Biofysik är ett forskningsområde som utnyttjar principer och metoder inom fysiken för att studera biologiska system på molekylär, cell- eller organismnivå. Det kan omfatta analyser av fysikaliska processer som kemisk binding, struktur och dynamik hos biomolekyler, signaltransduktion i celler, transportfenomen över cellytor, tillämpningar av medicinsk fysik inom diagnostik och terapi, samt studier av komplexa system som existerar inom levande organismer och populationer.
"Biofysikaliska fenomen" refererar till de fysiska processer och fenomen som sker inom eller mellan levande organismer och deras omgivning. Detta kan inkludera interaktioner på cellulär nivå, såsom proteinkemiska reaktioner och genuttryck, samt större skalor som energiöverföring, elektrisk signalering och mekanisk deformation i vävnader och organ. Biofysikaliska fenomen kan också omfatta studiet av hur fysiska stimuli påverkar levande system, till exempel ljusabsorption, termoreglering och magnetoreception.
I en enkel mening kan "biofysikaliska processer" definieras som de fysiska processer och fenomen som sker inom organiska system, såsom celler och levande organismer. Dessa processer inkluderar interaktioner mellan strukturer på molekylär nivå, till exempel proteiner och DNA, samt större skalor som celldelning, transport över cellytan och signalsubstanser som reglerar cellers funktion. Biofysikaliska processer är av central betydelse för att förstå hur levande system fungerar på en grundläggande nivå.
Teoretiska modeller som efterliknar förlopp hos biologiska processer eller sjukdomar. För sjukdomsmodeller hos levande djur
Datorbaserade, funktionella modeller av fysiska system och förlopp, som t ex kemiska processer.
Den gren av kemin som omfattar kemiska processer och däri ingående ämnen hos levande organismer.
Proteiner är komplexa biomolekyler, byggda av aminosyror som kedjas samman i en polymer. De utför viktiga funktioner inom levande organismers celler, såsom att fungera som strukturella komponenter, hormoner, enzymer och signalsubstanser. Proteinernas specifika aminosyrasekvens bestämmer deras tertiärstruktur och därmed också deras funktionella egenskaper.
Experimentella eller teoretiska modeller för undersökning av molekylers form, elektroniska egenskaper eller interaktioner. Hit hör även analoga molekyler, datorframställd grafik och mekaniska strukturer.
Termodynamik är en gren inom fysiken som deals med studiet av system och processer där energiförändringar sker, och hur denna energi omvandlas och överförs mellan system. Termodynamiken beskriver tre lagar (eller principier) som ger oss insikt i hur energin i ett system kan förändras under en process. Dessa lagar är:
En (schematisk) beräkningsmetod bestående av en serie algebraiska formler och/eller logiska steg för lösning av ett givet problem.
"Molecular Dynamics Simulation" är en beräkningsmetod inom molekylär modellering där man studerar system av atomar partiklar och deras rörelser över tiden. Metoden bygger på att lösa Newtons rörelselagar för varje partikel i simulerade volymer, vilket möjliggör en detaljerad analys av systemets dynamiska egenskaper, inklusive struktur, konformation och termodynamisk beteende. Detta används ofta för att undersöka biokemiska processer på molekylär nivå, till exempel proteiners flexibilitet, ligandbindning och kemiska reaktioner.
Proteinveckning, eller proteinfoldning, är den process där ett proteinmolekyl plattar ut sig självt och bildar en tredimensionell struktur, som är nödvändig för dess funktion. Denna process sker spontant och är styrd av interaktionerna mellan de aminosyror som proteinets sekvens består av. Fel i proteinveckningen kan leda till att proteinet inte fungerar korrekt, vilket kan orsaka sjukdomar.
Lipidlager med en tjocklek av två molekyler. Dubbellagersystem används ofta som modeller för biologiska membran.
Det fett- och proteinhaltiga, och selektivt genomsläppliga, membran som omger cytoplasman i prokaryota och eukaryota celler. Hos de flesta typer av mikrobiella celler gränsar den utåt till cellväggen.
I en medicinsk kontext kan 'vatten' referera till vattendricket i kroppen, även kallat kroppsvatten. Detta är allt det vätska som finns inuti och utanpå celler i kroppen. Kroppsvatten består av två huvudsakliga kompartment: intracellulärt vatten, som befinner sig inne i cellerna, och extracellulärt vatten, som befinner sig utanför cellerna. Extracellulärt vatten kan delas upp i vätska i blodkärlen (plasma) och interstitialvätska, som är vätskan mellan celler.
I enkelhet kan 'proteinkonfiguration' definieras som den specifika rymdstrukturen och orienteringen hos de aminosyror som utgör ett protein. Denna konfiguration bestäms av proteinkedjans primära struktur (sekvensen av aminosyror) samt hur dessa aminosyror är hopfogade och vevda i rummet, vilket kallas för sekundär, tertiär och kvartär struktur. Proteinkonfigurationen har en direkt betydelse för proteinets funktion och stabilitet.
Läran om förloppsdynamik i kemiska och fysikaliska system.
"Biomechanical phenomena" refer to the mechanical laws and principles that govern the functioning of biological systems, such as the human body. These phenomena describe how forces and motion affect the structure and function of living tissues, organs, and organ systems. They are studied in the field of biomechanics, which applies engineering principles to understand and solve problems related to biological systems. Examples of biomechanical phenomena include the way bones and muscles work together to produce movement, the forces that act on the heart during a cardiac cycle, or the mechanics of breathing.
I en enkel mening kan "nukleinsyrakonfiguration" referera till den specifika rymden eller position som en nukleotid eller ett baspar tar upp i en nukleinsyra, såsom DNA eller RNA. Detta inkluderar vilken sida av strängen varje nukleotid befinner sig på, och i vilket läge de är rotade. I DNA utgörs konfigurationen ofta av en dubbelhelix med antiparallella strängar, där varje baspar består av en adenin (A) som parar sig med en timin (T), och en guanin (G) som parar sig med en cytosin (C). I RNA är konfigurationen ofta en enkelsträngad helix, där uracil (U) ersätter timin (T) som basparningspartner till adenin (A).
En deoxiribonukleotidpolymer som utgör den grundläggande genetiska substansen i alla celler. Eukaryota och prokaryota organismer har normalt sitt DNA ordnat i dubbelsträngade strukturer, men i många viktiga biologiska processer ingår under vissa skeden enkla strängar. DNA, som består av en flersockerarts-fosfatstam med utskott av puriner (adenin och guanin) och pyrimidiner (tymin och cytosin), bildar en dubbelspiral som hålls ihop med vätebindningar mellan purinerna och pyrimidinerna (adenin mot tymin (AT) och guanin mot cytosin (GC)).
Spänningsskillnaderna över ett membran. För cellmembran beräknas de genom att spänningen uppmätt på utsidan membranet subtraheras från den spänning som uppmätts innanför membranet. Potentialskillnaderna beror på olikheter i koncentrationen av kalium, natrium, klorid och andra joner utanför och innanför membranen hos celler eller organeller. För retningsbara celler varierar membranens vilopotential mellan -30 och -100 mV. Fysikaliska, kemiska eller elektriska stimuli kan bidra till att öka den negativa potentialen (hyperpolarisering) eller minska den (depolarisering).
"Proteinbindning refererar till den process där ett protein binder specifikt till ett annat molekylärt substance, såsom en liten molekyl, ett annat protein eller en jon, vanligtvis genom non-kovalenta interaktioner som hydrogenbindning, Van der Waals-kräfter och elektrostatiska attraktioner. Denna bindning kan regulera funktionen hos det bundna substanceet och är av central betydelse för många biologiska processer, inklusive signaltransduktion, enzymsk aktivitet och transport av molekyler inom cellen."
Beskrivningar av specifika sekvenser av aminosyror, kolhydrater eller nukleotider som publicerats och/eller deponerats och hålls tillgängliga i databaser som t ex Genbank, EMBL, NBRF eller andra sekvensdataarkiv.
"Tidsfaktorer" refererar inom medicinen till de aspekter av tiden som kan spela in på en persons hälsa, sjukdomsutveckling eller svar på behandling. Detta kan omfatta sådant som tidpunkt för exponering för en skada eller en infektion, tid som har gått sedan symtom uppstod, eller den tid det tar för en behandling att verka. Tidsfaktorer kan vara av avgörande betydelse för att ställa diagnoser, planera behandlingar och förutse prognoser.