پزشکان بدون مرز درمان
خانه / اخبار سلولی و مولکولی / آشنایی با رشته بیوفیزیک

آشنایی با رشته بیوفیزیک

اگر درمورد فرآيند‌هاي زيستي كنجكاو هستيد و از حل معما ،طراحي آزمايش، و يا كار با اعداد و ارقام و رايانه لذت مي‌بريد، فرصت‌هاي هيجان‌انگيزي دربيوفيزيك در انتظار شماست.

به گزارش خبرنگار سایت پزشکان بدون مرز،   بيوفيزيك دانشي ميان‌رشته‌اي است كه در مرز مشترك رياضي، فيزيك، شيمي، زيست‌شناسي ، و حتي كامپيوتر قرار دارد. دانشمندان دراين رشته با به‌ كارگيري قوانين حاكم براين علوم به مطالعه‌ي چگونگي كاركرد موجودات زنده مي‌پردازند.

موضوعاتي هم‌چون تئوري اطلاعات، علوم كامپيوتر، هوش مصنوعي، وسايبرنتيك (الگوسازي از روي موجودات زنده) ازجمله موارد مطالعات بيوفيزيك‌دان‌ها هستند.

تلاش براي ساخت حافظه‌هاي كامپيوتري با الگوگيري ازمولكول DNA، ساخت زيردريايي، رادارهاي صوتي، بررسي آثار امواج ماكرويو و امواج الكترومغناطيسي بي‌سيم‌ بر مغز، توليد الكتريسيته توسط جان‌داران زنده و… مسائلي عملي پيش روي پژوهش‌گران در اين عرصه است.

بيوفيزيك‌دانان سعي مي‌كنند بفهمند كه مغز چگونه اطلاعات را پردازش و ذخيره‌سازي مي‌كند؟ , قلب چگونه خون را به داخل رگ‌ها پمپ مي‌كند؟، ماهيچه‌ها چگونه منقبض مي‌شوند؟، گياهان چگونه در فر‌آيند فتوسنتز نور را جذب مي‌كنند؟، ژن‌ها چگونه روشن وخاموش(فعال وغير‌فعال) مي‌شوند؟، و بسياري پرسش‌هاي ديگر ….

بيوفيزيك‌دانان به طورويژه به فيزيك وشيمي‌-فيزيك فرآيند‌هاي زيستي توجه مي‌كنند ودر اين راستا از اندازه‌گيري، سنجش‌هاي كمي، وتحليل بيش‌ترين كمك را مي‌گيرند.

چالش‌هايي البته روان‌شناسان، زيست‌شناسان مولكولي و سلولي، دانش‌مندان علم ژنتيك، وبيوشيمي‌دان‌ها هم روي اين مباحث كار مي‌كنند ولي ديدگاه بيوفيزيك‌دانان اساسا از آن‌ها متفاوت است. كه بيوفيزيك‌دانان با آن‌ها مواجه هستند در سطوح مختلفي قرار دارند. در بالاترين سطح بررسي چگونگي فرآيند انديشيدن، حس كردن، چشيدن، شنيدن، و ديدن در موجودات زيست‌مند قرار دارد. اين گروه از دانش‌مندان سازوكار‌ تنفس ونيز كاركرد سيستم دفاعي بدن موجودات زنده را مورد مطالعه قرار مي‌دهند. گروهي از ايشان هم به مطالعه‌ي فرآيند‌هاي زيستي در ابعاد تك سلول‌ها مي‌پردازند. آن‌ها تحقيق مي كنند كه سلول‌ها چگونه حركت مي‌كنند، تقسيم مي‌شوند، وبه محرك‌هاي محيطي پاسخ مي‌دهند ونيز چگونه به مواد اجازه‌ مي‌دهند به آن‌ها راه يابند ودرآن‌ها جابه‌جا شوند. برخي ديگر از اين دانش‌مندان هم به ساختار و رفتار زيست‌مولكول‌هاي سازنده‌ي سلول‌ها (مولكول‌هاي خيلي بزرگ مثل DNAوپروتئين‌ها) علاقه‌مندند. توانايي اين مولكول‌ها براي انجام فعاليت‌هاي زيستي‌ي پيچيده به ساختار سه بعدي و ويژگي‌هاي ديناميكي‌ي آن‌ها وابسته است.

گرایش های بیوفیزیک :

(1) بيوفيزيك مولكولي

(2) بيوفيزيك سلولي

(3) بيوفيزيك جمعيت‌هاي سلولي

(4) بيوفيزيك فيزيولوژيك

(5) بيوفيزيك پرتوها و گرما

(6) بيوفيزيك نظری

بیوفیزیک سلولی چیست ؟

ترکیبات عمده تشکیل دهنده غشاهای زیستی ، لیپیدها و پروتئینها هستند. غشای سلولهای پستانداران شامل مقدار کمی کربوهیدرات به صورت اتصال یافته با پروتئین (گلیکوپروتئین) و یا لیپید (گلیکولیپید) است. غشای سلولها بیشتر از فسفولیپیدها ساخته شده‌اند. پروتئینهای غشایی را به دو گروه تقسیم می‌کنند.

 پروتئینهای سراسری و پروتئینهای پیرامونی. روشهایی نظیر طیف سنجی فلورسانس و NMR قابلیت حرکت دو لایه لیپیدی را تایید می‌کنند.

لیپیدهای غشایی همانند کریستال مایع رفتار می‌کنند و دارای سیالیت و تغییر پذیری هستند. این حالت برای غشای سلول توانایی انجام اعمال مهم غشایی را فراهم می‌کند. کانالهای متعددی در غشا وجود دارد که مولکولها و یونهای کوچک از آنها می‌گذرند.

غشای سلول به عنوان خازن الکتریکی

به استثنای قسمت مجاور سطوح غشای سلول ، بارهای منفی و مثبت دقیقا با یکدیگر برابر هستند. این موضوع موسوم به اصل خنثی بودن الکتریکی است. به این معنی که به ازای هر یون مثبت یک یون منفی در همان حوالی برای خنثی کردن آن وجود دارد. در غیر این صورت اختلاف پتانسیلهایی به میزان بیلیونها ولت در خارج مایعات ظاهر می‌گشت.

هنگامی که یونهای مثبت به خارج از غشا تلمبه زده می‌شوند این بارهای مثبت در طول سطح خارجی غشا صف می‌کشند و آنیونهایی که در داخل غشا باقی مانده بودند در طول سطح داخلی غشا صف می‌کشند. این امر یک لایه دیپولی از بارهای مثبت و منفی بین داخل و خارج غشا ایجاد می‌کند، این همان اثری است که هنگامی که سلاحهای یک خازن الکتریکی دارای بار الکتریکی می‌شود، بوجود می‌آید. لایه دو طبقه چربی به عنوان یک عایق برای خازن غشای سلول عمل می‌کند.

خدمت بيوفيزيك به فيزيك

فيزيك‌دانان براي مطالعه‌ي سيستم‌هاي زيستي بايد به ابزار‌هايي مثل مكانيك آماري، كوانتم مكانيك، ترموديناميك غير تعادلي و… مجهز باشند.

مسائل زيستي به فيزيك‌ پيشه‌ها خدمت فراواني كرده‌است .مثلا به آن‌ها آموخته است كه ساخت موتور با بازدهي بالا و در ابعاد كوچك (حدود نانو متر) امكان‌پذير است يا اين‌كه آزمايش‌ باسلول‌هاي منفرد عملي است. هم‌چنين بيوفيزيك مسائلي را به جامعه‌ي فيزيك معرفي كرده است كه فيزيك‌دانان هنوز براي آن‌ها پاسخ‌هاي قانع كننده‌اي نيافته‌اند. مسائلي نظير پيچش پروتئين‌ها، ساز و كار خواندن اطلاعات از روي DNA، وعدم وجود تقارن چپ‌گرد و راست‌گرد از آن جمله‌اند.

خدمت بيوفيزيك به بیوتکنولوژی :

نتايج تحقيقات بيوفيزيك‌پيشه‌ها تأثير گسترده‌اي بر زيست فناوري وداروسازي دارد. محققان اين عرصه ابزارهايي براي فهم اساس مولكولي بيماري‌هايي نظير ايدز(AIDS) فراهم مي‌كنند. آگاهي از چگونگي‌ي كاركرد پروتئين‌ها وغشاها، پايه‌اي براي طراحي منطقي داروها ارائه مي‌كند.و…

تلگرام

مطلب پیشنهادی

فواید ورزش های رزمی برای کودکان

هنوز هم هنرهای رزمی بیشتر به‌عنوان موضوعی جدال‌آمیز تلقی می‌گردد این تصور غلط که هنرهای …

رشته ورزشی بی ام ایکس

دوچرخه‌سواری بی‌ام‌اکس (به انگلیسی: BMX racing) از رشته‌های ورزش دوچرخه‌سواری است. این ورزش با استفاده …