생물 물리학은 살아있는 유기체에서 작동하는 물리적 법칙의 연구이다. 생물학적 현상을 연구하기 위해 물리학의 접근 방식과 방법을 적용하는 학제 간 과학입니다.
자연에서 관찰되는 모든 현상이 예측 가능한 과학적 설명을 가지고 있으며 모든 살아있는 시스템이 물리적 법칙에 기반한 과정으로 구성된다는 생각의 일부인 물리 생물학이라고도합니다.
DNA 사슬의 이중 나선. 생물 물리학의 주요 발견 중 하나입니다. 출처 : Joseluissc3
생물 물리학이 물리학, 생물학 또는 둘 다의 한 분야로 간주되는 논의는 일반적입니다. 이 경우 생물학의 한 분야로 간주하는 경향이 있다는 점에 유의하는 것이 중요합니다.
이는 지식의 교환이 일반적으로 물리학에서 생물학으로 생성되어 물리적 진보와 개념에 의해 강화되기 때문입니다. 그러나 동일한 기여가 역으로 확인 될 수 없습니다. 즉, 순수 물리학의 관점에서 생물 물리학이 새로운 지식을 제공한다고 말할 수 없습니다.
생물 물리학은 물리학에 대한 실험적 증거를 제공하므로 이론을 확증 할 수 있지만 물리학과 생물학 간의 교환은 분명히 단방향입니다.
생물 물리학 자들은 물리학, 수학 및 화학의 양적 과학에서 훈련되어 생물학적 시스템의 기능, 구조, 역학 및 상호 작용과 관련된 모든 것을 연구합니다. 이러한 시스템에는 복잡한 분자, 세포, 유기체 및 생태계가 포함됩니다.
역사
생물 물리학의 기원은 자연 과학이 아직 별도의 학문으로 나뉘 지 않았던 17 세기로 거슬러 올라가고 생물 발광에 대한 최초의 조사가 이루어 졌을 때로 거슬러 올라갑니다.
발견 된 첫 번째 연구는 독일 예수회 Athanasius Kircher (1602-1680)가 수행 한 것으로, 그의 작품 Ars Magna Lucis et Umbrae를 출판하고 동물 발광에 대해 두 장을 바쳤습니다.
전기와 생물학의 연관성은 17 세기뿐만 아니라 다음 2 세기에도 추측의 대상이었습니다. 그가 접근하는 동안 반딧불이나 자연 번개와 같은 동물과 자연 전기에 대한 인간의 매력이 분명해졌습니다.
이 연구 라인에서 Giovanni Beccaria의 근육의 전기 자극에 대한 실험은 이탈리아에서 발견되었으며 18 세기 중반에이 분야에 대한 지식을 창출했습니다.
1786 년 Luigi Galvani는 동물의 전위에 대한 논쟁을 시작했습니다. 그의 반대자는 다름 아닌 알레산드로 볼타 (Alessandro Volta)가 전기 배터리를 개발함으로써 생명체의 전위에 대한 과학적 관심을 다소 억제했습니다.
XIX 세기
19 세기의 주요 공헌 중 하나는 검류계를 만들고 신경의 근육 전류와 전위에 대한 연구를 수행 한 베를린의 생리학 교수 인 Du Bois-Reymond의 것입니다. 이 연구의 대상은 생물 물리학의 원점 중 하나가되었습니다.
그 중 하나는 살아있는 유기체에서 물질의 수동적 흐름, 특히 확산 구배와 삼투압을 담당하는 힘이었습니다. 이러한 라인을 따라 Abbé JA Nollet과 Adolf Fick의 공헌이 두드러집니다.
후자는 최초의 생물 물리학 텍스트 인 Die medizinische Physik 또는 Medical Physics를 스페인어로 출판 한 사람입니다. Fick의 작업에서는 실험이 수행되지 않았지만 오히려 열 흐름 법칙과의 유사성이 제기되어 확산을 제어하는 법칙을 선언 할 수있었습니다. 나중에 실험실 실험에서 비유가 정확함을 보여주었습니다.
20 세기
20 세기는 방사선의 영향을 연구하는 데 집중 한 독일 과학자들의 숙달로 시작되었습니다.
이 기간의 중요한 이정표는 책 ¿ Qué es la vida?의 출판이었습니다. , 1944 년 Erwin Schrödinger에 의해. 여기에서 공유 결합에 유전 정보를 포함하는 분자의 존재가 제안되었습니다.
이 책과 그 아이디어는 다른 과학자들에게 영감을 주며 1953 년에 DNA의 이중 나선 구조를 발견하도록 이끌었습니다.이 발견을 한 사람은 제임스 왓슨, 로잘린드 프랭클린, 프랜시스 크릭이었습니다.
20 세기 후반에는 생물 물리학의 명백한 성숙이 있습니다. 그 당시에는 이미 대학 프로그램이 발표되었고 독일을 제외한 다른 나라에서도 인기가있었습니다. 또한 수사는 점점 더 리듬을 얻고 있었다.
공부하는 것 (연구 대상)
생체 역학은 생물 물리학의 한 분야입니다. 출처 : Mutuauniversal
생물 물리학 연구 분야는 분자에서 유기체 및 기타 복잡한 시스템에 이르기까지 모든 규모의 생물학적 조직으로 확장됩니다. 주의의 초점에 따라 생물 물리학은 다음과 같은 분야로 나눌 수 있습니다.
-생체 역학 : 생명체에 존재하고 움직임을 허용하는 기계 구조를 연구합니다.
-생체 전기 : 유기체에서 발생하거나 영향을 미치는 전자기 및 전기 화학적 과정을 연구합니다.
-생물 에너지 학 : 연구 대상은 생물 시스템에서 발생하는 에너지의 변환입니다.
-Bioacoustics : 음파의 생성, 어떤 수단에 의한 전달 및 다른 동물이나 살아있는 시스템에 의한 포착을 조사하는 것은 과학입니다.
-생체 광자 : 생명체와 광자의 상호 작용에 중점을 둡니다.
-방사선 생물학 : 방사선의 생물학적 영향 (이온화 및 비 이온화)과 현장 및 실험실에서의 응용을 연구합니다.
-단백질 역학 : 단백질 의 분자 운동을 연구하고 단백질의 구조, 기능 및 접힘을 고려합니다.
-분자 커뮤니케이션 : 분자 간의 정보 생성, 전송 및 수신에 중점을 둡니다.
응용
생물 물리학에 의해 조사 된 주제는 무엇보다도 생화학, 분자 생물학, 생리학, 나노 기술, 생명 공학, 시스템 생물학, 컴퓨터 생물학 또는 물리 화학의 주제와 중복 될 수 있습니다. 그러나 우리는 생물 물리학의 주요 응용 분야를 제한하려고 노력할 것입니다.
DNA와 그 구조의 발견으로 생물 물리학은 백신의 생성, 질병을 진단 할 수있는 영상 기술의 개발, 특정 병리를 치료하기위한 새로운 약리학 적 방법의 생성에 기여했습니다.
생체 역학에 대한 이해를 바탕으로이 생물학 분야는 약물을 전달할 수있는 더 나은 보철물과 더 나은 나노 물질을 설계 할 수있게했습니다.
오늘날 생물 물리학은 기후 변화 및 기타 환경 요인과 관련된 문제에 초점을 맞추기 시작했습니다. 예를 들어, 가솔린을 대체하기 위해 살아있는 미생물을 통해 바이오 연료를 개발하는 작업이 진행되고 있습니다.
미생물 군집도 조사되고 있으며 얻은 지식으로 대기의 오염 물질을 추적합니다.
주요 개념
-시스템 : 실제 또는 가상의 한계 사이에 포함 된 요소의 정렬 된 집합체로, 상호 연관되고 상호 작용합니다.
-단백질 : 모든 살아있는 세포에서 발견되는 큰 분자. 그것들은 구조적 (세포 골격), 기계적 (근육), 생화학 적 (효소) 및 세포 신호 (호르몬)와 같은 다양한 기능을 수행하는 기계처럼 작동하는 하나 이상의 긴 아미노산 사슬로 구성됩니다.
-생체막 (Biomembranes) : 구성과 다양성에 적응해야하는 수많은 생물학적 기능을 수행하는 유체 시스템. 그들은 모든 생명체의 세포의 일부이며 수많은 작은 분자가 저장되고 단백질의 앵커 역할을하는 곳입니다.
-전도 : 분자의 내부 진동, 자유 전자 및 분자 간의 충돌로 인해 고체 매체를 통한 열의 흐름입니다.
-대류 : 유체 (액체 또는 기체)의 흐름을 통한 에너지의 흐름을 말하며, 액체 또는 기체의 부피 이동입니다.
-복사 : 전자파를 통한 열전달.
-데 옥시 리보 핵산 (DNA) : 모든 생명체의 유전 정보를 담고있는 분자의 화학명. 그들의 주요 기능은 세포의 다른 구성 요소와 함께 구축하기 위해 장기 정보를 저장하는 것이며 모든 살아있는 유기체의 개발 및 작동에 사용되는 지침도 있습니다.
-신경 충동 : 자극이있는 상태에서 중추 신경계 또는 감각 기관에서 발생하는 전기 화학적 충동입니다. 전체 뉴런을 통과하는이 전기 파는 항상 단방향으로 전달되어 세포의 수상 돌기를 통해 들어가 축삭을 통해 빠져 나갑니다.
-근육 수축 : 근육을 구성하는 구조의 미끄러짐으로 인해 근육이 수축 되거나 유지되거나 늘어나는 생리적 과정. 이주기는 근육 섬유의 구조와 신경을 통한 전위 전달과 관련이 있습니다.
행동 양식
생물 물리학 자 AV Hill은 정신적 태도가 생물 물리학 자의 주요 도구가 될 것이라고 생각합니다. 이를 기초로 그는 생물 물리학자는 물리적 인 용어로 문제를 표현할 수 있고 사용 된 특정 기술이 아니라 문제를 공식화하고 공격하는 방식으로 구별되는 개인이라고 주장합니다.
여기에 복잡한 물리적 이론과 기타 물리적 도구를 사용하여 자연 물체를 연구하는 기능이 추가되었습니다. 또한 일반적으로 생물학적 문제를 해결하기 위해 특수 장비를 조립 한 경험이 있기 때문에 상업적으로 만들어진 도구에 의존하지 않습니다.
컴퓨터를 사용한 화학 분석 및 기타 진단 프로세스의 자동화는 현재의 생물 물리학 적 방법에서 고려해야 할 측면입니다.
또한 생물 물리학 자들은 복잡한 분자의 형태와 구조, 바이러스 및 단백질을 조작하고 관찰 할 수있는 컴퓨터 모델링 방법을 개발하고 사용합니다.
참고 문헌
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