História biofyziky, aké štúdie, aplikácie, koncepty, metódy

Ten biofyzika Je to štúdium fyzikálnych zákonov, ktoré pôsobia v živých organizmoch. Je to interdisciplinárna veda, ktorá aplikuje prístupy a metódy fyziky na štúdium biologických javov.

Tiež známa fyzická biológia, súčasť myšlienky, že všetky javy pozorované v prírode majú predvídateľné vedecké vysvetlenie a že všetky živé systémy sa skladajú z procesov založených na fyzikálnych zákonoch.

DNA reťazec duálnej vrtule. Jeden z hlavných zistení v biofyzike. Zdroj: Joseluissc3 [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/4.0)]

Je bežná diskusia, v ktorej sa biofyzika chystá ako odvetvie fyziky, biológie alebo oboch. V tomto prípade je dôležité poznamenať, že trendom je považovať ho za odvetvie biológie.

Je to preto, že výmena vedomostí sa zvyčajne vytvára z fyziky do biológie, ktorá bola obohatená fyzickým pokrokom a koncepciami. Rovnaký príspevok však nemožno potvrdiť opačne, to znamená, z bodu čistej fyziky, nemožno povedať, že biofyzika ponúka nové vedomosti.

Biofyzika uľahčuje experimentálne dôkazy o fyzike as ňou umožňuje potvrdiť teórie, ale výmena medzi fyzikou a biológiou je čisto jednosmerná.

Biofyzika je vyškolená v vede kvantitatívnej fyziky, matematiky a chémie, aby študovala všetko, čo súvisí s operáciou, štruktúrou, dynamikou a interakciou biologických systémov. Tieto systémy zahŕňajú komplexné bunkové molekuly, organizmy a ekosystémy.

[TOC]

História

Pôvod biofyziky sa datuje do sedemnásteho storočia, keď sa prírodné vedy ešte neboli rozdelené ako samostatné disciplíny a v tom čase sa nachádza prvé vyšetrenie bioluminiscencie.

Prvá štúdia, ktorá bola odhalená, bola štúdia, ktorú vykonal nemecký jezuit, Athanasius Kircher (1602-1680), ktorý publikoval svoju prácu Ars Magna Lucis et Umbrae A venoval dve kapitoly Luminescencii zvierat.

Prepojenie medzi elektrinou a biológiou bolo predmetom špekulácií nielen v sedemnástom storočí, ale aj v nasledujúcich dvoch storočiach. Počas jeho prístupu bola fascinácia človeka pre zvieratá a prírodnú elektrinu zrejmá ako v Firefly alebo v prírodných sťahovaniach lúčov.

V tejto línii výskumu sa zistí v Taliansku a v polovici 18. storočia experimenty Giovanniho Beccaria okolo elektrickej stimulácie svalov, ktoré vytvárali vedomosti v tejto oblasti.

V roku 1786 Luigi Galvani začal kontroverziu okolo elektrického potenciálu zvierat. Jeho súper nebol ničím menším ako Alessandro Volta, ktorý pri vývoji elektrickej batérie trochu zastavil vedecký záujem elektrického potenciálu v živých bytostiach.

Môže vám slúžiť: Planck Constant: vzorce, hodnoty a cvičenia

19. storočia

Jedným z hlavných prínosov v devätnástom storočí bol príspevok profesora fyziológie Du Bois-Reymond v Berlíne, ktorý postavil galvanometre a vykonával štúdie o svalovom prúde a elektrický potenciál nervov. Tento predmet štúdie sa stal jedným z bodov pôvodu biofyziky.

Ďalším z nich boli sily zodpovedných za pasívny tok hmoty v živých organizmoch, konkrétne osmotické gradienty tlaku. V tejto línii vynikajú príspevky Abbé J.Do. Nollet a Adolf Fick.

Ten bol ten, kto publikoval prvý text biofyziky Die Medizininesche Physik alebo v španielčine Lekárska fyzika. Vo Fickovej práci sa nevykonali žiadne experimenty, ale analógia sa zvýšila so zákonmi tepelného toku, ktoré umožnili uviesť zákony, ktoré riadia šírenie. Následné laboratórne experimenty ukázali, že analógia bola presná.

Dvadsiate storočie

Dvadsiate storočie bolo charakterizované začiatkom domény nemeckých vedcov, ktorí sa sústredili na štúdium účinkov žiarenia.

Dôležitým míľnikom tohto obdobia bolo vydanie knihy Čo je život?, Erwin Schrödinger v roku 1944. Toto navrhlo existenciu molekuly u živých bytostí, ktoré obsahovali genetické informácie v kovalentných väzbách.

Táto kniha a táto myšlienka inšpirovala ďalších vedcov a viedla ich k objaveniu dvojitého vrtuľového štruktúry DNA v roku 1953. Zistenie urobili James Watson, Rosalind Franklin a Francis Crick.

V druhej polovici dvadsiateho storočia je zjavná zrelosť biofyziky. V tých dňoch už existovali univerzitné programy a mali popularitu v iných krajinách mimo Nemecka. Vyšetrovanie okrem toho získalo rytmus.

Aké štúdie (predmet štúdie)

Biomechanika je jednou z odvetví biofyziky. Zdroj: MutuAuniversal [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/4.0)]

Štúdium biofyziky sa rozširuje na všetky stupnice biologickej organizácie, od molekulárnych po organické a iné zložitejšie systémy. V závislosti od zamerania pozornosti možno biofyziku rozdeliť do nasledujúcich vetiev:

- Biomechanika: študujte mechanické štruktúry, ktoré existujú v živých bytostiach a ktoré umožňujú ich pohyb.

Môže vám slúžiť: induktívna reaktancia

- Bioelectricita: študujte elektromagnetické a elektrochemické procesy, ktoré sa vyskytujú v organizmoch alebo ktoré na ne vytvárajú účinky.

- Bioenergetika: Jeho predmetom štúdia je transformácia energie, ktorá sa vyskytuje v biosystémoch.

- Bioakustika: Je to veda, ktorá skúma výrobu zvukových vĺn, jej prenos niektorými prostriedkami a zberom iných zvierat alebo žijúcich systémov.

- Biofotonika: zameriava sa na interakcie živých bytostí s fotónmi.

- Rádiobiológia: Študujte biologické účinky ožarovania (ionizujúce a neonizačné) a ich aplikácie v teréne a laboratóriách.

- Dynamika proteínov: Študujte pohyby molekulárnych proteínov a zvážte jeho štruktúru, funkciu a skladanie.

- Molekulárna komunikácia: Zameriava sa na štúdium generovania, prenosu a prijímania informácií medzi molekulami.

Žiadosti

Témy skúmané biofyzikou sa môžu prekrývať s témami biochémie, molekulárnej biológie, fyziológie, nanotechnológie, bioinžinierstva, systémovej biológie, výpočtovej alebo chemicko-fyzikálnej biológie. Pokúsime sa však vymedziť hlavné aplikácie biofyziky.

S zistením DNA a jej štruktúry biofyzika prispela k vytvoreniu vakcín k vývoju obrazových techník, ktoré umožňujú diagnostiku a tvorbu nových farmakologických metód liečby určitých patológií.

S porozumením biomechaniky táto biológia umožnila navrhovať lepšie protézy a lepšie nanomateriály, s ktorými sa môžu lieky dodávať.

Dnes sa biofyzika začala zameriavať na otázky týkajúce sa zmeny klímy a iných environmentálnych faktorov. Napríklad práca sa vykonáva na vývoji biopalív prostredníctvom živých mikroorganizmov, aby sa nahradil benzín.

Skúmajú sa tiež mikrobiálne spoločenstvá a v atmosfére sa vysledujú kontaminanty s získanými znalosťami.

Hlavné koncepty

- Systémy: Je to usporiadaný agregát prvkov zahrnutých medzi skutočnými alebo imaginárnymi limitmi, ktoré sú vzájomne prepojené a vzájomne vzájomne pôsobia.

- Bielkovina: Veľké molekuly nachádzajúce sa vo všetkých živých bunkách. Sú zložené z jedného alebo viacerých dlhých reťazcov aminokyselín, ktoré sa správajú ako stroje, ktoré vykonávajú rôzne funkcie, ako je štrukturálny (cytoskelet), mechanický (sval), biochémia (enzýmy) a bunková signalizácia (hormóny).

- Biomembrány: tekutý systém, ktorý plní početné biologické funkcie, pre ktoré musia prispôsobiť svoje zloženie a rozmanitosť. Sú súčasťou buniek všetkých živých bytostí a je miestom, kde sa ukladá nespočetné množstvo malých molekúl a slúži ako proteínové ukotvenie.

- Jazdný: Je to tepelný tok cez tuhé médiá v dôsledku vnútorných vibrácií molekúl, ako aj voľných elektrónov a pre zrážky medzi nimi.

Môže vám slúžiť: biologické druhy: koncept, charakteristiky a príklady

- Konvekcia: Vzťahuje sa na tok energie cez prúdy tekutiny (kvapalina alebo plyn), je to pohyb objemov kvapaliny alebo plynu.

- Žiarenie: prenos tepla elektromagnetickými vlnami.

- Kyselina dexyribonukleová (DNA): Chemický názov molekuly, ktorá obsahuje genetické informácie u všetkých živých bytostí. Jeho hlavnou funkciou je ukladať dlhodobé informácie, ktoré sa majú stavať s inými komponentmi bunkových, majú tiež pokyny použité na vývoj a operácie všetkých živých organizmov.

- Nervový impulz: Je to elektrochemický impulz, ktorý pochádza z centrálneho nervového systému alebo v orgánoch zmyslov v prítomnosti stimulu. Táto elektrická vlna prechádza všetok neurón, ktorý sa vždy vysiela jednosmerne, vstupuje do dendritov buniek a vychádza z axónu.

- Svalová kontrakcia: Fyziologický proces, v ktorom sú svaly napäté a vytvárajú sa, že sú skrátené, zostávajú alebo natiahnuté kĺzaním štruktúr, ktoré ich tvoria. Tento cyklus je spojený so štruktúrou svalových vlákien a prenosom elektrického potenciálu nervami.

Metódy

Biofyzico a.Vložka. Hill sa domnieva, že mentálny postoj by bol hlavným nástrojom biofyzik. Vďaka tomu ako nadácia sa uvádza, že biofyzika sú tí jednotlivci, ktorí môžu z fyzického hľadiska vyjadriť problém a že sa nelíšia podľa konkrétnych použitých techník, ale spôsobom, akým sformulujú a útočia na problémy.

K tomu je spojená schopnosť používať zložitú fyzickú teóriu a ďalšie fyzické nástroje na štúdium prírodných objektov. Nemajú tiež komerčne vybudované nástroje, pretože zvyčajne majú skúsenosti s uvedením špeciálneho vybavenia na riešenie biologických problémov.

Automatizácia chemickej analýzy a ďalšie diagnostické procesy prostredníctvom počítačov sú aspekty, ktoré sa majú zohľadniť v metódach súčasnej biofyziky.

Okrem toho biofyzika vyvíja a používa metódy počítačového modelovania, s ktorými môžu manipulovať a pozorovať zložité formy a štruktúry molekúl, ako aj vírusy a proteín.

Odkazy

1. Šalamún, a. (2018, 30. marca). Biofyzika. Encyclopædia Britannica. Získané v Britannica.com
2. Biofyzika. (2019, 18. september). Wikipedia, Encyclopedia. Zotavené z Wikipédie.orgán
3. Prispievatelia Wikipedia. (2019, 23. september). Biofyzika. V Wikipedia, bezplatná encyklopédia. Zotavené z Wikipédie.orgán
4. Čo je biofyzika? Poznajte svoje študijné vetvy a svoju históriu. (2018, 30. novembra). Zdroj: BranchesDelabiology.slepo
5. Byofyzikálna spoločnosť. (2019) Čo je biofyzika. Zdroj: z biofyziky.orgán
6. NAHLE, NASIF. (2007) Didaktický článok: Biofyzika. Organizácia biológie. Biokab sa získal.orgán