Biyofiziğin Vazgeçilmezliği

Okuma Süresi: 4 Dakika  | Yazdır

Biyofizik,

biyoloji ve fizik arasındaki köprüdür. Biyoloji, tüm karmaşıklığı ile yaşamı, yiyecek bulmak, iletişim kurmak, çevreyi algılamak ve üremek için uğraşan organizmaları inceler . Öte yandan, fizik, doğanın matematiksel kurallarını araştırır ve ideal sistemleri işleten güçler hakkında ayrıntılı tahminler yapar. Yaşamın karmaşıklığı ile fizik kanunlarının yalınlığı arasındaki zorlu sorunlarla da biyofizik ilgilenir.
Biyofizik yaşamdaki modelleri tanımlayan ilkeleri arar. İlkelerin çözümlenmesi oranında, ortaya detaylı, test edilebilir öngörüler çıkar.

Biyofizikçiler, atom ve moleküllerden hücrelere, organizmalardan çevreye kadar her basamaktaki yaşamı incelerken, laboratuvarlardan gelen yeni bilgilerle, uzmanlıklarını uygulayabilecekleri, yeni şeyler öğrenebilecekleri yeni alanları keşfederler. Amaçları biyolojik sistemlerin nasıl işlediğini bulmaktır.

Örneğin: “Protein makineleri” nasıl çalışır? Üretip kullandığımız makinelerden milyonlarca kere daha küçük olsalar da, moleküler makineler aynı prensiplerle çalışırlar. Bir işi yapmak için de enerji kullanırlar. Ökaryot hücrelerde bulunan bir tür taşıyıcı motor protein olan, mitoz, mayoz ve hücre içi taşıma işlemlerinde önemli bir görev yapan kinesin, bir maddeyi yürüyüş davranışı sergileyerek iletir. İleteceği maddeyi mikrotübüller üzerinde taşır. Enerjisi de ATP’nin ,hidrolizi ile tedarik edilir. Sinir hücreleri nasıl iletişim kurarlar? Biyofizikçiler, hücreler tarafından kullanılan kimyasallar için renkli protein etiketleri kullanmayı düşündüler. Böylece, her hücre, etiketlenmiş olduğu kimyasalı kullandığı için farklı bir renk aldığından izlenmesi mümkün oldu. Peki, virüsler hücreleri nasıl istila ediyor? Bitkiler beslenmek için güneş ışığını nasıl kullanıyor? Bu tür sayısız soru ve yanıtları biyofiziğin konuları arasındadır.

DNA ve proteinlerde atomların nasıl düzenlendiğini de biyofizik açıklamıştır. Protein molekülleri vücudun kimyasal reaksiyonlarını gerçekleştirmektedir. Ekstremiteleri hareket ettiren kasların itme ve çekme hareketlerini gerçekleştirirler. Proteinler, gözlerimizin, kulaklarımızın, burnumuzun ve derimizin malzemesidir. Gıdayı enerjiye, ışığı görmeye dönüştürürler. Hastalıklara karşı bağışıklığın mimarlarıdır. Proteinler, hücrelerin içindeki onarım işlerini yapar ve büyümeyi düzenler. Beyindeki elektrik sinyallerinin aç kapa düğmesidirler. Vücudumuzdaki DNA planlarını okuyup gelecek nesiller için kopyalarlar.

Bir otomobilin nasıl çalıştığını öğrenmek için, öncelikle parçaların nasıl bir araya geldiğini bilmemiz gerekir. Biyofizik sayesinde, binlerce atomun, 50.000’den fazla proteinin tam olarak neresinde olduğunu biliyoruz. Fizikçilerden tıp doktorlarına, hatta öğrencilere kadar milyonlarca bilim insanı, artık sağlıkta ve hastalıklarda biyolojik makinelerin nasıl işlediğini anlamak için bu protein modellerini kullanıyorlar.

Proteinlerde yapılan değişiklikler, hastaların ilaçlara farklı biçimlerde yanıt vermelerini sağlamaktadır. Bu farklılıkları anlamak, yeni ilaç tasarımlarında, teşhisde ve hastalıkların kontrolünde yeni imkânlar yaratmaktadır. Yakında, ilaçlar etkileri ve yan etkileri yönünden her bir hastaya özel hazırlanabilecek.

1940’lı yıllardaki deneyler, genlerin basit bir kimyasal olan DNA’dan yapıldığını gösterdi. Biyofizikçiler DNA’nın ikili sarmalını 1953’te keşfedene kadar böyle basit bir kimyasalın nasıl büyük bir mirasın molekülü olabildiği gizemini korumuştu. DNA’nın yapısı büyük bir keşif oldu. Tek bir kimyasal üzerindeki basit varyasyonların nasıl benzersiz bireyler üretip türleri sürdürebileceğini gösterdi.

Biyofizik, DNA’nın yaşamın kitabı olarak ne büyük işlere yaradığını gösterdi. Hücrenin içinde, genler kitap gibi açılıp, kapanıp, okunup, tercüme edilip, kopyalanıyordu. DNA’dan proteinlere, yaşamın moleküler mekanizması artık açıklanmıştı. 2000’li yıllarda, biyofizik insandaki tüm genlerin şifresini çözdü. Yaklaşık 200 farklı türün tüm genleri ve 100.000’den fazla çeşitli türun bazı genleri belirlendi. Biyofizikçiler, bu genlerle, organizmaların birbirleriyle nasıl ilişkili olduğunu ve bireylerin nasıl farklı olduklarını gösterdi.

DNA ve proteinler ile ilgili keşifler, hastalıkların önlenmesi ve iyileştirilmesinde hızlı ilerlemelere yol açtı. Biyofizik, yüksek teknoloji ekonomileri için vazgeçilmez oldu. Biyofizik uygulamaları toplumun ihtiyaçlarına bağlı olarak baş döndüren bir gelişme gösterdi. 20. yüzyılda, hastalıkların tedavisinde büyük ilerlemeler kaydedildi. Biyofizik, bulaşıcı hastalıklara karşı güçlü aşıların oluşturulmasında yardımcı oldu. Diyabet gibi metabolizma hastalıklarını tanımladı ve kontrolunu sağladı. Kanser olarak bilinen hastalıkların tedavisinde hem araç hem de bilgi sağladı. Bugün, sağlık biyolojisi hakkında daha çok şeyi daha kısa sürede öğreniyoruz.

Biyofizik bize hastalıkları teşhis etmek için MRI, CAT taramaları, PET taramaları ve sonograml