Biophysik

Die Biophysik betrachtet die physikalischen Vorgänge bei den Lebensprozessen und Lebenserscheinungen. Sie untersucht mithilfe physikalischer Methoden grundlegende strukturelle und funktionelle Erscheinungen des lebenden Organismus. Das heißt, es werden mit der physikalischen und physikalisch-chemischen Analyse elementare biologische Strukturen, Funktionen und Verhaltensweisen erfasst. So konnte man z. B. durch den Einsatz des Elektronenmikroskops detaillierte Kenntnisse über lichtmikroskopisch nicht mehr auflösbare Objekte gewinnen. Strukturen der Zellorganellen, wie Mitochondrien und Chloroplasten, konnten auf diese Weise sichtbar gemacht werden. Die Röntgenstrukturanalyse hat dazu beigetragen, biologische Prozesse besser zu verstehen, indem sie es ermöglichte, Proteinstrukturen zu bestimmen.

Ein weiteres Aufgabengebiet der Biophysik ist die Erforschung physikalischer Vorgänge im lebenden Organismus. Dabei gibt es nicht immer eine klare Abgrenzung zur Physiologie. Typische Forschungsgebiete der klassischen experimentellen Biophysik sind z. B. die:

• Biomechanik von Bewegungsabläufen (Schwimmen, Fliegen ...),
• Quellungsvorgänge
• Physiologie der Muskelkontraktion,
• Bioelektrizität (Nervenerregung, Neurobiophysik),
• Biomechanik des Blutkreislaufs und der Flüssigkeitsströmungen in Pflanzen,
• Schallrezeption (-aufnahme).

Auch die Biophysik stößt wie alle anderen Teildisziplinen immer mehr in den molekularen Bereich der Lebensvorgänge vor, sodass sich daraus eine molekulare experimentelle Biophysik entwickelt hat. Hier werden Themen wie die Biophysik des Protoplasmas (Funktionsweise des Stofftransports durch biologische Membranen, verschiedene Membranmodelle) oder aber biophysikalische Fragestellungen zur Fotosynthese (Fotobiophysik) untersucht.

Auch die Strahlenbiologie wird der Biophysik zugeordnet. Sie beschäftigt sich mit der Wirkung von Strahlen auf lebende Objekte. Hierbei werden die Auswirkungen aller Arten von elektromagnetischer Strahlung (langwellige Radio- und Mikrowellen, Infrarot, sichtbares Licht, Ultraviolett, kurzwellige Röntgen- und Gammastrahlen) und Teilchenstrahlung (Alpha- und Betastrahlung, künstlich erzeugte Elektronenstrahlen etc.) untersucht. Ein wichtiges Forschungsgebiet in dem Zusammenhang ist der Einsatz von Röntgen- und Gammastrahlen bei der Krebsbekämpfung als Strahlentherapie zwecks Wachstumshemmung der krebsinfizierten Zellen. Die experimentelle Biophysik entwickelt sich in Wechselwirkung mit den angrenzenden Nachbargebieten ständig weiter und nimmt somit eine immer zentralere Rolle bei der Erforschung der Grundlagen der lebenden Materie ein. Ihre Bedeutung für die Landwirtschaft, Medizin, Ökologie, Biotechnologie, Biokybernetik, Bionik und andere Bereiche nimmt einen immer höheren Stellenwert an.

Die theoretische Biophysik versucht, Modellvorstellungen zu biologischen Phänomenen zu entwickeln.