生物物理学は、生体内で動作する物理法則の研究です。生物現象を研究するために物理学のアプローチと方法を適用するのは学際的な科学です。
物理生物学とも呼ばれ、自然界で観察されるすべての現象には予測可能な科学的説明があり、すべての生命システムは物理法則に基づくプロセスで構成されているという考えの一部。
DNA鎖の二重らせん。生物物理学における主要な発見の1つ。出典：Joseluissc3
生物物理学が物理学、生物学、またはその両方のブランチと見なされる議論は一般的です。この場合、生物学の分野と考える傾向があることに注意することが重要です。
これは、知識の交換は通常、物理学から生物学へと生成されるためであり、物理学の進歩と概念によって豊かにされてきました。しかし、同じ貢献を逆の方法で確認することはできません。つまり、純粋な物理学の観点から、生物物理学が新しい知識を提供しているとは言えません。
生物物理学は物理学に実験的証拠を提供し、それによって理論を確証することを可能にしますが、物理学と生物学の間の交換は明らかに一方向です。
生物物理学者は、物理学、数学、化学の定量科学の訓練を受けており、生物系の機能、構造、ダイナミクス、相互作用に関連するすべてを研究しています。これらのシステムには、複雑な分子、細胞、生物、および生態系が含まれます。
歴史
生物物理学の起源は、自然科学が個別の分野としてまだ分割されていなかった17世紀、生物発光の最初の調査が行われたときにさかのぼります。
検出された最初の研究は、ドイツのイエズス会、アタナシウスキルヒャー（1602-1680）によって行われたもので、彼の作品であるアルスマグナルシスエウムブレを出版し、動物の発光に関する2つの章を捧げました。
電気と生物学の関係は、17世紀だけでなく、次の2世紀にも推測の対象でした。彼のアプローチの間に、ホタルまたは自然の雷放電のような動物と自然の電気に対する人の魅力は明白になりました。
この一連の研究では、筋肉の電気刺激に関するGiovanni Beccariaの実験がイタリア、および18世紀半ばに検出され、この分野で知識が生まれました。
1786年、ルイージガルヴァーニは、動物の電位に関する論争を始めました。彼の対戦相手はアレッサンドロボルタに他なりませんでした。彼は、電池を開発することによって、生物の電位に対する科学的関心をいくぶん抑えました。
19世紀
19世紀の主な貢献の1つは、ベルリンの生理学の教授であるDu Bois-Reymondで、検流計を作成し、筋肉の電流と神経の電位に関する研究を実施しました。この研究対象は生物物理学の原点の一つになりました。
それらのもう1つは、生体内の物質の受動的な流れ、特に拡散勾配と浸透圧の原因となる力の力でした。これらの線に沿って、アベJAノレットとアドルフフィックの貢献が際立っています。
後者はスペイン語で最初の生物物理学のテキストDie medizinische PhysikまたはMedical Physicsを発表した人でした。フィックの研究では実験は行われなかったが、むしろ熱流の法則との類似が提起され、拡散を支配する法則を発表することが可能になった。後の実験室での実験により、このアナロジーは正確であることがわかりました。
20世紀
20世紀の特徴は、放射線の影響を研究することに集中したドイツの科学者をある程度習得したことです。
この期間の重要なマイルストーンは、本「Quées la vida？」の出版でした。、1944年にErwinSchrödingerによって作成されました。これでは、共有結合に遺伝情報を含む分子が生物内に存在することが提案されました。
この本とそのアイデアは他の科学者にインスピレーションを与え、1953年にDNAの二重らせん構造を発見するように導きました。発見をしたのはジェームズワトソン、ロザリンドフランクリン、フランシスクリックです。
20世紀の後半には、生物物理学の成熟が明らかに進んでいます。当時、大学のプログラムはすでに発表されていて、ドイツ以外の国でも人気がありました。加えて、調査はこれまで以上に速いペースで行われていました。
何を勉強しているのか（勉強の対象）
バイオメカニクスは生物物理学の分野の1つです。出典：Mutuauniversal
生物物理学の研究分野は、分子から有機およびその他のより複雑なシステムまで、生物学的組織のすべてのスケールに及びます。注意の焦点に応じて、生物物理学は次のブランチに分けることができます：
-バイオメカニクス：生物に存在し、その動きを可能にする機械的構造を研究します。
-生体電気：生物で発生する、または生物に影響を与える電磁的および電気化学的プロセスを研究します。
-生体エネルギー論：その研究対象は、生物系で発生するエネルギーの変換です。
-生体音響学：音波の生成、何らかの手段によるそれらの伝達、および他の動物または生体系による捕捉を調査する科学です。
-バイオフォトニクス：生物と光子の相互作用に焦点を当てています。
-放射線生物学：放射線の生物学的影響（電離および非電離）とそのフィールドおよび実験室での応用を研究します。
-タンパク質ダイナミクス：タンパク質の分子運動を研究し、その構造、機能、フォールディングを検討します。
-分子通信：分子間の情報の生成、送信、受信の研究に焦点を当てています。
用途
生物物理学によって調査されるトピックは、とりわけ、生化学、分子生物学、生理学、ナノテクノロジー、生物工学、システム生物学、計算生物学、物理化学のトピックと重複する場合があります。ただし、生物物理学の主要なアプリケーションの範囲を限定しようとします。
DNAとその構造の発見により、生物物理学はワクチンの作成、疾患の診断を可能にするイメージング技術の開発、および特定の病状を治療するための新しい薬理学的方法の開発に貢献してきました。
バイオメカニクスを理解することで、この生物学のブランチは、薬物を送達できる、より良いプロテーゼとより良いナノ材料を設計することを可能にしました。
今日、生物物理学は気候変動やその他の環境要因に関連する問題に焦点を当て始めています。たとえば、ガソリンに代わる生きた微生物によるバイオ燃料の開発に取り組んでいます。
微生物群集も調査されており、大気中の汚染物質は得られた知識で追跡されます。
主なコンセプト
-システム：相互に関連して相互作用する、実数または虚数の制限の間に含まれる要素の順序付けられた集合体です。
-タンパク質：すべての生きている細胞に見られる大きな分子。それらは、構造（細胞骨格）、機械的（筋肉）、生化学的（酵素）、細胞シグナル伝達（ホルモン）など、さまざまな機能を実行する機械のように動作する1つ以上のアミノ酸の長い鎖で構成されています。
-生体膜：組成と多様性を適応させなければならない多数の生物学的機能を満たす流体のシステム。それらはすべての生物の細胞の一部であり、無数の小分子が保存され、タンパク質のアンカーとして機能する場所です。
-伝導：分子の内部振動、および自由電子と分子間の衝突による固体媒体を通る熱の流れです。
-対流：流体（液体または気体）の流れを通るエネルギーの流れを指し、液体または気体の体積の動きです。
-放射：電磁波による熱伝達。
-デオキシリボ核酸（DNA）：すべての生物の遺伝情報を含む分子の化学名。それらの主な機能は、細胞の他のコンポーネントで構築するための長期情報を保存することです。また、すべての生物の発生と操作に使用される指示も持っています。
-神経インパルス：刺激の存在下で中枢神経系または感覚器官に起因する電気化学インパルスです。ニューロン全体を流れるこの電波は、常に一方向に伝達され、細胞の樹状突起から入り、軸索から出ます。
-筋肉の収縮：筋肉を引き締め、筋肉を構成する構造のスライドにより、筋肉を短縮、維持、または伸ばす生理学的プロセス。このサイクルは、筋線維の構造と神経を介した電位の伝達に関連しています。
方法
生物物理学者AVヒルは、精神的態度が生物物理学者の主要なツールになると考えています。これを土台として、生物物理学者は物理的な言葉で問題を表現でき、使用される特定の手法では区別されず、問題を定式化して攻撃する方法によって区別される個人であると主張します。
これに追加されるのは、複雑な物理理論やその他の物理ツールを使用して自然物を研究する機能です。さらに、生物学的な問題を解決するために特別な機器を組み立てた経験があるため、商業的に構築された機器に依存していません。
コンピューターを使用した化学分析およびその他の診断プロセスの自動化は、現在の生物物理学的方法で考慮すべき側面です。
さらに、生物物理学者は、コンピュータモデリング手法を開発して使用します。これにより、ウイルスやタンパク質だけでなく、複雑な分子の形状や構造を操作および観察できます。
参考文献
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- 生物物理学とは何ですか？その研究分野とその歴史を知る。（2018年11月30日）。ブランチから回復delabiologia.net
- 物理物理学会。（2019）生物物理学とは。biophysics.orgから復元
- ナーシ、ナシフ。（2007）教則記事：生物物理学。生物学キャビネット組織。biocab.orgから復元