a.V. Hill anser att den mentala inställningen skulle vara biofysikerens huvudverktyg. Med detta som en grund säger den att biofysik är de individer som kan uttrycka ett problem i fysiska termer, och att de inte skiljer sig åt med de speciella teknikerna som används utan på det sätt de formulerar och attackerar problemen.

Till detta förenas förmågan att använda komplex fysisk teori och andra fysiska verktyg för att studera naturliga föremål. De har inte heller kommersiellt byggda instrument, eftersom de vanligtvis har erfarenhet av att sätta specialutrustning för att lösa biologiska problem.

Automatiseringen av kemisk analys och andra diagnostiska processer genom datorer är aspekter som ska beaktas i metoderna för aktuell biofysik.

Dessutom utvecklar och använder biofysik datormodelleringsmetoder, med vilka de kan manipulera och observera komplexa molekylformer och strukturer, samt virus och protein.

Referenser

1. Salomo, a. (2018, 30 mars). Biofysik. Encyclopædia Britannica. Hämtad i Britannica.com
2. Biofysik. (2019, 18 september). Wikipedia, encyklopedi. Återhämtat sig från Wikipedia.org
3. Wikipedia -bidragsgivare. (2019, 23 september). Biofysik. I Wikipedia, den fria encyklopedin. Återhämtat sig från Wikipedia.org
4. Vad är biofysik? Känner till dina studiegrenar och din historia. (2018, 30 november). Hämtad från filialesdelabiologi.netto
5. Byophysical samhälle. (2019) Vad är biofysik. Hämtad från biofysik.org
6. Nahle, nasif. (2007) Didaktisk artikel: Biofysik. Biologiorganisation. Biocab återhämtade sig.org