Biologically Inspired Physics

کارگاه "فیزیک الهام گرفته از بیولوژیک" با حمایت بخش امور علمی ناتو و اداره کل علم، تحقیق و توسعه کمیسیون جوامع اروپایی، به منظور بررسی برخی موضوعات فیزیک ماده متراکم که از مسائل بیولوژیکی الهام گرفته شده یا با سیستم های بیولوژیکی سروکار دارد، اما به سوالات فیزیکی می پردازد. موضوعات اصلی مورد بحث در این جلسه عبارت بودند از: 1. ماکرومولکول ها: به ویژه پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک. تاکید ویژه بر مدل‌سازی تاخوردگی پروتئین، جایی که قیاس با سیستم‌های بی‌نظم در ماده متراکم (عینک، عینک چرخشی) پیشنهاد شد، قرار گرفت. در حال حاضر مشخص نیست که آیا چنین تشبیهاتی به حل مشکل تاخوردگی کمک می کند یا خیر. مشکلات جالب در اسیدهای نوکلئیک (به ویژه DNA) با دینامیک زنجیره های نیمه انعطاف پذیر با پیچش و رابطه بین توپولوژی و ساختار محلی سروکار دارد. آنها از مشکلات بیولوژیکی مانند بسته بندی DNA یا ابرپیچ ها ناشی می شوند. 2. غشاها: این زمینه اخیراً شاهد پیشرفت هایی در درک مکانیک آماری ورقه های انعطاف پذیر نوسان مانند دو لایه لیپیدی بوده است. به نظر می رسد که فرد به درک نوسانات شکل در گلبول های قرمز بر اساس مولکولی نزدیک است. مشکلات باز از پدیده هایی مانند جوانه زدن یا همجوشی غشاء به وجود می آیند. آزمایش‌ها بر روی سیستم‌های مدل، مانند سیستم‌های وزیکولی یا لیپیدهای مصنوعی، پتانسیل بالایی دارند. پدیده‌هایی که در داخل غشا رخ می‌دهند (انتشار پروتئین، پمپ‌های یونی) فقط به طور خلاصه مورد بحث قرار گرفتند.

The workshop "Biologically Inspired Physics" was organized, with the support of the NATO Scientific Affairs Division and the Directorate-General for Science, Research and Development of the Commission of the European Communities, in order to review some subjects of physics of condensed matter which are inspired by biological problems or deal with biological systems, but which address physical questions. The main topics discussed in the meeting were: 1. Macromolecules: In particular, proteins and nucleic acids. Special emphasis was placed on modelling protein folding, where analogies with disordered systems in con­ densed matter (glasses, spin glasses) were suggested. It is not clear at this point whether such analogies will help in solving the folding problem. Interesting problems in nucleic acids (in particular DNA) deal with the dynamics of semiflexible chains with torsion and the relationship between topology and local structure. They arise from such biological problems as DNA packing or supercoiling. 2. Membranes: This field has witnessed recent progress in the understanding of the statistical mechanics of fluctuating flexible sheets, such as lipid bilayers. It appears that one is close to understanding shape fluctuations in red blood cells on a molec­ ular basis. Open problems arise from phenomena such as budding or membrane fusion. Experiments on model systems, such as vesicle systems or artificial lipids, have great potential. Phenomena occurring inside the membrane (protein diffusion, ionic pumps) were only discussed briefly.