Biofisika

Biofisika adalah salah satu cabang ilmu fisika yang menerapkan prinsip, pendekatan, atau metode fisika dalam mengkaji atau memahami suatu masalah biologi.^[1] Biofisika tergolong dalam ilmu yang relatif baru yang dapat dikaitkan dengan keberhasilan alat biofisik dalam mengungkap struktur molekul asam deoksiribonukleat (DNA).^[2]

Dasar studi biofisika telah dimulai pada abad ke-19, oleh sekelompok ahli fisiologi di Berlin, yaitu Emil du Bois-Reymond, Ernst von Brücke, Hermann von Helmholtz, dan Carl Ludwig. Kemudian pada tahun 1982, terlepas dari pencapaian keempat ilmuwan tersebut, Karl Pearson memperkenalkan istilah "Bio-Fisika" dalam bukunya yang berjudul The Grammar of Science. Buku tersebut menjelaskan mengenai ilmu yang menghubungkan ilmu biologi dengan ilmu fisika, atau yang kemudian dikenal dengan istilah biofisika.^[3]

Bidang lingkup biofisika

Biofisika digabungkan ke dalam banyak bidang biologi yang beragam. Beberapa topik penelitian di bidang biofisika atau yang melibatkan biofisika antara lain :^[4]

Biofisika membran adalah ilmu yang mempelajari tentang struktur dan fungsi biologis membran dengan menggunakan metode fisika, komputasi, matematis dan metode biofisika. Berbeda dengan biologi membran, biofisika membran berfokus tentang struktur dan fungsi membran sel, termasuk pembentukan rakit lipid dan penggandengan protein-lipid, serta karakteristik mekanisnya, dan pengaruhnya terhadap transpor paraseluler dan fenomena yang berkaitan dengan bentuk sel.^[5]
Biofisika komputasi / teoritis menggunakan pemodelan matematika, termasuk algoritma numerik untuk mempelajari prinsip-prinsip fisik yang mendasari sistem biologi.^[6]
Rekayasa protein adalah proses pengembangan, membuat atau memodifikasi protein untuk meningkatkan penggunaannya bagi manusia. Rekayasa protein merupakan cabang ilmu baru dengan banyak penelitian yang dilakukan untuk memahami pelipatan protein (protein folding) dan pengenalan prinsip desain protein (protein design).^[7]
Struktur molekuler biofisika adalah ilmu yang mempelajari tentang prinsip-prinsip fisik yang mengatur dalam sistem biomolekuler. Ilmu ini juga menjelaskan fungsi biologis dalam hal struktur molekul, organisasi struktural, dan perilaku dinamis pada berbagai tingkat kompleksitas (dari molekul tunggal hingga struktur supramolekuler, virus dan sistem kehidupan dalam skala kecil).^[8]
Mekanisme biofisika menggunakan mekanisme fisik untuk menjelaskan terjadinya proses biologis, termasuk transduksi energi dalam membran, pelipatan protein dan struktur protein yang mengarah pada fungsi tertentu, serta pergerakan sel, dan perilaku listrik sel.

Ahli Biofisika

Orang yang mahir dalam ilmu biofisika disebut ahli biofisika.^[9] Ahli biofisika mempelajari kehidupan pada setiap tingkatan, mulai dari skala molekuler hingga sel, seluruh organisme, dan bahkan tingkat ekosistem. Tujuan utamanya adalah untuk mengetahui bagaimana sistem biologis bekerja pada tingkat yang paling detail.^[10]

Beberapa pertanyaan biologis terkait biofisika, diantaranya :

Bagaimana otak memproses dan menyimpan informasi?
Bagaimana jantung memompa darah?
Bagaimana virus dapat menyerang sel?
Bagaimana tanaman memanfaatkan sinar matahari dalam proses fotosintesis?
Bagaimana gen dinyalakan dan dimatikan (yang dikenal sebagai regulasi gen)?
Bagaimana sel otot mengubah energi kimia hidrolisis ATP menjadi gaya dan gerakan mekanis?
Bagaimana satu molekul DNA yang sangat panjang terurai dan mereplikasi dirinya sendiri selama pembelahan sel? ^[11]

Penerapan biofisika

Penerapan biofisika dalam kehidupan, diantaranya :

Penggunaan lensa untuk memperbaiki penglihatan.^[12]
Pemeriksaan untuk melihat struktur tulang menggunakan sinar X, dalam bidang kesehatan.^[13]
Digunakan dalam diagnosis dan pengobatan penyakit menular, seperti tuberkulosis, malaria, dan HIV / AIDS.^[14]
Digunakan dalam pengobatan penyakit kanker.^[15]

Lihat pula

Referensi

^ "Definition of BIOPHYSICS". www.merriam-webster.com (dalam bahasa Inggris). Diarsipkan dari versi asli tanggal 2020-11-01. Diakses tanggal 2020-10-07.
^ "Biophysics | science". Encyclopedia Britannica (dalam bahasa Inggris). Diarsipkan dari versi asli tanggal 2019-04-22. Diakses tanggal 2020-10-07.
^ Andersen, Olaf S. (2016-03-08). "Introduction to Biophysics Week: What is Biophysics?". Biophysical Journal. 110 (5): E01–E03. doi:10.1016/j.bpj.2016.02.012. ISSN 0006-3495. PMC 4788750 . PMID 26958896. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2022-03-01. Diakses tanggal 2020-10-13.
^ Editors, B. D. (2017-07-31). "Biophysics". Biology Dictionary (dalam bahasa Inggris). Diarsipkan dari versi asli tanggal 2020-09-21. Diakses tanggal 2020-10-07.
^ "Membrane biophysics - Latest research and news | Nature". www.nature.com. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2019-09-26. Diakses tanggal 2020-10-08.
^ "Computational biophysics - Latest research and news | Nature". www.nature.com. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2021-07-16. Diakses tanggal 2020-10-09.
^ "protein engineering | Encyclopedia.com". www.encyclopedia.com. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2021-01-22. Diakses tanggal 2020-10-09.
^ "Molecular biophysics - Latest research and news | Nature". www.nature.com. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2020-11-30. Diakses tanggal 2020-10-09.
^ "biophysicist". TheFreeDictionary.com. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2020-10-15. Diakses tanggal 2020-10-08.
^ "Introduction - SAIP BioPhysics". biophysics.saip.org.za. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2020-10-19. Diakses tanggal 2020-10-07.
^ "What is Biophysics? | U-M LSA Biophysics". lsa.umich.edu (dalam bahasa Inggris). Diarsipkan dari versi asli tanggal 2021-07-02. Diakses tanggal 2020-10-07.
^ "Biophysics". science.jrank.org (dalam bahasa Inggris). Diarsipkan dari versi asli tanggal 2020-08-15. Diakses tanggal 2020-10-08.
^ "Biophysics | Encyclopedia.com". www.encyclopedia.com. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2021-12-02. Diakses tanggal 2020-10-08.
^ "Biophysics in the Understanding, Diagnosis and Treatment of Infectious Diseases | Medicines for Malaria Venture". www.mmv.org. Diakses tanggal 2020-10-08.
^ Pokorný, Jiří; Foletti, Alberto; Kobilková, Jitka; Jandová, Anna; Vrba, Jan; Vrba, Jan; Nedbalová, Martina; Čoček, Aleš; Danani, Andrea (2013-06-11). "Biophysical Insights into Cancer Transformation and Treatment". The Scientific World Journal. 2013. doi:10.1155/2013/195028. ISSN 2356-6140. PMC 3693169 . PMID 23844381. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2015-04-17. Diakses tanggal 2020-10-08.