Biofisika adalah cabang ilmu pengetahuan yang menggunakan metode fisika untuk mempelajari proses biologis. Fisika menggunakan hukum matematika untuk menjelaskan dunia alami, dan itu dapat diterapkan pada organisme dan sistem biologis untuk mendapatkan wawasan tentang cara kerjanya.
Penelitian dalam biofisika telah membantu mencegah dan mengobati penyakit, memajukan pengembangan obat, dan menciptakan teknologi untuk memungkinkan manusia hidup lebih berkelanjutan dan melindungi lingkungan yang berubah.
Sejarah Biofisika
Biofisika adalah cabang ilmu pengetahuan yang relatif muda; itu muncul sebagai subbidang yang pasti di awal hingga pertengahan abad ke-20. Namun, dasar-dasar untuk studi biofisika diletakkan jauh lebih awal, pada abad ke-19, oleh sekelompok ahli fisiologi di Berlin.
Sekolah ahli fisiologi Berlin termasuk Hermann von Helmholtz, Emil DuBois-Reymond, Ernst von Brücke, dan Carl Ludwig. Pada 1856, Adolf Fick, salah satu siswa Ludwig, bahkan menerbitkan buku teks biofisika pertama.
Tetapi teknologi dalam fisika belum cukup maju saat ini untuk mempelajari bentuk kehidupan secara terperinci, seperti pada tingkat molekuler.
Pada paruh pertama abad ke-20, para ilmuwan Jerman mendominasi biofisika. Mereka mempelajari medan elektromagnetik dan cahaya, dan mereka menjadi sangat peduli dengan mempelajari efek radiasi pada makhluk hidup.
Popularitas biofisika naik ketika fisikawan Austria Erwin Schrödinger menerbitkan buku What is Life? pada tahun 1944. Buku ini didasarkan pada serangkaian kuliah umum yang diberikan Schrödinger tentang menjelaskan proses makhluk hidup melalui fisika dan kimia.
Di dalamnya, ia mengusulkan gagasan bahwa ada molekul dalam makhluk hidup yang mengandung informasi genetik dalam ikatan kovalen. Ini mengilhami para ilmuwan seperti James Watson dan Francis Crick untuk mencari dan mengkarakterisasi molekul genetik, dan dengan bantuan penelitian kristalografi sinar-X Rosalind Franklin, mereka menemukan struktur heliks ganda DNA pada tahun 1953.
Pada pertengahan abad ke-20, program biofisika telah bermunculan dan mendapatkan popularitas di negara-negara lain, dan dari tahun 1950-1970, penelitian biofisika terjadi pada tingkat yang lebih cepat daripada sebelumnya.
Selain penemuan DNA dan strukturnya, teknik biofisika juga digunakan untuk membuat vaksin, mengembangkan teknik pencitraan seperti pemindaian MRI dan CAT untuk membantu dokter mendiagnosis penyakit, dan menciptakan metode pengobatan baru seperti dialisis, terapi radiasi, dan alat pacu jantung.
Saat ini, biofisika juga mulai fokus pada isu-isu terkait perubahan iklim Bumi. Sebagai contoh, beberapa ahli biofisika sedang mengembangkan biofuel dari mikroorganisme hidup yang dapat menggantikan bensin sebagai bahan bakar.
Bidang Biofisika
Biofisika dimasukkan ke dalam berbagai bidang biologi. Beberapa topik penelitian dalam biofisika atau melibatkan biofisika meliputi:
- Membran biofisika: studi tentang struktur dan fungsi membran sel, termasuk saluran ion, protein, dan reseptor yang tertanam di dalamnya.
- Komputasi / teori biofisika: menggunakan pemodelan matematika untuk mempelajari sistem biologis.
- Rekayasa protein: membuat dan memodifikasi protein untuk memajukan biologi sintetis. Sering digunakan untuk memajukan kesehatan manusia dalam bentuk perawatan penyakit baru.
- Struktur molekul: biofisika mempelajari struktur molekul molekul biologis termasuk protein, asam nukleat, dan lipid.
- Mekanisme: menggunakan mekanisme fisik untuk menjelaskan terjadinya proses biologis. Beberapa mekanisme fisik termasuk transduksi energi dalam membran, pelipatan protein dan struktur yang mengarah ke fungsi spesifik, pergerakan sel, dan perilaku listrik sel.
Di sini, seorang ahli biofisika di laboratorium Administrasi Makanan dan Obat AS sedang mempelajari aktivitas listrik jantung yang terkait dengan penggunaan alat pacu jantung dan defibrillator.
Jurusan Biofisika
Beberapa universitas menawarkan gelar Bachelor of Arts atau Bachelor of Science dalam Biofisika, sementara yang lain hanya menawarkan gelar Biofisika di tingkat pascasarjana (yaitu, gelar master dan / atau doktoral).
Gelar-gelar biofisika sangat terfokus pada mata pelajaran fisika dan biofisika, dan biasanya mereka yang mengambil jurusan biofisika diharuskan mengambil banyak kelas matematika dan kimia juga.
Pada tingkat sarjana, seseorang dapat mengambil kursus kimia umum dan organik, kalkulus, mekanik, aljabar linier, dan biokimia. Kursus lain yang mungkin termasuk biologi sel, genetika, biologi molekuler, statistik, dan biologi komputasi, antara lain.
Komponen penting lain dari banyak gelar biofisika adalah penelitian; beberapa program memerlukan penelitian di laboratorium untuk dilakukan selama beberapa semester, yang berpuncak pada proyek penelitian senior.
Kursus khusus yang ditawarkan dalam program utama biofisika dapat bervariasi dari universitas ke universitas, tetapi jurusan biofisika akan cukup mempersiapkan siswa untuk memulai karir mereka dalam penelitian biofisika.
Jika seorang siswa tertarik pada biofisika tetapi sekolah mereka tidak menawarkan gelar biofisika, seringkali ada program yang sebanding yang ditemukan di jurusan lain yang mencakup banyak mata kuliah yang sama.
Jurusan fisika adalah pilihan lain yang baik, dan seseorang dapat mempertimbangkan untuk menambah besar atau kecil lain dalam biokimia, kimia, atau biologi tergantung pada minat penelitian dan program yang ditawarkan.
Karier Biofisika
Pilihan karier yang paling umum untuk ahli biofisika meliputi penelitian, pengajaran, atau kombinasi keduanya. Gelar magister pada umumnya diperlukan untuk menjadi guru biofisika, manajer laboratorium, atau rekan penelitian, sementara PhD diperlukan untuk menjadi peneliti utama laboratorium penelitian.
Peneliti utama merancang eksperimen dan mengawasi semua penelitian yang dilakukan di laboratorium, sementara manajer laboratorium dan rekan penelitian memiliki peran yang lebih mendukung dan membantu peneliti utama dalam melakukan penelitian mereka.
Mereka yang bergelar sarjana dapat memperoleh posisi sebagai teknisi penelitian, yang juga penting di laboratorium. Teknisi penelitian melakukan banyak tugas percobaan ilmiah, yang memungkinkan peneliti waktu untuk menulis makalah ilmiah, proposal penelitian, dan hibah.
