عنوان: بیوفیزیک جزوات دانشگاهی

بیوفیزیک یک علم میان رشته ای است که رویکردها و روش هایی را که به طور سنتی در فیزیک مورد استفاده قرار می گیرد برای مطالعه پدیده های بیولوژیکی به کار می گیرد.

بیوفیزیک تمام مقیاس های سازمان بیولوژیکی، از مولکولی گرفته تا ارگانیسمی و جمعیت را پوشش می دهد. تحقیقات بیوفیزیکی با بیوشیمی، زیست‌شناسی مولکولی، شیمی فیزیک، فیزیولوژی، نانوتکنولوژی، مهندسی زیستی، زیست‌شناسی محاسباتی، بیومکانیک، زیست‌شناسی تکاملی و زیست‌شناسی سیستم‌ها همپوشانی قابل‌توجهی دارد.

اصطلاح بیوفیزیک در ابتدا توسط کارل پیرسون در سال 1892 معرفی شد.

اصطلاح بیوفیزیک نیز به طور مرتب در دانشگاه ها برای نشان دادن مطالعه کمیت های فیزیکی (مانند جریان الکتریکی، دما، تنش، آنتروپی) در سیستم های بیولوژیکی استفاده می شود. سایر علوم زیستی نیز در مورد خواص بیوفیزیکی موجودات زنده از جمله زیست شناسی مولکولی، زیست شناسی سلولی، زیست شناسی شیمیایی و بیوشیمی تحقیق می کنند.

بررسی اجمالی
بیوفیزیک مولکولی معمولاً به سؤالات بیولوژیکی مشابه سؤالات بیوشیمی و زیست شناسی مولکولی می پردازد و به دنبال یافتن پشتوانه های فیزیکی پدیده های زیست مولکولی است. دانشمندان در این زمینه تحقیقاتی را با درک تعاملات بین سیستم های مختلف یک سلول، از جمله برهمکنش بین DNA، RNA و بیوسنتز پروتئین، و همچنین نحوه تنظیم این تعاملات انجام می دهند. برای پاسخ به این سوالات از تکنیک های بسیار متنوعی استفاده می شود.

ریبوزوم یک ماشین بیولوژیکی است که از دینامیک پروتئین استفاده می کند

تکنیک های تصویربرداری فلورسنت، و همچنین میکروسکوپ الکترونی، کریستالوگرافی اشعه ایکس، طیف سنجی NMR، میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) و پراکندگی زاویه کوچک (SAS) هر دو با اشعه ایکس و نوترون (SAXS/SANS) اغلب برای تجسم ساختارها استفاده می شوند. دارای اهمیت بیولوژیکی دینامیک پروتئین را می توان با طیف سنجی اکو اسپین نوترونی مشاهده کرد.

تغییرات ساختاری در ساختار را می توان با استفاده از تکنیک هایی مانند تداخل سنجی دو قطبی، دو رنگی دایره ای، SAXS و SANS اندازه گیری کرد.

دستکاری مستقیم مولکول ها با استفاده از موچین های نوری یا AFM نیز می تواند برای نظارت بر رویدادهای بیولوژیکی که نیروها و فواصل در مقیاس نانو هستند مورد استفاده قرار گیرد. بیوفیزیکدانان مولکولی اغلب رویدادهای بیولوژیکی پیچیده را به عنوان سیستم هایی از موجودات متقابل در نظر می گیرند که می توانند به عنوان مثال درک شوند.

از طریق مکانیک آماری، ترمودینامیک و سینتیک شیمیایی. با استخراج دانش و تکنیک‌های تجربی از رشته‌های مختلف، بیوفیزیکدانان اغلب قادر به مشاهده، مدل‌سازی و یا حتی دستکاری ساختارها و برهمکنش‌های تک تک مولکول‌ها یا مجتمع‌های مولکول‌ها هستند.

علاوه بر مباحث بیوفیزیکی سنتی (یعنی مولکولی و سلولی) مانند زیست‌شناسی ساختاری یا سینتیک آنزیم‌ها، بیوفیزیک مدرن طیف گسترده‌ای از تحقیقات، از بیوالکترونیک گرفته تا زیست‌شناسی کوانتومی را در بر می‌گیرد که شامل ابزارهای تجربی و نظری می‌شود.

برای بیوفیزیکدانان به طور فزاینده ای رایج می شود که مدل ها و تکنیک های تجربی برگرفته از فیزیک، و همچنین ریاضیات و آمار را در سیستم های بزرگتری مانند بافت ها، اندام ها، جمعیت ها  و اکوسیستم ها به کار ببرند. مدل‌های بیوفیزیکی به‌طور گسترده در مطالعه هدایت الکتریکی در تک نورون‌ها و همچنین تجزیه و تحلیل مدار عصبی در بافت و کل مغز استفاده می‌شوند.