Biofisica

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Biofísica

Definición

La 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.

Si nosotros no podemos explicar algunos fenómenos en laactualidad no se debe a que estos no tengan una explicación científica, sino que nosotros aún no tenemos los implementos necesarios para estudiar las causas subyacentes a esos fenómenos aún inexplicables.

La vida es una función de estado que depende de procesos estocásticos a nivel microscópico (principios microfísicos) y determinísticos a nivel macroscópico (principios macrofísicos).

Un sistemaestocástico es aquel cuyos estados microscópicos tienen causas subyacentes al azar. Un sistema determinístico es aquel cuyos estados microscópicos tienen causas subyacentes reconocibles. Ambos tipos de procesos son los sujetos de estudio de la biofísica.

La biofísica no es una rama de la física, sino de la biología. Hago esta aclaración porque en muchos libros de biofísica se dice que la biofísicaestudia los fenómenos físicos que determinan los procesos vivientes o que la biofísica es el estudio de los fenómenos biológicos desde el punto de vista de la física, lo cual es erróneo. La biofísica explica los fenómenos biológicos aplicando los principios fundamentales de la naturaleza.

Por ejemplo, la biofísica estudia los cambios de polaridad en los microtúbulos de un Paramecium, o latransferencia de energía de una partícula a otra dentro del complejo motor molecular conocido como ATP sintetasa, o la mecánica del esqueleto humano, o la dinámica de fluidos en un saltamontes, etc.

Por supuesto, la biofísica se fundamenta en los estudios proporcionados de la física; por ello, decimos que la biofísica es una ciencia interdisciplinaria.

SISTEMAS

En general, un sistema es unacantidad de materia incluida entre límites reales o imaginarios.

En biofísica, al igual que en termodinámica y mecánica cuántica, un sistema es un agregado de elementos incluidos entre límites reales o imaginarios.

La diferencia entre ambos conceptos de sistema es que en el primero el sistema es tan solo un conglomerado de masa, mientras que el concepto biofísico incluye a los agregados demateria y a los elementos que constituyen un proceso dentro de límites estructurales y/o correspondientes a la fase espacio-tiempo.

Un sistema termodinámico es aquél que puede intercambiar calor y energía con el ambiente. Los seres vivos son esencialmente sistemas termodinámicos.

Por ejemplos, una hormiga es un sistema formado por moléculas, en tanto que sus funciones nerviosas es un sistemaformado por una secuencia ordenada de procesos microfísicos.

Los sistemas pueden clasificarse en los siguientes tipos:

Sistemas abiertos, los cuales intercambian materia y energía con el ambiente.

Sistemas cerrados, los cuales solamente intercambian energía con el ambiente, pero no materia.

Sistemas aislados, los cuales no intercambian energía y materia con el ambiente. Estos sistemasson idealizados y no existen en el mundo real.

Los seres vivientes son sistemas abiertos porque intercambian materia y energía con el ambiente.

Existe un falso concepto sobre el sistema terrestre porque algunos autores han escrito que la Tierra es un sistema cuasi-cerrado, es decir que “casi” no intercambia materia con el espacio sideral. Esto es un error conceptual porque por más pequeña quesea la cantidad de materia que el sistema intercambie con su entorno, el sistema será un sistema abierto. No existen sistemas casi cerrados en la naturaleza ni en las formulaciones matemáticas.

RAMAS DE LA BIOFÍSICA

Las ramas de la biofísica son las siguientes:

Biomecánica: Estudia la mecánica del movimiento en los seres vivientes; por ejemplo, la locomoción, el vuelo, la natación, el...
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