Översikt över biofysik

Följande disposition tillhandahålls som en översikt över och aktuell guide till biofysik:

Biofysik – tvärvetenskaplig vetenskap som använder fysikens metoder för att studera biologiska system.

Biofysikens natur

Biofysik är

En akademisk disciplin – kunskapsgren som lärs ut och formas på högskole- eller universitetsnivå. Discipliner definieras (delvis) och erkänns av de akademiska tidskrifter där forskningen publiceras, och de lärda sällskap och akademiska institutioner eller fakulteter som deras utövare tillhör.
Ett vetenskapligt område (en gren av vetenskap ) – en allmänt erkänd kategori av specialiserad expertis inom vetenskap, och förkroppsligar vanligtvis sin egen terminologi och nomenklatur. Ett sådant område kommer vanligtvis att representeras av en eller flera vetenskapliga tidskrifter, där peer reviewed forskning publiceras.
- En naturvetenskap – en som försöker belysa de regler som styr den naturliga världen med hjälp av empiriska och vetenskapliga metoder .
  - En biologisk vetenskap - sysselsatt med studiet av levande organismer , inklusive deras struktur, funktion, tillväxt, evolution , distribution och taxonomi .
  - En gren av fysiken – som sysslar med studiet av materia och dess rörelse genom rum och tid, tillsammans med relaterade begrepp som energi och kraft .
Ett tvärvetenskapligt fält – vetenskapsområde som överlappar med andra vetenskaper

Omfattning av biofysikforskning

Biomolekylär skala
- Biomolekyl
- Biomolekylär struktur
Organismisk skala
Miljöskala
- Biofysisk miljö

Biofysikforskning överlappar med

Filialer av biofysik

Astrobiofysik – skärningsfältet mellan astrofysik och biofysik som handlar om de astrofysiska fenomenens inflytande på livet på planeten jorden eller någon annan planet i allmänhet.
Medicinsk biofysik – tvärvetenskapligt område som tillämpar metoder och begrepp från fysik till medicin eller sjukvård , allt från radiologi till mikroskopi och nanomedicin . Se även, medicinsk fysik .
- Klinisk biofysik – studerar processen och effekterna av icke-joniserande fysiska energier som används för diagnostiska och terapeutiska ändamål.
Membranbiofysik – studie av biologiska membran med hjälp av fysikaliska, beräkningsmässiga, matematiska och biofysiska metoder.
Molekylär biofysik – tvärvetenskapligt område som tillämpar metoder och begrepp från fysik, kemi, teknik, matematik och biologi för att förstå biomolekylära system och förklara biologisk funktion i termer av molekylär struktur, strukturell organisation och dynamiskt beteende på olika komplexitetsnivåer, från enskilda molekyler till supramolekylära]strukturer, virus och små levande system.

Biofysiska tekniker

Forskare använder ett stereomikroskop utrustat med en digital bildupptagning

Biofysiska tekniker – metoder som används för att få information om biologiska system på atomär eller molekylär nivå. De överlappar med metoder från många andra vetenskapsgrenar.

Biofotonik – kombination av biologi och fotonik, där fotonik är vetenskapen och tekniken för generering, manipulation och detektion av fotoner, kvantenheter av ljus. Biofotonik kan också beskrivas som "utveckling och tillämpning av optiska tekniker, särskilt avbildning, för studier av biologiska molekyler, celler och vävnad". En av de största fördelarna med att använda optiska tekniker som utgör biofotonik är att de bevarar integriteten hos de biologiska celler som undersöks.
Kalciumavbildning – olika optiska tekniker för att registrera lokalisering och koncentration av kalcium. Vanligtvis görs detta i cell- och vävnadsprover med användning av antingen genetiskt kodade eller kemiskt härledda fluorescerande kalciumindikerande färgämnen.
Kalorimetri –
- Isotermisk titreringskalorimetri (ITC) – mäter värmeeffekterna som orsakas av interaktioner.
Kromatografi – olika tekniker från detta område används för rening och analys av biologiska molekyler
Circular Dichroism – metod för att mäta kiralitet hos ett prov med hjälp av cirkulärt polariserat ljus . Denna teknik används ofta för att bestämma proteinstruktur .
Beräkningskemi – användning av numeriska metoder för att undersöka strukturen och den dynamiska jämvikten i biologiska system.
Kryobiologi –
Dual Polarization Interferometry – analytisk teknik som används för att mäta realtidskonformationen och aktiviteten hos ett brett spektrum av biomolekyler och deras interaktioner.
Elektrofysiologi – studerar elektriska egenskaper hos cellmembran och tillhandahåller funktionella data, ofta relaterade till systematiska förändringar i struktur.
- Lappklämning – ger tidsmässig och elektrisk information om en cell eller en del av membranet. Typiskt ger detta data om elektrogena processer, såsom jonkanal eller transportöraktivitet .
Elektronmikroskopi – används för att få högupplösta bilder av subcellulära strukturer och proteiner.
Fluorescensspektroskopi – för att detektera strukturella omarrangemang, såväl som interaktioner mellan biomolekyler. Se även Fluorescens .
Kraftspektroskopi – sonderar de mekaniska egenskaperna hos enskilda molekyler eller makromolekylära sammansättningar med hjälp av små flexibla konsoler, fokuserat laserljus eller magnetiska fält.
Gelelektrofores – bestämmer massan, laddningen och interaktionerna mellan biologiska molekyler
Avbildning – vetenskaplig avbildning av biologiskt material, vanligtvis genom någon form av mikroskopi , eller ibland indirekt, såsom i röntgenkristallografi eller genom datoravbildning; vid ett brett spektrum av förstoringar för att se makromolekyler , celler , vävnader eller organismer
Masspektrometri – teknik som ger molekylmassan med stor noggrannhet.
Microscale Thermophoresis (MST) – metod för att mäta bindningsaffiniteter, enzymatiska aktiviteter, förändringar i molekylkonformation och förändringar i storlek, laddning eller hydratiseringsentropi.
Mikroskopi – används på många sätt, till exempel för att möjliggöra användning av laserinstrument för skanning och överföring.
- Atomkraftsmikroskopi –
Neuroimaging –
Neutronspin ekospektroskopi –
Kärnmagnetisk resonansspektroskopi – metod för att mäta den lokala miljön för atomkärnor i ett prov. Kan användas för att härleda både strukturell och kinetisk information om proteiner och små molekyler.
NMR- spektroskopi – ger information om den exakta strukturen hos biologiska molekyler, såväl som om dynamik
Optisk pincett och magnetisk pincett – möjliggör manipulering av enskilda molekyler, ger information om DNA och dess interaktion med proteiner och molekylära motorer , såsom Helicase och RNA-polymeras .
Reologi och mikroreologi
Enkelmolekylspektroskopi – är en teknik som är tillräckligt känslig för att detektera enstaka molekyler och som ofta innehåller fluorescensdetektion.
Small angle X-ray scattering (SAXS) – teknik som ger en grov molekylstruktur med låg upplösning.
Spektrofotometri – mätning av överföringen av ljus genom olika lösningar eller ämnen vid olika våglängder av ljus.
- Kolorimetri –
Spektroskopi och cirkulär dikroism – metod för att detektera kirala grupper i molekyler, speciellt för att bestämma proteiners sekundära struktur
Ultracentrifugering – ger information om molekylers form och massa
Röntgenkristallografi – metod för att bestämma den exakta strukturen av molekyler med atomär upplösning