생물 물리학
Biophysics
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생물물리학은 생물학 현상을 [1][2][3]연구하기 위해 전통적으로 물리학에서 사용되는 접근법과 방법을 적용하는 학문 간 과학이다.생물물리학은 분자부터 유기체, 개체군까지 모든 생물학적 조직을 포괄합니다.생물물리학 연구는 생화학, 분자생물학, 물리화학, 생리학, 나노테크놀로지, 생물공학, 컴퓨터생물학, 생물역학, 발달생물학 및 시스템생물학과 상당한 중복을 공유한다.
생물물리학이라는 용어는 1892년 [4][5]칼 피어슨에 의해 처음 도입되었다.생물물리학이라는 용어는 생물학 시스템의 물리적 양(예: 전류, 온도, 스트레스, 엔트로피)에 대한 연구를 나타내기 위해 학계에서 정기적으로 사용된다.다른 생물 과학들 또한 분자 생물학, 세포 생물학, 화학 생물학, 그리고 생화학을 포함한 생물들의 생물물리학적 특성에 대한 연구를 수행한다.
개요
분자생물물리학은 전형적으로 생화학 및 분자생물학과 유사한 생물학적 문제를 다루며, 생체분자 현상의 물리적 토대를 찾으려고 한다.이 분야의 과학자들은 DNA, RNA, 단백질 생합성 간의 상호작용과 이러한 상호작용이 어떻게 조절되는지를 포함한 세포의 다양한 시스템 간의 상호작용을 이해하는 데 관련된 연구를 수행한다.이러한 질문에 답하기 위해 매우 다양한 기술이 사용됩니다.
형광 이미징 기법뿐만 아니라 전자 현미경, X선 결정학, NMR 분광학, 원자력 현미경(AFM) 및 소각 산란(SAS) 모두 생물학적 중요 구조를 시각화하기 위해 종종 사용된다.단백질 역학은 중성자 스핀 에코 분광법에 의해 관찰될 수 있다.이중 편광 간섭계, 원형 이색성, SAXS 및 SANS와 같은 기술을 사용하여 구조의 구조 변화를 측정할 수 있습니다. 또한 광학 핀셋 또는 AFM을 사용하여 분자를 직접 조작하는 것은 힘과 거리가 나노 스케일에 있는 생물학적 사건을 모니터링하는 데 사용될 수 있습니다.분자생물물리학자는 복잡한 생물학적 사건을 통계역학, 열역학 및 화학역학 등을 통해 이해할 수 있는 상호작용하는 실체의 시스템으로 간주하는 경우가 많다.다양한 분야에서 지식과 실험 기술을 끌어냄으로써, 생물물리학자는 종종 개별 분자 또는 복합 분자의 구조와 상호작용을 직접 관찰, 모델링 또는 조작할 수 있다.
구조생물학이나 효소역학 같은 전통적인 (분자와 세포) 생물물리학 주제 외에도, 현대 생물물리학은 실험 도구와 이론 도구를 모두 포함하는 생물전자공학에서 양자생물학까지 매우 광범위한 연구를 포함한다.생물 물리학자들이 수학과 통계뿐만 아니라 물리학에서 파생된 모델과 실험 기술을 조직, 장기,[6] 인구[7], 생태계와 같은 더 큰 시스템에 적용하는 것이 점점 더 흔해지고 있다.생물물리학 모델은 조직과 뇌 전체의 신경 회로 분석뿐만 아니라 단일 뉴런의 전기 전도 연구에 광범위하게 사용된다.
생물물리학의 한 분야인 의학물리학은 방사선학에서 현미경학, 나노의학까지 물리학을 의학이나 의료에 적용하는 학문입니다.예를 들어, 물리학자 리처드 파인만은 나노의학의 미래에 대해 이론을 세웠다.그는 생물학적 기계의 의학적인 사용에 대한 아이디어에 대해 썼다(나노 기계 참조).파인만과 앨버트 히브스는 언젠가 (파인만의 표현대로) 의사를 삼킬 수 있을 정도로 어떤 수리 기계의 크기가 줄어들 수도 있다고 제안했습니다.이 아이디어는 파인만의 1959년 에세이 [8]"밑바닥에 많은 공간이 있다"에서 논의되었다.
역사
생물 물리학에 대한 초기 연구들 중 일부는 1840년대에 베를린 생리학 학파로 알려진 그룹에 의해 수행되었다.헤르만 폰 헬름홀츠, 에른스트 하인리히 베버, 칼 F. W. 루드비히, 요하네스 피터 [9]뮐러와 같은 선구자들이 그 멤버들 중에 있었다.생물물리학은 심지어 루이지 갈바니의 연구로 거슬러 올라가는 것으로 보일 수도 있다.
이 분야의 인기는 에르빈 슈뢰딩거의 "삶이란 무엇인가?"라는 책이 출간되었을 때 상승했다.1957년 이후 생물물리학자들은 현재 [10]전 세계에 약 9,000명의 회원을 가지고 있는 생물물리학 협회에 조직되어 왔다.
로버트 로젠과 같은 몇몇 저자들은 생물물리학적 방법이 생물 [11]현상의 특수성을 고려하지 않는다는 이유로 생물물리학을 비판한다.
하위 필드로 포커스
몇몇 대학과 대학들은 보통 대학원 수준의 생물물리학 전담 학과를 가지고 있지만, 많은 대학들은 대학 수준의 생물물리학 학과를 가지고 있지 않다. 대신, 생화학, 세포생물학, 화학, 컴퓨터 공학, 수학, 의학, 분자생물학, 신경과학, 파와 같은 관련 학과의 그룹을 가지고 있다.rmacology, 물리학, 그리고 생리학.대학의 학과의 강점에 따라 생물물리학 분야가 다르게 강조될 것이다.다음은 각 부서가 생물물리학 연구에 어떻게 노력을 기울이고 있는지를 보여주는 사례 목록입니다.이 리스트는 거의 모든 것을 포함하고 있지 않다.또한 각 과목이 특정 학과에만 속하는 것도 아니다.각 학회마다 규칙을 만들어 [citation needed]학과마다 겹치는 부분이 많다.
- 생물학 및 분자생물학 – 유전자 규제, 단일 단백질 역학, 생물 에너지학, 패치 클램핑, 생체역학, 생물물리학.
- 구조생물학 – 단백질, 핵산, 지질, 탄수화물 및 이들의 복합체의 옹스트롬 분해능 구조.
- 생화학 및 화학 – 생체 분자 구조, siRNA, 핵산 구조, 구조 활성 관계.
- 컴퓨터 과학 – 신경 네트워크, 생체 분자 및 약물 데이터베이스.
- 계산화학 – 분자역학 시뮬레이션, 분자도킹, 양자화학
- 생체정보학 – 배열 정렬, 구조 정렬, 단백질 구조 예측
- 수학 – 그래프/네트워크 이론, 모집단 모델링, 동적 시스템, 계통학.
- 의학 – 의학을 강조하는 생물물리학 연구.의학 생물물리학은 생리와 밀접한 관련이 있는 분야이다.신체의 다양한 측면과 체계를 물리적, 수학적 관점에서 설명합니다.예를 들어 혈류의 유체 역학, 호흡의 가스 물리학, 진단/치료에서의 방사선 등이 있습니다.생물물리학은 주로 유럽에서 많은 의과대학에서 임상전 과목으로 가르친다.
- 신경과학 – 신경 네트워크를 실험적으로 연구(뇌 슬라이싱), 이론적으로도 연구(컴퓨터 모델), 막 유전율.
- 약리학 및 생리학 – 채널로믹스, 전기생리학, 생체분자 상호작용, 세포막, 폴리케티드.
- 물리학 – 부정성, 확률적 과정, 새로운 물리적 기술과 계기의 개발 및 응용.
- 양자생물학 – 양자생물학 분야는 양자역학을 생물학적 대상과 문제에 적용합니다.시간 의존적인 염기 치환을 생성하기 위해 디코딩된 이성질체.이러한 연구는 양자 컴퓨팅에서의 응용을 시사합니다.
- 농업과 농업
이 분야에는 많은 생물물리학 기술이 독특하다.생물물리학에서의 연구 노력은 종종 훈련을 통해 생물학자, 화학자 또는 물리학자였던 과학자들에 의해 시작된다.
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레퍼런스
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원천
| 라이브러리 리소스 정보 생물 물리학 |
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In Russian, English summary. Available translations in Italian, Spanish, English, French
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외부 링크
- 생물물리학회
- Journal of Physical: 2012년 가상호 생물물리학 및 그 너머
- 생체 광물의 매개에 의한
- 학생용 학습 자원 링크 아카이브: biophysika.de (영어 60%, 독일어 40%)
