Βιοφυσική

Abstract

Το συγκεκριμένο βιβλίο απευθύνεται σε μηχανικούς αλλά και σε όσους ασχολούνται με τις επιστήμες υγείας. Αρχικά, γίνεται μια σύντομη ιστορική αναδρομή και μια εισαγωγή στο αντικείμενο το οποίο πραγματεύεται η Βιοφυσική. Στη συνέχεια, αυτό συγκρίνεται με το αντικείμενο άλλων συναφών επιστημών, όπως η Ιατρική Φυσική και η Βιολογία. Επίσης, αναφέρονται και αναλύονται οι υποδιαιρέσεις της Βιοφυσικής. Σκοπός του βιβλίου είναι να αναπτύξει με τη σειρά θέματα Βιοφυσικής από το μικρόκοσμο φτάνοντας σταδιακά σε μεγαλύτερες και πιο πολυσύνθετες δομές. Αναλυτικότερα, ξεκινά από θέματα που πραγματεύεται η Βιοφυσική σχετικά με τα μόρια, τις δυνάμεις που αναπτύσσονται μεταξύ των μορίων, τον ρόλο και τις φυσικές ιδιότητες του νερού στα βιολογικά συστήματα, τα βιοπολυμερή (όπως πρωτεΐνες, DNA, RNA κ.α.), τα κύτταρα, τους ιστούς, τα όργανα και φτάνει μέχρι τους οργανισμούς. Ιδιαίτερη αναφορά γίνεται στη Βιοφυσική των ερεθισμάτων, τους υποδοχείς ερεθισμάτων, τη μεταφορά ερεθίσματος, την αντλία Να-Κ, καθώς και την εφαρμογή αυτών στη Βιοφυσική της όρασης και της ακοής. Αναλύονται οι φυσικές ιδιότητες των υγρών (υδροστατική, ωσμωτική πίεση, υδροδυναμική, στρωτή και τυρβώδης ροή) και ο τρόπος με τον οποίο αυτές επηρεάζουν τα βιολογικά συστήματα. Αναλύονται τα μοριακά φαινόμενα μεταφοράς σε διαλύματα βιολογικών υγρών (διάχυση, Νόμοι του Fick κ.α.). Επιπρόσθετα, αναλύεται η επίδραση φυσικών παραγόντων στην έμβια ύλη, όπως ιοντίζουσες και μη ιοντίζουσες ακτινοβολίες, θερμότητα, ηλεκτρικό ρεύμα κ.ά. Πέραν αυτών, το βιβλίο πραγματεύεται τις βιολογικές εφαρμογές της θερμοδυναμικής. Αναλύονται οι φυσικές αρχές, ο τρόπος λειτουργίας, καθώς και οι εφαρμογές πλήθους μεθόδων οι οποίες χρησιμοποιούνται στη Βιοφυσική. Ειδικότερα, αναλύονται μέθοδοι όπως η φυγοκέντρηση, η ηλεκτροφόρηση, η χρωματογραφία, η περίθλαση ακτίνων -Χ, ο πυρηνικός μαγνητικός συντονισμός (NMR), η οπτική και ηλεκτρονική μικροσκοπία, η φασματοσκοπία υπερύθρου, η φασματοσκοπία Raman, ο μετρητής κυττάρων Coulter κ.ά.

This particular book is not only addressed to engineers but also to those involved in the health sciences. Initially, there is a brief historical review and an introduction to the subject of Biophysics, which is compared to the subject of other related sciences, such as Medical Physics and Biology. The disciplines of Biophysics are also mentioned and analyzed. The purpose of the book is to develop Biophysics topics from the smallest structures, gradually reaching the larger and more complex ones. In more detail, it begins with issues dealt with by Biophysics regarding molecules and the intermolecular forces, the role and physical properties of water in biological systems, biopolymers (such as proteins, DNA, RNA, etc.), the cells, tissues, organs and even organisms. Special reference is made to the sensory Biophysics, the sensory receptors, the nerve impulse, the Na-K pump cycle, as well as the application of these to the Biophysics of vision and hearing. The physical properties of liquids (hydrostatic, osmotic pressure, hydrodynamics, laminar and turbulent flow), and how they affect biological systems are analyzed. Molecular transport phenomena in biological fluid solutions are also analyzed (diffusion, Fick's Laws, etc.). In addition, the effect of physical factors on living matter is discussed, such as ionizing and non-ionizing radiation, heat, electric current, etc. Apart from the above, the textbook deals with the biological applications of thermodynamics. The physical principles, the way of operation as well as the applications of many methods used in Biophysics are analyzed and discussed thoroughly. In particular, methods such as centrifugation, electrophoresis, chromatography, X-ray diffraction, nuclear magnetic resonance (NMR), optical and electron microscopy, infrared spectroscopy, Raman spectroscopy, Coulter cell counter, etc. are presented and discussed in detail.