Biofysiikan historia, mitkä tutkimukset, sovellukset, käsitteet, menetelmät

Se biofysiikka Elävien organismeissa toimivien fyysisten lakien tutkiminen. Se on monitieteinen tiede, joka soveltaa fysiikan lähestymistapoja ja -menetelmiä biologisten ilmiöiden tutkimiseksi.

Myös tunnettu fyysinen biologia, osa ajatusta, että kaikilla luonnossa havaituilla ilmiöillä on ennustettava tieteellinen selitys ja että kaikki elävät järjestelmät koostuvat fyysisten lakien perusteella olevista prosesseista.

DNA -ketju kaksoispotkuri. Yksi biofysiikan tärkeimmistä havainnoista. Lähde: Joseluissc3 [CC BY-SA 4.0 (https: // creativecommons.Org/lisenssit/by-SA/4.0)]

On yleistä, että keskustelu, jossa biofysiikkaa kasvatetaan fysiikan, biologian tai molempien haarana. Tässä tapauksessa on tärkeää huomata, että trendi on pitää sitä biologian haarana.

Tämä johtuu siitä, että tiedonvaihto syntyy yleensä fysiikasta biologiaan, jota on rikastettu fyysisillä edistyksillä ja käsitteillä. Mutta samaa panosta ei voida vahvistaa käänteisesti, ts. Puhtaan fysiikan pisteestä ei voida sanoa, että biofysiikka tarjoaa uutta tietoa.

Biofysiikka helpottaa kokeellista näyttöä fysiikkaan ja sen avulla se voi vahvistaa teorioita, mutta fysiikan ja biologian vaihto on puhtaasti yksisuuntaista.

Biofysiikka on koulutettu fysiikan, matematiikan ja kemian kvantitatiivisesti tutkimaan kaikkea biologisten järjestelmien toimintaan, rakenteeseen, dynamiikkaan ja vuorovaikutukseen. Nämä järjestelmät sisältävät monimutkaiset solumolekyylit, organismit ja ekosysteemit.

[TOC]

Historia

Biofysiikan alkuperä on peräisin 1700 -luvulta, jolloin luonnontieteet ei ollut vielä jaettu erillisiksi tieteenaloiksi, ja tuolloin bioluminesenssin ensimmäisessä tutkimuksessa sijaitsee.

Ensimmäinen havaittu tutkimus oli saksalainen jesuiitta, Athanasius Kircher (1602-1680), joka julkaisi teoksensa Ars Magna Lucis et Umbrae Ja hän omistaa kaksi lukua eläinten luminesenssille.

Yhteys sähkön ja biologian välillä oli spekulointia paitsi 1700 -luvulla, myös seuraavien kahden vuosisadan aikana. Hänen lähestymistapansa aikana ihmisen kiehtominen eläinten ja luonnollisen sähkön suhteen oli ilmeinen kuin Fireflyssä tai säteiden luonnollisissa latauksissa.

Tällä tutkimuslinjalla se havaitaan Italiassa ja 1800 -luvun puolivälissä Giovanni Beccarian kokeet lihaksien sähköisen stimulaation ympärillä, jotka tuottivat tietoa tällä alueella.

Vuonna 1786 Luigi Galvani aloitti kiistat eläinten sähköpotentiaalin ympärillä. Hänen vastustajansa oli vain Alessandro Volta, joka sähköakkun kehitettäessä pysäytti jonkin verran elävien olentojen sähköpotentiaalin tieteellisen mielenkiinnon.

Voi palvella sinua: Planck Constant: kaavat, arvot ja harjoitukset

1800 -luvulla

Yksi tärkeimmistä panoksista 1800-luvulla oli Berliinin fysiologian Du Bois-Reymond -professori, joka rakensi galvanometrit ja suoritti tutkimuksia lihasvirrasta ja hermojen sähköpotentiaalista. Tästä tutkimustavoitteesta tuli yksi biofysiikan alkuperästä.

Toinen heistä oli elossa olevien organismien, erityisesti osmoottisten painegradienttien passiivisesta aineen virtauksesta vastuussa olevat voimat. Tällä linjalla Abbé J -julkaisut erottuvat.-Lla. Nollet ja Adolf Fick.

Jälkimmäinen julkaisi biofysiikan ensimmäisen tekstin Die Medizinesche Physik tai espanjaksi Lääketieteellinen fysiikka. Fickin työssä kokeita ei suoritettu, mutta lämpövirtalaki nostettiin analogia, jonka avulla levittämistä säätelevät lait. Myöhemmät laboratoriokokeet osoittivat, että analogia oli tarkka.

Kahdeskymmenes vuosisata

1900 -luvulle oli ominaista aloittaminen jollain saksalaisten tutkijoiden alueella, joka keskittyi säteilyn vaikutusten tutkimiseen.

Tämän ajanjakson tärkeä virstanpylväs oli kirjan julkaisu Mitä on elämä?, Erwin Schrödinger vuonna 1944. Tämä ehdotti molekyylin olemassaoloa elävissä olennoissa, jotka sisälsivät geneettistä tietoa kovalenttisissa linkeissä.

Tämä kirja ja tämä idea inspiroi muita tutkijoita ja sai heidät löytämään DNA: n kaksoispotkurirakenteen vuonna 1953. Se oli James Watson, Rosalind Franklin ja Francis Crick, jotka tekivät löytön.

1900 -luvun jälkipuoliskolla biofysiikan ilmeinen kypsyys. Noina päivinä oli jo yliopisto -ohjelmia, ja heillä oli suosiota muissa Saksan ulkopuolella sijaitsevissa maissa. Lisäksi tutkinta sai rytmiä.

Mitä tutkimuksia (tutkimuksen kohde)

Biomekaniikka on yksi biofysiikan haaroista. Lähde: Mutuauniveral [CC BY-SA 4.0 (https: // creativecommons.Org/lisenssit/by-SA/4.0)]

Biofysiikan tutkimusala ulottuu kaikkiin biologisiin organisaatioasteikkoihin, molekyylistä orgaanisiin ja muihin monimutkaisempiin järjestelmiin. Huomion painopisteen mukaan biofysiikka voidaan jakaa seuraaviin oksiin:

- Biomekaniikka: Tutki etävesissä olennoissa esiintyviä mekaanisia rakenteita ja sallivat näiden liikkumisen.

Voi palvella sinua: induktiivinen reaktanssi

- Bioelektrisyys: Tutki sähkömagneettisia ja sähkökemiallisia prosesseja, joita esiintyy organismeissa tai jotka tuottavat vaikutuksia niihin.

- Bioenergetics: Sen tutkimuskohde on energian muutos, joka tapahtuu biosysteemeissä.

- Bioakoustiikka: Se tiede tutkii ääniaaltojen tuotantoa, sen leviämistä jollain keinoin ja muiden eläinten tai elävien järjestelmien keräämisellä.

- Biofotoninen: keskittyy elävien olentojen vuorovaikutukseen fotonien kanssa.

- Radiobiologia: Tutki säteilyn (ionisoivan ja ei -ionisoivan) ja niiden kenttä- ja laboratoriosovellusten biologisia vaikutuksia.

- Proteiinidynamiikka: Tutki molekyyliproteiinin liikkeitä ja harkitse sen rakennetta, toimintaa ja taittoa.

- Molekyyli: Se keskittyy tiedon muodostumisen, leviämisen ja vastaanottamisen tutkimiseen molekyylien välillä.

Sovellukset

Biofysiikan tutkitut teemat voivat olla päällekkäisyyksiä biokemian, molekyylibiologian, fysiologian, nanoteknologian, bioinsinöörien, järjestelmien biologian, laskennallisen tai kemiallisen fyysisen biologian kanssa. Yritämme kuitenkin rajata biofysiikan tärkeimmät sovellukset.

DNA: n ja sen rakenteen löytämisen myötä biofysiikka on vaikuttanut rokotteiden luomiseen, kuvatekniikoiden kehittämiseen, jotka mahdollistavat diagnoosin ja uusien farmakologisten menetelmien luomisen tietyn patologian hoitamiseksi.

Biomekaniikan ymmärtämisen avulla tämä biologian haara on antanut suunnitella parempia proteeseja ja parempia nanomateriaaleja, joiden kanssa lääkkeitä voidaan toimittaa.

Nykyään biofysiikka on alkanut keskittyä ilmastonmuutokseen ja muihin ympäristötekijöihin liittyviin kysymyksiin. Esimerkiksi biopolttoaineiden kehittämisessä tehdään työtä elävien mikro -organismien kautta bensiinin korvaamiseksi.

Mikrobiyhteisöjä tutkitaan myös ja epäpuhtaudet jäljitetään ilmakehään saadun tiedon kanssa.

Pääkonseptit

- Järjestelmä: Se on asianmukainen aggregaatti elementtejä, jotka sisältyvät todellisten tai kuvitteellisten rajojen välillä, jotka ovat toisiinsa liittyviä ja ovat vuorovaikutuksessa keskenään.

- Proteiinit: Kaikista elävistä soluista löytyy suuria molekyylejä. Ne koostuvat yhdestä tai useammasta pitkästä aminohappoketjusta, jotka käyttäytyvät koneina, jotka suorittavat erilaisia ​​toimintoja, kuten rakenteellisia (sytoskeleton), mekaanisia (lihaksia), biokemia (entsyymejä) ja solun signalointia (hormoneja).

- Biomembraani: nestejärjestelmä, joka täyttää lukuisia biologisia toimintoja, joille heidän on mukautettava koostumustaan ​​ja monimuotoisuuttaan. Ne ovat osa kaikkien elävien olentojen soluja ja ovat paikka, jossa lukemattomat pienet molekyylit varastoidaan ja toimii proteiinien ankkurointina.

- Ajo: Se on lämmön virtaus kiinteän väliaineen läpi molekyylien sisäisen värähtelyn vuoksi, samoin kuin vapaiden elektronien ja niiden välisten yhteenottojen vuoksi.

Voi palvella sinua: biologiset lajit: käsite, ominaisuudet ja esimerkit

- Konvektio: Viittaa energian virtaukseen nesteen (nesteen tai kaasun) virtojen läpi, se on nesteen tai kaasun tilavuuden liike.

- Säteily: lämmönsiirto sähkömagneettisilla aaltoilla.

- Deksyyribonukleiinihappo (DNA): Molekyylin kemiallinen nimi, joka sisältää geneettistä tietoa kaikissa elävissä olennoissa. Sen päätehtävä on tallentaa pitkän aikavälin tietoa, joka rakennetaan muiden solukomponenttien kanssa, heillä on myös ohjeita kaikkien elävien organismien kehittämiseen ja toimintaan.

- Hermo impulssi: Se on sähkökemiallinen impulssi, joka on peräisin keskushermostosta tai aistien elimistä ärsykkeen läsnä ollessa. Tämä sähköaalto kulkee kaikki neuroni siirretään aina yksisuuntaisesti, syöttämällä solujen dendriittejä ja tulevat ulos aksonista.

- Lihassupistus: Fysiologinen prosessi, jossa lihakset ovat jännittyneitä, mikä aiheuttaa, että ne lyhennetään, pysyvät tai venyttävät sen muodostavien rakenteiden liukumisella. Tämä sykli liittyy lihaskuidun rakenteeseen ja hermojen sähköpotentiaalin siirtämiseen.

Menetelmät

Biofysico a.V. Hill katsoo, että henkinen asenne olisi biofysiikan päätyökalu. Tämän perustana se toteaa, että biofysiikka on henkilöitä, jotka voivat ilmaista ongelman fyysisesti ja että ne eivät eroa käytettyjen tiettyjen tekniikoiden kanssa, vaan tapa, jolla ne muotoilevat ja hyökkäävät ongelmiin.

Tähän liittyy kyky käyttää monimutkaista fyysistä teoriaa ja muita fyysisiä työkaluja luonnollisten esineiden tutkimiseen. Heillä ei myöskään ole kaupallisesti rakennettuja instrumentteja, koska heillä on yleensä kokemusta erityislaitteiden asettamisesta biologisten ongelmien ratkaisemiseksi.

Kemiallisen analyysin ja muiden diagnostisten prosessien automatisointi tietokoneiden kautta ovat näkökohtia, jotka on otettava huomioon nykyisten biofysiikan menetelmissä.

Lisäksi biofysiikka kehittää ja käyttää tietokonemallinnusmenetelmiä, joiden kanssa ne voivat manipuloida ja tarkkailla monimutkaisia ​​molekyylejä ja rakenteita sekä viruksia ja proteiinia.

Viitteet

1. Solomon, a. (2018, 30. maaliskuuta). Biofysiikka. Encyclopædia britannica. Haettu Britannicassa.com
2. Biofysiikka. (2019, 18. syyskuuta). Wikipedia, tietosanakirja. Toipunut Wikipediasta.org
3. Wikipedian avustajat. (2019, 23. syyskuuta). Biofysiikka. Sisään Wikipedia, ilmainen tietosanakirja. Toipunut Wikipediasta.org
4. Mikä on biofysiikka? Tunne opinto -oksasi ja historiasi. (2018, 30. marraskuuta). Haettu haarakohdasta.netto
5. Byophysical Society. (2019) Mikä on biofysiikka. Biofysiikasta.org
6. Nahle, Nasif. (2007) Didaktinen artikkeli: Biofysiikka. Biologian kabinetin organisaatio. Biokabi.org