Biofizika

A biofizika a biológia és fizika határtudománya, mely egyfelől fizikai módszereket használ az élő rendszerek tanulmányozására, másfelől a fizikai jelenségek (például radioaktív sugárzás, statikus mágneses terek stb.) élő szervezetre gyakorolt hatásaival foglalkozik. A biofizikai különböző ágainak érdeklődése a molekuláris biológiától az ökoszisztémákig a biológiai szerveződés valamennyi szintjére kiterjed. A biofizikai kutatások számos ponton átfednek a biokémia, a nanotechnológia, a biotechnika, az agrofizika és a rendszerbiológia érdeklődési körével.

A biofizika általában ugyanolyan kérdésekre keresi a választ, mint a biokémia és a molekuláris biológia, azonban a kérdéseket kvantitatív (mennyiségi) szemszögből közelíti meg. A terület művelői a sejt alrendszereinek (például DNS-, RNS-, fehérjeszintézis) kölcsönhatásait és e kölcsönhatások szabályozását vizsgálják. A kérdések megválaszolására változatos módszereket alkalmaznak.

Fő vizsgálómódszerei közé tartoznak a különféle spektroszkópiák (fluoreszcencia- és foszforeszcencia-, NMR-, röntgen-, polarizációs, CD-spektroszkópia), mikroszkópiák (fluoreszcencia-, epifluoreszcencia-, elektron-, konfokális, TIRF-, atomerőmikroszkópia), hőmennyiségmérés (kalorimetria), molekulák közvetlen manipulációja (optikai csipesz, atomerőmikroszkópia). A molekuláris biofizikusok a komplex rendszereket gyakran a kölcsönható egységek statisztikus mechanikai, termodinamikai és reakciókinetikai megközelítésével próbálják meg leírni. A változatos technikáknak köszönhetően a biofizikusok képesek a biológiai struktúrák (legyen az egy fehérjemolekula vagy egy összetettebb rendszer) közvetlen megfigyelésére, modellezésére és befolyásolására.

Hagyományos területei (a molekuláris és sejtbiofizika) mellett a modern biofizika a kutatások rendkívül széles területét öleli fel a bioelektronikától a kvantumbiológiáig. Szintén általános fejlődési irány, hogy a biofizikusok a klasszikus fizika és matematika (főként a statisztika) modelljeit és vizsgálómódszereit nagyobb rendszerek, úgymint szövetek, szervek, populációk és ökoszisztémák leírására használják.

A biofizika főbb területei

• bioenergetika
• sejt biofizika
• ionpumpák, receptorok és transzporterek
• elektrofiziológia
• membránok
• izom és izom-összehúzódás
• nukleinsavak
• fotobiofizika
• fehérjék
• makromolekuláris rendszerek
• spektroszkópia, képalkotás stb.
• idegrendszer kutatása
• biomechanika, az élő szervezetek mozgásának tanulmányozása

Külső link

• Biophysics Textbook Online (angolul)

További információk

• Letölthető interaktív Java szimuláció az optikai csipesz tanulmányozására a PhET-től, magyarul. Példa: a DNS-molekula manipulálása.

Irodalom

• Perutz MF (1962). Proteins and Nucleic Acids: Structure and Function. Amsterdam: Elsevier. ASIN B000TS8P4G.
• Perutz MF (1969). "The haemoglobin molecule". Proceedings of the Royal Society of London. Series B. 173 (31): 113–40. Bibcode:1969RSPSB.173..113P. doi:10.1098/rspb.1969.0043. PMID 4389425.
• Dogonadze RR, Urushadze ZD (1971). "Semi-Classical Method of Calculation of Rates of Chemical Reactions Proceeding in Polar Liquids". J Electroanal Chem. 32 (2): 235–245. doi:10.1016/S0022-0728(71)80189-4.
• Volkenshtein M.V., Dogonadze R.R., Madumarov A.K., Urushadze Z.D. and Kharkats Yu.I. Theory of Enzyme Catalysis.- Molekuliarnaya Biologia (Moscow), 6, 1972, pp. 431–439 (In Russian, English summary. Available translations in Italian, Spanish, English, French)
• Rodney M. J. Cotterill (2002). Biophysics : An Introduction. Wiley. ISBN 978-0-471-48538-4.
• Sneppen K, Zocchi G (2005. október 17.). Physics in Molecular Biology (1 ed.). Cambridge University Press. ISBN 0-521-84419-3.
• Glaser, Roland (2004. november 23.). Biophysics: An Introduction (Corrected ed.). Springer. ISBN 3-540-67088-2.
• Hobbie RK, Roth BJ (2006). Intermediate Physics for Medicine and Biology (4th ed.). Springer. ISBN 978-0-387-30942-2.
• Cooper WG (2009). "Evidence for transcriptase quantum processing implies entanglement and decoherence of superposition proton states". BioSystems. 97 (2): 73–89. doi:10.1016/j.biosystems.2009.04.010. PMID 19427355.
• Cooper WG (2009). "Necessity of quantum coherence to account for the spectrum of time-dependent mutations exhibited by bacteriophage T4". Biochem. Genet. 47 (11–12): 892. doi:10.1007/s10528-009-9293-8. PMID 19882244. {{cite journal}}: More than one of |pages= és |page= specified (súgó)
• Goldfarb, Daniel (2010). Biophysics Demystified. McGraw-Hill. ISBN 0-07-163365-0.