Biofisika: Pengenalan Konsep Biofisika dan Aplikasinya dalam Kehidupan Sehari-hari serta Bidang Kesehatan

Dosen: Dr. Ir. Vina Serevina, M.M.

Biologi A 2023 untuk Fisika Dasar

1. Chandra Yonathan G / 1308623006

2. Novryantoro Ananda Rizky / 1308623057

Tujuan: Biofisika memungkinkan analisis proses biologis dalam kerangka fisik, menggunakan teori dan metode yang secara tradisional digunakan dalam ilmu fisika.

Manfaat: Kajian biofisika membantu kita lebih memahami  cara kerja tubuh manusia dan cara menjawab pertanyaan sehari-hari. Selain itu, pengetahuan ini dapat diterapkan di berbagai bidang seperti kedokteran, farmasi dan ilmu ekologi. 

Salah satu cara untuk meningkatkan pemahaman siswa mengenai konsep Biologi adalah dengan mengintegrasikan konsep Biologi dengan konsep dari disiplin ilmu yang berbeda, namun memiliki tema yang sama dan saling terkait. Fisika merupakan salah satu disiplin ilmu yang dapat digunakan untuk meningkatkan pemahaman konsep Biologi, mengingat Fisika dan Biologi memiliki keterkaitan yang erat dalam bidang "biofisika" (Damayanti dan Perdana, 2016). Biofisika merupakan salah satu cabang ilmu Fisika yang mempelajari aplikasi berbagai prinsip Fisika untuk menjelaskan fenomena-fenomena biologis. Meskipun tergolong sebagai ilmu yang relatif baru, biofisika telah berhasil mengungkap struktur molekul asam deoksiribonukleat (DNA) melalui penggunaan alat biofisik (Solomon, 2019).

Sumber: Britannica.com

Studi biofisika merupakan pionier dalam bidang ilmu pengetahuan yang berkembang pada abad ke-19, oleh sekelompok ahli fisiologi di Berlin, yaitu Emil du Bois-Reymond, Ernst von Brcke, Hermann von Helmholtz, dan Carl Ludwig. Pada tahun 1982, Karl Pearson memperkenalkan istilah "Bio-Fisika" dalam bukunya yang berjudul The Grammar of Science. Buku tersebut menjelaskan mengenai ilmu yang menghubungkan ilmu biologi dengan ilmu fisika, atau yang kemudian dikenal dengan istilah biofisika (Andersen, 2016).

Teks yang diberikan membahas beragam topik penelitian di bidang biofisika atau yang melibatkan biofisika. Beberapa topik penelitian tersebut antara lain biofisika membran, biofisika komputasi/teoritis, rekayasa protein, struktur molekuler biofisika, dan mekanisme biofisika. Biofisika telah digabungkan ke dalam banyak bidang biologi yang beragam, dan topik-topik penelitian ini menunjukkan beragam aplikasi biofisika dalam memahami berbagai aspek biologis (Editors, 2017).

Biofisika membran, misalnya, mempelajari struktur dan fungsi biologis membran dengan menggunakan metode fisika, komputasi, matematis, dan metode biofisika (Garneau dan Insering, 2019). Sementara itu, biofisika komputasi/teoritis menggunakan pemodelan matematika, termasuk algoritma numerik, untuk mempelajari prinsip-prinsip fisik yang mendasari sistem biologi. Selain itu, rekayasa protein merupakan cabang ilmu baru yang banyak diteliti untuk memahami pelipatan protein dan prinsip desain protein. Struktur molekuler biofisika mempelajari prinsip-prinsip fisik yang mengatur sistem biomolekuler, sedangkan mekanisme biofisika menggunakan mekanisme fisik untuk menjelaskan proses biologis, seperti transduksi energi dalam membran, pelipatan protein, pergerakan sel, dan perilaku listrik sel (Gari, et. al., 2021).

Dengan demikian, berbagai topik penelitian ini menunjukkan kontribusi biofisika dalam memahami berbagai aspek biologis melalui pendekatan fisika, komputasi, dan rekayasa protein, serta memperluas wawasan kita tentang hubungan antara fisika dan biologi dalam konteks aplikasi praktis dalam berbagai bidang biologi.

Sumber: Shutterstock.com

Penerapan biofisika dalam kehidupan meliputi beberapa aspek yang penting, antara lain:

• Penggunaan lensa untuk memperbaiki penglihatan.

• Pemeriksaan struktur tulang menggunakan sinar X dalam bidang kesehatan (Science Encyclopedia, 2023).

• Penggunaan biofisika dalam diagnosis dan pengobatan penyakit menular, seperti tuberkulosis, malaria, dan HIV/AIDS (Wells, 2015).

• Penggunaan biofisika dalam pengobatan penyakit kanker (Pokorn, et.al., 2013)

Hasil dan Kesimpulan: Penerapan biofisika dalam kehidupan mencakup berbagai bidang, mulai dari kesehatan hingga pengobatan penyakit menular dan kanker. Dengan demikian, biofisika memiliki peran yang signifikan dalam memajukan berbagai aspek kehidupan manusia melalui aplikasi fisika dalam konteks biologi dan kesehatan.

Sumber: Suara.com

Referensi 

Andersen, O. S. (2016). Introduction to Biophysics Week: What is Biophysics?. Biophysical Journal. 110 (5), 01-03.

Damayanti, Wiwid & Perdana, Kurnia. (2016). Penguasaan Konsep Biologi Berbasis Konsep Fisika Menggunakan Pembelajaran Tematik dengan Model Problem Based Learning. Seminar Nasional Pendidikan dan Saintek.

Editors, B. D. (2017). Biophysics. Biology Dictionary.

Gari, R. R. S., Acosta, J. J. M., & Scheuring, S. (2021). Correlation of membrane protein conformational and functional dynamics. Nature Communications.

Garneau, Alexandre & Isenring, Paul. (2019). Membrane biophysics. Nature Reviews Nephrology.

Pokorn, J., Foletti, A., Kobilkov, ., Jandov, A., Vrba, J., Vrba, J., Nedbalov, M., oek, A., & Danani, A. (2013). Biophysical Insights into Cancer Transformation and Treatment". The Scientific World Journal.

Science Encyclopedia. (2023). Biophysics. Science.jrank.org. Diakses tanggal 27 Nov. 2023, Dari https://science.jrank.org/pages/898/Biophysics.html

Solomon, A. K. (2019). Biophysic science. Encyclopedia Britannica.

Wells, T. (2015). Biophysics in the Understanding, Diagnosis and Treatment of Infectious Diseases. Medicines for Malaria Ventur.