Historia y toda la definicion de Biofísica-Prof-Manuel Diaz PDF

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Historia y toda la definicion de Biofísica-Prof-Manuel Diaz, aquí vas a encontrar todo lo concerniente a la materia biofisica...

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Biofísica 2020 2 Biofísica. Es una sub-disciplina de la Biología que estudia los principios físicos subyacentes a todos los procesos de los sistemas vivientes. La biofísica es una ciencia reduccionista porque establece que todos los fenómenos observados en la naturaleza tienen una explicación científica predecible. Concepciones sobre la biofísica La biofísica es la ciencia que estudia la biología con los principios y métodos de la física. Se discute si la biofísica es una rama de la física o de la biología. Desde un punto de vista puede concebirse que los conocimientos y enfoques acumulados en la física pura pueden aplicarse al estudio de los sistemas biológicos. En ese caso la biofísica le aporta conocimientos a la biología, pero no a la física, sin embargo, le ofrece a la física evidencia experimental que permite corroborar teorías. Ejemplos en ese sentido son la física de la audición, la biomecánica, los motores moleculares, comunicación molecular, entre otros campos de la biología abordada por la física. Otros estudiosos consideran que existen ramas de la física que deben desarrollarse a profundidad como problemas físicos específicamente relacionados con la materia viviente. Así, por ejemplo, los polímeros biológicos como las proteínas no son lo suficientemente grandes como para poderlos tratar como un sistema mecánico, a la vez que no son lo suficientemente pequeños como para tratarlos como moléculas simples en solución Los cambios energéticos que ocurren durante una reacción química catalizada por una enzima, o fenómenos como el acoplamiento químico-osmótico parecen requerir más de un enfoque físico teórico profundo que de una evaluación biológica. Importancia La biofísica en un campo interdisciplinario que aplica técnicas de las ciencias físicas para entender la estructura biológica y función a nivel molecular. El tamaño de estas moléculas varía notablemente, desde pequeños ácidos grasos y azucares hasta enormes moléculas de DNA. Consecuentemente la mayor parte del esfuerzo de la biofísica se dirige a determinar la estructura de moléculas biológicas específicas y en la manera de ensamblaje. La biofísica es un campo variado en el que intervienen la biología la física la química matemáticas ingeniería genética fisiología y medicina todas con el objetico de entender a los sistemas utilizando experimentos y Paralelo a esto los biofísicos están desarrollando nuevas herramientas computacionales basados en principios físicos establecidos que son suficientes para un experimento, además de la ayuda de las herramientas de biología molecular, debido a

que son muy útiles Los biofísicos se manejan por la curiosidad acerca de cómo los sistemas biológicas trabajan a nivel molecular. Objetivos Su objetivo primario para esto es el desarrollo de nuevas herramientas dinámicas y estructurales obtener estudios más completos de los sistemas y de las simples interacciones de las proteínas in vitro a complejas interacciones de biopolimeros en células. La Biofísica explica funciones biológicas en términos de mecanismos moleculares: descripciones físicas precisas de cómo moléculas individuales trabajan juntas como pequeñas máquinas para producir funciones biológicas específicas La resolucion de problemas clinicos facilita la integracion de conceptos enfatizando la interdisciplinariedad. En este trabajo se analiza la propuesta de un modelo didactico superador para el aprendizaje de Biofisica de Medicina encuadrado en las nuevas tendencias en educacion medica a partir del Aprendizaje Basado en Problema Qué es la biofísica? La biofísica es la disciplina que se ocupa del estudio de la biología desde el punto de vista de la física (de allí su nombre conjunto). Esta naturaleza doble o dual hace que no pueda definirse si se trata de una rama de la física próxima a la biología, o una rama de la biología próxima a la física. En todo caso, combina el espíritu teórico de la física con la posibilidad de obtener resultados experimentales comprobables, algo común en la biología. La biofísica es, en ese sentido, una de las primeras disciplinas científicas que combinan diversos enfoques de ciencias elementales, lo cual es una tendencia en alza en el mundo científico contemporáneo. Los resultados obtenidos por esta disciplina son de interés tanto para la biología, como para la física aplicada. Es una disciplina joven, al menos en su reconocimiento formal, ya que sus áreas de estudio anteceden incluso al concepto mismo de ciencia. El primer estudio biofísico propiamente dicho fue en el siglo XVII, cuando se publicaron los estudios del científico jesuita alemán Atanasio Kircher (1601-1680) sobre la bioluminiscencia animal como parte de su obra

Objeto de estudio de la biofísica El objeto de estudio de la biofísica puede definirse como el ámbito físico de la vida o la aplicación de la física a los seres vivientes. En gran medida, considera su objeto de estudio desde la perspectiva física de la mecánica clásica, o sea, la mecánica newtoniana.

Implica la exploración de fenómenos comunes en el mundo de la física, como la electricidad, la luz, el magnetismo, entre otros, pero vinculados al mundo de la biología: la bioelectricidad, la bioluminiscencia, el biomagnetismo, etcétera

Objetivos de la biofísica La biofísica es indispensable para la fabricación de prótesis. La biofísica persigue un conjunto diverso de objetivos, como pueden ser: 

Comprender el cuerpo humano y de los demás seres vivos en términos de sistemas físicos dotados de variables cuantificables como energía interna, entropía, etc.



Traducir al lenguaje de la física (o sea, describir en sus términos) algunos fenómenos particulares de la vida compleja, especialmente aquellos que involucran a las energías fundamentales: electricidad, magnetismo, gravedad, etc.



Aplicar todo el conocimiento anterior a la solución de problemas específicos, como la fabricación de prótesis, la invención de tratamientos y nuevas herramientas diagnósticas, o de nuevos materiales inspirados en la vida misma

Poner en práctica una aproximación transdisciplinaria a la física y a la biología, para así poder trascender las limitaciones de un campo específico usando las herramientas y conocimientos de otro. Ramas de la biofísica Las principales áreas de estudio de la biofísica, cada una de las cuales inaugura una rama particular de interés, son las siguientes: 

Biomecánica. Se trata del estudio de los procesos propios del cuerpo humano, comprendiéndolos como la aplicación de fuerzas internas y externas al mismo, lo cual permite pensarlos en términos como el rendimiento energético, la mecánica anatómica, etc., lo cual es útil a su vez para fabricar prótesis

Bioacuática. Como su nombre lo indica, se propone la investigación de la producción del sonido en los animales, incluido el ser humano. Ello abarca desde el comportamiento de las ondas sonoras, hasta el aparato neurofisiológico del oído. Motores celulares. Se trata de una disciplina que comprende los movimientos de los seres vivos como un proceso de transformación de energía (química, usualmente) en trabajo, pudiendo así imitarlos (para crear nanomáquinas, por ejemplo). Dinámica proteica. Se trata del estudio de los movimientos y plegamientos de las proteínas y otros constructos moleculares, de acuerdo a sus estructuras, funciones o composiciones,

aplicando en ello las leyes de la física. Comunicación molecular. Esencialmente, se trata del intercambio de información a nivel celular, tanto entre células del mismo organismo, como entre organismos unicelulares, empleando para ello principios sistémicos que bien pueden entenderse desde un punto de vista físico. El campo de estudio de la biofísica se extiende a todas las escalas de organización biológica, desde las moleculares hasta las orgánicas y otros sistemas más complejos. Dependiendo del foco de atención la biofísica puede dividirse en las siguientes ramas: – Biomecánica: estudia las estructuras de carácter mecánico que existen en los seres vivos y que permiten el movimiento de estos. – Bioelectricidad: estudia los procesos electromagnéticos y electroquímicos que ocurren en los organismos o que generan efectos sobre ellos. – Bioenergética: su objeto de estudio es la transformación de energía que ocurre en los diasistemas.

– Bioacuática: es la ciencia que investiga la producción de ondas sonoras, su transmisión por algún medio y captación por otros animales o sistemas vivientes. – Biofotónica: se enfoca en las interacciones de los seres vivos con los fotones. – Radiobiología: estudia los efectos biológicos de las radiaciones (ionizantes y no ionizantes) y sus aplicaciones en campo y laboratorio. – Dinámica proteica: estudia los movimientos moleculares de proteínas y considera su estructura, función y plegamiento. – Comunicación molecular: se centra en estudiar la generación, transmisión y recepción de información entre las moléculas.

Aplicaciones Los temas investigados por la biofísica pueden tener un solapamiento con los de la bioquímica, biología molecular, fisiología, nanotecnología,

bioingeniería, biología de sistemas, biología computacional o químicafísica, entre otros. Sin embargo, intentaremos delimitar las principales aplicaciones de la biofísica. Con el hallazgo del ADN y su estructura, la biofísica ha contribuido a la creación de vacunas, al desarrollo de técnicas de imágenes que permitan diagnosticar enfermedades y a la generación de nuevos métodos farmacológicos para tratar determinadas patologías. Con la comprensión de la biomecánica, esta rama de la biología ha permitido diseñar mejores prótesis y mejores nanomateriales con los cuales se puedan suministrar medicamentos. Hoy en día, la biofísica ha comenzado a centrarse en temas relacionados al cambio climático y otros factores ambientales. Por ejemplo se está trabajando en el desarrollo de biocombustibles a través de microorganismos vivos para sustituir a la gasolina.

Conceptos principales – Sistemas: es un agregado ordenado de elementos incluidos entre límites reales o imaginarios, que se encuentran interrelacionados e interactúan entre sí. – Proteínas: grandes moléculas que se encuentran en todas las células vivas. Se componen de una o más cadenas largas de aminoácidos que se comportan como máquinas que llevan a cabo gran variedad de funciones, como estructurales (citoesqueleto), mecánicas (músculo), bioquímicas (enzimas) y de señalización celular (hormonas). – Biomembranas: sistema de fluidos que cumplen con numerosas funciones biológicas para lo que deben adaptar su composición y diversidad. Forman parte de las células de todos los seres vivos y es el lugar donde se almacenan infinidad de moléculas pequeñas y sirve de anclaje de proteínas.

Conducción: es el flujo de calor a través de medios sólidos por la vibración interna de las moléculas, así como de los electrones libres y por choques entre ellos. – Convección: se refiere al flujo de energía a través de corrientes de un fluido (líquido o gas), es un movimiento de volúmenes de líquido o de gas. Importancia de la biofísica Lo más interesante de la perspectiva de la biofísica es que repiensa o replantea las fronteras entre el mundo de la materia (inorgánica) y el mundo de la vida (orgánica), ya que ambos están afectados por las mismas fuerzas fundamentales de la física. De ese modo, aporta una comprensión más elemental de qué cosa es la vida y qué cosa distingue a los seres vivos de la materia inanimada que los rodea. Por otro lado, la biofísica permite abordar problemas biológicos desde una perspectiva distinta, que saque provecho de los elementos de la física, como ocurre con la aplicación de rayos electromagnéticos en el examen de las células, o las resonancias nucleares magnéticas para estudiar los tejidos de los organismos sin necesidad de dañarlos o romperlos.} La biofísica es la ciencia que estudia la biología con los principios y métodos de la física. Se discute si la biofísica es una rama de la física o de la biología. Desde un punto de vista puede concebirse que los conocimientos y enfoques acumulados en la física "pura" pueden aplicarse al estudio de los sistemas biológicos. En ese caso la biofísica le aporta conocimientos a la biología, pero no a la física, sin embargo, le ofrece a la física evidencia experimental que permite corroborar teorías. Ejemplos en ese sentido son la física de la audición, la biomecánica, los motores moleculares, comunicación molecular, entre otros campos de la biología abordada por la física.

El biofísico A.V. Hill considera que la actitud mental sería la principal herramienta del biofísico. Con esta como fundamento, plantea que los biofísicos son aquellos individuos que pueden expresar un problema en términos físicos, y que no se diferencian por las técnicas particulares empleadas sino por la forma en que formulan y atacan los problemas.

Proyectos de Aprendizaje Bases para entender la biofísica

Estructuras Moleculares: Física dentro de las Moléculas Biológicas (Ac. Nucleicos y Proteínas) Termodinámica Biológica: Vías Energéticas en Sistemas vivos Biomecánica: Contracción Muscular y Sistema Circulatorio Neurobiofísica: Neuronas, Potenciales de Membrana y Sentidos La Vida: Origen y Evolución. Teorías sobre su origen y a cerca de la adquisición de complejidad...