viernes, 30 de agosto de 2019

1. PRINCIPIOS DE LA BIOFÍSICA


Por un lado, el término bio- que significa vida. La Biología es una ciencia que se encarga de estudiar la vida, la biología intenta describir todos aquellos procesos biológicos de alimentación, nutrición, relación y reproducción. Por otro lado, nos encontramos con el término física que no es nada más que el estudio de las leyes matemáticas que rigen sobre la naturaleza y las fuerzas que dirigen todos los sistemas físicos.  Una vez aclarado el panorama, es posible indicar que la Biofísica es el medio que permite al hombre acortar la distancia entre la complejidad de la vida y la sencillez de la física a través de la descripción de todos los fenómenos fisiológicos, biológicos y orgánicos mediante el uso de las leyes fisicomatemáticas. (G.Costas, 2019)
La Biofísica es considerada una ciencia interdisciplinaria debido a su gran acogida en una variedad de ramas de la ciencia:
·       Bioacústica
·       Bioenergética
·       Biomecánica
·       Bioelectricidad
·       Biofotónica
·       Radiobiología


RAMAS DE LA BIOFÍSICA

Biomecánica: La biomecánica es un área de conocimiento interdisciplinaria que estudia los fenómenos naturales que ocurren en el cuerpo humano como consecuencia de sufrir la aplicación de fuerzas de diverso origen y sirve para medir el rendimiento de acuerdo a la optimización del gasto energético. La biomecánica tiene áreas de aplicación como la medicina, la ergonomía y los deportes.


Bioelectricidad: Estudia los procesos electromagnéticos y electroquímicos que ocurren en los organismos vivientes así como también los efectos de los procesos electromagnéticos abióticos sobre los seres vivientes; por ejemplo, la transmisión de los impulsos neurolépticos, el intercambio iónico a través de las biomembranas, la generación biológica de electricidad (anguilas, rayas, etc.), la aplicación de la electrónica en biomedicina, etc. 

Bioenergética: Se dedica al estudio de las transformaciones de la energía que ocurren en los sistemas vivientes; por ejemplo, la captura de energía por los biosistemas, la transferencia de energía desde y hacia el entorno, el almacenamiento de energía en la célula, etc. La bioenergética es la parte de la biología muy relacionada con la química física, que se encarga del estudio de los procesos de absorción, transformación y entrega de energía en los sistemas biológicos.

Bioacústica: Investiga y aplica la transmisión, captación y emisión de ondas sonoras por los biosistemas. La Bioacústica es una ciencia multidisciplinaria que combina la biología y la acústica. Usualmente se refiere a la investigación de la producción del sonido, su dispersión a través de un medio y su recepción en animales (incluyendo los humanos). Utilidad medica del Sonido (Ecógrafos).

Biofotónica: se encarga del uso de la luz en el estudio de procesos biológicos a nivel molecular, celular y de tejidos. La interacción de la luz con la materia resulta en procesos tales como reflexión, transmisión, absorción, fluorescencia y esparcimiento, los cuales pueden proveer información de un sistema, por ejemplo, biológico, a diversos niveles: molecular, celular y de tejido. 

Radiobiología: Estudia los efectos biológicos de la radiación ionizante y la no ionizante y sus aplicaciones en las técnicas biológicas de campo y de laboratorio. (Rayos X, Tomografías, Resonancia magnética Nuclear. Dos grandes razones que han impulsado la investigación de los efectos biológicos de las radiaciones ionizantes sobre la materia viva son la protección radiológica, para poder utilizarlas de forma segura en aplicaciones médicas o industriales que las requieran, y la radioterapia donde las radiaciones ionizantes se utilizan principalmente para el tratamiento de neoplasias buscando preservar al máximo los órganos críticos (tejido sano).

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. Esta 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 verse sometido.  La biomecánica está íntimamente ligada a la biónica y usa algunos de sus principios, ha tenido un gran desarrollo en relación con las aplicaciones de la ingeniería a la medicina, la bioquímica y el medio ambiente, tanto a través de modelos matemáticos para el conocimiento de los sistemas biológicos como en lo que respecta a la realización de partes u órganos del cuerpo humano y también en la utilización de nuevos métodos diagnósticos.

Una gran variedad de aplicaciones incorporadas a la práctica médica; desde la clásica pata de palo, a las sofisticadas ortopedias con mando mioeléctrico y de las válvulas cardíacas a los modernos marcapasos existe toda una tradición e implantación de prótesis. Hoy en día es posible aplicar con éxito, en los procesos que intervienen en la regulación de los sistemas, modelos matemáticos que permiten simular fenómenos muy complejos en potentes ordenadores, con el control de un gran número de parámetros o con la repetición de su comportamiento.


En general, la bioenergética se relaciona con la termodinámica, haciendo especial uso de variables como la energía de Gibbs. Los cambios en la energía de Gibbs nos dan una cuantificación de la factibilidad energética de una reacción química y pueden proveer de una predicción de si la reacción podrá suceder o no. Como una característica general de la bioenergética, esta solo se interesa por los estados energéticos inicial y final de los componentes de una reacción química, los tiempos necesarios para que el cambio químico se lleve a cabo en general se desprecian. Un objetivo general de la bioenergética, es predecir si ciertos procesos son posibles o no; en general, la cinética cuantifica qué tan rápido ocurre la reacción química.

Se plantean los procesos y actividades necesarias para contar con una “Colección Bio-Sonidos” que es una colección de bioacústica (colección científica de sonidos producidos por los organismos) cuya información contribuirá al avance en el conocimiento y una mejor toma de decisiones en la conservación de nuestra biodiversidad; esta colección estará dentro del Laboratorio de Vida Silvestre de la red de Gestión en Conservación de Vida Silvestre y Salud  de la Vicerrectoría de Investigación de la Universidad Estatal a Distancia.
Se desarrollarán las actividades necesarias para el fortalecimiento en la toma de datos y análisis de bioacústica a nivel local y regional, así como los protocolos para el establecimiento de dicha colección científica.
Para ello, se determinarán los estándares técnicos para el uso, desarrollo y mantenimiento técnico y sustentable de la colección para su uso institucional y externo, así como el desarrollo de las actividades necesarias para su continuo crecimiento y uso, tanto para incorporar grabaciones como para realizar análisis que brinden información científica sobre nuestra biodiversidad.

Una característica principal de la luz es que es no invasiva, lo que la convierte en una poderosa herramienta de estudio en las ciencias de la vida, tanto a nivel de ciencia básica como en ciencia aplicada (actualmente la luz se utiliza de manera amplia en el diagnóstico, el tratamiento y la cura de diversas enfermedades). Por su naturaleza, la Biofotónica es un área multidisciplinaria que requiere de la participación de profesionales de la física, química, biología, ingeniería y medicina, entre otras disciplinas. 

Para el estudio de la Biofísica se toman en cuenta todos los niveles biológicos, orgánicos, a fin de comprender todos los fenómenos que ocurren en cada uno de ellos. Estos estudios permiten descifrar de qué forma trabajan los sistemas biológicos. A fin de comprender el funcionamiento de todos estos fenómenos y sistemas, los biofísicos están constantemente realizándose cuestionamientos como:

¿Cómo trabajan las proteínas?
Aunque son millones de veces más pequeñas que las máquinas que usamos en el día a día, las maquinas moleculares trabajan usando los mismos principios. Ellas usan energía para trabajar y los biofísicos revelan como cada paso es potenciado hacia adelante. (UASLP, s.f.)

¿Cómo las células nerviosas o neuronas se comunican?
Los biofísicos inventaron proteínas luminosas de diferentes colores y las pegaron a otras proteínas para ver el movimiento de las proteínas dentro de las células. Cada célula puede ser marcada con un color diferente haciendo posible el seguimiento de muchos caminos metabólicos y de sus interacciones. (UASLP, s.f.)

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