آشنایی با دوره بیوفیزیک: پلی میان فیزیک و زیست‌شناسی 🧬
مباحث میان‌رشته‌ای در دهه‌های اخیر حسابی مورد توجه قرار گرفته‌اند. بیوفیزیک یکی از همین شاخه‌های میان‌رشته‌ای است که فیزیک و زیست‌شناسی رو به هم گره می‌زنه. توی این حوزه، با در نظر گرفتن اصل علیت، دنبال فهمیدن رفتارهای زیستی هستن. رفتارهایی ...
آشنایی با دوره بیوفیزیک: پلی میان فیزیک و زیست‌شناسی 🧬
مباحث میان‌رشته‌ای در دهه‌های اخیر حسابی مورد توجه قرار گرفته‌اند. بیوفیزیک یکی از همین شاخه‌های میان‌رشته‌ای است که فیزیک و زیست‌شناسی رو به هم گره می‌زنه. توی این حوزه، با در نظر گرفتن اصل علیت، دنبال فهمیدن رفتارهای زیستی هستن. رفتارهایی که از مقیاس اتمی و مولکولی شروع می‌شن و به مقیاس‌های بزرگ‌تری در سطح اعضای بدن مثل قلب و عروق می‌رسن.
دوره آموزش بیوفیزیک با هدف آموزش همین مباحث تهیه و تدوین شده. نکته جالب اینکه این دوره کاملاً رایگان در دسترس علاقه‌مندان قرار داره.
مشخصات کلی دوره
عنوان دوره: بیوفیزیک
مدرس: محمدرضا اجتهادی (از اساتید دانشگاه صنعتی شریف)
تعداد جلسات: ۲۱ جلسه ویدیویی
مدت زمان کل: حدود ۲۴ ساعت
سطح: مناسب دانشجویان تحصیلات تکمیلی و علاقه‌مندان به مباحث میان‌رشته‌ای
هزینه: رایگان ✅
این دوره برای چه کسانی مناسبه؟
آموزش بیوفیزیک برای افرادی مناسبه که علاقه‌مند به درک اصول فیزیکی حاکم بر سیستم‌های بیولوژیکی هستن. این افراد می‌تونن پیشینه‌ای در فیزیک، شیمی، زیست‌شناسی یا مهندسی داشته باشن. معمولاً آموزش بیوفیزیک در سطح کارشناسی ارشد دنبال می‌شه، ولی دوره‌های کارشناسی هم در بسیاری از دانشگاه‌ها وجود داره.
کسانی که این مسیر رو ادامه می‌دن، اغلب در دانشگاه‌ها، مؤسسات تحقیقاتی یا صنعتی مشغول به کار می‌شن. جاهایی که ممکنه روی توسعه فناوری‌ها یا تکنیک‌های جدید برای درک بهتر سیستم‌های بیولوژیکی کار کنن. یا حتی روی توسعه درمان‌ها و تشخیص‌های پزشکی جدید و بهبود درک ما از فرآیندهای زیستی پیچیده.
توی این دوره چی یاد می‌گیریم؟
در این درس، زیرشاخه‌هایی از بیوفیزیک ارائه می‌شه. اول به صورت مختصر درباره زیست‌شناسی و شیمی حیات صحبت می‌شه. مثلاً اینکه اسیدآمینه چیه یا پیوندهای هیدروژنی و آب‌دوست و آب‌گریز چه اهمیتی دارن.
بعد از این موضوع، نوبت به فیزیک مقیاس پایین می‌رسه. مکانیک آماری و پدیده‌هایی مثل پخش و هیدرودینامیک در ابعاد پایین معرفی می‌شن. سپس با استفاده از فیزیک ریزمقیاس، اجزای مختلف یک سلول بررسی می‌شه. برای مثال خواص مکانیکی غشای سلولی، کانال‌های یونی یا موتورهای مولکولی مورد مطالعه قرار می‌گیرن.
یه مثال ملموس: فرض کن می‌خوای بدونی چرا یک دارو روی یک سلول خاص اثر می‌ذاره ولی روی سلول دیگه نه. بیوفیزیک ابزارهایی بهت می‌ده که این رفتار رو در سطح مولکولی توضیح بدی.
بیوفیزیک دقیقاً چیه؟
بیوفیزیک علمی بین‌رشته‌ایه که رهیافت‌ها و روش‌هایی رو که به طور سنتی در فیزیک استفاده می‌شن، برای مطالعه پدیده‌های زیست‌شناختی به کار می‌بره. بیوفیزیک تمام مقیاس‌های سازمان‌دهی زیستی رو از مولکول‌ها گرفته تا جانداران و جمعیت‌ها در بر می‌گیره.
تحقیقات بیوفیزیکی با این شاخه‌ها هم‌پوشانی قابل‌توجهی داره:
بیوشیمی
زیست‌شناسی مولکولی
شیمی‌فیزیک
فیزیولوژی
نانوفناوری
مهندسی زیستی
زیست‌شناسی محاسباتی
بیومکانیک
زیست‌شناسی تکوینی
زیست‌شناسی سامانه‌ها
یه نگاه به تاریخچه بیوفیزیک
عبارت بیوفیزیک رو کارل پیرسون در سال ۱۸۹۲ معرفی کرد. یکی از ابهاماتی که راجع به این عنوان وجود داره، اینه که این عبارت رو در مجامع دانشگاهی برای اشاره به مطالعه کمیت‌های فیزیکی (مثل جریان الکتریکی، دما، تنش، آنتروپی) در دستگاه‌های زیستی هم به کار می‌برن. هرچند بر اساس تعریف، این موارد اصولاً در علم فیزیولوژی مطالعه می‌شن. با این حال، سایر علوم زیست‌شناختی هم روی خواص بیوفیزیکی موجودات زنده تحقیق می‌کنن؛ علومی مثل زیست‌شناسی مولکولی، زیست‌شناسی سلولی و بیوشیمی.
بیوفیزیک شاخه‌ای نسبتاً جوان از علمه. در اوایل تا اواسط قرن بیستم به عنوان یک زیرشاخه از علوم پایه شکل گرفت. ولی پایه‌های مطالعه بیوفیزیک خیلی قبل‌تر، در قرن نوزدهم، توسط گروهی از فیزیولوژیست‌ها در برلین گذاشته شد. افرادی مثل هرمان فون هلمهولتز، امیل دوبوسی-ریموند، ارنست فون براک و کارل لودویگ که همگی روی علم بیوفیزیک مطالعه می‌کردن.
در سال ۱۸۵۶، آدولف فیک (یکی از دانشجویان لودویگ) اولین کتاب درسی با عنوان بیوفیزیک رو منتشر کرد. اما اون زمان فناوری و سطح علم فیزیک به اندازه کافی پیشرفت نکرده بود که بشه سیستم‌های بیولوژیک رو به شکلی گسترده در سطح مولکولی مطالعه کرد.
محبوبیت بیوفیزیک زمانی افزایش پیدا کرد که فیزیکدان اتریشی اروین شرودینگر کتاب «زندگی چیست؟» رو در سال ۱۹۴۴ چاپ کرد. این کتاب بر اساس یه سری سخنرانی عمومی نوشته شده بود که شرودینگر در توضیح روند زندگی موجودات از طریق فیزیک و شیمی ارائه کرده بود. توی این کتاب، او این ایده رو مطرح کرد که در موجودات زنده یک مولکول وجود داره که اطلاعات ژنتیکی رو در پیوندهای کووالانسی خودش نگه می‌داره.
این ایده برای دانشمندانی مثل جیمز واتسون و فرانسیس کریک الهام‌بخش بود تا دنبال توصیف مولکول ژنتیکی برن. با کمک تحقیقات کریستالوگرافی با اشعه ایکس روزالین فرانکلین، ساختار مارپیچ مضاعف DNA در سال ۱۹۵۳ کشف شد.
بیوفیزیک؛ پلی بین دو رشته
دانشمندان فیزیک از ریاضیات برای توضیح آنچه در طبیعت اتفاق می‌افته استفاده می‌کنن. از اون طرف، دانشمندان زیست‌شناسی در پی کشف نحوه عملکرد سیستم‌های بیولوژیکی هستن. سیستم‌هایی شامل مولکول‌ها، سلول‌ها، ارگانیسم‌ها و اکوسیستم‌هایی که رفتارشون خیلی پیچیده‌ست.
تحقیقات بیولوژیکی در قرن بیست‌ویکم شامل آزمایش‌هایی می‌شه که داده‌های فیزیکی و محاسباتی زیادی تولید می‌کنن. زیست‌شناس‌ها به‌تنهایی نمی‌تونن این داده‌ها رو درک کنن یا پیش‌بینی کنن که سیستم‌های بیولوژیکی چطور بر طبق قوانین فیزیک کار می‌کنن.
اینجاست که بیوفیزیکدان‌ها وارد می‌شن. اون‌ها در علوم کمی مثل فیزیک
