אנו מסבירים מהי ביופיזיקה, מטרותיה, מושא המחקר והענפים שלה. כמו כן, חשיבותו להבנת החיים.
מהי ביופיסיקה?
ביופיסיקה היא ה משמעת העוסק בחקר של ביולוגיה מנקודת המבט של גוּפָנִי (ומכאן שמם המשותף). הטבע הכפול או הכפול הזה לא מאפשר להגדיר אם זה ענף של פיזיקה קרוב לביולוגיה, או ענף של ביולוגיה קרוב לפיזיקה.
בכל מקרה, הוא משלב את הרוח התיאורטית של הפיזיקה עם האפשרות להשיג תוצאות ניסוי ניתנות לאימות, דבר נפוץ בביולוגיה.
ביופיזיקה היא, במובן זה, אחת מהדיסציפלינות המדעיות הראשונות ששילבו אליהן גישות מגוונות מדעים אלמנטלים, שהיא מגמת עלייה בעולם המדעי העכשווי. התוצאות שהושגו על ידי דיסציפלינה זו הן של ריבית הן לביולוגיה והן לפיזיקה יישומית.
זוהי דיסציפלינה צעירה, לפחות בהכרה הפורמלית שלה, שכן תחומי הלימוד שלה אפילו קודמים למושג המדע עצמו. המחקר הביו-פיזי הראוי הראשון היה במאה השבע-עשרה, כאשר מחקריו של המדען הישועי הגרמני Atanasio Kircher (1601-1680) על ביולוגיות של בעלי חיים פורסמו כחלק מעבודתו.Ars Magna Lucis et Umbrae”.
מושא לימוד בביופיזיקה
ניתן להגדיר את מושא המחקר של ביופיסיקה כתחום הפיזי של ה חַיִים או יישום הפיזיקה ל יצורים חיים. במידה רבה, הוא מחשיב את מושא המחקר שלו מנקודת המבט הפיזיקלית של המכניקה הקלאסית, כלומר המכניקה הניוטונית.
זה כרוך בחקירה של תופעות נפוץ בעולם הפיזיקה, כגון חַשְׁמַל, ה אוֹר, ה מַגנֶטִיוּת, בין היתר, אך מקושר לעולם הביולוגיה: ביולוגית, ביולוגית, ביו-מגנטיות וכו'.
מטרות של ביופיסיקה
ביופיזיקה חותרת למגוון יעדים, כגון:
- להבין את גוף האדם ושאר היצורים החיים במונחים של מערכות פיזי הניחן במשתנים הניתנים לכימות כמו אנרגיה פנימית, אנטרופיה, וכו.
- תרגם לשפת הפיזיקה (כלומר, תאר במונחים שלה) כמה תופעות מסוימות של חיים מורכבים, במיוחד אלה המערבות את אנרגיות יסודות: חשמל, מגנטיות, כוח משיכה, וכו.
- יישם את כל הידע הקודם לפתרון של בעיות ספציפי, כמו ייצור תותבות, המצאת טיפולים וכלים חדשים אבחון, או חומרים חדשים בהשראת החיים עצמם.
- ליישם גישה טרנס-דיסציפלינרית לפיזיקה וביולוגיה, על מנת להתעלות מעל המגבלות של תחום ספציפי תוך שימוש בכלים ו יֶדַע של אחר.
ענפי ביופיסיקה
תחומי הלימוד העיקריים של ביופיסיקה, שכל אחד מהם חונך ענף עניין מסוים, הם הבאים:
- ביומכניקה. מדובר בחקר התהליכים של גוף האדם, הבנתם כהפעלת כוחות פנימיים וחיצוניים עליו, מה שמאפשר לנו לחשוב עליהם במונחים כמו יעילות אנרגטית, מכניקה אנטומית וכו', שבתורה היא שימושי לייצור תותבות.
- ביואקוסטיקה. כפי ששמו מעיד, חקירת ייצור ה- נשמע בתוך ה בעלי חיים, כולל ה בן אדם. זה נע בין ההתנהגות של גלים צליל, עד למנגנון הנוירופיזיולוגי של האוזן.
- מנועים לתא. זוהי דיסציפלינה הכוללת את תנועות של יצורים חיים כתהליך של שינוי אנרגיה (כִּימִיָה, בדרך כלל) בעבודה, ובכך להיות מסוגל לחקות אותם (ליצור ננו-מכונות, למשל).
- דינמיקה של חלבון. הוא עוסק בחקר התנועות והקפלים של ה חֶלְבּוֹן ומבנים מולקולריים אחרים, לפי המבנים, הפונקציות או הרכביהם, תוך יישום חוקי הפיזיקה.
- תקשורת מולקולרית. בעיקרו של דבר, מדובר בחילופי מידע ברמה הסלולרית, שניהם ביניהם תאים מאותו הדבר אורגניזם, כמו בין לבין אורגניזמים חד-תאיים, תוך שימוש בעקרונות מערכתיים שניתן להבין היטב מנקודת מבט פיזית.
חשיבות הביופיזיקה
מה שהכי מעניין בפרספקטיבה של ביופיסיקה הוא שהיא חושבת מחדש או חושבת מחדש על הגבולות בין העולם של חוֹמֶר (דוֹמֵם) ועולם החיים (אורגני), שכן שניהם מושפעים מאותם כוחות יסוד של הפיזיקה. בדרך זו היא מספקת הבנה יסודית יותר של מה זה חיים ומה מבדיל בין יצורים חיים לחומר הדומם המקיף אותם.
מצד שני, הביופיזיקה מאפשרת לגשת לבעיות ביולוגיות מנקודת מבט שונה, המנצלת את מרכיבי הפיזיקה, כגון יישום קרניים אלקטרומגנטיות בבדיקת תאים, או תהודה מגנטית גרעינית כדי לחקור את הרקמות של התאים. אורגניזמים אין צורך להזיק או לשבור אותם.