Biofysikkhistorie, hvilke studier, applikasjoner, konsepter, metoder

De Biofysikk Det er studiet av fysiske lover som opererer i levende organismer. Det er en tverrfaglig vitenskap som bruker tilnærminger og metoder for fysikk for å studere biologiske fenomener.

Den også kjente fysiske biologien, en del av ideen om at alle fenomenene som er observert i naturen har en forutsigbar vitenskapelig forklaring og at alle levende systemer består av prosesser basert på fysiske lover.

DNA -kjede dobbelt propell. Et av hovedfunnene i biofysikk. Kilde: Joseluissc3 [CC BY-SA 4.0 (https: // creativecommons.Org/lisenser/by-SA/4.0)]

Det er vanlig diskusjonen der biofysikk blir reist som en gren av fysikk, biologi eller begge deler. I dette tilfellet er det viktig å merke seg at trenden er å betrakte det som grenen av biologi.

Dette er fordi kunnskapsutvekslingen vanligvis genereres fra fysikk til biologi, som er blitt beriket av fysiske fremskritt og begreper. Men det samme bidraget kan ikke bekreftes omvendt, det vil si fra ren fysikk kan det ikke sies at biofysikk gir ny kunnskap.

Biofysikk letter eksperimentelle bevis på fysikk og gjør det med det å bekrefte teorier, men utvekslingen mellom fysikk og biologi er rent ensrettet.

Biofysikk er opplært i vitenskapens kvantitative fysikk, matematikk og kjemi for å studere alt relatert til operasjon, struktur, dynamikk og interaksjon av biologiske systemer. Disse systemene inkluderer komplekse cellemolekyler, organismer og økosystemer.

[TOC]

Historie

Opprinnelsen til biofysikk er tilbake til det syttende århundre da naturvitenskap ennå ikke hadde blitt delt som separate fagområder, og på det tidspunktet er den første undersøkelsen av bioluminescens lokalisert.

Den første studien som ble oppdaget var den som ble utført av den tyske jesuiten, Athanasius Kircher (1602-1680), som publiserte arbeidet sitt Ars magna lucis et umbrae Og han dedikerte to kapitler til dyreluminescens.

Koblingen mellom elektrisitet og biologi var gjenstand for spekulasjoner ikke bare i det syttende århundre, men i løpet av de neste to århundrene. Under hans tilnærming var fascinasjonen av mennesket for dyr og naturlig strøm tydelig som i ildflue eller i naturlige nedlastinger av strålene.

I denne forskningslinjen oppdages det i Italia, og på midten av 1700 -tallet, eksperimentene av Giovanni Beccaria rundt den elektriske stimuleringen av musklene som genererte kunnskap i dette området.

I 1786 innledet Luigi Galvani en kontrovers rundt det elektriske potensialet hos dyr. Motstanderen hans var intet mindre enn Alessandro Volta som, når han utviklet det elektriske batteriet, stoppet noe den vitenskapelige interessen til det elektriske potensialet i levende vesener.

Kan tjene deg: Planck Constant: Formler, verdier og øvelser

1900 -tallet

Et av de viktigste bidragene på det nittende århundre var DU Bois-Reymond professor i fysiologi i Berlin, som bygde galvanometre og gjennomførte studier på muskelstrømmen og nervens elektriske potensial. Dette studienes objekt ble et av opprinnelsespunktene til biofysikk.

En annen av dem var styrken som er ansvarlige for den passive strømmen av materie i levende organismer, nærmere bestemt de eller osmotiske trykkgradientene. I denne linjen skiller Abbé J -bidragene seg.TIL. Nollet og Adolf Fick.

Sistnevnte var den som publiserte den første teksten til biofysikk Die Medizinesche Physik eller på spansk Medisinsk fysikk. I Ficks arbeid ble det ikke utført noen eksperimenter, men en analogi ble reist med lover om varmestrømning, som tillot å oppgi lovene som styrer formidling. Påfølgende laboratorieeksperimenter viste at analogien var nøyaktig.

Tjuende århundre

Det tjuende århundre var preget av å starte med et eller annet domene av tyske forskere, som konsentrerte seg om å studere effekten av stråling.

En viktig milepæl i denne perioden var publiseringen av boken Hva er livet?, av Erwin Schrödinger i 1944. Dette foreslo eksistensen av et molekyl i levende vesener som inneholdt genetisk informasjon i kovalente koblinger.

Denne boken og den ideen inspirerte andre forskere og førte dem til å oppdage dobbeltpropellstrukturen til DNA i 1953. Det var James Watson, Rosalind Franklin og Francis Crick som gjorde funnet.

I andre halvdel av det tjuende århundre er det en åpenbar modenhet av biofysikk. I disse dager var det allerede universitetsprogrammer og hadde popularitet i andre land utover Tyskland. I tillegg skaffet etterforskningen seg rytme.

Hvilke studier (studieobjekt)

Biomekanikk er en av grenene til biofysikk. Kilde: MutuaUniversal [CC BY-SA 4.0 (https: // creativecommons.Org/lisenser/by-SA/4.0)]

Studiefeltet av biofysikk strekker seg til alle biologiske organisasjonsskalaer, fra molekylær til organiske og andre mer komplekse systemer. Avhengig av oppmerksomhetsfokus, kan biofysikk deles inn i følgende grener:

- Biomekanikk: studere de mekaniske strukturene som finnes i levende vesener og som tillater bevegelse av disse.

Kan tjene deg: induktiv reaktans

- Bioelektrisitet: Studer elektromagnetiske og elektrokjemiske prosesser som oppstår i organismer eller som genererer effekter på dem.

- Bioenergetics: Studiens gjenstand er transformasjonen av energi som oppstår i biosystemer.

- Bioakustikk: Det er vitenskapen som undersøker produksjonen av lydbølger, overføring på noen måter og samling av andre dyr eller levende systemer.

- Biofoton: fokuserer på samspillet mellom levende vesener med fotoner.

- Radiobiologi: Studer de biologiske effektene av stråling (ioniserende og ikke -ioniserende) og deres felt- og laboratorieapplikasjoner.

- Proteindynamikk: Studer molekylære proteinbevegelser og vurder dens struktur, funksjon og folding.

- Molekylær kommunikasjon: Det fokuserer på å studere generering, overføring og mottak av informasjon mellom molekyler.

applikasjoner

Temaene som er undersøkt av biofysikk, kan ha en overlapping med biokjemi, molekylærbiologi, fysiologi, nanoteknologi, bioingeniør, systembiologi, beregnings- eller kjemisk-fysisk biologi, blant andre, blant andre. Vi vil imidlertid prøve å avgrense de viktigste applikasjonene til biofysikk.

Med funnet av DNA og dens struktur har biofysikk bidratt til å skape vaksiner, til utvikling av bildeteknikker som tillater diagnose og generering av nye farmakologiske metoder for å behandle visse patologier.

Med forståelsen av biomekanikk har denne grenen av biologi tillatt å designe bedre proteser og bedre nanomaterialer som medisiner kan leveres.

I dag har biofysikk begynt å fokusere på spørsmål relatert til klimaendringer og andre miljøfaktorer. For eksempel blir det utført arbeid med utvikling av biodrivstoff gjennom levende mikroorganismer for å erstatte bensin.

Mikrobielle samfunn blir også undersøkt og forurensninger blir sporet i atmosfæren med kunnskapen som er oppnådd.

Hovedkonsepter

- Systemer: Det er et ordnet aggregat av elementer som er inkludert mellom reelle eller imaginære grenser, som henger sammen og samhandler med hverandre.

- Proteiner: Store molekyler funnet i alle levende celler. De er sammensatt av en eller flere lange kjeder med aminosyrer som oppfører seg som maskiner som utfører en rekke funksjoner, for eksempel strukturell (cytoskjelett), mekanisk (muskel), biokjemi (enzymer) og cellesignalering (hormoner).

- Biomembraner: Væskesystem som oppfyller mange biologiske funksjoner som de må tilpasse sammensetningen og mangfoldet. De er en del av cellene i alle levende vesener og er stedet der utallige små molekyler lagres og fungerer som proteinforankring.

- Kjøring: Det er varmestrømmen gjennom faste medier på grunn av den indre vibrasjonen av molekylene, så vel som av frie elektroner og for sammenstøt mellom dem.

Kan tjene deg: Biologiske arter: Konsept, egenskaper og eksempler

- Konveksjon: Refererer til strømmen av energi gjennom strømmer av en væske (væske eller gass), det er en bevegelse av volum av væske eller gass.

- Stråling: Varmeoverføring med elektromagnetiske bølger.

- Dexyribonucleic acid (DNA): Kjemisk navn på molekylet som inneholder genetisk informasjon i alle levende vesener. Hovedfunksjonen er å lagre langvarig informasjon å bygge med andre cellekomponenter, de har også instruksjoner som brukes til utvikling og drift av alle levende organismer.

- Nerveimpuls: Det er en elektrokjemisk impuls som har sin opprinnelse i sentralnervesystemet eller i organene til sansene i nærvær av en stimulans. Denne elektriske bølgen reiser all nevron.

- Muskelsammentrekning: Fysiologisk prosess der musklene er anspente, og genererer at de blir forkortet, forblir eller strukket av gliden av strukturene som komponerer den. Denne syklusen er knyttet til strukturen til muskelfiber og overføring av det elektriske potensialet av nervene.

Metoder

Biophysico a.V. Hill vurderer at den mentale holdningen ville være hovedverktøyet til biofysiker. Med dette som et grunnlag, sier det at biofysikk er de individer som kan uttrykke et problem i fysiske termer, og at de ikke skiller seg fra de spesielle teknikkene som brukes, men forresten de formulerer og angriper problemene.

Til dette er forbundet med evnen til å bruke kompleks fysisk teori og andre fysiske verktøy for å studere naturlige objekter. De har heller ikke kommersielt bygde instrumenter, da de vanligvis har opplevelsen av å legge spesialutstyr for å løse biologiske problemer.

Automatisering av kjemisk analyse og andre diagnostiske prosesser gjennom datamaskiner er aspekter som må vurderes i metodene for nåværende biofysikk.

I tillegg utvikler biofysikk og bruker datamodelleringsmetoder, som de kan manipulere og observere komplekse molekyler former og strukturer, samt virus og protein.

Referanser

1. Salomo, a. (2018, 30. mars). Biofysikk. Encyclopædia Britannica. Hentet i Britannica.com
2. Biofysikk. (2019, 18. september). Wikipedia, Encyclopedia. Gjenopprettet fra Wikipedia.org
3. Wikipedia bidragsytere. (2019, 23. september). Biofysikk. I Wikipedia, gratis leksikon. Gjenopprettet fra Wikipedia.org
4. Hva er biofysikk? Kjenn dine grener av studier og historien din. (2018, 30. november). Hentet fra filialerdelabiologi.nett
5. Byophysical Society. (2019) Hva er biofysikk. Hentet fra biofysikk.org
6. Nahle, Nasif. (2007) Didaktisk artikkel: Biofysikk. Biologikabinettorganisasjon. Biocab kom seg.org