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생물물리학, 분자생물학
생물물리학은 물리학과 화학의 원리와 수학적 분석과 컴퓨터 모델링의 방법을 응용하여 생물 시스템의 메커니즘이 어떻게 작용하는지 이해하는 과학이다. 생물물리학은 생물학적 기능을 특정 분자의 분자 구조와 성질의 측면에서 설명하고자 하는 분자 과학이다. 이러한 분자의 크기는 작은 지방산과 당류(1나노미터(nm), 폭 3개 원자에 상당하는 것)부터 단백질과 같은 고분자(5~10nm), 녹말(인간의 머리카락 굵기보다 1000nm 이상 긴 것)에 이르기까지 엄청나게 길어진 DNA 분자(1cm 이상)에 이르기까지 극적으로 다양하다. 그러나 폭이 20nm에 불과하거나, 길이가 45마일인 끈 조각과 같은 크기) 살아있는 유기체의 유일한 구성 요소인 이 생체분자들은 빛 현미경으로 볼 수 있는 복잡한 개별 구조를 형성함으로써 세포, 조직, 그리고 전체 유기체로 모여든다.
생물물리학은 그 뿌리를 고대 그리스인과 로마인으로 거슬러 올라갈 수 있는데, 고대 그리스인들은 의식과 인식의 물리적 기초에 대한 가설을 처음 개발했다. 그것은 2차 세계대전 이후 급속한 발전을 거쳤는데, 생물학적 시스템에 대한 핵물리학의 적용에 의해 부분적으로 자극을 받았으며, 생물에 대한 방사선 효과에 대한 조사를 포함했다. 이러한 연구 과정에서 물리학자들이 생물학자와 생물학적 문제를 접하게 되었고, 생물물리학은 새로운 과학 분야로 진화하였다. 생물물리학 연구의 중요한 영역은 생물체계의 분자 구조에 대한 상세한 분석이다. 이 분야와 관련된 가장 잘 알려진 업적은 생명의 유전 물질인 디옥시리보핵산(DNA) 모델이다.
더욱이 가장 유명한 생물물리학자 프랜시스 크릭은 이 업적으로 노벨상을 받은 세 사람 중 한 명이었다. 연구팀은 분자의 물리적 패턴을 보여주는 X선 결정학이라고 알려진 기법의 데이터를 사용했다. 오늘날, 생물물리학은 "어떻게 우리 환경의 작은 분자들이 감각 기관에 의해 감지되어 뇌에 외부 세계에 대한 정보를 제공하는 전기적 충동으로 변환되는가?"와 같은 다양한 생물학적 질문에 대답하려고 한다. 생물 물리학자들은 그러한 질문에 답하기 위해 화학적, 물리적, 생물학적 분석의 기술을 사용한다. 또한, 그들은 매우 정밀하고 민감한 물리적 기기와 특정 분자 그룹의 특성이나 움직임을 감시할 수 있는 기술을 사용하여 생물학적 기능과 분자 구조 사이의 관계를 조사할 수 있다. 사실, 이러한 기구들과 기술들은 심지어 단일 분자들을 보고 조작하고 그들의 행동을 측정할 수 있다.
생물 물리학자가 되는 대부분의 사람들은 고등학교에서 자연현상에 대해 궁금해하고, 퍼즐과 문제 해결을 즐기고, 무언가를 디자인하고 만드는 것을 좋아한다. 존 홉킨스, 듀크, 시카고 대학과 같은 생물물리학 학부 및 대학원 학위를 제공하는 대학들이 늘고 있다. 다른 것들은 화학, 생물학, 물리학 또는 다른 분야의 고급 학위의 일부로서 생물물리학의 전문화를 제공한다. 그들의 훈련의 폭 때문에, 다양한 직업들이 생물 물리학자들에게 열려있다. 여러분의 흥미와 능력에 따라, 여러분은 주로 실험실에서 일하거나, 컴퓨터로 일하거나, 가르칠 수도 있고, 과학 작가가 될 수도 있다.
많은 생물물리학자들이 대학, 대학 또는 의과대학이나 치과대학에서 교수진이나 직원이 되고, 앞으로 20년 안에 젊은 교수진에게 많은 자리가 생길 것이다. 연구에 주된 관심이 있는 생물 물리학자들은 종종 정부, 민간 연구기관 또는 산업에서 일한다. 최근 분자 생물물리학과 분자생물학의 발달로 산업계에 많은 새로운 입지가 생겨났다. 설정과 상관없이, 생물 물리학자들은 일반적으로 공통적인 문제를 해결하기 위해 협력하는 다른 배경, 관심사, 능력을 가진 사람들과 함께 그룹으로 일한다.