Sejarah Biofizik, Kajian, Aplikasi, Konsep, Kaedah Apa

The Biofizik Ini adalah kajian undang -undang fizikal yang beroperasi dalam organisma hidup. Ini adalah sains interdisipliner yang menggunakan pendekatan dan kaedah fizik untuk mengkaji fenomena biologi.

Biologi fizikal yang diketahui juga, sebahagian daripada idea bahawa semua fenomena yang diperhatikan dalam alam mempunyai penjelasan saintifik yang boleh diramal dan bahawa semua sistem hidup terdiri daripada proses berdasarkan undang -undang fizikal.

Rantaian DNA Dual Propeller. Salah satu penemuan utama dalam biofisika. Sumber: Joseluissc3 [cc by-sa 4.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/4.0)]

Biasa perbincangan di mana biofisika dibesarkan sebagai cabang fizik, biologi atau kedua -duanya. Dalam kes ini, penting untuk diperhatikan bahawa trend adalah untuk menganggapnya cabang biologi.

Ini kerana pertukaran pengetahuan biasanya dihasilkan dari fizik hingga biologi, yang telah diperkaya oleh kemajuan fizikal dan konsep. Tetapi sumbangan yang sama tidak dapat disahkan sebaliknya, iaitu, dari titik fizik murni tidak dapat dikatakan bahawa biofisika menawarkan pengetahuan baru.

Biofizik memudahkan bukti eksperimen untuk fizik dan dengan itu membolehkan ia menyokong teori tetapi pertukaran antara fizik dan biologi adalah semata -mata satu arah.

Biofizik dilatih dalam sains kuantitatif fizik, matematik dan kimia untuk mengkaji segala yang berkaitan dengan operasi, struktur, dinamik dan interaksi sistem biologi. Sistem ini termasuk molekul sel kompleks, organisma dan ekosistem.

[TOC]

Sejarah

Asal -usul biofisika bermula pada abad ketujuh belas apabila sains semula jadi belum dibahagikan sebagai disiplin yang berasingan dan pada masa penyiasatan pertama bioluminescence terletak.

Kajian pertama yang dikesan adalah yang dijalankan oleh Jesuit Jerman, Athanasius Kircher (1602-1680), yang menerbitkan karyanya Ars Magna Lucis et Umbrae Dan dia mendedikasikan dua bab untuk pendaratan haiwan.

Hubungan antara elektrik dan biologi adalah subjek spekulasi bukan sahaja pada abad ketujuh belas, tetapi dalam dua abad akan datang. Semasa pendekatannya, daya tarikan manusia untuk haiwan dan elektrik semulajadi terbukti seperti di Firefly atau dalam muat turun semula jadi sinar.

Dalam barisan penyelidikan ini, ia dikesan di Itali, dan pada pertengahan abad ke -18, eksperimen Giovanni beccaria di sekitar rangsangan elektrik otot -otot yang menghasilkan pengetahuan di kawasan itu.

Pada tahun 1786, Luigi Galvani memulakan kontroversi di sekitar potensi elektrik pada haiwan. Lawannya tidak kurang daripada Alessandro Volta yang, ketika membangunkan bateri elektrik, berhenti sedikit kepentingan saintifik potensi elektrik dalam makhluk hidup.

Boleh melayani anda: Planck Constant: Formula, Nilai dan Latihan

Abad ke -19

Salah satu sumbangan utama pada abad kesembilan belas ialah Profesor Fisiologi Du Bois-Reymond di Berlin, yang membina galvanometer dan menjalankan kajian mengenai arus otot dan potensi elektrik saraf. Objek kajian ini menjadi salah satu titik asal biofizik.

Satu lagi daripada mereka adalah kuasa yang bertanggungjawab untuk aliran pasif bahan dalam organisma hidup, khususnya atau kecerunan tekanan osmotik. Dalam baris ini, sumbangan Abbé J menonjol.Ke. Nollet dan Adolf Fick.

Yang terakhir adalah orang yang menerbitkan teks pertama biofizik Die Medizinesche Physik atau dalam bahasa Sepanyol Fizik Perubatan. Dalam kerja Fick, tiada eksperimen dijalankan, tetapi analogi dibangkitkan dengan undang -undang aliran haba, yang dibenarkan untuk menyatakan undang -undang yang mengawal penyebaran. Eksperimen makmal berikutnya menunjukkan bahawa analogi itu tepat.

Abad kedua puluh

Abad ke -20 dicirikan dengan memulakan dengan beberapa domain saintis Jerman, yang tertumpu pada mengkaji kesan radiasi.

Satu peristiwa penting dalam tempoh ini adalah penerbitan buku Apa itu hidup?, oleh Erwin Schrödinger pada tahun 1944. Ini mencadangkan kewujudan molekul dalam makhluk hidup yang mengandungi maklumat genetik dalam pautan kovalen.

Buku ini dan idea itu memberi inspirasi kepada saintis lain dan membawa mereka untuk menemui struktur kipas berganda DNA pada tahun 1953. Itu adalah James Watson, Rosalind Franklin dan Francis Crick yang membuat penemuan.

Pada separuh kedua abad kedua puluh terdapat kematangan biofizik yang jelas. Pada masa itu sudah ada program universiti dan mempunyai populariti di negara lain di luar Jerman. Di samping itu, siasatan itu memperoleh irama.

Kajian apa (objek pengajian)

Biomekanik adalah salah satu cabang biofizik. Sumber: MutuaUniversal [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/4.0)]

Bidang kajian biofisika meluas ke semua skala organisasi biologi, dari molekul ke sistem organik dan lain -lain yang lebih kompleks. Bergantung pada tumpuan perhatian, biofisika boleh dibahagikan kepada cawangan berikut:

- Biomekanik: mengkaji struktur mekanikal yang wujud dalam makhluk hidup dan yang membolehkan pergerakan ini.

Boleh melayani anda: reaksi induktif

- Bioelektrik: Kaji proses elektromagnet dan elektrokimia yang berlaku dalam organisma atau yang menghasilkan kesan ke atasnya.

- Bioenergetik: Objek kajiannya adalah transformasi tenaga yang berlaku dalam biosistem.

- Bioacoustics: Ia adalah sains yang menyiasat pengeluaran gelombang bunyi, penghantarannya dengan beberapa cara dan pengumpulan oleh haiwan atau sistem hidup lain.

- Biofotonik: memberi tumpuan kepada interaksi makhluk hidup dengan foton.

- Radiobiologi: Kaji kesan biologi radiasi (pengionan dan bukan -ionisasi) dan aplikasi bidang dan makmal mereka.

- Dinamika Protein: Kajian pergerakan protein molekul dan pertimbangkan struktur, fungsi dan lipatannya.

- Komunikasi molekul: Ia memberi tumpuan kepada mengkaji generasi, penghantaran dan penerimaan maklumat antara molekul.

Aplikasi

Tema-tema yang disiasat oleh biofisika boleh bertindih dengan biokimia, biologi molekul, fisiologi, nanoteknologi, bioengineering, biologi sistem, biologi komputasi atau kimia, antara lain. Walau bagaimanapun, kami akan cuba membatalkan aplikasi utama biofizik.

Dengan penemuan DNA dan strukturnya, biofisika telah menyumbang kepada penciptaan vaksin, kepada perkembangan teknik imej yang membolehkan diagnosis dan penjanaan kaedah farmakologi baru untuk merawat patologi tertentu.

Dengan pemahaman biomekanik, cabang biologi ini telah dibenarkan untuk merekabentuk prostesis yang lebih baik dan nanomaterials yang lebih baik dengan ubat -ubatan yang boleh dibekalkan.

Hari ini, biofisika telah mula memberi tumpuan kepada isu -isu yang berkaitan dengan perubahan iklim dan faktor persekitaran yang lain. Sebagai contoh, kerja sedang dilakukan pada pembangunan biofuel melalui mikroorganisma hidup untuk menggantikan petrol.

Komuniti mikrob juga disiasat dan bahan cemar dikesan di atmosfera dengan pengetahuan yang diperoleh.

Konsep utama

- Sistem: Ia adalah agregat elemen yang teratur termasuk antara had sebenar atau khayalan, yang saling berkaitan dan berinteraksi antara satu sama lain.

- Protein: Molekul besar yang terdapat di semua sel hidup. Mereka terdiri daripada satu atau lebih rantai asid amino yang panjang yang berkelakuan sebagai mesin yang menjalankan pelbagai fungsi, seperti struktur (sitoskeleton), mekanikal (otot), biokimia (enzim) dan isyarat sel (hormon).

- Biomembran: Sistem cecair yang memenuhi pelbagai fungsi biologi yang mana mereka mesti menyesuaikan komposisi dan kepelbagaian mereka. Mereka adalah sebahagian daripada sel -sel semua makhluk hidup dan merupakan tempat di mana molekul kecil yang banyak disimpan dan berfungsi sebagai pelabuhan protein.

- Memandu: Ia adalah aliran haba melalui media pepejal kerana getaran dalaman molekul, serta elektron bebas dan untuk bentrokan di antara mereka.

Boleh melayani anda: spesies biologi: konsep, ciri dan contoh

- Konveksi: Merujuk kepada aliran tenaga melalui arus cecair (cecair atau gas), ia adalah pergerakan jumlah cecair atau gas.

- Radiasi: Pemindahan haba oleh gelombang elektromagnet.

- Asid dexyribonucleic (DNA): Nama kimia molekul yang mengandungi maklumat genetik dalam semua makhluk hidup. Fungsi utamanya adalah untuk menyimpan maklumat panjang untuk membina komponen sel lain, mereka juga mempunyai arahan yang digunakan untuk pembangunan dan operasi semua organisma hidup.

- Dorongan saraf: Ia adalah dorongan elektrokimia yang berasal dari sistem saraf pusat atau di organ deria di hadapan rangsangan. Gelombang elektrik ini bergerak semua neuron selalu disebarkan secara unidirection, memasuki dendrit sel dan keluar dari akson.

- Penguncupan otot: Proses fisiologi di mana otot -otot tegang, menghasilkan bahawa mereka dipendekkan, kekal atau diregangkan dengan gelongsor struktur yang mengarangnya. Kitaran ini dikaitkan dengan struktur serat otot dan penghantaran potensi elektrik oleh saraf.

Kaedah

Biophysico a.V. Hill menganggap bahawa sikap mental akan menjadi alat utama biophysicist. Dengan ini sebagai asas, ia menyatakan bahawa biofizik adalah individu yang dapat menyatakan masalah dalam istilah fizikal, dan mereka tidak berbeza dengan teknik tertentu yang digunakan tetapi dengan cara mereka merumuskan dan menyerang masalah.

Untuk ini disertai dengan keupayaan untuk menggunakan teori fizikal yang kompleks dan alat fizikal lain untuk mengkaji objek semula jadi. Mereka juga tidak mempunyai instrumen yang dibina secara komersil, kerana mereka biasanya mempunyai pengalaman meletakkan peralatan khas untuk menyelesaikan masalah biologi.

Automasi analisis kimia dan proses diagnostik lain melalui komputer adalah aspek yang harus dipertimbangkan dalam kaedah biofizik semasa.

Di samping itu, biofisika mengembangkan dan menggunakan kaedah pemodelan komputer, yang mana mereka dapat memanipulasi dan memerhatikan bentuk dan struktur molekul yang kompleks, serta virus dan protein.

Rujukan

1. Salomo, a. (2018, 30 Mac). Biofizik. Encyclopædia Britannica. Diperolehi di Britannica.com
2. Biofizik. (2019, 18 September). Wikipedia, Ensiklopedia. Pulih dari Wikipedia.org
3. Penyumbang Wikipedia. (2019, 23 September). Biofizik. Dalam Wikipedia, ensiklopedia percuma. Pulih dari Wikipedia.org
4. Apa itu biofisika? Ketahui cabang pengajian dan sejarah anda. (2018, 30 November). Diperolehi daripada cawangandelabiologi.jaring
5. Masyarakat Byophysical. (2019) Apa itu biofisika. Diperolehi daripada biofisika.org
6. NAHLE, NASIF. (2007) Artikel didaktik: Biofizik. Organisasi Kabinet Biologi. Biocab pulih.org