кто такой биофизик и чем он занимается
Профессия биофизика
Профессия биофизика: два в одном
Среди современных профессий достаточно часто можно встретить специальности, объединяющие несколько сфер деятельности человека (к примеру, менеджер по туризму – управление и туризм). Но есть специальности, которые объединяют в себе целые науки и предполагают достаточно серьезное обучение, наличие недюжинных способностей у студента и постоянное повышение уровня квалификации.
Профессия биофизика объединяют сразу две наиболее сложные науки – физику и биологию, занимаясь изучением прохождения физических процессов в различных живых организмах. Данное направление как наука начало развиваться только в ХХ веке благодаря таким известным исследователям, как Эрвин Шредингер, Луиджи Гальвани, Бернард Кац и другие. На сегодняшний день абитуриенты, которые хотят связать свою жизнь с биофизикой, могут выбирать такие направления – нанобиология, математическое моделирование, физика мембранных и белковых структур, фотобиологические процессы и другие области.
Деятельность биофизика предполагает работу с применением всех знаний естественно-научных дисциплин. Для того, чтобы проводить исследования явлений и процессов, специалист должен обладать навыками лабораторной работы и математической подготовкой, поэтому факультеты биофизики уделяют во время обучения данным аспектам наибольшее внимание. Биофизик – не финансовый консультант, которому достаточно обладать хорошими знаниями в финансовой сфере и определенной долей интуиции. Биофизик может полагаться только на результаты проведенных исследований и работ, которые не вызывают сомнения.
В процессе работы биофизиком применяются электроника и экспериментальная аппаратура, которая постоянно обновляется и становится более совершенной. Поэтому на факультете биофизики студентов обязательно знакомят с имеющимися разработками и техническими средствами, учат особенностям работы с теми или иными приборами. Ведь проведение экспериментов и исследований – сложный и важный процесс, во время которого используются различные методики. Специалист должен понимать, какая ответственность на него возлагается, ведь от правильности полученных результатов часто зависит очень многое.
По окончании обучения биофизик может работать как в одном из образовательных учреждений, занимаясь преподавательской деятельностью и исследованиями, так и на предприятии, занимающимся разработкой и внедрением новых технологий. Хороший биофизик должен обладать математическим складом ума, ответственностью, внимательностью и креативным мышлением, что даст возможность достичь высоких успехов в профессии. Что касается личных качеств, то желательными (но не обязательными) являются такие, как спокойный характер и умение концентрироваться, что поможет не допустить серьезных ошибок в работе. Также студент, который хочет в будущем стать биофизиком, должен любить лабораторную работу, обладать определенными способностями к исследованиям и логическим мышлением.
Карьерный рост биофизика в будущем напрямую зависит от его профессиональных способностей, известности и престижа предприятия, на благо которого он трудится. Размер заработной платы определяется качеством труда и креативным подходом к делу.
Биофизика для каждого
Биофизика для каждого
Липидный бислой с рецепторами
кадр из анимации с YouTube
Автор
Редакторы
Статья на конкурс «био/мол/текст»: Биофизика — наука на стыке биологии, физики и. химии, а также медицины и математики. Биофизика проникает во все разделы биологии и является бесспорным помощником при анализе результатов. Быть биофизиком — значит уметь читать спектры. Быть биофизиком — значит уметь увидеть за одинокой вспышкой молекулы целую жизнь клетки. Быть биофизиком — значит моделировать сложные биохимические и биофизические процессы в клетках, мембранах, ДНК и даже биостанциях. В этом году состоялся VI Съезд биофизиков России, на котором были обнародованы многие достижения современной биофизики.
Конкурс «био/мол/текст»-2019
Эта работа опубликована в номинации «Свободная тема» конкурса «био/мол/текст»-2019.
Генеральный спонсор конкурса и партнер номинации «Сколтех» — Центр наук о жизни Сколтеха.
Спонсор конкурса — компания «Диаэм»: крупнейший поставщик оборудования, реагентов и расходных материалов для биологических исследований и производств.
Спонсором приза зрительских симпатий выступила компания BioVitrum.
Немного о биофизике
Когда человек впервые слышит слово «биофизика», в его голове сразу же всплывают сложные образы. Особенно страшные встают перед глазами биологов, ведь, казалось бы, откуда в биологии взяться физике? Ответ прост — все биологические процессы очень тесно связаны с химией и физикой, ведь жизнь биологических объектов осуществляется главным образом за счет передвижения биологических молекул и ионов совместно с протеканием электрических импульсов. Откуда взяться физике при изучении отдельных биологических молекул? Всё опять просто — дело в том, что все биологические молекулы состоят из атомов, а значит, имеют электронное облако, заряд и спин.
Что же такое биология? Согласно определению Джона Бернала, «биология — это в основном описательная наука, больше похожая на географию. Несомненно, должна существовать также подлинная и общая биология. Истинная биология в полном смысле этого слова была бы наукой о природе и активности всех организованных объектов, где бы они ни находились — на нашей планете, на других планетах солнечной системы или в иных звездных системах» [1].
Физика, в свою очередь, это область естествознания: наука о простейших и вместе с тем наиболее общих законах природы, о материи, ее структуре и движении. Законы физики лежат в основе всего естествознания [2].
Определение у такого понятия, как «биофизика», много, вот некоторые из них:
Таким образом, биофизика — это сложная, многозадачная наука, которая изучает организацию и перераспределение вещества и энергии на биологическом уровне организации. Главным инструментом биофизики служат спектральные приборы, способные зарегистрировать спектры от молекул. Например, экологическая биофизика по спектрам флуоресценции хлорофилла (рис. 1) может определить состояние фотосинтетического аппарата фитопланктона, а в сочетании с оптическими спектрами по форме пиков и положению максимумов пигментов, участвующих в фотосинтезе, можно сделать вывод о том, какие именно виды фитопланктона обитают в исследуемой области, а по изменению популяций сделать вывод о произошедших изменениях в экосистеме исследуемой области. С другой стороны, биофизики активно пользуются флуоресценцией от одиночных молекул (например, с методами PALM и STORM подробнее можно ознакомиться в других статьях «Биомолекулы» [5–7]). Есть и совсем высокотехнологичные методы биофизики, способные по физическим сигналам (электронной или рентгеновской дифракции, а также ядерному магнитному резонансу) восстанавливать пространственное (трехмерное) строение биомолекул — эта область получила название структурной биологии [8].
Рисунок 1а. Флуориметр MULTI-COLOR-PAM, позволяющий регистрировать флуоресценцию с живых листьев растений (общий вид)
Рисунок 1б. Флуориметр MULTI-COLOR-PAM в действии
Специальность «Медицинская биофизика» (специалитет)
Степень: Специалист
Наиболее распространенные экзамены при поступлении:
Содержание
Новые достижения человечества демонстрируют удивительную интеграцию наук и явлений, которые кажутся совершенно несовместимыми. Примером тому специальность 30.05.02 «Медицинская биофизика», объединяющая три важнейшие дисциплины. Это медицина, физика и биология. Как оказалось, на стыке всех этих наук рождается важнейший специалист, которые может применять точные знания и ценные умения для решения глобальных и конкретных практических задач.
Поскольку упор сделан на медицинскую составляющую, то миссией направления можно считать врачебную деятельность. Но подразумевается, что выпускник курса будет иметь широкие полномочия. Он будет компетентен и для оказания первой медицинской помощи, и для осуществления грамотной диагностики. Выпускники курса занимают серьезные должности в медицинских учреждениях, стоят во главе исследований, нацеленных на усовершенствование лечебной, восстановительной и врачебной помощи в целом.
Условия поступления
Основная задача направления – обучить студента важнейшим дисциплинам из трех сфер, которые сложно назвать смежными. Но они взаимосвязаны друг с другом, так что здесь приходится обладать незаурядным умом, чтобы уметь интегрировать полученные знания в своей работе.
Какие же предметы сдают будущие специалисты при поступлении в вузы Москвы:
Будущая профессия
Круг задач, который будет стоять перед молодым специалистом, достаточно широк, чтобы можно было выбрать самое интересное направление в профессиональной самореализации. Выпускник курса сможет работать с новейшей медицинской и лабораторной техникой. Он будет углубляться в насущные проблемы медицины и искать пути к их решению. Также можно выбирать должность практикующего врача, преподавать или выпускать медицинскую аппаратуру.
Куда поступать
В настоящее время программу специалитета по этому направлению готовы предложить следующие учебные заведения:
Срок обучения
Чтобы освоить все дисциплины, которые входят в программу обучения, предстоит отучиться на курсе в течение шести лет после окончания одиннадцатого класса.
Дисциплины, входящие в курс обучения
Студенты на пути к получению диплома специалиста осваивают следующие важные предметы:
Приобретаемые навыки
Успешное освоение программы специалитета означает, что выпускник может выполнять следующие задачи в процессе трудовой деятельности:
Перспективы трудоустройства по профессии
С полученной специальностью у выпускника не возникнет вопросов, кем и где ему работать. Такая профессия является сравнительно молодой, а потому очень востребованной. Она позволяет заниматься педагогической либо научной деятельностью. Также бывший студент может выбирать путь практикующего врача. Его примут на работу в лаборатории, где занимаются биофизическими исследованиями.
Еще одно место трудоустройства – научно-исследовательский институт. Можно рассчитывать на вакансии в фармацевтических компаниях, в медицинских учреждениях. Специалисты широкого профиля необходимы на предприятиях сельскохозяйственной отрасли и на заводах, где выпускается новейшее медицинское оборудование.
Какие должности занимают специалисты:
Такая профессия считается высокооплачиваемой. Средний уровень дохода на стартовом этапе – 35-40 тысяч в отечественной валюте. Так как новые технологии лечения и диагностики зарождаются быстрыми темпами, то специалист, который оперативно их осваивает, ценится очень высоко, соответственно, растет и его зарплата.
Преимущества обучения в аспирантуре
Молодые специалисты, которые выбирают путь погружения в науку, поступая в аспирантуру, открывают для себя новые перспективы. В программе обучения весомую роль играет практика, участие в реальных лабораторных исследованиях, серьезное изучение иностранного языка.
Программа подготовки предполагает знакомство со всеми новинками из области медицины, физики и биологии. В том числе, обязательно происходит ознакомление с мировыми достижениями. Поэтому выпускник курса становится компетентным профессионалом, способным претендовать на ведущие позиции в корпорациях международного уровня. Он может выбирать также путь научного ученого или же занимать преподавательские должности в учебных заведениях.
Профессия: Биофизик
Направление: Профессии науки
Логично, что биофизика объединяет две науки: биологию и физику, поэтому и занимается изучением физических процессов в живых организмах. Полномасштабное развитие этой науки началось в XX веке. Среди исследователей можно отметить Эрвина Шрёдингера, Луиджи Гальвани, Герда Биннига, Бернарда Каца. В настоящее время современной областью исследования биофизики выступают математическое моделирование, нанобиология, фотобиологические процессы, а также физика белковых и мембранных структур. Все эти сложные направления осваивает биофизик.
Основной работой биофизика является исследование биологических проблем во взаимосвязи с физическими и химическими процессами. Интересна работа этого специалиста ещё и тем, что он занимается изучением влияния на организм факторов вибрации, ускорения и невесомости. Полученные знания в ходе исследований специалист применяет в сфере медицины, сельского хозяйства, биотехнологии и экологии.
Обучение в магистратуре подразумевает 2-х годичный период. Во время него вы не только освоите основы учебной программы, но посетите большое количество с.
Биология Квалификация: Бакалавриат
На данном направлении студент получает основные сведения. В частности, изучается размер клетки, ее свойства и многие другие моменты. Изучаются как класс.
Медицинская биофизика Квалификация: Специалитет
Радиофизика Квалификация: Магистратура
Магистратура по специальности «Радиофизика» представляет собой высшее профессиональное образование, позволяющее специалистам продолжить обуч.
Радиофизика Квалификация: Бакалавриат
Слушатели, поступившие на бакалавриат по специальности «Радиофизика», пройдут базовое обучение по физическим дисциплинам: механика, электрич.
Биофизик
Обобщённо можно сказать, что биофизика изучает особенности функционирования физических законов на биологическом уровне организации вещества.
Биофизика — наука междисциплинарная и для работы в ней требуются знания физики, биологии, химии и медицины. Поэтому биофизически ориентированные исследования проводятся не только в специализированных институтах, но также и в биологических, химических, фармакологических и медицинских.
Содержание
Разделы биофизики
Согласно номенклатуре ЮНЕСКО в биофизике выделяются разделы [2] :
Приведённая выше классификация основана на принципе структурной организации объектов и предназначена для максимально удобства изложения новых разработок. Для изучения общего курса биофизики более приемлема следующая классификация [3] :
История исследований
Можно сказать, что у истоков биофизики как науки стояла работа Эрвина Шрёдингера «Что такое жизнь с точки зрения физики» (1945), где рассматривалось несколько важнейших проблем, таких как термодинамические основы жизни, общие структурные особенности живых организмов, соответствие биологических явлений законам квантовой механики и др.
Уже на начальных этапах своего развития биофизика была тесно связана с идеями и методами физики, химии, физической химии и математики и использовала в исследовании биологических объектов точные экспериментальные методы (спектральные, изотопные, дифракционные, радиоспектроскопические). Основной итог этого периода развития биофизики — это экспериментальные доказательства приложимости основных законов физики к биологическим объектам.
Россия
Современные направления исследований
В настоящее время интенсивно развиваются биофизика сложных систем и молекулярная биофизика.
Современные области исследований биофизики: влияние космогеофизических факторов на течение физических и биохимических реакций, фотобиологические процессы, математическое моделирование, физика белковых и мембранных структур, нанобиология и др.
Крупные исследователи в биофизике
Области применения
Биологические объекты, как правило, очень сложны и на протекающие в них процессы влияют многие факторы, которые часто зависят друг от друга. Физика позволяет создать упрощенные модели объекта, которые описываются законами термодинамики, электродинамики, квантовой и классической механики. С помощью корреляции физических данных с биологическими можно получить более глубокое понимание процессов в исследуемом биологическом объекте.
В физике имеется множество методов, которые в своей первоначальной форме не могут быть использованы для исследований биологических объектов. Поэтому ещё одной задачей биофизики является приспособление этих методов и методик для решения задач биологии. Сегодня для получения информации в биологических системах применяют различные оптические методы, рентгено-структурный анализ с использованием синхротронного излучения, ЯМР- и ЭПР-спектроскопию, 7-резонансную спектроскопию, различные электрометрические методы, микроэлектродную технику, методы хемилюминесценции, лазерную спектроскопию, метод меченых атомов и др. Это используется, в частности, для медицинской диагностики и терапии.
Также разрабатываются специальные методики с использованием эффектов при восприятии некоторых воздействий на биологическую форму материи.