معرفی رشته بیوفیزیک و شاخه های مختلف این رشته 🟣

رشته بیوفیزیک شاخه ای از علوم پایه است که در آن از روش های علم فیزیک برای مطالعه پروژه های بیولوژیکی استفاده می شود. فیزیک از قوانین ریاضی برای تبیین دنیای طبیعی استفاده می کند. در حقیقت فیزیک برای دست یابی به چگونگی عملکرد موجودات بیولوژیکی و موجودات زنده مورد استفاده قرار می گیرد. مطالعات در زمینه بیوفیزیک به جلوگیری از بروز بیماری ها و درمان آن ها، گسترش فناوری زیستی و ساخت داروهای پیشرفته کمک می کند تا فرد بتواند زندگی راحت تر و بهتری داشته باشد. دانشمندان فیزیک برای درک و اثبات قوانین موجود در دنیای طبیعی از علم ریاضیات استفاده می کنند، اما دانشمندان علم زیست شناسی به دنبال کشف سیستم های بیولوژی هستند. این سیستم ها شامل مولکول ها، سلول ها، اکوسیستم ها و ارگانیسم هایی بوده که رفتار پیچیده ای دارند. در ادامه مطلب شما را با رشته بیوفیزیک و تمام اطلاعات مربوط به آن آشنا خواهیم کرد.

بیوفیزیک چیست؟

بیوفیزیک رشته ای است که روش ها و تئوری های مربوط به فیزیک را برای درک چگونگی عملکرد سیستم های بیولوژیکی به کار می برد. این رشته برای درک مکانیک نحوه ساخت مولکول های زیستی، نحوه حرکت و عملکرد سیستم های پیچیده بدن در بدن، عملکرد قسمت های گوناگون و دیگر موارد مهم است. علاوه بر این بیوفیزیک بر سیستم های دیگر مثل سیستم ایمنی، مغز و گردش خون تأثیر می گذارد. بیوفیزیک یک رشته علمی پویا است. در این رشته دانشمندان از زمینه های گوناگون مانند شیمی، ریاضی، فیزیک، علوم مواد، فارماکولوژی و مهندسی برای کشف و توسعه ابزارهای جدید و درک چگونگی زیست شناسی استفاده می کنند.

بیوفیزیک پلی میان دو رشته

دانشمندانی که در رشته فیزیک مطرح هستند از ریاضیات برای توضیح آنچه در طبیعت رخ می دهد، استفاده می کنند. از طرفی دانشمندان زیست شناسی به دنبال کشف نحوه عملکرد سیستم های بیولوژیکی هستند. مطالعات بیولوژیکی در قرن بیست و یکم آزمایشاتی را شامل می شوند که داده های محاسباتی و فیزیکی فراوانی تولید می کنند.

زیست شناسان به تنهایی نمی توانند به درک داده ها بپردازند و یا پیش بینی کنند که چطور سیستم های بیولوژیکی بر اساس قوانین فیزیک کار می کنند. به همین دلیل افرادی که در رشته بیوفیزیک مهارت دارند شروع به فعالیت می کنند. بیوفیزیکدان ها در علوم شیمی، ریاضیات و فیزیک آموزش دیده اند. آن ها می توانند طیف عظیمی از مباحث را به طور دقیق بررسی کنند. این مباحث بررسی نحوه جذب نور توسط سلول های گیاهی و تبدیل آن به انرژی، چگونگی ارتباط سلول های عصبی، چگونگی تغییرDNA   در سلول های سالم و تبدیل آن ها به سلول های سرطانی را شامل می شوند.

تاریخچه رشته بیوفیزیک

بیوفیزیک شاخه ای تقریبا جوان از علم است. رشته بیوفیزیک اوایل تا اواسط قرن بیستم به عنوان یک زیر شاخه از علوم پایه ایجاد شده بود. پایه های مطالعه بیوفیزیک در قرن نوزدهم توسط گروهی از فیزیولوژیست ها در برلین بنیان گذاری شد. فیزیولوژیست های دانشکده فیزیولوژی در برلین افرادی به نام های امیل دوبوسی ریموند، ارنست فون براک و هرمان فون هلمهولتز بودند. این افراد روی علم بیوفیزیک مطالعه می کردند.

در نیمه اول قرن بیستم، دانشمندان آلمانی در شناخت رشته بیوفیزیک نسبت به دیگر دانشمندان دنیا پیشرفت کردند. آن ها زمینه نور و الکترومغناطیسی را مورد مطالعه قرار دادند. این تحقیقات برای مطالعه تأثیر تشعشعات روی موجودات زنده انجام شد. محبوبیت رشته بیوفیزیک هنگامی بیشتر شد که فیزیکدان اتریشی به نام آروین شرودینگر در سال ۱۹۹۴ کتاب زندگی چیست را به چاپ رساند. این کتاب بر اساس سخنرانی های عمومی نوشته شده است که این فیزیکدان در توضیح روند زندگی موجودات از طریق شیمی و فیزیک ارائه کرده بود. او در این کتاب این ایده را مطرح کرد که در موجودات زنده یک مولکول وجود دارد. این مولکول در پیوندهای کووالانسی خود دارای اطلاعات ژنتیکی است.

این ایده برای دانشمندانی مانند فرانسیس کریک و جیمز واتسون و برای جستجو و توصیف مولکول ژنتیکی بسیار پر کاربرد بوده است. آن ها به کمک تحقیقات کریستالوگرافی با اشعه ایکس روزالین فرانکلین در سال ۱۹۵۳ ساختار مارپیچ DNA را کشف کردند. به یاد داشته باشید تا اواسط قرن بیستم، برنامه های بیوفیزیک در دیگر کشورها گسترش یافت و به محبوبیت فراوانی رسید. از سال ۱۹۵۰ تا ۱۹۷۰ مطالعات مربوط به بیوفیزیک با سرعت بیشتری انجام شد. علاوه بر کشف DNA و ساختار آن، از تکنیک های بیوفیزیک برای ایجاد واکسن، تکنیک های تصویربرداری مثل اسکن MRI و CAT استفاده می شود. همچنین این روش برای کمک به پزشکان در تشخیص بیماری ها و روش های نوین درمانی نظیر ضربان ساز، دیالیز و پرتودرمانی کاربرد دارد.

در حال حاضر، تحقیقات بیوفیزیک به سمت مسائلی مربوط به تغییر آب و هوای زمین تمرکز داشته است. به طور مثال برخی از دانشمندان بیوفیزیک در حال تولید سوخت های زیستی از میکروارگانیسم های زنده هستند که می توانند به عنوان سوخت جایگزین بنزین مورد استفاده قرار گیرند.

انواع بیوفیزیک

• ساختارهای مولکولی: بیوفیزیک ساختارهای مولکولی، ساختمان های مولکول های بیولوژیکی مثل پروتئین، لیپید و اسیدهای نوکلئیک را مورد مطالعه قرار می دهد.
• بیوفیزیک غشا: مطالعه ساختار و عملکرد غشاهای سلولی از جمله پروتئین ها، کانال های یونی و گیرنده های تعبیه شده در آن ها در حیطه وظایف بیوفیزیک غشا قرار دارند.
• مکانیسم: استفاده از مکانیسم های فیزیکی برای توضیح فرآیندهای بیولوژیکی در شاخه بیوفیزیک مکانیسم قرار می گیرند. برخی از مکانیسم های فیزیکی مشتمل بر تا خوردگی یا فولدینگ پروتئین، انتقال انرژی در غشاها، رفتارهای الکتریکی و حرکت سلولی هستند.
• مهندسی پروتئین: مهندسی پروتئین برای ایجاد و اصلاح پروتئین و توسعه زیست شناسی مصنوعی، مورد استفاده قرار می گیرد. معمولا مهندسی پروتئین برای پیشبرد سلامت انسان و در قالب درمان های جدید بیماری مورد استفاده قرار می گیرد.
• بیوفیزیک نظری یا محاسباتی: مدل سازی ریاضی برای مطالعه سیستم های بیولوژیکی در حوزه بیوفیزیک نظری و محاسباتی مورد استفاده قرار می گیرد. در این شاخه فیزیک و عملکرد پروتئین ها، ساختارهای بیومولکولی و کمپلکس های مولکولی در سطح اتمی مورد مطالعه قرار می گیرند.

شاخه های مختلف بیوفیزیک

از آن جایی که بیوفیزیک ترکیبی از رشته های علوم زیستی و فیزیک است در شاخه های مختلفی نیز طبقه بندی می شود:

• بیوفیزیک جمعیت های سلولی: این قسمت از بیوفیزیک به مطالعه و بررسی تقسیم و رشد سلول ها و مطالعه سلول های سرطانی می پردازد.
• بیوفیزیک نظری: به مطالعه و بررسی مدل سازی سامانه های زیستی بیوفیزیک نظری می پردازد.
• بیوفیزیک سلولی: بیوفیزیک سلولی یکی از شاخه های رشته بیوفیزیک است و تمرکز آن بر اصول عملکرد سلولی است.
• بیوفیزیک مولکولی: این شاخه از بیوفیزیک مثل رشته های زیست شناسی مولکولی و بیوشیمی به دنبال ساختار فیزیکی، پدیده های مولکولی و تنظیمات بیومولکول ها است.
• بیوفیزیک پرتو: این شاخه از بیوفیزیک به بررسی تأثیرات ناشی از پرتوها بر سیستم های زنده می پردازد.
• بیوفیزیک فیزیولوژیک: این شاخه از بیوفیزیک به بررسی اندام های مختلف بدن و مکانیسم ها می پردازد.

اصلی ترین وظایف بیوفیزیکدان ها چیست؟

بیوفیزیکدان ها سعی می کنند تا شیوه های غلبه بر بیماری های مختلف و حل اسرار علمی فراوان را پیدا کنند. علاوه بر این بیوفیزیکدان ها با ایجاد پلی بین دو رشته فیزیک و زیست شناسی راه را برای شناخت سیستم های زنده و بهبود شرایط زندگی فراهم می کنند.

متخصصین بیوفیزیک کجا مشغول به کار هستند؟

بیوفیزیکدانان معمولا در بیمارستان ها، دانشگاه ها، شرکت های مهندسی زیستی و استارتاپ های فنی در حال توسعه آزمایش های نوین تشخیصی، سوخت های زیستی یا  سیستم های انتقال دارو می توانند به فعالیت بپردازند. مناسب ترین گزینه های شغلی برای بیوفیزیکدان ها تحقیق و تدریس یا ترکیبی از این دو مورد است. تحصیل تا مقطع کارشناسی ارشد برای تبدیل شدن به یک مدیر آزمایشگاه، همکار تحقیقاتی و معلم بیوفیزیک لازم است. محققان اصلی که آزمایش های مختلف را طراحی می کنند و بر تمام تحقیقات انجام شده در آزمایشگاه نظارت می کنند، اغلب مدرک دکتری بیوفیزیک دارند. کسانی که مدرک کارشناسی رشته بیوفیزیک دارند، می توانند به عنوان تکنسین های تحقیقاتی در آزمایشگاه های بیوفیزیک کار کنند.

توجه داشته باشید دانش آموختگان رشته بیوفیزیک می توانند در مراکز تحقیقاتی مهندسی زیستی و پزشکی می توانند فعالیت داشته باشند. از مهم ترین اقدامات بیوفیزیکدان ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• تصویربرداری
• علوم اعصاب
• برنامه های پزشکی
• اقدامات مربوط به اکوسیستم
• مهندسی زیستی، بیومتریال و فناوری نانو
• تجزیه و تحلیل داده ها و ساختار
• حرکت مولکول ها
• مدل سازی رایانه ای

مقاطع تحصیلی رشته بیوفیزیک

برخی از دانشگاه ها کارشناسی یا کارشناسی ارشد علوم بیوفیزیک را ارائه می دهند. در صورتی که برخی دیگر تنها مدرک بیوفیزیک را از سطح کارشناسی ارشد ارائه می دهند. توجه داشته باشید دروس مقاطع مختلف بیوفیزیک روی رشته های زیست شناسی و فیزیک تمرکز دارد. بیشتر اوقات کسانی که در رشته های بیوفیزیک تحصیل می کنند باید در کلاس های شیمی، ریاضی و زیست شناسی شرکت کنند.

در مقطع کارشناسی، می توان انتظار داشت دانشجویان بیوفیزیک دوره های مربوط به ریاضیات، بیوشیمی، شیمی آلی و عمومی، مکانیک و جبر خطی را بگذرانند. دیگر دوره های مورد نیاز برای این مقطع، ژنتیک، زیست شناسی مولکولی، زیست شناسی سلولی، زیست شناسی محاسباتی و آمار را شامل می شوند. یکی دیگر از مؤلفه های مهم بسیاری از مقاطع رشته بیوفیزیک، تحقیق است. برخی دیگر از موضوعات درسی در این رشته نیازمند تحقیقات آزمایشی است و معمولا به یک پروژه تحقیقاتی کارشناسی ارشد ختم می شود.

ادامه تحصیل در رشته بیوفیزیک داخل ایران

اگر به ادامه تحصیل در رشته بیوفیزیک در مقطع کارشناسی ارشد علاقه مند هستید، به خاطر داشته باشید که باید در آزمون ورودی مقطع ارشد در رشته زیست شناسی سلولی و مولکولی شرکت کنید. برای موفقیت در آزمون ارشد و ادامه تحصیل در این رشته، باید به تسلط کافی در دروس زیر برسید:

• مجموعه زیست شناسی دریا ( پلانکتون شناسی، کفزیان، فیزیولوژی آبزیان)
• بیوفیزیک
• مجموعه ویروس شناسی، ایمن شناسی و قارچ شناسی
• زیست شناسی سلولی و مولکولی
• میکروبیولوژی
• زبان تخصصی رشته زیست شناسی
• ژنتیک
• زبان عمومی
• مجموعه زیست شناسی ( گیاهی، جانوری، میکروبی، سلولی و مولکولی، ژنتیک، بیوشیمی، بیوفیزیک، اکولوژی و تکامل)

دانشگاه های پذیرنده رشته بیوفیزیک در ایران

• دانشگاه صنعتی شریف
• دانشگاه تربیت مدرس
• دانشگاه صنعتی امیرکبیر
• دانشگاه صنعتی خواجه نصیر
• دانشگاه علم و صنعت ایران
• دانشگاه علامه طباطبایی
• دانشگاه تهران
• دانشگاه فردوسی مشهد
• دانشگاه تبریز
• دانشگاه رازی
• دانشگاه یزد
• دانشگاه ارومیه
• دانشگاه گیلان
• دانشگاه اصفهان
• دانشگاه شهید چمران اهواز
• دانشگاه باهنر کرمان
• دانشگاه شیراز
• دانشگاه شهید بهشتی
• دانشگاه الزهرا (ویژه خواهران) – تهران
• دانشگاه تبریز
• دانشگاه تحصیلات تکمیلی علوم پایه زنجان
• دانشگاه خوارزمی- تهران (محل تحصیل کرج)
• دانشگاه محقق اردبیلی- اردبیل (محل تحصیل دانشکده فناوری های نوین شهرستان نمین)
• مرکز تحصیلات تکمیلی در علوم پایه – زنجان
• دانشگاه پیام نور استان فارس- مرکز استهبان
• دانشگاه پیام نور استان یزد – مرکز تفت

بازار کار فارغ التحصیلان رشته بیوفیزیک در ایران

فارغ التحصیلان مقطع دکتری رشته بیوفیزیک علاوه بر مؤسسات آموزش عالی و دانشگاه ها، می توانند در مراکز تحقیقاتی مثل مرکز تحقیقات غدد درون ریز و متابولیسم، مرکز تحقیقات ژنتیک، مرکز تحقیقات پلیمر و تکنولوژی زیستی به فعالیت مشغول شوند.

دروس امتحانی رشته بیوفیزیک در مقطع دکتری

تسلط بر دروس زیر و آشنایی کافی با زبان انگلیسی و استعداد تحصیلی لازمه موفقیت در این رشته خواهد بود.

مجموعه دروس تخصصی مقطع کارشناسی

• زیست شناسی سلولی و مولکولی
• بیوشیمی
• میکروبیولوژی
• بیوفیزیک
• ژنتیک

مجموعه دروس کارشناسی ارشد

• بیوترمودینامیک
• بیوفیزیک سلولی، پرتوی و مولکولی

دروس عمومی

• استعداد تحصیلی
• زبان انگلیسی

اگر شخصی بعد از فارغ التحصیلی در دوره کارشناسی ارشد، به ادامه تحصیل و انجام پژوهش در رشته بیوفیزیک علاقه مند باشد، می تواند در آزمون دکتری شرکت کند. بعد از موفقیت در مرحله اول آزمون دکتری، شرکت در مصاحبه علمی اهمیت بسیار زیادی دارد. برای موفقیت در مصاحبه علمی که به شکل حضوری و با حضور اساتید مجرب رشته بیوفیزیک برگزار می شود، داوطلب باید اعتماد به نفس بالایی داشته باشد.

امیدواریم مطالب این مقاله برای شما عزیزان مفید بوده باشد. در پایان پیشنهاد می کنیم مقالات رشته ژئوفیزیک، رشته بیوانفورماتیک و رشته میکروبیولوژی را نیز مطالعه فرمایید.

منبع : آرگا

برچسب :