biofisica

¿Qué es la Biofísica?
La biofísica es el campo del conocimiento que utiliza los principios de la física y la química, así como los métodos del análisis matemático y de la modelación por computadora, para comprender cómo funcionan los mecanismos de los sistemas biológicos.

La biofísica es una ciencia molecular e intenta explicar las funciones biológicas en términos de estructuras moleculares yde las propiedades de moléculas específicas. El tamaño de estas moléculas varía dramáticamente, desde pequeños ácidos grasos y azúcares (~1 nm = 10-9 m), hasta moléculas como proteínas (5-10 nm), almidones (>1000 nm) y las enormemente alargadas moléculas de ADN (cuya longitud es mayor que10,000,000 nm = 1 cm, pero cuyo ancho es de sólo 20 nm, ¡proporciones semejantes a las de un resorte de 72kilómetros de longitud!).
Estas moléculas son las unidades con las que se construyen los organismos vivos y se ensamblan para formar las células, los tejidos y organismos enteros; así, forman estructuras complejas de dimensiones del orden de 10, 100, 1000, 10,000 nm e incluso más grandes. Por ejemplo, las proteínas de la leche se ensamblan para formar micelas de caseína, las cuales a su vez seagregan para formar el suero del queso; proteínas y ácidos ribonucleicos se ensamblan para formar los ribosomas, los organelos que fabrican proteínas en el interior de las células; lípidos y proteínas se ensamblan para formar las membranas celulares, que constituyen las barreras externas y las superficies internas de las células; proteínas y ADN se enrollan para formar cromosomas, los portadores delcódigo genético; y así sucesivamente.
Por estas razones, muchos esfuerzos en biofísica se dirigen a determinar la estructura de moléculas biológicas específicas, así como la de los agregados más grandes que ellas forman. Parte de estos esfuerzos requieren inventar nuevos métodos o construir nuevos instrumentos para visualizar estas estructuras. Muchos de los nuevos desarrollos de la microscopíabiológica forman parte de estos esfuerzos.
¿Qué estudia la Biofísica?
Los problemas biológicos que interesan a la Biofísica son tan diversos como los organismos vivos:
· ¿Cómo polímeros lineales formados por solamente 20 aminoácidos diferentes se pliegan para formar proteínas con estructuras tridimensionales precisas y con funciones biológicas específicas?
· ¿Cómo una gigantesca molécula de ADN sedesenrolla y se replica exactamente a sí misma durante la división celular y cómo dirige la producción de proteínas?
· ¿Cómo el sonido, la luz, los aromas, los sabores, los contactos son detectados por órganos sensoriales y convertidos en impulsos eléctricos que proveen al cerebro de información sobre el mundo exterior?
· ¿Cómo una célula muscular convierte la energía química de la hidrólisis delATP en fuerza mecánica y movimiento?
· ¿Cómo hace la membrana celular, una barrera de lípido impermeable a moléculas solubles en agua, para transportar selectivamente tales moléculas a través de su interior hidrofóbico?
La Biofísica intenta responder estas preguntas usando un enfoque multidisciplinario. Las moléculas específicas que participan en los procesos biológicos se identifican usandolas técnicas del análisis químico y bioquímico. Las interacciones y estructuras moleculares se determinan usando técnicas espectroscópicas de la física y la química. Por último, la relación entre la función biológica y la estructura molecular se investiga usando instrumentos físicos altamente precisos y sensibles, así como utilizando técnicas que son capaces de monitorear las propiedades o elmovimiento de grupos específicos de moléculas o, en lo que constituyen adelantos novedosos excitantes, utilizando técnicas capaces de visualizar y manipular moléculas individuales, así como de estudiar su comportamiento.
La Biofísica explica funciones biológicas en términos de mecanismos moleculares: descripciones físicas precisas de cómo moléculas individuales trabajan juntas como pequeñas...