Historia biofizyki, jakie badania, zastosowania, pojęcia, metody

biofizyka To badanie praw fizycznych działających w organizmach żywych. Jest to nauka interdyscyplinarna, która stosuje podejścia i metody fizyki do badania zjawisk biologicznych.

Znana również biologia fizyczna, część idei, że wszystkie zjawiska obserwowane w naturze mają przewidywalne wyjaśnienie naukowe i że wszystkie żywe systemy składają się z procesów opartych na prawach fizycznych.

Podwójny śmigło łańcucha DNA. Jedno z głównych ustaleń w biofizyce. Źródło: Joseluissc3 [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licencje/nabrzeże/4.0)]

Powszechna jest dyskusja, w której biofizyka jest wychowywana jako gałąź fizyki, biologii lub obu. W takim przypadku należy zauważyć, że trend jest uznanie go za gałąź biologii.

Wynika to z faktu, że wymiana wiedzy jest zwykle generowana od fizyki na biologię, która została wzbogacona przez postępy fizyczne i koncepcje. Ale tego samego wkładu nie można potwierdzić odwrotnie, to znaczy z tego, że czystą fizykę nie można powiedzieć, że biofizyka oferuje nową wiedzę.

Biofizyka ułatwia dowody eksperymentalne dla fizyki, a wraz z nią pozwala na potwierdzenie teorii, ale wymiana między fizyką a biologią jest czysto jednokierunkowa.

Biofizyka jest przeszkolona w dziedzinie nauk, ilościowa fizyki, matematyki i chemii w celu zbadania wszystkiego związanego z działaniem, strukturą, dynamiką i interakcją systemów biologicznych. Systemy te obejmują złożone cząsteczki komórkowe, organizmy i ekosystemy.

[TOC]

Historia

Początki biofizyki pochodzą z XVII wieku, kiedy nauki przyrodnicze nie zostały jeszcze podzielone jako oddzielne dyscypliny, a w czasie pierwszego badania bioluminescencji znajduje się.

Pierwszym wykrytym badaniem było przeprowadzone przez niemieckiego jezuitów, Athanazyusza Kirchera (1602-1680), który opublikował swoją pracę Ars magna luciis et umbrae I poświęcił dwa rozdziały luminescencji zwierząt.

Związek między energią elektryczną a biologią był przedmiotem spekulacji nie tylko w XVII wieku, ale w ciągu następnych dwóch wieków. Podczas jego podejścia fascynacja człowieka dla zwierząt i naturalnej elektryczności była widoczna jak w Firefly lub w naturalnych pobrania promieni.

W tej linii badań jest wykrywane we Włoszech, aw połowie XVIII wieku eksperymenty Giovanni Beccaria wokół stymulacji elektrycznej mięśni, które generowały wiedzę w tym obszarze.

W 1786 roku Luigi Galvani zainicjował kontrowersje wokół potencjału elektrycznego u zwierząt. Jego przeciwnik był niczym innym jak Alessandro Volta, który podczas opracowywania akumulatora elektrycznego zatrzymał nieco naukowe zainteresowanie potencjału elektrycznego w żywych istotach.

Może ci służyć: Planck stała: formuły, wartości i ćwiczenia

XIX wieku

Jednym z głównych wkładów w XIX wieku był profesor fizjologii Du Bois-Reymond w Berlinie, który zbudował galwanometry i przeprowadził badania prądu mięśniowego i potencjału elektrycznego nerwów. Ten przedmiot studiów stał się jednym z punktów pochodzenia biofizyki.

Innym z nich były siły odpowiedzialne za pasywny przepływ materii w żywych organizmach, w szczególności gradientów ciśnienia lub osmotycznego. W tej linii wkład Abbé J wyróżnia się.DO. Nollet i Adolf Fick.

Ten ostatni był tym, który opublikował pierwszy tekst biofizyki Die Medizinesche Physik lub po hiszpańsku Fizyka medyczna. W pracy Ficka nie przeprowadzono żadnych eksperymentów, ale wzniesiono analogię z prawem przepływu ciepła, które pozwoliły na określenie praw regulujących rozpowszechnianie. Kolejne eksperymenty laboratoryjne wykazały, że analogia była dokładna.

Dwudziesty wiek

XX wiek charakteryzował się rozpoczęciem od jakiejś domeny niemieckich naukowców, którzy koncentrowali się na badaniu skutków promieniowania.

Ważnym kamieniem milowym tego okresu była publikacja książki Czym jest życie?, Erwin Schrödinger w 1944 roku. Zaproponowało to istnienie cząsteczki w żywych istotach, która zawierała informacje genetyczne w kowalencyjnych linkach.

Ta książka i ten pomysł zainspirowały innych naukowców i doprowadziły ich do odkrycia podwójnej struktury śmigła DNA w 1953 roku. To James Watson, Rosalind Franklin i Francis Crick dokonali odkrycia.

W drugiej połowie XX wieku istnieje oczywista dojrzałość biofizyki. W tamtych czasach istniały już programy uniwersyteckie i miały popularność w innych krajach poza Niemcami. Ponadto dochodzenie uzyskano rytm.

Jakie badania (obiekt badania)

Biomechanika jest jedną z gałęzi biofizyki. Źródło: Mutuauniversal [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licencje/nabrzeże/4.0)]

Pole badania biofizyki rozciąga się na wszystkie skale organizacji biologicznej, od molekularnych po organiczne i inne bardziej złożone systemy. W zależności od skupienia uwagi biofizyka można podzielić na następujące gałęzie:

- Biomechanika: badaj struktury mechaniczne, które istnieją w żywych istotach i które pozwalają na ich ruch.

Może ci służyć: reaktancja indukcyjna

- Bioelektryczność: badaj procesy elektromagnetyczne i elektrochemiczne występujące w organizmach lub generują na nich skutki.

- Bioenergetyka: Jego celem badań jest transformacja energii, która występuje w biosystemach.

- Bioakustetyka: Jest to nauka, która bada produkcję fal dźwiękowych, jej transmisję i zbieranie innych zwierząt lub systemów żywych.

- Biofotonic: Koncentruje się na interakcjach żywych istot z fotonami.

- Radiobiologia: Zbadaj biologiczne skutki promieniowania (jonizujące i nieonizujące) oraz ich zastosowania terenowe i laboratoryjne.

- Dynamika białka: Badaj ruchy białka molekularnego i rozważ jego strukturę, funkcję i składanie.

- Komunikacja molekularna: Koncentruje się na badaniu generowania, transmisji i odbioru informacji między cząsteczkami.

Aplikacje

Tematy badane przez biofizykę mogą mieć nakładanie się między innymi z tematami biochemii, biologii molekularnej, fizjologii, nanotechnologii, bioinżynierii, biologii systemowej, biologii obliczeniowej lub chemicznej. Jednak spróbujemy ograniczyć główne zastosowania biofizyki.

Dzięki ustaleniu DNA i jego struktury biofizyka przyczyniła się do tworzenia szczepionek, do opracowania technik obrazu, które umożliwiają diagnozę i generowanie nowych metod farmakologicznych w leczeniu niektórych patologii.

Dzięki zrozumieniu biomechaniki ta gałąź biologii pozwoliła na projektowanie lepszych protez i lepszych nanomateriałów, z którymi można dostarczyć leki.

Dzisiaj biofizyka zaczęła koncentrować się na kwestiach związanych ze zmianami klimatu i innymi czynnikami środowiskowymi. Na przykład wykonywane są prace nad rozwojem biopaliw poprzez żywe mikroorganizmy w celu zastąpienia benzyny.

Badane są również społeczności drobnoustrojów, a zanieczyszczenia są prześledzone w atmosferze z uzyskaną wiedzą.

Główne koncepcje

- Systemy: Jest to uporządkowany agregat elementów zawartych między granicami rzeczywistych lub wyobrażonych, które są ze sobą powiązane i oddziałują ze sobą.

- Białka: Duże cząsteczki występujące we wszystkich żywych komórkach. Składają się one z jednego lub więcej długich łańcuchów aminokwasów, które zachowują się jak maszyny, które wykonują różne funkcje, takie jak strukturalny (cytoszkielet), mechaniczny (mięśnie), biochemia (enzymy) i sygnalizacja komórkowa (hormony).

- Biomembrany: system płynów, który wypełnia liczne funkcje biologiczne, dla których muszą dostosować swój skład i różnorodność. Są częścią komórek wszystkich żywych istot i są miejscem, w którym niezliczone małe cząsteczki są przechowywane i służy jako zakotwiczenie białka.

- Napędowy: Jest to przepływ ciepła przez stałe pożywki z powodu wibracji wewnętrznych cząsteczek, a także wolnych elektronów i dla starć między nimi.

Może ci służyć: gatunki biologiczne: koncepcja, cechy i przykłady

- Konwekcja: Odnosi się do przepływu energii przez prądy płynu (ciecz lub gazu), jest to ruch objętości cieczy lub gazu.

- Promieniowanie: transfer ciepła przez fale elektromagnetyczne.

- Kwas deksyrybonukleinowy (DNA): Nazwa chemiczna cząsteczki zawierającej informacje genetyczne we wszystkich żywych istotach. Jego główną funkcją jest przechowywanie długoterminowych informacji do budowania z innymi komponentami komórkowymi, mają także instrukcje wykorzystane do rozwoju i operacji wszystkich żywych organizmów.

- Impuls nerwowy: Jest to impuls elektrochemiczny, który pochodzi z ośrodkowego układu nerwowego lub na organach zmysłów w obecności bodźca. Ta fala elektryczna przemieszcza cały neuron jest zawsze przenoszony jednokierunkowo, wchodząc do dendrytów komórek i wychodzący z aksonu.

- Skurcz mięśnia: Proces fizjologiczny, w którym mięśnie są napięte, generując, że są skrócone, pozostają lub rozciągnięte przez przesuwanie struktur, które go komponują. Cykl ten jest powiązany ze strukturą włókna mięśniowego i przenoszeniem potencjału elektrycznego przez nerwy.

Metody

Biophysico a.V. Hill uważa, że ​​postawa mentalna byłaby głównym narzędziem biofizyk. W związku z tym jako fundament stwierdza, że ​​biofizyka to osoby, które mogą wyrazić problem w kategoriach fizycznych i że nie różnią się one przez konkretne zastosowane techniki, ale sposób, w jaki formułują i atakują problemy.

Do tego połączy się zdolność do używania złożonej teorii fizycznej i innych fizycznych narzędzi do badania naturalnych obiektów. Nie mają też komercyjnie zbudowanych instrumentów, ponieważ zwykle mają doświadczenie w rozwiązywaniu problemów biologicznych w celu rozwiązywania problemów biologicznych.

Automatyzacja analizy chemicznej i innych procesów diagnostycznych za pośrednictwem komputerów są aspektami, które należy wziąć pod uwagę w metodach obecnej biofizyki.

Ponadto biofizyka opracowuje i wykorzystują metody modelowania komputerowego, z którymi mogą manipulować i obserwować złożone cząsteczki i struktury, a także wirusy i białko.

Bibliografia

1. Salomon, a. (2018, 30 marca). Biofizyka. Encyclopædia Britannica. Pobrano w Britannica.com
2. Biofizyka. (2019, 18 września). Wikipedia, Encyklopedia. Wyzdrowiał z Wikipedii.org
3. Współtwórcy Wikipedii. (2019, 23 września). Biofizyka. W Wikipedia, wolna encyklopedia. Wyzdrowiał z Wikipedii.org
4. Co to jest biofizyka? Poznaj swoje gałęzie nauki i swoją historię. (2018, 30 listopada). Pobrano z Branchesdelabiology.internet
5. Towarzystwo fizyczne. (2019) Co to jest biofizyka. Pobrano z biofizyki.org
6. Nahle, Nasif. (2007) Artykuł dydaktyczny: Biofizyka. Organizacja gabinetu biologii. BioCab wyzdrowiał.org