Definición de biofísica

1. f. Ciencia que estudia los fenómenos físicos de la fisiología.

1. Disciplina que pretende comprender las operaciones de los sistemas biológicos en función de las entidades físicas elementales que los componen, esto es, moléculas, átomos, electrones, núcleos y cuantos de energía. Emplea de ordinario instrumentos físicos en sus intentos experimentales y destaca el análisis matemático, cuantitativo, de la conducta de los seres vivos.
   
   Los primeros estudios biofísicos comprenden los de Julius Robert von Mayer sobre el análisis de la conservación de la energía en los sistemas vivos y los de Hermán von Helmholtz sobre los mecanismos de la visión y de la audición. El desarrollo de la física nuclear y atómica y de la ingeniería electrónica durante la primera mitad del siglo xx puso a disposición para el análisis de las acciones biológicas un inmenso surtido de nuevos instrumentos físicos y una comprensión mucho más clara de la naturaleza de los fenómenos atómicos y moleculares. Así, ulteriores análisis de la física de la visión demostraron que el ojo humano posee una extrema sensibilidad física para la luz y que es capaz de reaccionar a uno o varios cuantos de luz. El Microscopio electrónico permite una detallada visión de las estructuras celulares cuya longitud es del orden de dos y media diezmillonésimas de centímetro y ha revelado el tamaño y forma de materiales biológicos tan diversos como los virus, las fibras de colágeno y los materiales que forman las paredes de las células animales y bacteriales. Las grandes mejoras realizadas en los instrumentos de medida eléctricos han permitido analizar con precisión los pequeñísimos voltajes generados por el cerebro, el corazón y otros órganos. Estos procedimientos se han erigido en herramientas de trabajo tanto para la diagnosis médica como para la investigación (v. Electroencefalógrafo; Electrocardiógrafo). Las medidas de voltaje y de intensidad de corriente en células nerviosas aisladas se emplean en investigaciones para explicar la naturaleza de la bioelectricidad y la transmisión de los impulsos por los nervios.
   
   Métodos más recientes de análisis matemático han permitido aplicar la técnica de la difracción de rayos X a la determinación exacta de la estructura incluso de las moléculas gigantes que caracterizan los sistemas vivientes. A este procedimiento se debe la primera explicación de la estructura tridimendional de las moléculas de Proteína, de la que están compuestas todas las enzimas, así como de los ácidos nucleicos que determinan la constitución hereditaria de todas las células. Los aparatos de electroforesis, que separan moléculas de diferentes densidades de carga por superficie mediante sus distintas movilidades en un campo eléctrico constante, sirven para analizar y purificar los componentes de mezclas biológicas complejas como la sangre. Por medio de la ultracentrífuga (v. Centrífuga), que logra aceleraciones 200000 veces la de la gravedad, es posible analizar, separar y determinar pesos moleculares de moléculas complejas, procedimiento útil en especial para identificar el papel importante de las lipoproteínas en la enfermedad llamada Arteriosclerosis.
   
   La demostración realizada por Herman Joseph Müller en 1926 de que los rayos X pueden producir mutaciones de genes en los organismos abrió un inmenso campo a la investigación física de los procesos genéticos (v. Genética). Esta primera herramienta para producir cambios en la constitución hereditaria de los seres vivos continúa siendo el procedimiento más ampliamente usado para estudiar los procesos mutacionales. Numerosos son los datos obtenidos sobre la manera como estos agentes pueden producir una gran ruptura de los cromosomas celulares o mutaciones sencillas de genes. La disposición de otras fuentes de radiación de alta energía, tales como las partículas alfa, beta y neutrones, ha intensificado las investigaciones radiobiológicas en un intento de explicar los miles de modos diferentes por los que estas partículas de elevada, energía pueden cambiar los sistemas biológicos (v. Energía atómica, Radiobiología). Estas radiaciones, al desorganizar casualmente los enlaces químicos altamente específicos de los que depende la integridad de los sistemas vivos, son capaces de producir una tremenda variedad de efectos patológicos en células, tejidos y órganos. La presencia de oxígeno libre, O2, intensifica muchas variedades de daños producidos por la radiación, mientras que ciertos antioxidantes y otros productos químicos proporcionan una apreciable cantidad de protección. Algunos tejidos como la piel, las gónadas, los órganos que forman la sangre y la lente del ojo son, particularmente, sensibles a la radiación. La secuencia molecular de acontecimientos entre la absorción inicial de la radiación en los tejidos vivos y los últimos daños fisiológicos o genéticos resultantes es casi enteramente desconocida.
   
   Quizás el más útil elemento de trabajo con que cuenta la Investigación biológica sea el rastreo isotópico. Por medio de los Isótopos estables, que se descubren mediante el espectrógrafo de masa, o de isótopos radiactivos, que se miden con el electroscopio o contadores Geiger-Müller, proporcionales o de centelleo, es posible rastrear las transformaciones biológicas de cantidades sumamente pequeñas de casi todas las sustancias (v. Geiger-Müller, Contador). Estas técnicas hacen posible, como nunca lo ha sido, la identificación sistemática de los eslabones en las cadenas de sucesos químicos que tienen lugar en distintos tipos de células en salud y enfermedad y proporcionan una abundante cantidad de nueva información virtualmente en todos los dominios de la Biología y de la Medicina. Así, el mecanismo de la acción de variadas drogas, las fases específicas en la síntesis de las proteínas, la dinámica de la invasión de células huésped por virus y los cambios genéticos específicos inducidos en las células por tratamiento con fracciones de ácidos nucleicos de otras células se iluminan todos activamente mediante estudios con trazadores que permiten la identificación de las fases intermedias en cada secuencia. En el plano clínico, el rastreo radioisotópico ha dado lugar a nuevos ensayos diagnósticos como la medida de la función tiroidea con yodo-131, la medida del tiempo de circulación de la sangre con sodio-24, la medida del volumen de sangre con albúmina radiactivada con yodo-131 y la localización de tumores con varios compuestos radiactivos isotópicamente. Los isótopos radiactivos han encontrado también un cierto número de aplicaciones en medicina y quizá la más notable de ellas es el tratamiento extraordinariamente eficaz de la enfermedad llamada eritremia con fósforo-32.

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