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Biofisica

Che cos'è la biofisica?

La biofisica è quella disciplina biologica che si occupa dei problemi al limite tra la fisica, la chimica e la biologia e il cui aspetto fondamentale è l'impiego di metodi e di idee propri della chimica e della fisica per studiare e comprendere le strutture degli organismi viventi e i meccanismi dei processi vitali.

Tali processi, a qualsiasi livello vengano studiati (livello molecolare o livello macroscopico), mostrano infatti la complessa base chimica e fisica della vita, richiedendo alle scienze fisiche un continuo progresso per poter interpretare le misurazioni fisiche dei sistemi biologici.

Molti famosi scienziati del passato, quali ad esempio l'italiano A. Volta, il tedesco H. L. von Helmholtz e il francese J. L. M. Poiseuille, erano in realtà biofisici in quanto il loro contributo scientifico interessa sia la biologia che la fisica; in particolare H. L. von Helmholtz cercava di spiegare i problemi biologici in termini fisici.

Il riconoscimento della biofisica come campo d'indagine a sé stante è invece piuttosto recente e si può far risalire all'invenzione di nuovi strumenti fisici - che hanno enormemente facilitato le ricerche biofisiche - quali il microscopio elettronico, l'ultracentrifuga e l'amplificatore elettronico.

Entro la biofisica si distinguono diverse specializzazioni:

  • la biofisica molecolare;
  • la biofisica delle radiazioni;
  • la biofisica fisiologica;
  • la biofisica matematica o teorica.

La biofisica molecolare è quella branca della biofisica che si occupa dello studio delle biomolecole. Le apparecchiature fisiche impiegate per tale tipo di ricerca sono l'ultracentrifuga, il microscopio elettronico e gli apparecchi per la diffrazione dei raggi X.

La biofisica delle radiazioni si occupa di studiare la risposta degli organismi viventi alle radiazioni ionizzanti (raggi α, raggi ß, raggi γ e raggi X) e alla luce UV. Tale risposta può portare o alla morte delle cellule e dei tessuti, se non dell'intero organismo, o in una mutazione che può avvenire sia in cellule germinali, sia in cellule somatiche.

La biofisica fisiologica utilizza meccanismi fisici per spiegare il comportamento e le funzioni degli organismi viventi e per studiare il loro comportamento alle forze fisiche. Come si trasmettono gli impulsi nervosi, qual è il meccanismo della contrazione muscolare, quale quello della visione; come funzionano l'udito, il tatto, l'olfatto; perché le cellule viventi assorbono certe sostanze e ne secernono altre: questi gli interrogativi che la biofisica fisiologica si è posta e ai quali, almeno in buona parte, ha risposto.

Argomenti strettamente affini sono le alterazioni del normale comportamento degli organismi viventi, uomo incluso, che si instaurano al variare delle condizioni ambientali. Importante, nell'era spaziale, è lo studio delle alterazioni che si determinano nell'individuo sottoposto a forti accelerazioni.

La biofisica matematica o teorica si prefigge di spiegare in termini fisici e matematici il comportamento degli organismi viventi. I processi biologici vengono esaminati in termini termodinamici, idrodinamici e di meccanica statistica. Vengono inoltre studiati modelli matematici che simulino, con la migliore aderenza alla realtà, i processi biologici.

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