Очерк биофизики

Следующий план представляет собой обзор и актуальное руководство по биофизике:

Биофизика – междисциплинарная наука , использующая методы физики для изучения биологических систем. ^[1]

Природа биофизики

Биофизика

Академическая дисциплина – отрасль знаний, которая преподается и исследуется на уровне колледжа или университета. Дисциплины определяются (частично) и признаются академическими журналами, в которых публикуются исследования, а также научными обществами и академическими факультетами или факультетами, к которым принадлежат их практикующие специалисты.
Научная область (отрасль науки ) – широко признанная категория специализированных знаний в науке, которая обычно включает в себя собственную терминологию и номенклатуру. Такая область обычно представлена одним или несколькими научными журналами, в которых публикуются рецензируемые исследования.
- Естественная наука – наука, которая стремится объяснить законы, управляющие миром природы, используя эмпирические и научные методы .
  - Биологическая наука , занимающаяся изучением живых организмов , включая их структуру, функции, рост, эволюцию , распространение и таксономию .
  - Раздел физики , занимающийся изучением материи и ее движения в пространстве и времени, а также связанных с ними концепций, таких как энергия и сила .
Междисциплинарная область - область науки, которая пересекается с другими науками.

Объем биофизических исследований

Биомолекулярный масштаб
- Биомолекула
- Биомолекулярная структура
Организменный масштаб
Экологический масштаб
- Биофизическая среда

Биофизические исследования пересекаются с

Отрасли биофизики

Астробиофизика - область пересечения астрофизики и биофизики, изучающая влияние астрофизических явлений на жизнь на планете Земля или какой-либо другой планете в целом.
Медицинская биофизика — междисциплинарная область, которая применяет методы и концепции от физики к медицине или здравоохранению , от радиологии до микроскопии и наномедицины . См. также: Медицинская физика .
- Клиническая биофизика - изучает процессы и эффекты неионизирующих физических энергий, используемых в диагностических и терапевтических целях. ^[2]^[3]
Мембранная биофизика - исследование биологических мембран с использованием физических, вычислительных, математических и биофизических методов.
Молекулярная биофизика - междисциплинарная область, в которой применяются методы и концепции физики, химии, техники, математики и биологии. ^[4] понимать биомолекулярные системы и объяснять биологические функции с точки зрения молекулярной структуры, структурной организации и динамического поведения на различных уровнях сложности, от отдельных молекул до супрамолекулярных структур, вирусов и небольших живых систем.

Биофизические методы

Ученый использует стереомикроскоп, оснащенный датчиком цифрового изображения.

Биофизические методы – методы, используемые для получения информации о биологических системах на атомном или молекулярном уровне. Они пересекаются с методами многих других отраслей науки.

Биофотоника - сочетание биологии и фотоники, при этом фотоника представляет собой науку и технологию генерации, манипулирования и обнаружения фотонов, квантовых единиц света. Биофотонику также можно охарактеризовать как «разработку и применение оптических методов, особенно изображений, для изучения биологических молекул, клеток и тканей». Одним из основных преимуществ использования оптических методов, составляющих биофотонику, является то, что они сохраняют целостность исследуемых биологических клеток.
Визуализация кальция – различные оптические методы регистрации местоположения и концентрации кальция. Обычно это делается в образцах клеток и тканей с использованием либо генетически закодированных, либо химически полученных флуоресцентных красителей, указывающих кальций.
Калориметрия –
- Изотермическая титровальная калориметрия (ITC) – измеряет тепловые эффекты, вызванные взаимодействиями.
Хроматография - различные методы из этой области используются для очистки и анализа биологических молекул.
Круговой дихроизм – метод измерения хиральности образца с использованием света с круговой поляризацией . Этот метод обычно используется для определения структуры белка .
Вычислительная химия - использование численных методов для исследования структуры и динамического равновесия в биологических системах.
Криобиология - изучает влияние низких температур на живые существа.
Двойная поляризационная интерферометрия – аналитический метод, используемый для измерения в реальном времени конформации и активности широкого спектра биомолекул и их взаимодействий.
Электронная микроскопия – используется для получения изображений субклеточных структур и белков с высоким разрешением.
Электрофизиология - изучает электрические свойства клеточных мембран и предоставляет функциональные данные, часто связанные с систематическими изменениями в структуре.
- Зажим патча - предоставляет временную и электрическую информацию о клетке или части мембраны. Обычно это дает данные об электрогенных процессах, таких как активность ионных каналов или транспортеров .
Флуоресцентная спектроскопия – для обнаружения структурных перестроек, а также взаимодействий биомолекул. См. также Флуоресценция .
Силовая спектроскопия - исследует механические свойства отдельных молекул или макромолекулярных ансамблей с использованием небольших гибких кантилеверов, сфокусированного лазерного света или магнитных полей.
Гель-электрофорез – определяет массу, заряд и взаимодействие биологических молекул.
Визуализация – научная визуализация биологических материалов, обычно с помощью той или иной формы микроскопии , а иногда и косвенно, например, с помощью рентгеновской кристаллографии или компьютерной визуализации; в широком диапазоне увеличений, чтобы увидеть макромолекулы , клетки , ткани или организмы.
Масс-спектрометрия – метод, позволяющий определить молекулярную массу с большой точностью.
Микромасштабный термофорез (MST) – метод измерения сродства связывания, ферментативной активности, изменений конформации молекул и изменений размера, заряда или энтропии гидратации.
Микроскопия – используется во многих отношениях, например, для возможности использования лазерных инструментов для сканирования и передачи.
- Атомно-силовая микроскопия –
Нейровизуализация –
Нейтронная спин-эхо -спектроскопия –
Спектроскопия ядерного магнитного резонанса - метод измерения локального окружения атомных ядер внутри образца. Может использоваться для получения как структурной, так и кинетической информации о белках и малых молекулах.
- ЯМР-спектроскопия белков - дает информацию о точной структуре биологических молекул, а также о динамике.
Оптические пинцеты и магнитные пинцеты — позволяют манипулировать отдельными молекулами, предоставляя информацию о ДНК и ее взаимодействии с белками и молекулярными моторами , такими как хеликаза и РНК-полимераза .
Реология и микрореология
Спектроскопия одиночных молекул – это метод, достаточно чувствительный для обнаружения отдельных молекул и часто включающий обнаружение флуоресценции.
Малоугловое рентгеновское рассеяние (SAXS) – метод, позволяющий получить грубую молекулярную структуру с низким разрешением.
Спектрофотометрия – измерение пропускания света через различные растворы или вещества на разных длинах волн света.
- Колориметрия –
Спектроскопия и круговой дихроизм - метод обнаружения хиральных групп в молекулах, особенно для определения вторичной структуры белков .
Ультрацентрифугирование – дает информацию о форме и массе молекул.
Рентгеновская кристаллография - метод определения точной структуры молекул с атомным разрешением.

Приложения

Биофизический профиль

Биофизические структуры и явления

В молекулярной биофизике

В клеточной биофизике

Биофизические организации

Публикации по биофизике

Лица, влиятельные в биофизике

Список биофизиков

См. также

Ссылки

^ Брошюра «Карьера в биофизике», Биофизическое общество https://www.biophysical Society.org/Portals/1/PDFs/Career%20Center/Careers%20In%20Biophysical.pdf . Архивировано 30 октября 2011 г. в Wayback Machine.
^ Аарон РК, Чьомбор Д.М., Ван С., Саймон Б. Клиническая биофизика: содействие восстановлению скелета с помощью физических сил. Энн, Нью-Йоркская академия наук. Апрель 2006 г.; 1068: 513-31. Обзор.
^ Анбар, М. Клиническая биофизика: новая концепция высшего медицинского образования. J Medical Education, 56, 443–444 (1981).
^ «Что такое молекулярная биофизика?» . Архивировано из оригинала 21 августа 2016 г. Проверено 3 ноября 2011 г.

Внешние ссылки

[1] Брошюра «Карьера в биофизике», Биофизическое общество https://www.biophysical Society.org/Portals/1/PDFs/Career%20Center/Careers%20In%20Biophysical.pdf . Архивировано 30 октября 2011 г. в Wayback Machine.

[2] Аарон РК, Чьомбор Д.М., Ван С., Саймон Б. Клиническая биофизика: содействие восстановлению скелета с помощью физических сил. Энн, Нью-Йоркская академия наук. Апрель 2006 г.; 1068: 513-31. Обзор.

[3] Анбар, М. Клиническая биофизика: новая концепция высшего медицинского образования. J Medical Education, 56, 443–444 (1981).

[4] «Что такое молекулярная биофизика?» . Архивировано из оригинала 21 августа 2016 г. Проверено 3 ноября 2011 г.

[1]

[2]

[3]

[4]