Biofizika - A biológia lexikona

A biológia lexikona: biofizika

ESSZÉ

biofizika

Frank Eisenhaber

biofizika

A biofizika története

A biofizikai módszer

Részterületekre történő osztályozás

A biofizika fizikai és biológiai szempontból is részterületekre osztható. Fizikailag motivált felosztás pl. B. a következő pontokat tartalmazza:
1) (klasszikus) mechanika, pl. B. a) molekulamechanika (biomakromolekulák konformációs elemzése), b) biomembránok mechanikája, c) csont-izom rendszerek biomechanikája (járás, ugrás, repülés). 2) folyadékmechanika, pl. B. a) biomakromolekulák ultracentrifugálása, b) a sejtplazma viszkozitása, c) reológia, pl. B. hemodinamika, d) az úszók hidrodinamikája, e) repülés aerodinamikája (rovarok, madarak) stb. - Ez a felsorolás azt mutatja, hogy egy ilyen módszerorientált rendszer nem veszi figyelembe a kutatási objektum sajátosságait, ezért következetlen marad. Csak a biofizika osztályozása a szervezeti biológiai szintek szerint teszi világossá a biológiai rendszerek felépítésének alapvető szempontjait. Ezután megkülönböztetjük:

1) Molekuláris biofizika

2) A membránok, a biomakromolekuláris aggregátumok és az organellumok biofizikája

A biológiai rendszerekben olykor egymásnak ellentmondó folyamatok sokaságának kell egyidejűleg lezajlania és számos tényezőt figyelembe véve szabályoznia. Az élő rendszerek ezt a problémát a makromolekuláris komplexek kialakításával és a szekcionálás útján oldják meg. Az effektormolekulákat (pl. Enzimeket) számos más fehérje modulálja aktivitásukban, amelyekkel nagy aggregátumokat képeznek. A biológiai membránok az élő rendszereket rekeszekre osztják - térbeli szakaszokra, amelyekhez az élet tevékenységének különleges feladatait rendelik. A biofizika ezen részterülete magában foglalja a biológiai membránok felépítésének, a membránokon keresztüli transzportfolyamatok (membrántranszport), a membránpotenciál genezisének, a szinaptikus folyamatok (szinapszisok), a membránnal kapcsolatos enzimatikus folyamatok, például a fotoszintézis, a fotorecepció és a kontraktilis molekuláris aggregátumok (aktin, miozin) mechanikájának tanulmányozását., Motorfehérjék, izomösszehúzódás, csúszó filamentum mechanizmus) stb. A vizsgált rendszerek általában olyan összetettek, hogy a vizsgált szerkezet atomi felbontása már nem lehetséges.

3) Sejtbiofizika, valamint szövetek, szervek és egyes szervezetek biofizikája

A sejt a biológiai rendszerek alapvető építőköve. Sejtes szerveződés nélkül nincs élet a földön. A legegyszerűbb esetben egy szervezet egyetlen sejtből áll (egyetlen sejt, protocita). A biofizika ezen ágának fontos kérdései az élő rendszerek termodinamikáját, a biomechanikát és a biostatikát, a szélsőséges fizikai tényezők biológiai rendszerekre gyakorolt ​​hatását érintik (pl. Sugárbiofizika; sugárbiológia), a gravitáció, a nyomás (geobiofizika), a hőmérséklet és az ozmotikusan aktív hatásokat. Anyagok (fagyásgátló fehérjék, jégképző fehérjék, termofília, halofília) és az ontogenezis biofizikai vonatkozásai (ideértve az öregedést is).

4) A populációk biofizikája

Ez a részterület gyakran az is Komplex rendszerek biofizikája hívott. Feladatai közé tartozik a biológiai evolúciós folyamatok leírása (ideértve a filogenezist és az élet eredetét), valamint a biológiai rendszerek irányításának és információfeldolgozásának tanulmányozása molekulárisról ökológiai szintre. Az evolúciós folyamatok biofizikai modellezése általában olyan bonyolult parciális differenciálegyenletek elemzését eredményezi, amelyek leírják a populációk állapotát az idő függvényében.

A biofizika alkalmazásai

Szó: Adam, G., Läuger, P., Stark, G.: Fizikai kémia és biofizika. Berlin 3, 1995. Breckow, J., Greinert, R.: Biofizika. Bevezetés. Berlin 1994. Cantor, C. R., Schimmel, P. R.: Biofizikai kémia. New York 1980. Le, M.: Molekuláris biofizika. Wiesbaden 1996. Glaser, R.: Biofizika. Jena 4 1996. Hoppe, W., Lohmann, W., Markl, H., Ziegler, H.: Biofizika. Heidelberg - New York, 1982.

biofizika

Néhány példa a biofizika feladataira és eredményeire