Esquema de biofísica - Outline of biophysics
El siguiente esquema se proporciona como una descripción general y una guía temática de la biofísica:
Biofísica : ciencia interdisciplinaria que utiliza los métodos de la física para estudiarsistemas biológicos .
Naturaleza de la biofísica
La biofísica es
- Una disciplina académica : rama del conocimiento que se enseña e investiga a nivel de colegio o universidad. Las disciplinas están definidas (en parte) y reconocidas por las revistas académicas en las que se publica la investigación y las sociedades científicas y los departamentos o facultades académicos a los que pertenecen sus practicantes.
- Un campo científico (una rama de la ciencia ): categoría ampliamente reconocida de conocimientos especializados dentro de la ciencia y, por lo general, incorpora su propia terminología y nomenclatura. Un campo de este tipo estará representado normalmente por una o más revistas científicas, donde se publica la investigación revisada por pares.
- Una ciencia natural , que busca dilucidar las reglas que gobiernan el mundo natural utilizando métodos empíricos y científicos .
- Una ciencia biológica : se ocupa del estudio de los organismos vivos , incluida su estructura, función, crecimiento, evolución , distribución y taxonomía .
- Una rama de la física : se ocupa del estudio de la materia y su movimiento a través del espacio y el tiempo, junto con conceptos relacionados como energía y fuerza .
- Una ciencia natural , que busca dilucidar las reglas que gobiernan el mundo natural utilizando métodos empíricos y científicos .
- Un campo interdisciplinario : campo de la ciencia que se superpone con otras ciencias.
Alcance de la investigación biofísica
- Escala biomolecular
- Escala de organismo
- Escala ambiental
La investigación en biofísica se superpone con
Ramas de la biofísica
- Astrobiofísica : campo de intersección entre la astrofísica y la biofísica que se ocupa de la influencia de los fenómenos astrofísicos sobre la vida en el planeta Tierra o en algún otro planeta en general.
-
Biofísica médica : campo interdisciplinario que aplica métodos y conceptos desde la física hasta la medicina o la atención médica , desde la radiología hasta la microscopía y la nanomedicina . Véase también, física médica .
- Biofísica clínica : estudia el proceso y los efectos de las energías físicas no ionizantes utilizadas con fines diagnósticos y terapéuticos.
- Biofísica de membranas : estudio de las membranas biológicas utilizando métodos físicos, computacionales, matemáticos y biofísicos.
- Biofísica molecular : campo interdisciplinario que aplica métodos y conceptos de la física, la química, la ingeniería, las matemáticas y la biología para comprender los sistemas biomoleculares y explicar la función biológica en términos de estructura molecular, organización estructural y comportamiento dinámico en varios niveles de complejidad, desde moléculas individuales hasta supramoleculares], virus y pequeños sistemas vivos.
Técnicas biofísicas
Técnicas biofísicas : métodos utilizados para obtener información sobre sistemas biológicos a nivel atómico o molecular. Se superponen con métodos de muchas otras ramas de la ciencia.
- Biofotónica : combinación de biología y fotónica, siendo la fotónica la ciencia y la tecnología de generación, manipulación y detección de fotones, unidades cuánticas de luz. La biofotónica también puede describirse como el "desarrollo y aplicación de técnicas ópticas, en particular de formación de imágenes, al estudio de moléculas, células y tejidos biológicos". Uno de los principales beneficios del uso de técnicas ópticas que componen la biofotónica es que preservan la integridad de las células biológicas que se examinan.
- Imágenes de calcio : diversas técnicas ópticas para registrar la ubicación y concentración de calcio. Normalmente, esto se hace en muestras de células y tejidos utilizando tintes indicadores de calcio fluorescentes codificados genéticamente o derivados químicamente.
-
Calorimetría -
- Calorimetría de valoración isotérmica (ITC): mide los efectos del calor provocados por las interacciones.
- Cromatografía : se utilizan diversas técnicas de este campo para la purificación y el análisis de moléculas biológicas.
- Dicroísmo circular : método para medir la quiralidad de una muestra utilizando luz polarizada circularmente . Esta técnica se usa comúnmente para determinar la estructura de las proteínas .
- Química computacional : uso de métodos numéricos para probar la estructura y el equilibrio dinámico en sistemas biológicos.
- Criobiología -
- Interferometría de polarización dual : técnica analítica utilizada para medir la conformación y la actividad en tiempo real de una amplia gama de biomoléculas y sus interacciones.
-
Electrofisiología : estudia las propiedades eléctricas de las membranas celulares y proporciona datos funcionales, a menudo relacionados con cambios sistemáticos en la estructura.
- Pinzamiento de parche : proporciona información temporal y eléctrica de una célula o una parte de la membrana. Normalmente, esto proporciona datos sobre procesos electrogénicos, como la actividad del transportador o del canal iónico .
- Microscopía electrónica : se utiliza para obtener imágenes de alta resolución de estructuras subcelulares y proteínas.
- Espectroscopia de fluorescencia : para detectar reordenamientos estructurales, así como interacciones de biomoléculas. Ver también, Fluorescencia .
- Espectroscopia de fuerza : prueba las propiedades mecánicas de moléculas individuales o conjuntos macromoleculares utilizando pequeños voladizos flexibles, luz láser enfocada o campos magnéticos.
- Electroforesis en gel : determina la masa, la carga y las interacciones de las moléculas biológicas.
- Imágenes : obtención de imágenes científicas de materiales biológicos, generalmente mediante algún tipo de microscopía , o algunas veces indirectamente, como en la cristalografía de rayos X o mediante imágenes por computadora; en una amplia gama de aumentos para ver macromoléculas , células , tejidos u organismos
- Espectrometría de masas : técnica que proporciona la masa molecular con gran precisión.
- Termoforesis a microescala (MST): método para medir las afinidades de unión, las actividades enzimáticas, los cambios en la conformación de las moléculas y los cambios en el tamaño, la carga o la entropía de hidratación.
- Microscopía : se utiliza de muchas formas, por ejemplo, para permitir el uso de instrumentos láser para escaneo y transmisión.
- Neuroimagen -
- Espectroscopía de eco de espín de neutrones -
- Espectroscopia de resonancia magnética nuclear : método para medir el entorno local de núcleos atómicos dentro de una muestra. Se puede utilizar para obtener información tanto estructural como cinética sobre proteínas y moléculas pequeñas.
- Pinzas ópticas y pinzas magnéticas : permiten la manipulación de moléculas individuales, proporcionando información sobre el ADN y su interacción con proteínas y motores moleculares , como la Helicasa y la ARN polimerasa .
- Espectroscopia de RMN : proporciona información sobre la estructura exacta de las moléculas biológicas, así como sobre la dinámica.
- Espectroscopia de molécula única : es una técnica que es lo suficientemente sensible como para detectar moléculas individuales y, a menudo, incorpora detección de fluorescencia.
- Dispersión de rayos X de ángulo pequeño (SAXS) : técnica que proporciona una estructura molecular aproximada de baja resolución.
- Espectrofotometría : medición de la transmisión de luz a través de diferentes soluciones o sustancias en diferentes longitudes de onda de luz.
- Espectroscopia y dicroísmo circular : método para detectar grupos quirales en moléculas, especialmente para determinar la estructura secundaria de proteínas
- Ultracentrifugación : brinda información sobre la forma y la masa de las moléculas
- Cristalografía de rayos X : método para determinar la estructura exacta de moléculas con resolución atómica
Aplicaciones
Estructuras y fenómenos biofísicos
En biofísica molecular
- Biofísica molecular
- Membranas biologicas
- Membranas celulares
- Bioenergética
- Canales , receptores y transportadores
- La cinética de enzimas
- Motores moleculares
- Fosfolípidos
- Proteinas
- Biofilms
- Conjuntos supramoleculares
- Ácidos nucleicos
En biofísica celular
- Biología celular
- División celular
- Migración celular
- Señalización celular
- Sistemas dinámicos
- Electrofisiología
- Señalización
- Teoría de los sistemas bioquímicos
- Análisis de control metabólico
Organizaciones de biofísica
- Sociedad Biofísica
- Asociación de Sociedades Biofísicas Europeas
- Sociedad Biofísica India
- Instituto de Biofísica ( Academia China de Ciencias )
- Instituto Nacional de Física Química y Biofísica , Estonia
- Unión Internacional de Cristalografía
- Asociación Cristalográfica Estadounidense
Publicaciones de biofísica
- Revisión anual de biofísica
- Bibliografía de biofísica
- Comunicaciones de investigación bioquímica y biofísica
- Revista biofísica
- Reseñas y cartas biofísicas
- Revista europea de biofísica
- Revista de métodos bioquímicos y biofísicos
- Revista India de Bioquímica y Biofísica
Personas influyentes en biofísica
Ver también
- Fisiomica
- Bioacústica
- Membranas biologicas
- Biónica
- Biología Computacional
- Algoritmos evolutivos
- Computación evolutiva
- Teoría evolutiva
- Biología gravitacional
- Canales de iones
- Biologia matematica
- Morfogénesis
- Músculo y contractilidad
- Negentropía
- Codificación neuronal
- Neurofísica
- Radiobiología
- Sistemas sensoriales
- Biología estructural
- Neurociencia de sistemas
- Tensegridad
- Biología teórica