Biofísica

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La Biofísica que se cultiva en el Instituto de Ciencias Físicas es afín a los estudiantes de física e informática que están interesados en aplicar sus conocimientos a la biología, así como para los estudiantes con un fondo biológico interesados en la instrumentación, cómputo, y los aspectos físicos de biología. La cooperación y entrenamiento interdisciplinario de los científicos con conocimientos de ingeniería, de las ciencias físicas, y de las ciencias naturales ha proveído a la biología con tecnologías poderosas y nuevos paradigmas apasionantes.

Una interacción cercana entre la teoría y el experimento ha proporcionado avances fundamentales en nuestra comprensión de las bases físicas de la vida. En el pasado, la extraordinaria complejidad de la vida ha limitado tanto la aplicación de modelos teóricos y la generalización de resultados experimentales. Hoy en día la biología está sufriendo un cambio fundamental con la aplicación de métodos computacionales modernos que pueden manejar cantidades muy grandes de información y pueden simular procesos biológicos muy complejos. Los experimentos, la teoría, y el modelaje molecular por medio de computadoras están trabajando mano-a-mano para resolver problemas de inaudita complejidad.

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La biofísica es la ciencia que estudia la biología con los principios y métodos de la física. Se discute si la biofísica es una rama de la física o de la biología. Desde un punto de vista puede concebirse que los conocimientos y enfoques acumulados en la física "pura" pueden aplicarse al estudio de los sistemas biológicos. En ese caso la biofísica le aporta conocimientos a la biología, pero no a la física, sin embargo, le ofrece a la física evidencia experimental que permite corroborar teorías. Ejemplos en ese sentido son la física de la audición, la biomecánica, los motores moleculares, comunicación molecular, entre otros campos de la biología abordada por la física.

Otros estudiosos consideran que existen ramas de la física que deben desarrollarse a profundidad como problemas físicos específicamente relacionados con la materia viviente. Así, por ejemplo, las polímeros biológicos (como las proteínas) no son lo suficientemente grandes como para poderlos tratar como un sistema mecánico, a la vez que no son lo suficientemente pequeños como para tratarlos como moléculas simples en solución. Los cambios energéticos que ocurren durante una reacción química catalizada por una enzima, o fenómenos como el acoplamiento químico-osmótico parecen requerir más de un enfoque físico teórico profundo que de una evaluación biológica.

Entre esos dos extremos aparecen problemas como la generación y propagación del impulso nervioso donde se requiere un pensamiento biológico, más un pensamiento físico así como algo cualitativamente nuevo que aparece con la visión integradora del problema.

Una subdisciplina de la biofísica es la dinámica molecular, que intenta explicar las propiedades químicas de las biomoléculas a través de su estructura y sus propiedades dinámicas y de equilibrio. Otra subdisciplina que se encuentra actualmente en boga es la biología de sistemas, en la que normalmente se renuncia al detalle molecular para tratar de entender las interacciones globales 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 la actualidad 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 sistema estocástico 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 biofísica estudia 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 la transferencia 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.

de los sistemas vivos.

Áreas de la Biofísica

• Biomecánica: Estudia los modelos, fenómenos y leyes que sean relevantes en el movimiento (incluyendo el estático) de los seres vivos.

• Bioacústica: Usualmente se refiere a la investigación de la producción del sonido, su dispersión a través de un medio y su recepción en animales.

• Motores moleculares: Están en el origen de todos los movimientos de los seres vivos.

• Comunicación molecular: La transmisión y recepción de información por medio de las moléculas.

• División celular: Una parte muy importante del ciclo celular en la que una célula inicial se divide para formar células hijas.

• Biomecánica

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• La biomecánica es un área de conocimiento interdisciplinaria que estudia los modelos, fenómenos y leyes que sean relevantes en el movimiento y al equilibrio (incluyendo el estático) de los seres vivos. Es una disciplina científica que tiene por objeto el estudio de las estructuras de carácter mecánico que existen en los seres vivos, fundamentalmente del cuerpo humano. Este área de conocimiento se apoya en diversas ciencias biomédicas, utilizando los conocimientos de la mecánica, la ingeniería, la anatomía, la fisiología y otras disciplinas, para estudiar el comportamiento del cuerpo humano y resolver los problemas derivados de las diversas condiciones a las que puede

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