Biofyzika ... vedný odbor 21. storočia ?

Prezentace na téma: "Biofyzika ... vedný odbor 21. storočia ?"— Transkript prezentace:

1 Biofyzika ... vedný odbor 21. storočia ?

2 Ako možno definovať biofyziku?
Biofyzika je interdisciplinárna vedná disciplína, v ktorej sa využívajú fyzikálne postupy a metódy na štúdium funkcií, štruktúr a energetiky biologických objektov. Biofyzika je veda, v ktorej sa biologické objekty študujú z fyzikálneho hľadiska v snahe o exaktný fyzikálno-chemický popis biologických dejov.

3 „Konkurenčné“ definície biofyziky
Biofyzika je to, čo robia biofyzici. Za biofyziku považujeme to, čo sa publikuje v biofyzikálnych časopisoch.

4 Čím sa zaoberá biofyzika?
Biofyzika skúma procesy dôležité pre život na úrovni atómov, molekúl, molekulových komplexov, buniek, tkanív, organizmov

5 Vedné disciplíny súvisiace s biofyzikou
Biochémia Molekulová a bunková biológia Farmakológia a fyziológia Počítačová fyzika a chémia Informatika Bioelektronika

6 Aké otázky sa kladú v biofyzike?
Aký je mechanizmus činnosti proteínových „strojov“? Ako medzi sebou komunikujú nervové bunky?

7 Aké otázky sa kladú v biofyzike?
Ako sa vírusy dostávajú do buniek a ako sa tam rozmnožujú? Akým spôsobom dokážu rastliny využiť energiu slnečného žiarenia na tvorbu potravy pre živočíchy?

8 Aké otázky sa kladú v biofyzike?
Ako sa dá skoro diagnostikovať rakovina a ako ju efektívne liečiť? Ako vplýva teplota, hluk, elektromagnetické žiarenie na ľudský organizmus?

9 Čo je špeciálne na biologických – živých systémoch?
Základné znaky živého systému: sebareprodukcia existencia metabolizmu evolúcia epigenéza (vlastnosť systému, ktorá umožňuje zvyšovať jeho zložitosť a komplexnosť)

10 Čo je špeciálne na biologických – živých systémoch?
Molekuly „života“ (nukleové kyseliny, bielkoviny, biologické membrány) majú polymérny charakter. Existencia organických kódov (genetický, histónový, cukorný). Živé systémy sú modulárne a zároveň synergické.

11 Štruktúra biofyziky Molekulová biofyzika Bunková biofyzika
Medicínska biofyzika Environmentálna biofyzika Radiačná biofyzika

12 Molekulová biofyzika Štúdium štruktúry a funkcií biomolekúl
úloha biomolekúl v biologickom organizme konformačné stavy a konformačné prechody biomakromolekúl vzťah medzi konformáciou a funkčnosťou biomakromolekúl interakcie medzi biomakromolekulami interakcie biopolymérov s nízkomolekulovými ligandami

13 Molekulová biofyzika

14 Molekulová biofyzika: metodológia
Kvantová mechanika a chémia vnútro- a medzi-molekulové interakcie Termodynamika a štatistická fyzika konformačné stavy a prechody v biopolyméroch, väzobné konštanty, transportné procesy Biochemická kinetika enzýmova kinetika, kinetika transportných procesov Počítačová fyzika molekulové modelovanie, modelovanie regulačných a riadiacich procesov v biologických systémoch

15 Molekulová biofyzika: metodológia
RTG analýza Mikroskopia fluorescenčná AFM Optické metódy UV-VIS absorpčná spektroskopia, fluorescenčná spektroskopia, infračervená spektroskopia, kruhový dichroizmus

16 Molekulová biofyzika: metodológia
Metódy magnetickej rezonancie Laserova spektroskopia

17 Molekulová biofyzika: metodológia
Mikrokalorimetrické metódy izotermálna titračná kalorimetria diferenčná skenujúca kalorimetria Separačné metódy chromatografia elektroforéza ultracentrifugácia Hmotnostná spektroskopia

18 Bunková biofyzika Štúdium metabolických, regulačných a bioenergetických procesov prebiehajúcich v bunke popis signálnych ciest v bunke, charakterizácia signálnych molekúl a receptorov popis regulačných a kontrolných mechanizmov fenomenológia bioenergetických procesov, oxidatívna fosforylácia a fotosyntéza

19 Bunková biofyzika

20 Bunková biofyzika

21 Medicínska biofyzika Štúdium fyzikálno-chemickej podstaty fyziologických a patologických procesov a princípov diagnostiky a terapie ochorení fyzikálno-chemické vlastnosti tkanív a orgánov charakterizácia zmyslového vnímania odhaľovanie mechanizmov a príčin ochorení zefektívňovanie rozličných terapeutických prístupov využitie širokej škály fyzikálnych zobrazovacích metód pri diagnostike rôznych chorôb

22 Medicínska biofyzika

23 Radiačná a enviromentálna biofyzika
Štúdium mechanizmov pôsobenia vonkajších fyzikálnych faktorov na biologické organizmy. fyzikálne faktory ovplyvňujúce biologické systémy: radiačné žiarenie tlak teplota hluk vlhkosť vzduchu elektromagnetické žiarenie (ultrafialové, viditeľné, infračervené, mikrovlnné) kozmické žiarenie

24 Radiačná a enviromentálna biofyzika
Radiácia Životné prostredie

25 Blízka budúcnosť biofyziky
Dôležité nevyriešené problémy: mechanizmus zbaľovania bielkovín do natívneho stavu diferenciácia tkanív regulačná a riadiace procesy v bunkách a organizmoch liečba rakoviny a vírusových ochorení podstata vedomia a inteligencie individualizovaná terapia

26 Prečo je biofyzika dôležitá?
Príspevok k riešeniu dôležitých problémov: nové zdroje energie zabezpečenie dostatočnej a kvalitnej výživy zachovanie biologickej diverzity riešenie problémov s globálnym otepľovaním ochrana životného prostredia (čistá voda a vzduch) hľadanie nových metód pri liečbe civilizačných ochorení odhaľovanie fyzikálno-chemickej podstaty procesov nevyhnutných pre život

27 Ďakujem za pozornosť