Pojasnimo, kaj je biofizika, njene cilje, predmet študija in veje. Prav tako je njegov pomen za razumevanje življenja.
Kaj je biofizika?
Biofizika je disciplina ki se ukvarja s študijem biologija z vidika fizično (od tod njuno skupno ime). Ta dvojna ali dvojna narava onemogoča opredelitev, ali gre za vejo fizike, ki je blizu biologiji, ali za vejo biologije, ki je bližja fiziki.
Vsekakor pa združuje teoretični duh fizike z možnostjo pridobivanja preverljivih eksperimentalnih rezultatov, kar je nekaj običajnega v biologiji.
Biofizika je v tem smislu ena prvih znanstvenih disciplin, ki združuje različne pristope znanosti elementalov, kar je v sodobnem znanstvenem svetu naraščajoči trend. Rezultati, pridobljeni s to disciplino, so od obresti tako za biologijo kot za uporabno fiziko.
Je mlada disciplina, vsaj po svoji formalni prepoznavnosti, saj so njena področja študija celo pred konceptom znanosti. Prva prava biofizikalna študija je bila v sedemnajstem stoletju, ko so bile v okviru njegovega dela objavljene študije nemškega jezuitskega znanstvenika Atanasia Kircherja (1601-1680) o bioluminiscenci živali.Ars Magna Lucis et Umbrae”.
Predmet študija biofizike
Predmet preučevanja biofizike lahko opredelimo kot fizikalno področje življenje ali uporabo fizike za živa bitja. V veliki meri svoj predmet študija obravnava s fizikalnega vidika klasične mehanike, torej Newtonove mehanike.
Vključuje raziskovanje pojavov pogosti v svetu fizike, kot npr elektrika, svetloba, magnetizem, med drugim pa je povezan s svetom biologije: bioelektričnost, bioluminiscenca, biomagnetizem itd.
Cilji biofizike
Biofizika si prizadeva za različne cilje, kot so:
- Razumeti človeško telo in druga živa bitja v smislu sistemi fizično obdarjeno s merljivimi spremenljivkami, kot je notranja energija, entropija, itd
- Prevedite v jezik fizike (torej opišite z njenimi izrazi) nekatere posebne pojave kompleksnega življenja, zlasti tiste, ki vključujejo energije osnove: elektrika, magnetizem, gravitacija, itd
- Uporabite vse predhodno znanje za rešitev težave specifične, kot so izdelava protez, izum zdravljenja in novih orodij diagnostična, ali novi materiali, ki jih navdihuje življenje samo.
- Uveljaviti transdisciplinarni pristop k fiziki in biologiji, da bi presegli omejitve določenega področja z uporabo orodij in znanje drugih.
Veje biofizike
Glavna področja študija biofizike, od katerih vsako odpira določeno vejo zanimanja, so naslednja:
- Biomehanika. Gre za preučevanje procesov človeškega telesa, njihovo razumevanje kot uporabo notranjih in zunanjih sil nanj, kar nam omogoča, da o njih razmišljamo z vidika, kot so energetska učinkovitost, anatomska mehanika ipd., kar pa je uporabno za izdelavo protez.
- Bioakustika. Kot že ime pove, preiskava proizvodnje zvok v živali, vključno z človeško bitje. To sega od vedenja valovi zvok, do nevrofiziološkega aparata ušesa.
- Celični motorji. Je disciplina, ki vključuje gibi živih bitij kot proces transformacije energije (kemija, običajno) pri delu, tako da jih lahko posnemamo (na primer ustvarjamo nanomašine).
- Dinamika beljakovin. Gre za preučevanje gibov in gub beljakovine in drugi molekularni konstrukti glede na njihove strukture, funkcije ali sestave, ki uporabljajo zakone fizike.
- Molekularna komunikacija. V bistvu gre za izmenjavo informacij na celični ravni, tako med celice istega organizem, kot vmes enocelični organizmi, z uporabo sistemskih načel, ki jih je mogoče dobro razumeti s fizičnega vidika.
Pomen biofizike
Kar je najbolj zanimivo pri perspektivi biofizike je, da ponovno premisli ali premisli meje med svetom zadeva (anorganski) in svet življenja (organski), saj na oba vplivajo iste temeljne sile fizike. Na ta način omogoča bolj elementarno razumevanje, kaj je življenje in kaj razlikuje živa bitja od nežive snovi, ki jih obdaja.
Po drugi strani pa biofizika omogoča pristop k biološkim problemom z drugačne perspektive, ki izkorišča elemente fizike, kot je uporaba elektromagnetnih žarkov pri pregledu celic ali jedrske magnetne resonance za preučevanje tkiv celic. organizmov ni jih treba poškodovati ali zlomiti.