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Ramas de la biología

¿Qué es la biofísica? Conoce sus ramas de estudio y su historia

Biofísica

La biofísica es el estudio de los fenómenos y los procesos físicos en los seres vivos, en escalas que abarcan moléculas, células, tejidos y organismos. Los biofísicos utilizan los principios y métodos de la física para comprender los sistemas biológicos. Es una ciencia interdisciplinaria, estrechamente relacionada con la biología cuantitativa y de sistemas.

La física utiliza leyes matemáticas para explicar el mundo natural, y puede aplicarse a organismos y sistemas biológicos para obtener una visión de su funcionamiento. Muy similar a lo que hace la biología matemática.

La investigación en biofísica ha ayudado a prevenir y tratar enfermedades, avanzar en el desarrollo de fármacos y crear tecnología para permitir a los humanos vivir de manera más sostenible y proteger el entorno cambiante.

Areas de biofisica

La biofísica está incorporada en muchas áreas diversas de la biología. Algunos temas de investigación en biofísica o que incluyen biofísica incluyen:

Biofísica de membrana: el estudio de la estructura y función de las membranas celulares, incluidos los canales iónicos, las proteínas y los receptores integrados en ellas.

Biofísica
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Biofísica computacional / teórica: uso de modelos matemáticos para estudiar sistemas biológicos.

Ingeniería de proteínas: creación y modificación de proteínas para avanzar en biología sintética. A menudo se utiliza para promover la salud humana en forma de nuevos tratamientos de enfermedades.

Estructuras moleculares: la biofísica estudia las estructuras moleculares de moléculas biológicas que incluyen proteínas, ácidos nucleicos y lípidos.

Mecanismos: uso de mecanismos físicos para explicar la ocurrencia de procesos biológicos. Algunos mecanismos físicos incluyen la transducción de energía en membranas, el plegamiento de proteínas y la estructura que conduce a funciones específicas, el movimiento celular y el comportamiento eléctrico de las células.

Historia de la biofísica

La biofísica es una rama relativamente joven de la ciencia; surgió como un subcampo definido desde principios hasta mediados del siglo XX. Sin embargo, los fundamentos para el estudio de la biofísica fueron establecidos mucho antes, en el siglo XIX, por un grupo de fisiólogos en Berlín.

Biofísica
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La escuela de fisiólogos de Berlín incluía a Hermann von Helmholtz, Emil DuBois-Reymond, Ernst von Brücke y Carl Ludwig. En 1856, Adolf Fick, uno de los estudiantes de Ludwig, incluso publicó el primer libro de texto de biofísica. Pero la tecnología en física no había avanzado lo suficiente en este momento para estudiar las formas de vida de manera detallada, como a nivel molecular.

En la primera mitad del siglo XX, los científicos alemanes dominaron la biofísica. Estudiaron los campos electromagnéticos y la luz, y se preocuparon principalmente por estudiar los efectos de la radiación en los seres vivos.

La popularidad de la biofísica aumentó cuando el físico austriaco Erwin Schrödinger publicó el libro ¿Qué es la vida? en 1944. Este libro se basó en una serie de conferencias públicas que Schrödinger dio sobre la explicación de los procesos de los seres vivos a través de la física y la química. En él, propuso la idea de que había una molécula en los seres vivos que contenían información genética en enlaces covalentes.

Esto inspiró a científicos como James Watson y Francis Crick a buscar y caracterizar la molécula genética, y con la ayuda de la investigación de la cristalografía de rayos X de Rosalind Franklin, descubrieron la estructura de doble hélice del ADN en 1953.

A mediados del siglo XX, los programas de biofísica habían surgido y ganado popularidad en otros países, y entre 1950 y 1970, la investigación en biofísica se produjo a un ritmo más rápido que nunca.

Además del descubrimiento del ADN y su estructura, las técnicas de biofísica también se utilizaron para crear vacunas, desarrollar técnicas de imagen como MRI y CAT para ayudar a los médicos a diagnosticar enfermedades y crear nuevos métodos de tratamiento como diálisis, radioterapia y marcapasos.

Actualmente, la biofísica también ha comenzado a centrarse en temas relacionados con el cambio climático de la Tierra. Por ejemplo, algunos biofísicos están trabajando en el desarrollo de biocombustibles a partir de microorganismos vivos que podrían reemplazar la gasolina como combustible.

Biofísica
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¿Cómo se estudia la biofísica?

Algunas universidades ofrecen títulos de licenciatura en biofísica, mientras que otras solo ofrecen un título de biofísica a nivel de posgrado (es decir, una maestría y / o doctorado).

Los títulos de biofísica están muy enfocados en los cursos de física y biofísica, y generalmente aquellos que se especializan en biofísica también deben tomar numerosas clases de matemáticas y química.

A nivel de pregrado, uno puede esperar tomar cursos de química general y orgánica, cálculo, mecánica, álgebra lineal y bioquímica. Otros cursos posibles incluyen biología celular, genética., biología molecular, estadística y biología computacional, entre otros.

Otro componente importante de muchos títulos de biofísica es la investigación; algunos programas requieren que la investigación en un laboratorio se realice durante un cierto número de semestres, que culminan en un proyecto de investigación de alto nivel.

Los cursos específicos que se ofrecen en un programa principal de biofísica pueden variar de una universidad a otra, pero la especialización en biofísica preparará adecuadamente a un estudiante para comenzar su carrera en investigación biofísica.

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Si un estudiante está interesado en la biofísica pero su facultad no ofrece un grado de biofísica, a menudo hay programas similares que se encuentran en otras carreras que incluyen muchos de los mismos cursos.

La especialización en física es otra buena opción, y uno puede considerar agregar otra mayor o menor en bioquímica, química o biología según los intereses de investigación y los programas ofrecidos.

Carreras Biofísicas

Las opciones de carrera más comunes para los biofísicos incluyen investigación, enseñanza o una combinación de ambas. Generalmente, se necesita una maestría para convertirse en profesor de biofísica, gerente de laboratorio o investigador asociado, mientras que un doctorado es necesario para ser el investigador principal de un laboratorio de investigación.

Los investigadores principales diseñan experimentos y supervisan todas las investigaciones que se realizan en un laboratorio, mientras que los gerentes de laboratorio y los asociados de investigación tienen una función más de apoyo y ayudan al investigador principal a llevar a cabo su investigación.

Aquellos con títulos de licenciatura pueden obtener puestos como técnicos de investigación, que también son importantes en el laboratorio. Los técnicos de investigación realizan gran parte del trabajo de laboratorio de los experimentos científicos, lo que le da al investigador principal tiempo para escribir artículos científicos, propuestas de investigación y subvenciones.