الفيزياء الحيوية هو المجال الذي يطبق نظريات وأساليب الفيزياء لفهم كيفية عمل الأنظمة البيولوجية ولمزيد من معلومات عن الفيزياء الحيوية تابع هذا المقال
معلومات عن الفيزياء الحيوية
كانت الفيزياء الحيوية حاسمة في فهم آليات كيفية صنع جزيئات الحياة، وكيف تتحرك أجزاء مختلفة من الخلية وتعمل، وكيف تعمل الأنظمة المعقدة في أجسامنا – الدماغ، الدورة الدموية، جهاز المناعة، وغيرها.
الفيزياء الحيوية حقل علمي نابض بالحياة حيث يقوم علماء من مجالات عديدة بما في ذلك الرياضيات والكيمياء والفيزياء والهندسة والصيدلة وعلوم المواد، باستخدام مهاراتهم لاستكشاف وتطوير أدوات جديدة لفهم كيفية عمل علم الأحياء.
الفيزياء الحيوية: علم التجسير
- يستخدم علماء الفيزياء الرياضيات لشرح ما يحدث في الطبيعة.
- يريد علماء الحياة فهم كيفية عمل الأنظمة البيولوجية.
- وتشمل هذه الأنظمة الجزيئات والخلايا والكائنات الحية والنظم الإيكولوجية المعقدة للغاية.
- تتضمن البحوث البيولوجية في القرن الحادي والعشرين تجارب تنتج كميات هائلة من البيانات.
- يمكن لعلماء الأحياء البدء في فهم هذه البيانات أو التنبؤ بكيفية عمل هذه الأنظمة.
ماذا يفعل علماء الفيزياء الحيوية
يعمل الفيزيائيون الحيويون على تطوير طرق للتغلب على المرض، والقضاء على الجوع العالمي، وإنتاج مصادر الطاقة المتجددة، وتصميم التقنيات الحديثة، وحل ألغاز علمية لا تحصى.
باختصار، إن الفيزيائيين البيولوجيين هم في طليعة حل مشاكل الإنسان القديمة وكذلك مشاكل المستقبل.
تحليل البيانات والهيكل
تم حل بنية الحمض النووي في عام 1953 باستخدام الفيزياء الحيوية، وكان هذا الاكتشاف بالغ الأهمية لإظهار كيف أن الحمض النووي يشبه مخططًا للحياة.
الآن يمكننا قراءة تسلسل الحمض النووي من آلاف البشر وجميع أنواع الكائنات الحية. التقنيات البيوفيزيائية ضرورية أيضا لتحليل هذه الكميات الهائلة من البيانات.
نمذجة الحاسوب
يقوم علماء الفيزياء الحيوية بتطوير واستخدام أساليب النمذجة الحاسوبية لرؤية ومعالجة أشكال وهياكل البروتينات، والفيروسات، والجزيئات المعقدة الأخرى، والمعلومات الحيوية اللازمة لتطوير أهداف دوائية جديدة، أو فهم كيفية تحور البروتينات وتسبب نمو الأورام.
جزيئات في الحركة
يدرس المتخصصون في الفيزياء الحيوية كيف تتحرك الهرمونات حول الخلية وكيف تتواصل الخلايا مع بعضها البعض.
باستخدام علامات الفلورسنت، تمكن علماء الفيزياء الحيوية من جعل الخلايا تتوهج مثل يراعة تحت الميكروسكوب والتعرف على نظام النقل الداخلي المتطور للخلية.
علم الأعصاب
يقوم علماء الفيزياء الحيوية ببناء نماذج حاسوبية تسمى الشبكات العصبية لتوضيح كيفية عمل الدماغ والجهاز العصبي، مما يؤدي إلى فهم جديد لكيفية معالجة المعلومات البصرية والسمعية.
الهندسة الحيوية، النانوتكنولوجي، المواد الحيوية
كان للفيزياء الحيوية دور هام في فهم الميكانيكا الحيوية وتطبيق هذه المعلومات على تصميم أطراف صناعية أفضل، وأفضل المواد النانوية لتوصيل الدواء.
التصوير الطبي
طور علماء الفيزياء الحيوية تقنيات تصوير تشخيصية متطورة، بما في ذلك التصوير بالرنين المغناطيسي والتصوير المقطعي المحوسب ومسح PET.
تستمر الفيزياء الحيوية في تطوير تكنولوجيا أكثر أمانًا وأسرع وأكثر دقة لتحسين التصوير الطبي وتعليمنا المزيد عن أعمال الجسم الداخلية.
التطبيقات الطبية
كانت الفيزياء الحيوية ضرورية لتطوير العديد من المعالجات والأجهزة المنقذة للحياة بما في ذلك غسيل الكلى والعلاج الإشعاعي وأجهزة تنظيم ضربات القلب وأجهزة تنظيم ضربات القلب وصمامات القلب الاصطناعية.
النظم البيئية
يقيس الفيزياء الحيوية البيئية ونماذج جميع جوانب البيئة من الستراتوسفير إلى الفتحات العميقة في المحيط. الباحثون الفيزيائيون البيئيون يبحثون في المجتمعات الميكروبية المتنوعة التي تعيش في كل مكان من هذا الكوكب، يتتبعون الملوثات عبر الغلاف الجوي، ويجدون طرقًا لتحويل الطحالب إلى وقود حيوي.
علماء الفيزياء الحيوية
علماء الفيزياء الحيوية هم معلمون وباحثون في علم الأحياء والفيزياء والهندسة والعديد من المجالات الأخرى.
وهم يعملون في الجامعات والمستشفيات والشركات الناشئة التقنية والشركات الهندسية التي تطور اختبارات تشخيصية جديدة أو أنظمة توصيل الدواء أو الوقود الحيوي المحتمل.
يقوم الفيزيائيون الحيويون بتطوير نماذج حاسوبية لمعرفة السبب في أن سلالة جديدة من الأنفلونزا تفلت من الجهاز المناعي أو أنها تصنع نماذج ثلاثية الأبعاد لهياكل بروتينية جديدة لفهم كيفية عملها بشكل أفضل.
يمارسون القانون في مجالات متخصصة مثل الملكية الفكرية ، ويكتبون عن العلوم من خلال المطبوعات أو على الإنترنت، ويعملون في الحكومة لتقديم المشورة إلى الهيئات التشريعية.
أولئك الذين تدربوا في الفيزياء الحيوية لديهم إمكانيات مهنية غير محدودة.
المراجع
