Zgodovina biofizike, katere študije, aplikacije, koncepti, metode

The Biofizika Študij fizičnih zakonov deluje v živih organizmih. To je interdisciplinarna znanost, ki uporablja pristope in metode fizike za preučevanje bioloških pojavov.

Tudi znana fizična biologija, del ideje, da imajo vsi pojavi v naravi predvidljivo znanstveno razlago in da so vsi živi sistemi sestavljeni iz procesov, ki temeljijo na fizičnih zakonih.

DNK veriga dvojnega propelerja. Ena glavnih ugotovitev v biofiziki. Vir: Joseluissc3 [cc by-sa 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licence/by-sa/4.0)]

Pogosta je razprava, v kateri se biofizika vzgaja kot veja fizike, biologije ali obojega. V tem primeru je pomembno opozoriti, da je trend, da ga štejemo za vejo biologije.

To je zato, ker se izmenjava znanja običajno ustvarja iz fizike do biologije, ki je bila obogatena s fizičnim napredkom in koncepti. Toda istega prispevka ni mogoče potrditi v obratno, torej od čiste fizike ni mogoče reči, da biofizika ponuja novo znanje.

Biofizika olajša eksperimentalne dokaze za fiziko in z njim omogoča potrditev teorij, vendar je izmenjava med fiziko in biologijo čisto enosmerna.

Biofizika je usposobljena za znanost kvantitativno fiziko, matematiko in kemijo za preučevanje vsega, kar je povezano z operacijo, strukturo, dinamiko in interakcijo bioloških sistemov. Ti sistemi vključujejo zapletene celične molekule, organizme in ekosisteme.

[TOC]

Zgodovina

Izvor biofizike sega v sedemnajsto stoletje, ko naravoslovje še niso bile razdeljene kot ločene discipline in takrat je prva preiskava bioluminescence.

Prva študija, ki jo je odkrila, je bila tista, ki jo je izvedel nemški jezuit Athanasius Kircher (1602-1680), ki je objavil svoje delo Ars magna lucis et umbrae In je namenil dve poglavji živali.

Povezava med elektriko in biologijo je bila predmet špekulacij ne le v sedemnajstem stoletju, ampak v naslednjih dveh stoletjih. Med njegovim pristopom je bila fascinacija človeka za živali in naravno elektriko očitna kot v Fireflyju ali v naravnih prenosih žarkov.

V tej raziskavi ga odkrijemo v Italiji in sredi 18. stoletja, poskusi Giovannija Beccaria okoli električne stimulacije mišic, ki so na tem področju ustvarjale znanje.

Leta 1786 je Luigi Galvani sprožil polemiko okoli električnega potenciala pri živalih. Njegov nasprotnik ni bil nič manj kot Alessandro Volta, ki je med razvojem električne baterije nekoliko ustavil znanstveni interes električnega potenciala v živih bitjih.

Vam lahko služi: Planck Constant: Formule, vrednosti in vaje

19. stoletja

Eden glavnih prispevkov v devetnajstem stoletju je bil profesor fiziologije Du Bois-Reymonda v Berlinu, ki je zgradil galvanometre in izvedel študije o mišičnem toku in električnem potencialu živcev. Ta predmet študije je postal ena od točk izvora biofizike.

Druga od njih je bila sila, ki je odgovorna za pasivni pretok materije v živih organizmih, zlasti na gradientih ali osmotskih tlačnih gradientih. V tej vrstici izstopajo prispevki Abbé J.Do. Nollet in Adolf Fick.

Slednji je bil tisti, ki je objavil prvo besedilo biofizike Die Medizinesche Physik ali v španščini Medicinska fizika. V Fickovem delu niso bili izvedeni nobeni poskusi, vendar je bila z zakoni toplotnega toka sprožena analogija, ki je omogočil navedbo zakonov, ki urejajo razširjanje. Kasnejši laboratorijski poskusi so pokazali, da je bila analogija natančna.

Dvajseto stoletje

Za dvajseto stoletje je bilo značilno, da začne z nekaterimi področji nemških znanstvenikov, ki so se osredotočili na preučevanje učinkov sevanja.

Pomemben mejnik tega obdobja je bila objava knjige Kaj je življenje?, avtor Erwin Schrödinger leta 1944. To je predlagalo obstoj molekule pri živih bitjih, ki so vsebovale genetske informacije v kovalentnih povezavah.

Ta knjiga in ta ideja sta navdihnila druge znanstvenike in jih pripeljala do odkrivanja dvojne strukture DNK leta 1953. James Watson, Rosalind Franklin in Francis Crick so ugotovili.

V drugi polovici dvajsetega stoletja je očitna zrelost biofizike. V tistih dneh so že bili univerzitetni programi in so imeli priljubljenost v drugih državah zunaj Nemčije. Poleg tega je preiskava pridobila ritem.

Kakšne študije (objekt študije)

Biomehanika je ena od vej biofizike. Vir: MuTuauniversal [CC by-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licence/by-sa/4.0)]

Področje preučevanja biofizike sega na vse lestvice biološke organizacije, od molekulskih do organskih in drugih bolj zapletenih sistemov. Glede na pozornost pozornosti lahko biofiziko razdelimo na naslednje veje:

- Biomehanika: preučite mehanske strukture, ki obstajajo pri živih bitjih in omogočajo gibanje le -teh.

Vam lahko služi: induktivna reakcija

- Bioelektričnost: Preučite elektromagnetne in elektrokemijske procese, ki se pojavljajo v organizmih ali ki na njih ustvarjajo učinke.

- Bioenergetics: Njegov cilj študija je preobrazba energije, ki se pojavi v biosistemih.

- Bioakustika: Znanost raziskuje proizvodnjo zvočnih valov, njegov prenos na nekatere načine in zbiranje s strani drugih živali ali živih sistemov.

- Biofotonic: se osredotoča na interakcije živih bitij s fotoni.

- Radiobiologija: Preučite biološke učinke sevanja (ionizacije in neionizacije) ter njihove terenske in laboratorijske aplikacije.

- Dinamika beljakovin: Preučite gibanje molekularnih beljakovin in upoštevajte njegovo strukturo, delovanje in zloženost.

- Molekularna komunikacija: Osredotoča se na preučevanje generacije, prenosa in sprejemanja informacij med molekulami.

Prijave

Teme, ki jih raziskuje biofizika. Vendar bomo poskušali odložiti glavne aplikacije biofizike.

Z ugotovitvijo DNK in njene strukture je biofizika prispevala k ustvarjanju cepiv, k razvoju slikovnih tehnik, ki omogočajo diagnozo in nastajanje novih farmakoloških metod za zdravljenje nekaterih patologij.

Z razumevanjem biomehanike je ta veja biologije omogočila oblikovanje boljših protez in boljših nanomaterialov, s katerimi se lahko dobavljajo zdravila.

Danes se je biofizika začela osredotočati na vprašanja, povezana s podnebnimi spremembami in drugimi okoljskimi dejavniki. Na primer, delo se izvaja pri razvoju biogoriv z živimi mikroorganizmi za nadomeščanje bencina.

Raziskujejo tudi mikrobne skupnosti in onesnaževalce v ozračju zasledimo s pridobljenim znanjem.

Glavni koncepti

- Sistemi: To je urejen agregat elementov, ki so vključeni med resnične ali namišljene meje, ki so medsebojno povezani in medsebojno sodelujejo.

- Beljakovine: Velike molekule, ki jih najdemo v vseh živih celicah. Sestavljene so iz ene ali več dolgih verig aminokislin, ki se obnašajo kot stroji, ki opravljajo različne funkcije, kot so strukturni (citoskelet), mehanska (mišica), biokemija (encimi) in signalizacija celic (hormoni).

- Biomembrane: tekoči sistem, ki izpolnjuje številne biološke funkcije, za katere morajo prilagoditi svojo sestavo in raznolikost. So del celic vseh živih bitij in so kraj, kjer je nešteto molekul shranjenih in služi kot beljakovinsko sidro.

- Vožnja: To je toplotni tok skozi trdne medije zaradi notranje vibracije molekul, pa tudi prostih elektronov in za spopade med njimi.

Vam lahko služi: biološke vrste: koncept, značilnosti in primeri

- Konvekcija: Nanaša se na pretok energije skozi tokove tekočine (tekočine ali plina), gre za gibanje količine tekočine ali plina.

- Sevanje: Prenos toplote z elektromagnetnimi valovi.

- Deksiribonukleinska kislina (DNK): Kemijsko ime molekule, ki vsebuje genetske informacije pri vseh živih bitjih. Njegova glavna funkcija je shranjevanje dolgoročnih informacij za gradnjo z drugimi komponentami celic, imajo tudi navodila, ki se uporabljajo za razvoj in delovanje vseh živih organizmov.

- Živčni impulz: Gre za elektrokemijski impulz, ki izvira iz osrednjega živčnega sistema ali v organih čutov v prisotnosti dražljaja. Ta električni val potuje ves nevron, ki se vedno prenaša enosmerno, vstopa v dendriti celic in izhaja iz aksona.

- Krčenje mišic: Fiziološki proces, v katerem so mišice napete, ustvarja, da so skrajšane, ostanejo ali raztegnjene z drsenjem struktur, ki ga sestavljajo. Ta cikel je povezan s strukturo mišičnih vlaken in prenosom električnega potenciala s strani živcev.

Metode

Biophysico a.V. Hill meni, da bi bil miselni odnos glavno orodje biofizika. S tem kot temeljem navaja, da so biofizika tisti posamezniki, ki lahko v fizičnem smislu izrazijo težavo in da se ne razlikujejo po določenih tehnikah, ki se uporabljajo.

Temu se pridruži zmožnost uporabe zapletene fizične teorije in drugih fizičnih orodij za preučevanje naravnih predmetov. Prav tako nimajo komercialno zgrajenih instrumentov, saj imajo običajno izkušnje s postavljanjem posebne opreme za reševanje bioloških težav.

Avtomatizacija kemijske analize in drugih diagnostičnih procesov prek računalnikov so vidiki, ki jih je treba upoštevati v metodah trenutne biofizike.

Poleg tega biofizike razvijajo in uporabljajo metode računalniškega modeliranja, s katerimi lahko manipulirajo in opazujejo zapletene molekul in strukture, pa tudi viruse in beljakovine.

Reference

1. Salomon, a. (2018, 30. marec). Biofizika. Encyclopædia Britannica. Pridobljeno v Britannica.com
2. Biofizika. (2019, 18. september). Wikipedija, enciklopedija. Okreval iz Wikipedije.org
3. Sodelavci Wikipedije. (2019, 23. septembra). Biofizika. V Wikipedia, brezplačna enciklopedija. Okreval iz Wikipedije.org
4. Kaj je biofizika? Poznajte svoje veje študija in svojo zgodovino. (2018, 30. novembra). Pridobljeno iz BranchEsDelabiology.mreža
5. Byfizična družba. (2019) Kaj je biofizika. Pridobljeno iz biofizike.org
6. Nahle, Nasif. (2007) Didaktični članek: Biofizika. Organizacija bioloških kabinetov. Biocab se je okreval.org