该生物物理学是在活的生物体运作的物理规律研究。它是一门跨学科的科学,运用物理学的方法和方法来研究生物现象。
也被称为物理生物学,这是在自然界中观察到的所有现象都有可预测的科学解释,并且所有生命系统都是由基于物理定律的过程组成的想法的一部分。
DNA链的双螺旋。生物物理学的主要发现之一。资料来源:Joseluissc3
关于将生物物理学视为物理学,生物学或两者兼而有之的讨论是很普遍的。在这种情况下,必须注意的趋势是将其视为生物学的一个分支。
这是因为知识的交流通常是从物理学到生物学而产生的,而物理学的进步和概念已经丰富了知识的交流。但是,不能以相反的方式来肯定相同的贡献,也就是说,从纯粹物理学的角度来看,不能说生物物理学提供了新的知识。
生物物理学为物理学提供了实验证据,因此可以证实理论,但物理学与生物学之间的交流显然是单向的。
生物物理学家接受了物理,数学和化学定量科学方面的培训,以研究与生物系统的功能,结构,动力学和相互作用有关的所有事物。这些系统包括复杂的分子,细胞,生物和生态系统。
历史
生物物理学的起源可以追溯到17世纪,当时自然科学还没有被划分为单独的学科,并且是在首次进行生物发光研究时。
发现的第一个研究是由德国耶稣会士Athanasius Kircher(1602-1680)进行的,他发表了他的著作Ars Magna Lucis et Umbrae,并将两章专门介绍了动物发光。
电与生物学之间的联系不仅是在十七世纪,而且在随后的两个世纪中都是推测的主题。在他的研究过程中,人们对动物和自然电的迷恋,如萤火虫或自然的闪电放电变得明显。
在这项研究中,乔瓦尼·贝卡里亚(Giovanni Beccaria)在18世纪中叶在意大利检测到了对肌肉进行电刺激的实验,从而获得了这一领域的知识。
1786年,路易吉·加尔瓦尼(Luigi Galvani)引发了关于动物体内电势的争论。他的对手不过是亚历山德罗·沃尔塔(Alessandro Volta),后者通过开发电池,在某种程度上抑制了人们对生物电势的科学兴趣。
十九世纪
19世纪的主要贡献之一是柏林的杜波依斯·雷蒙德(Du Bois-Reymond)生理学教授,他建立了检流计并研究了肌肉电流和神经电势。该研究对象成为生物物理学的起源之一。
其中的另一种力量是负责生物体内物质被动流动的力量,特别是扩散梯度和渗透压。在这些方面,AbbéJA Nollet和Adolf Fick的贡献突出。
后者是第一本以西班牙语出版的生物物理学文本《医学物理学》或《医学物理学》的人。在Fick的工作中,没有进行任何实验,而是提出了与热流定律的类比,这使得阐明控制扩散的定律成为可能。后来的实验室实验表明,这种比喻是正确的。
二十世纪
二十世纪的特点是首先精通德国科学家,他们专注于研究辐射的影响。
这一时期的一个重要里程碑是出版了《Quées la vida?由ErwinSchrödinger在1944年提出。在这种情况下,提出了一种在生物中存在包含共价键遗传信息的分子的方法。
这本书和这个想法激发了其他科学家的灵感,并导致他们在1953年发现了DNA的双螺旋结构。是詹姆斯·沃森,罗莎琳德·富兰克林和弗朗西斯·克里克做出了这一发现。
在20世纪下半叶,生物物理学已经成熟。那时,大学课程已经被提出,并且在德国以外的其他国家很受欢迎。此外,调查越来越快。
正在研究什么(研究对象)
生物力学是生物物理学的分支之一。资料来源:Mutualuniversal
生物物理学的研究领域扩展到生物组织的所有规模,从分子到有机和其他更复杂的系统。根据关注的焦点,生物物理学可以分为以下几个分支:
-生物力学:研究存在于生物中并允许其运动的机械结构。
-生物电:研究生物中发生或对其产生影响的电磁和电化学过程。
-生物能学:其研究对象是生物系统中发生的能量转化。
-生物声学:这是一门研究声波的产生,以某种方式传播和被其他动物或生物系统捕获的科学。
-生物光子学:专注于生物与光子的相互作用。
-放射生物学:研究放射(电离和非电离)的生物学效应及其在现场和实验室中的应用。
-蛋白质动力学:研究蛋白质的分子运动并考虑其结构,功能和折叠。
-分子交流:专注于研究分子之间信息的产生,传输和接收。
应用领域
生物物理学研究的主题可能与生物化学,分子生物学,生理学,纳米技术,生物工程,系统生物学,计算生物学或化学物理学等领域的主题重叠。但是,我们将尝试界定生物物理学的主要应用。
随着DNA及其结构的发现,生物物理学为疫苗的开发,影像学技术的发展做出了贡献,这些技术可以诊断疾病,并产生了新的药理方法来治疗某些疾病。
通过对生物力学的了解,生物学的这一分支使人们有可能设计出更好的假体和更好的纳米材料,从而可以运送药物。
今天,生物物理学已经开始关注与气候变化和其他环境因素有关的问题。例如,正在通过活的微生物代替汽油开发生物燃料的工作。
还正在调查微生物群落,并利用所获得的知识来跟踪大气中的污染物。
主要概念
-系统:它是包含在相互之间并相互影响的实数或虚数限制之间的有序元素集合。
-蛋白质:在所有活细胞中发现的大分子。它们由一个或多个氨基酸长链组成,这些氨基酸的行为像机器一样,具有多种功能,例如结构性(细胞骨架),机械性(肌肉),生化性(酶)和细胞信号传导(激素)。
-生物膜:具有多种生物学功能的流体系统,必须对其组成和多样性进行调整。它们是所有生物细胞的一部分,是储存无数小分子的地方,是蛋白质的锚点。
-传导:由于分子的内部振动以及自由电子和它们之间的碰撞,它是通过固体介质的热流。
-对流:是指通过流体(液体或气体)的电流流动的能量,是液体或气体体积的运动。
-辐射:通过电磁波的热传递。
-脱氧核糖核酸(DNA):包含所有生物遗传信息的分子的化学名称。它们的主要功能是存储长期信息以与细胞的其他成分建立联系,它们还具有用于所有生物的发育和操作的说明。
-神经冲动:这是一种电化学冲动,起源于中枢神经系统或存在刺激的感觉器官。贯穿整个神经元的电波总是以单向方式传输,通过细胞的树突进入,然后通过轴突离开。
-肌肉收缩:生理过程中,肌肉紧绷,由于构成其的结构的滑动,导致肌肉缩短,保留或伸展。该循环与肌肉纤维的结构以及通过神经的电位传输有关。
方法
生物物理学家AV Hill认为,心理态度将是生物物理学家的主要工具。他以此为基础,认为生物物理学家是那些可以用物理术语表达问题的人,他们不因所使用的特定技术而有所区别,而是根据他们制定和解决问题的方式来区别对待。
除此之外,还可以使用复杂的物理理论和其他物理工具来研究自然物体。此外,由于它们通常具有组装特殊设备以解决生物学问题的经验,因此它们不依赖于商业制造的仪器。
使用计算机的化学分析和其他诊断过程的自动化是当前生物物理方法中要考虑的方面。
此外,生物物理学家还开发和使用计算机建模方法,利用它们可以操纵和观察复杂分子以及病毒和蛋白质的形状和结构。
参考文献
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