تخصص الفيزياء الحيوية

تخصص الفيزياء الحيوية

تخصص الفيزياء الحيوية هي مجال متعدد التخصصات في علم الأحياء والفيزياء يتعامل مع دراسة المبادئ الفيزيائية للحياة على جميع المستويات التنظيمية. 

بمساعدة الطرق الفيزيائية (مثل استخدام المجهر الإلكتروني) ، يتم فحص الظواهر البيولوجية التي تستند إلى قوانين فيزيائية بحتة. وهذا يشمل على سبيل المثال :دراسة التيارات الهوائية على جناح الطائر.

تعتبر الفيزياء الحيوية العمليات الفيزيائية التي تنطوي عليها عمليات الحياة وظواهر الحياة. باستخدام الأساليب الفيزيائية ، تدرس الظواهر الهيكلية والوظيفية الأساسية للكائن الحي. 

وهذا يعني أنه يتم تسجيل الهياكل والوظائف والسلوك البيولوجي الأساسي من خلال التحليل الفيزيائي والفيزيائي والكيميائي. 

يمكن جعل هياكل عضيات الخلية ، مثل الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء ، مرئية بهذه الطريقة. ساهم تحليل بنية الأشعة السينية في فهم أفضل للعمليات البيولوجية من خلال إتاحة تحديد هياكل البروتين.

مجال آخر للنشاط في الفيزياء الحيوية هو البحث في العمليات الفيزيائية في الكائنات الحية. لا يوجد دائمًا تحديد واضح لعلم وظائف الأعضاء. مجالات البحث النموذجية للفيزياء الحيوية التجريبية الكلاسيكية هي على سبيل المثال ب. ال:

  • الميكانيكا الحيوية للحركات (السباحة والطيران) ،
  • فسيولوجيا تقلص العضلات،
  • الكهرباء الحيوية (الإثارة العصبية ، الفيزياء العصبية) ،
  • الميكانيكا الحيوية للدورة الدموية وتدفق السوائل في النباتات ،
  • استقبال الصوت (التسجيل).

تطور الفيزياء الحيوية

مثل جميع التخصصات الفرعية الأخرى ، تتقدم بشكل متزايد في المجال الجزيئي لعمليات الحياة ، لذلك تطورت الفيزياء الحيوية التجريبية الجزيئي. 

هنا ، يتم فحص موضوعات مثل الفيزياء الحيوية للبروتوبلازم (كيفية نقل المواد من خلال الأغشية البيولوجية ، نماذج الأغشية المختلفة) أو القضايا الفيزيائية الحيوية المتعلقة بعملية التمثيل الضوئي (الفيزياء الحيوية الضوئية).

من المجالات المهمة للبحث

في هذا السياق استخدام الأشعة السينية وأشعة جاما في مكافحة السرطان كعلاج إشعاعي لمنع نمو الخلايا المصابة بالسرطان. تتطور الفيزياء الحيوية التجريبية باستمرار في التفاعل مع المناطق المجاورة وبالتالي تلعب دورًا مركزيًا بشكل متزايد في البحث في أساسيات المادة الحية. أهميتها للزراعة ،

تحاول النظرية تطوير نماذج للظواهر البيولوجية.

اقرأ أيضاً: تخصص علم البصريات

مدة دراسة الفيزياء الحيوية

  • تستغرق مدة دراسة البكالوريوس من 4 – 5 سنوات كحد أقصى.
  • ودرجة الماجستير تستغرق دراسته سنتان دراسيتان الى ثلاث سنوات فقط.

شروط دراسة بكالوريوس الفيزياء الحيوية

  • أن يكون الطالب حاصل على الثانوية العامة بمعدل لا يقل عن 60%.
  • أن يكون الطالب لديه اهتمام في مجال الفيزياء, الرياضيات, علم الاحياء

شروط دراسة ماجستير الفيزياء الحيوية

يجب على المتقدمين لبرنامج الفيزياء الحيوية أن يكونوا حاصلين على درجة البكالوريوس أو درجة جامعية معادلة أو أنهم في طريقهم لإكمالها. في معظم الحالات ، يستلزم ذلك إكمال دورة دراسية جامعية مدتها 4 سنوات في تخصص ذي صلة. 

منهج دراسة الفيزياء الحيوية:

  • الكلاسيكية الميكانيكا
  • الكهرومغناطيسية والنسبية
  • ظواهر الموجة
  • ميكانيكا الكم التمهيدية
  • إلكترونيات المختبر
  • الميكانيكا الإحصائية الأولية والديناميكا الحرارية
  • الكيمياء العضوية
  • الكيمياء الفيزيائية
  • ميكانيكا الكم التمهيدية
  • الديناميكا الحرارية الإحصائية
  • العلوم البيولوجية
  • الكيمياء الحيوية والبيولوجيا
  • الجزيئية تمهيدية في البيولوجيا الجزيئية
  • المبادئ الأساسية للكيمياء الحيوية وبيولوجيا الخلية
  • علم الأعصاب
  • علم الوراثة الكلاسيكي والجزيئي
  • الكيمياء الحيوية الفيزيائية

مجالات عمل تخصص الفيزياء الحيوية

في مجال البحث ، يعمل العلماء والخريجون بشكل رئيسي في الجامعات ومعاهد البحث. تشمل المؤسسات البحثية المهمة في معهد ماكس بلانك للفيزياء الحيوية على سبيل المثال ، الذي يتعامل مع بنية ووظيفة البروتينات في أغشية الخلايا ، ومعهد الفيزياء الطبية والفيزياء الحيوية في شاريتي برلين ، الذي يتعامل مع قضايا البيولوجيا الهيكلية.

في الجامعات ، يعمل خريجوا الفيزياء الحيوية بشكل أساسي كشركاء باحثين . ومع ذلك ، إذا قمت بالاطلاع على قوائم موظفي الجامعة ، فسرعان ما يتضح أن الدكتوراه في هذا المجال مطلوبة في أي حال. ومع ذلك ، هناك بعض إعلانات الوظائف التي تستهدف خريجي الماجستير. ومع ذلك ، عادة ما تتضمن هذه متطلبات العمل الجاد للحصول على درجة الدكتوراه أثناء التوظيف.

مواضيع في الفيزياء الحيوية وتطبيقاتها

  • فيزياء حيوية نظرية
  • فيزياء حيوية رياضياتية
  • علم أحياء الأنظمة
  • فيزياء حيوية طبية Medical biophysics
  • فيزياء زراعية Agrophysics
  • أصل الحياة
  • فيزياء حيوية جزيئية
  • غشاء حيوي
  • غشاء الخلية Cell membrane
  • علم الطاقة الحيوي Bioenergetics
  • القنوات, المستقبلات عبر-غشائية والنواقل
  • حركيات الانزيم Enzyme kinetics
  • محرك جزيئي Molecular motors
  • فوسفوليبيدات Phospholipids
  • بروتينات
  • بيوفيلم Biofilm
  • تجمعات جزيئية فائقة Supramolecular assemblies
  • حمض نووي
  • فيزياء حيوية خلوية
  • انقسام الخلية Cell division
  • هجرة الخلية Cell migration
  • تأشير الخلية Cell signalling
  • أنظمة ديناميكية Dynamical systems
  • فيزيولوجيا كهربائية Electrophysiology
  • التأشير الحيوي
  • نظرية الأنظمة الكيميائية الحيوية
  • تحليل التحكم الأيضي Metabolic control analysis
  • تنقل الحيوانات Animal locomotion
  • صوتيات حيوية Bioacoustics
  • ميكانيكا حيوية Biomechanics
  • تمعدن حيوي Biomineralisation
  • بيونيك Bionics
  • نظرية التطور
  • خوارزميات تطورية Evolutionary algorithms
  • حوسبة تطورية Evolutionary computing
  • نظرية تطورية Evolutionary theory
  • علم الأحياء الثقالي Gravitational biology
  • علم الأحياء الرياضياتي Mathematical biology
  • تخلق تشكيلي أو علم التشكل Morphogenesis
  • العضلات وقابلية التقلص contractility
  • إنتروبية سالبة Negentropy
  • تشفير عصبي Neural encoding
  • علم الأحياء الإشعاعي Radiobiology
  • أنظمة حسية Sensory systems
  • علم اعصاب الأنظمة Systems neuroscience
  • الانشدادية Tensegrity
  • علم الأحياء النظري Theoretical biology
  • ترموديناميك بيولوجي Biological thermodynamics
  • فيزياء حيوية ضوئية Photobiophysics
  • علوم عصبية للأنظمة Systems neuroscience
  • غشاء متعدد الكبريت Polysulphur membranes
  • علم الأحياء الكمومي Quantum biology.