Loading AI tools
ענף של מדע בין תחומי העוסק בחקר תופעות פיזיקליות בייצורים חיים ובהפעלת כלים מתחום הפיזיקה, המתמטיקה, הכימיה ומדעי המחשב לחקר מערכות ביולוגי מוויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
בִּיּוֹפִיזִיקָה (באנגלית: Biophysics) או פיזיקה ביולוגית היא ענף של מדע בין תחומי העוסק בחקר תופעות פיזיקליות ביצורים חיים ובהפעלת כלים מתחום הפיזיקה, המתמטיקה, הכימיה ומדעי המחשב לחקר מערכות ביולוגיות. לאחרונה[דרושה הבהרה], פותחו שיטות ביופיזיקליות המשלבות גם ננוטכנולוגיה, כמו גם שיטות המאפשרות לחקור מולקולות בודדות.
העיסוק בביופיזיקה החל כבר בתקופה מוקדמת בהתפתחות המדע. דוגמה לכך היא הניסוי המפורסם של גלווני במאה ה-18, בו הראה שמערכת העצבים פועלת על בסיס תופעות חשמליות. באותה תקופה לא הייתה הבחנה ברורה בין תחומי המדע השונים. למעשה, כמעט כל התפתחות משמעותית בביולוגיה קשורה בטכנולוגיות פיזיקליות, כמו השימוש הנרחב במיקרוסקופים אופטיים ואלקטרוניים. רוברט הוק, מגדולי המדענים במאה ה-17, פיתח אחד מהמיקרוסקופים האופטיים הראשונים ובעזרתו גילה שהרקמה הביולוגית מורכבת מתאים. הוא גם היה הראשון שטבע את המונח "תא חי" בספרו "מיקרוגרפיה".
עם התפתחות המדע והתמקצעות המדענים, הפכו התחומים מובחנים יותר. הביולוגיה, העוסקת במערכות מורכבות ומסובכות, התפתחה לכיוון תיאורי, תוך מתן דגש לפרטים, ואילו הפיזיקה התפתחה לכיוון כמותי, תוך שימוש במודלים פשוטים שנועדו להבין את עקרונות היסוד של הטבע, ללא התמקדות תמיד בפרטים.
באמצע המאה ה-20 התחזקה ההבנה כי הביולוגיה יכולה להפיק תועלת רבה גם מיישום שיטות פיזיקליות. פיזיקאים ומדענים נוספים סברו כי אחת הבעיות העיקריות בגישה המחקרית בביולוגיה היא התמקדות עודפת בפרטים, תוך היעדר שימוש במודלים מתמטיים ושיטות מחקר כמותניות. בשל כך, החלו פיזיקאים לעסוק גם במחקר ביולוגי, בניסויים ובתאוריה, תוך יישום הכלים המוכרים להם מתחום עיסוקם.
גילוי מבנה ה-DNA הוא דוגמה בולטת ליישום שיטות פיזיקליות בחקר מערכות ביולוגיות. המבנה פוענח על ידי ג'יימס ווטסון ופרנסיס קריק, שנעזרו בצילום 51 שביצעה רוזלינד פרנקלין באמצעות קריסטלוגרפיה בקרני רנטגן, טכנולוגיה המשמשת גם כיום לפענוח המבנה האטומי של חומרים ביולוגיים.
מודל הודג'קין-האקסלי נחשב להישג מרכזי של הביופיזיקה הקלאסית. המודל מתאר את התגובה החשמלית של תאי עצב ומסביר כיצד נוצרים אותות עצביים, שהם הבסיס לתקשורת במערכת העצבים. המודל פורסם בשנת 1952 על ידי אלן הודג'קין ואנדרו הקסלי, בעקבות מחקריהם על סיבים עצביים של דיונונים. מחקר זה זיכה אותם בפרס נובל לפיזיולוגיה או לרפואה בשנת 1963.
המעבר של פיזיקאים למחקר ביולוגי התחזק בסוף המאה ה-20, ובמאה ה-21 ישנם חוקרים רבים העוסקים בביופיזיקה באוניברסיטאות רבות. בדרך כלל אין מחלקות נפרדות לביופיזיקה, אלא חוקרים המשולבים במחלקות אחרות בהתאם לתחום ההתמחות שלהם.
בישראל קיימים מסלולי לימוד בביופיזיקה באוניברסיטת בר-אילן ובאוניברסיטת חיפה, ובאוניברסיטת תל אביב קיים מסלול משולב של פיזיקה ומדעי החיים. בנוסף, במכון ויצמן מוענק תואר מוסמך בפיזיקה ביולוגית.
הביופיזיקה עוסקת בנושאים רבים ומגוונים, ביניהם ניתן למנות את הנושאים הבאים:
המערכות הביולוגיות מאופיינות בהיותן מבוססות על תמיסות בסביבה מימית. כל מערכת מורכבות בדרך כלל ממספר רב של חלקיקים, ולכן הטיפול הפיזיקלי במערכות אלו דורש בדרך כלל שימוש בשיקולים סטטיסטיים. בנוסף, המערכות מאופיינות בכך שתחומי האנרגיה המעניינים תואמים לאנרגיה התרמית בטמפרטורת החדר. בטמפרטורות וברמות אנרגיה אלו, השיקולים הקוונטים בדרך כלל אינם משמעותיים. בין הנושאים העיקריים המהווים את הבסיס לפיזיקה של מערכות ביולוגיות ניתן למנות:
_cantilever_in_Scanning_Electron_Microscope,_magnification_1000x.JPG)
כפי שתואר למעלה, שיטות המחקר המשלבות ידע פיזיקלי ומשמשות למחקר של מערכות ביולוגיות התפתחו מאז ומתמיד ותרמו רבות להבנה הביולוגית. שיטות רבות מתפתחות גם היום, ולמעשה, כל שיטה פיזיקלית חדשנית מוצאת במהרה יישום גם לחקר מערכות ביולוגיות. הרשימה הבאה מפרטת את השיטות השימושיות ביותר:
ביופיזיקה, דף שער בספרייה הלאומיתSeamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
