biofìsica

sf. [sec. XX; bio-+fisica]. Parte della biologia che studia con metodi fisici e matematici lo stato della materia vivente e la natura dei fenomeni che in essa si svolgono. La biofisica è sorta come branca della fisiologia, ma con l'invenzione delle moderne attrezzature di indagine biologica (microscopio elettronico, ultracentrifuga differenziale, diffrattometro, spettrofotofluorimetro ecc.), e il conseguente perfezionamento delle tecniche di studio, ha assunto il carattere di disciplina autonoma. In seno alla biofisica, che è in fase di continua evoluzione, si possono riconoscere alcuni settori specialistici tra cui la biofisica molecolare, la biofisica matematica e teorica, la radiobiologia o biofisica delle radiazioni, la biofisica fisiologica, erede della biofisica classica. In ciascuno di tali settori sono stati ottenuti risultati di rilevante importanza sia dal punto di vista teorico sia applicativo. La biofisica molecolare, grazie soprattutto ai metodi di diffrazione dei raggi X, ha permesso di decifrare la struttura e la configurazione di varie macromolecole biologiche, tra cui gli acidi nucleici, alcuni virus, proteine, ecc., creando le premesse per l'esplorazione del meccanismo catalitico degli enzimi. È stata inoltre scoperta la natura di polmone molecolare dell'emoglobina che, ritenuta in passato un semplice vettore dell'ossigeno, appare come una vera struttura prensile, capace di deformarsi per assumere o cedere l'ossigeno a seconda delle necessità tissutali. Con l'applicazione in biologia della spettroscopia all'ultravioletto e all'infrarosso si sono ulteriormente allargate le conoscenze sul meccanismo degli scambi energetici nella materia vivente; il microscopio elettronico ha d'altro canto evidenziato le intime alterazioni strutturali provocate nei tessuti da alcune malattie; di tali alterazioni il microscopio a scansione ha poi offerto immagini tridimensionali. Tra gli altri importanti risultati conseguiti dalla biofisica molecolare occorre ricordare: la separazione all'ultracentrifuga dei vari componenti cellulari, l'isolamento e la purificazione di numerosi enzimi, le nuove acquisizioni sulla fotosintesi clorofilliana, sui processi del lavoro muscolare e del trasporto attraverso membrane biologiche, i dati sulla trasmissione degli impulsi nervosi e sull'interazione tra farmaci e recettori specifici. Nell'ambito della radiobiologia sono andate perfezionandosi le applicazioni mediche dell'energia radiante, ed è stata in parte chiarita la natura delle lesioni cellulari prodotte dalle radiazioni ionizzanti e ultraviolette. In particolare, lo studio delle mutazioni geniche in cellule germinali o somatiche irradiate ha fornito dati preziosi sulle basi molecolari della cancerogenesile malattie ereditarie. Con l'impiego degli isotopi radioattivi è possibile studiare la cinetica intraorganica di numerosi farmaci e agenti chimici esogeni, oltre al metabolismo degli ormoni, delle vitamine e di altri componenti tissutali. Alcuni metodi isotopici vengono ormai largamente impiegati in clinica a fini diagnostici. Risultati di grande rilievo si sono avuti anche nel settore della biofisica fisiologica; si possono ricordare, per esempio, le osservazioni sul meccanismo della visione, sui movimenti delle cellule, sui collegamenti neuro-endocrini, sui fenomeni bioelettrici, sul comportamento dell'organismo nello spazio e in risposta alle sollecitazioni delle alte velocità. Alla comprensione più chiara dei fenomeni biologici ha notevolmente contribuito in biofisica la matematica, con l'elaborazione di teorie capaci di esprimere in formule fisico-matematiche i processi vitali e il significato di determinate strutture organiche. Attualmente è possibile costruire modelli matematici che riproducono con notevole aderenza alcuni fenomeni biologici complessi, tra cui, per esempio, la mitosi, la conduzione degli impulsi lungo le fibre nervose, la cinetica dei principali mediatori chimici. L'elaborazione biomatematica rivela analogie sorprendenti tra i diversi organismi, indicando la possibilità di una configurazione unitaria dell'intero mondo organico sulla base di principi matematici generali.

Bibliografia

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