Biofísica

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Biofísica, estudio interdisciplinario de los problemas y fenómenos biológicos mediante el uso de los principios y las técnicas de la física. La ciencia de la biofísica se desarrolló después de la II Guerra Mundial, favorecida por la aplicación de la física nuclear a los sistemas biológicos, incluyendo la investigación de los efectos de la radiación sobre la materia viva. En el curso de estos estudios los físicos colaboraron con biólogos y abordaron problemas de la biología, lo que determinó el desarrollo de la biofísica como un nuevo campo científico.

Hoy en día la biofísica está estrechamente relacionada con diversas disciplinas de la biología, entre las que se incluyen la bioquímica, la genética, la biología molecular, la microbiología, la fisiología, la neurobiología, la histología y la virología. La biofísica, prolongación de la física y la fisicoquímica, se basa en técnicas derivadas de la ciencia física, aunque centrada en problemas de índole biológica.

Un área importante de estudio de la biofísica abarca el análisis detallado de la estructura de las moléculas en los sistemas vivos. El descubrimiento más conocido a este respecto es el modelo del ácido desoxirribonucleico (ADN), el material que contiene la herencia genética (véase Ácidos nucleicos). Este modelo constituye la base del mayor logro de la biología molecular y de la genética en los últimos años, que se formula a partir de los datos de la cristalografía con rayos-x. Técnicas cristalográficas similares han demostrado ser de gran valor en la determinación de las estructuras de la mioglobina y la hemoglobina, pigmentos transportadores de oxígeno a los músculos y glóbulos rojos respectivamente, y de enzimas como la lisozima y la ribonucleasa.

Otro área importante de la biofísica ha sido el estudio de la transmisión de información en forma de impulsos en las células nerviosas de los organismos. Cada información se transmite en la forma de fenómenos discretos, llamados potenciales de acción, y está determinada por la frecuencia a la que son transmitidos y por las conexiones que cada célula establece con sus vecinas. Por ejemplo, el biofísico británico Alan Lloyd Hodgkin y el físico Andrew Fielding Huxley estudiaron las células nerviosas del calamar, cuyo gran tamaño permite la colocación de varios electrodos directamente en el interior de las células. Mediante una acertada combinación de la electroquímica, la electrónica moderna y los modelos matemáticos, fueron capaces de demostrar que el potencial de acción estaba producido por cambios selectivos en la permeabilidad de la membrana celular al sodio y al potasio. Desde entonces, se ha aplicado esta técnica con leves modificaciones a otros tejidos excitables, y en la actualidad constituye la base de todos los intentos de comprender el funcionamiento del sistema nervioso.

En la actualidad, el dominio de la biofísica abarca subsistemas biológicos tan reducidos que se estudian mejor con las técnicas de la mecánica cuántica. Puede ser aplicada también a sistemas biológicos más grandes y a sus interacciones, como las existentes entre varios órganos corporales, los cuales se pueden analizar verificando así la teoría.