محتويات
مفهوم الفيزياء الحيوية
الفيزياء الحيوية هي المجال الذي يعمل على تطبيق النظريات والأساليب الفيزيائية لفهم كيفية عمل الأنظمة البيولوجية وحل مشكلاتها، مثل كيفية عمل الدماغ، الجهاز المناعي وعمل القلب وآلية الدورة الدموية فيه، حيث يستخدم علماء الفيزياء الحيوية المعادلات الرياضية في الأبحاث المتعلقة بالخلايا والجزيئات الخلوية والكائنات الحية والنظم البيئية المعقدة.[١]
يتم تدريب علماء الفيزياء الحيوية بشكل فريد في فيزياء الكم والرياضيات والكيمياء، ليصبحوا قادرين على معالجة مجموعة واسعة من الموضوعات، بدءًا من كيفية تواصل الخلايا العصبية، إلى كيفية التقاط الخلايا النباتية للضوء وتحويله إلى الطاقة، كيف يمكن للتغييرات في الحمض النووي للخلايا السليمة أن تؤدي إلى تحولها إلى خلايا سرطانية، إلى العديد من المشكلات البيولوجية الأخرى.[١]
مجالات الفيزياء الحيوية
تم دمج الفيزياء الحيوية في العديد من مجالات علم الأحياء المتنوعة، ومن أبرز هذه المجالات ما يأتي:[٢]
- مجال دراسة الفيزياء الحيوية للأغشية
يعمل هذا المجال على دراسة بنية ووظيفة الغشاء الخلوي (البلازمي)، بما في ذلك القنوات الأيونية والبروتينات والمستقبلات المدمجة داخلها.
- مجال الدراسات الفيزيائية الحيوية الحاسوبية / النظرية
يعمل هذا المجال عن طريق استخدام النمذجة الرياضية لدراسة النظم البيولوجية.
- مجال هندسة البروتين
يعمل العلماء في هذا المجال على إنشاء وتعديل البروتينات وأيضًا وعلى فهم آلية عمل الإنزيمات والبروتينات للنهوض بالبيولوجيا التركيبية، غالبًا ما تستخدم للنهوض بصحة الإنسان في شكل علاجات مرضية جديدة.
- مجال الدراسات الحيوية الجزيئية
يعمل هذا المجال عن طريق دراسة الهياكل الجزيئية للجزيئات البيولوجية بما في ذلك البروتينات والأحماض النووية والدهون.
- مجال دراسة آليات العمل الحيوية
يستخدم هذا المجال الآليات الفيزيائية لشرح حدوث العمليات البيولوجية، تتضمن بعض الآليات الفيزيائية تحويل الطاقة في الأغشية، طي البروتين وهيكله مما يؤدي إلى وظائف محددة، وحركة الخلايا، والسلوك الكهربائي للخلايا كالخلايا العصبية.
- مجال دراسة آلية حدوث الانقباضات العضلية
يعمل هذا المجال عن طريق تحديد الجزيئات ووصف التفاعلات الكيميائية في الألياف العضلية.[٣]
- مجالات دراسة وفهم آليات التواصل الحسي بين الخلايا
يعمل هذا المجال عن طريق التحليل الكمي للاستجابة الحسية والذي يعتبر صعبًا للغاية، لأنه يتضمن توليف عمل العديد من الخلايا. [٣]
الفيزياء الحيوية في البيولوجيا والطب
اُستخدمت تقنيات الفيزياء الحيوية لإنشاء اللقاحات وتطوير تقنيات التصوير مثل التصوير بالرنين المغناطيسي لمساعدة الأطباء في تشخيص الأمراض وإنشاء طرق علاج جديدة مثل غسيل الكلى والعلاج الإشعاعي وأجهزة تنظيم ضربات القلب،[٢] ومن الجدير بالذكر أن تقنيات الفيزياء الحيوية ساعدت العالمين واتسون وكريك على اكتشاف جزيء ال DNA وشكله الحلزوني المزدوج عن طريق أبحاث علم البلورات والأشعة السينية.[٢]
في الوقت الحالي بدأت الفيزياء الحيوية أيضًا في التركيز على القضايا المتعلقة بتغير مناخ الأرض، فعلى سبيل المثال يعمل بعض علماء الفيزياء الحيوية على تطوير الوقود الحيوي من الكائنات الحية الدقيقة التي يمكن أن تحل محل البنزين كوقود،[٢]
المراجع
- ^ أ ب "What Is Biophysics", biophysics, Retrieved 17/1/2022. Edited.
- ^ أ ب ت ث "Biophysics", biologydictionary, 30/7/2017, Retrieved 17/1/2022. Edited.
- ^ أ ب Arthur K. Solomon, "biophysics", britannica, Retrieved 17/1/2022. Edited.
