Википедија

Biofizika

Biofizika se bavi fizičkim aspektima funkcionisanja živih sistema. Biofizika je interdisciplinarna nauka koja proučava biološke sisteme i pojave koristeći principe fizike.[1][2][3] Ona proučava život kroz sve stadijume, od atoma i molekula, preko ćelija, do čitavih organizama i ekosistema. Biologija proučava život u svoj njegovoj različitosti i složenosti. Ona opisuje kako organizmi pribavljaju hranu, komuniciraju, njihovu vezu i mesto u sredini u kojoj žive i njihovu reprodukciju. S druge strane, fizika traži matematičke zakone u prirodi, analizirajući sisteme u idealnim uslovima. Izazov biofizike je da poveže kompleksnost života sa jednostavnošću fizičkih zakona, tražeći obrasce u životu i analizirajući ih kroz fiziku i matematiku. Oblast istraživanja biofizike se velikim delom poklapa sa poljima biohemije, bioinženjerstva, i nanotehnologije.

Kinezin koristi dinamiku proteinskog domena na nanoskalnom opsegu da hoda duž mikrotubule.
Membrane i kanali: K++ kanal, selektivni filter
Dinamika hemoglobina uz oksi u dioksi promenu

Termin biofizika je prvobitno uveo Karl Pirson 1892. godine.[4][5] Termin biofizika se takođe regularno koristi u akademskim krugovima da označi proučavanje fizičkih veličina (npr. električna struja, temperatura, stres, entropija) u biološkim sistemima. Druge biološke nauke takođe vrše istraživanja o biofizičkim osobinama živih organizama uključujući molekularnu biologiju, ćelijsku biologiju, hemijsku biologiju i biohemiju.

Pregled

uredi

Molekularna biofizika se obično bavi biološkim pitanjima sličnim onima u biohemiji i [[[molecular biology|molekularnoj biologiji]], nastojeći da pronađe fizičku osnovu biomolekularnih fenomena. Naučnici u ovoj oblasti sprovode istraživanja koja se bave razumevanjem interakcija između različitih sistema ćelije, uključujući interakcije između DNK, RNK i biosinteze proteina, kao i kako se te interakcije regulišu. Za odgovor na ova pitanja koristi se veliki broj tehnika.

 
Ribozom je biološka mašina koja koristi dinamiku proteina

Tehnike fluorescentnog snimanja, kao i elektronska mikroskopija, rendgenska kristalografija, NMR spektroskopija, mikroskopija atomske sile (AFM) i rasejanje pod malim uglom (SAS) sa rendgenskim zracima i neutronima (SAXS/SANS) se često koriste za vizuelizaciju struktura od biološkog značaja. Dinamika proteina se može proučavati spektroskopijom neutronskog spinskog eha. Konformaciona promena u strukturi se može meriti korišćenjem tehnika kao što su interferometrija sa dualnom polarizacijom, cirkularni dihroizam, SAXS i SANS. Direktna manipulacija molekula pomoću optičke pincete ili AFM-a, takođe se može koristiti za praćenje bioloških događaja gde su sile i udaljenosti na nanoskali. Molekularni biofizičari često razmatraju složene biološke događaje kao sisteme interagujućih entiteta koji se mogu razumeti npr. kroz statističku mehaniku, termodinamiku i hemijsku kinetiku. Korišćenjem znanja i eksperimentalnih tehnika iz širokog spektra disciplina, biofizičari su često u stanju da direktno posmatraju, modeluju ili čak manipulišu strukturama i interakcijama pojedinačnih molekula ili kompleksa molekula.

Pored tradicionalnih (tj. molekularnih i ćelijskih) biofizičkih tema kao što su strukturna biologija ili kinetika enzima, savremena biofizika obuhvata izuzetno širok spektar istraživanja, od bioelektronike do kvantne biologije što uključuje eksperimentalne i teorijske alate. Postaje sve uobičajenije da biofizičari primenjuju modele i eksperimentalne tehnike izvedene iz fizike, kao i matematike i statistike, na veće sisteme kao što su tkiva, organi,[6] populacije[7] i ekosistemi. Biofizički modeli se intenzivno koriste u proučavanju električne provodljivosti u pojedinačnim neuronima, kao i u analizi neuronskih kola u tkivu i celom mozgu.

Medicinska fizika, grana biofizike, je svaka primena fizike u medicini ili zdravstvu, u rasponu od radiologije do mikroskopije i nanomedicine. Na primer, fizičar Ričard Fajnman je teoretisao o budućnosti nanomedicine. On je pisao je o ideji medicinske upotrebe bioloških mašina (vidi nanomašine). Fejnman i Albert Hibs su sugerisali da bi se određene mašine za popravku jednog dana mogle smanjiti do te mere da bi bilo moguće (kako je Fejnman rekao) „progutati doktora“. O toj ideji se raspravljalo u Fejnmanovom eseju iz 1959. Postoji dosta prostora na dnu.[8]

Istorija

uredi

Neke od ranijih studija biofizike sprovedenE su tokom 1840-ih od strane grupe poznate kao Berlinska škola fiziologa. Među njenim članovima bili su pioniri kao što su Herman fon Helmholc, Ernst Hajnrih Veber, Karl F. V. Ludvig i Johanes Peter Miler.[9] Biofizika bi se čak mogla smatrati da datira iz studija Luiđija Galvanija.

Popularnost ove oblasti porasla je kada je izašla knjiga Šta je život? Ervina Šredingera. Od 1957. godine, biofizičari su se organizovali u Biofizičko društvo koje danas ima oko 9.000 članova širom sveta.[10]

Neki autori poput Roberta Rozena kritikuju biofiziku po osnovi toga što biofizički metod ne uzima u obzir specifičnost bioloških fenomena.[11]

Fokus kao potpolje

uredi

Dok neki koledži i univerziteti imaju namenska odeljenja za biofiziku, obično na diplomskom nivou, mnogi nemaju odeljenja za biofiziku na univerzitetskom nivou, umesto toga imaju grupe na srodnim odeljenjima kao što su biohemija, ćelijska biologija, hemija, računarstvo, inženjerstvo, matematika, medicina, molekularna biologija, neuronauka, farmakologija, fizika i fiziologija. U zavisnosti od snage odeljenja na univerzitetu, različit naglasak se daje pojedinačnim oblastima biofizike. Ono što sledi je lista primera kako svako odeljenje primenjuje svoje napore ka proučavanju biofizike. Ova lista nije sveobuhvatna, niti svaki predmet studija pripada isključivo nekom posebnom odseku.

Mnoge biofizičke tehnike su jedinstvene za ovu oblast. Istraživačke napore u biofizici često pokreću naučnici koji su po obrazovanju biolozi, hemičari ili fizičari.

Značajni biofizičari

uredi

Vidi još

uredi

Reference

uredi
  1. ^ „Biophysics | science”. Encyclopedia Britannica. Pristupljeno 2018-07-26. 
  2. ^ Zhou HX (mart 2011). „Q&A: What is biophysics?”. BMC Biology. 9: 13. PMC 3055214  . PMID 21371342. doi:10.1186/1741-7007-9-13. 
  3. ^ „the definition of biophysics”. www.dictionary.com. Pristupljeno 2018-07-26. 
  4. ^ Pearson, Karl (1892). The Grammar of Science. str. 470. 
  5. ^ Roland Glaser. Biophysics: An Introduction. Springer; 23 April 2012. ISBN 978-3-642-25212-9.
  6. ^ Sahai, Erik; Trepat, Xavier (jul 2018). „Mesoscale physical principles of collective cell organization”. Nature Physics. 14 (7): 671—682. Bibcode:2018NatPh..14..671T. ISSN 1745-2481. S2CID 125739111. doi:10.1038/s41567-018-0194-9. 
  7. ^ Popkin, Gabriel (2016-01-07). „The physics of life”. Nature News. 529 (7584): 16—18. Bibcode:2016Natur.529...16P. PMID 26738578. doi:10.1038/529016a  . 
  8. ^ Feynman, Richard P. (decembar 1959). „There's Plenty of Room at the Bottom”. Arhivirano iz originala 2010-02-11. g. Pristupljeno 2017-01-01. 
  9. ^ Franceschetti, Donald R. (15. 5. 2012). Applied Science. Salem Press Inc. str. 234. ISBN 978-1-58765-781-8. 
  10. ^ Rosen, Joe; Gothard, Lisa Quinn (2009). Encyclopedia of Physical Science. Infobase Publishing. str. 4 9. ISBN 978-0-8160-7011-4. 
  11. ^ Longo G, Montévil M (2012-01-01). „The Inert vs. the Living State of Matter: Extended Criticality, Time Geometry, Anti-Entropy - An Overview”. Frontiers in Physiology. 3: 39. PMC 3286818  . PMID 22375127. doi:10.3389/fphys.2012.00039. 

Literatura

uredi

Spoljašnje veze

uredi
 
Biofizika na Vikimedijinoj ostavi.
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Биофизика&oldid=27923700”