2,504 matches
-
un aparat matematic foarte complex. Amintim aici că premiul Nobel în 1991 pentru medicină a fost acordat biofizicienilor germani Neher și Sakmann pentru tehnica “patch clamp” ce permite înregistrarea activității unui singur canal ionic din membrana celulară (măsurători ale curenților ionici care sunt de ordinul picoamperilor!). De asemenea subliniem că singurul român laureat al premiului Nobel, George Palade, este un cercetător ce are ca obiect de studiu fenomene ce țin de asemenea de biofizică. Biofizica, știința viului Deși multe din procesele
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
și legături chimice) iar a patra este o legătură mai slabă (numită uneori și legătură fizică) Legăturile chimice sunt: • electrovalentă, • covalentă, • legătura metalică Cea de a patra legătură se mai numește legătură Van der Waals. I.2.1.1.Legătura ionică Electrovalența (legătura ionică sau heteropolară) se realizează în urma transferului de electroni de la un atom care cedează electroni (electropozitiv) la un atom care acceptă electroni (electronegativ). In urma transferului de electroni se formează ioni de semne contrare, care se atrag între
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
iar a patra este o legătură mai slabă (numită uneori și legătură fizică) Legăturile chimice sunt: • electrovalentă, • covalentă, • legătura metalică Cea de a patra legătură se mai numește legătură Van der Waals. I.2.1.1.Legătura ionică Electrovalența (legătura ionică sau heteropolară) se realizează în urma transferului de electroni de la un atom care cedează electroni (electropozitiv) la un atom care acceptă electroni (electronegativ). In urma transferului de electroni se formează ioni de semne contrare, care se atrag între ei prin forțe
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
cu cea a unui gaz rar sau cât mai apropiată de aceasta. Acest tip de legătură nedirecționată (neorientată în spațiu) se întâlnește mai ales la săruri. De exemplu formarea NaCl, decurge după următorul proces: Bilanțul energetic la formarea rețelei cristaline ionice de NaCl, pornind de la atomi liberi, trebuie să ia în considerare următoarele etape: ♦ formarea ionilor Na+, Cl-; ♦ atracția dintre ionii astfel formați; Prima etapă este caracterizată de energia de ionizare a atomului de sodiu: care are valoarea: și de afinitatea
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
clor și de sodiu izolați, transferul de electroni nu ar avea loc și nu s-ar forma NaCl. In realitate transferul de electroni este totdeauna însoțit de un proces exoterm, care face ca balanța energetică să încline în favoarea formării legăturii ionice. Rezultă că formarea ionilor izolați Na+, Clnu se produce spontan, ci numai dacă reacția endotermă de mai sus, respectiv transferul unui electron de la sodiu la clor, este însoțită de un proces exoterm care să compenseze deficitul energetic al primei reacții
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
orbitală în jurul nucleului și o mișcare în jurul axei proprii denumită spin. între cei doi electroni cuplați se realizează o atracție puternică și se formează un sistem stabil. Un aemenea sistem are un caracter dinamic, nu electrostatic, ca în cazul legăturii ionice. Mecanica cuantică precizează sensul fizic al valenței. O covalență este dată de o pereche de electroni cu spini cuplați (antiparaleli). Legătura covalentă se formează prin suprapunerea orbitalilor atomici. în teoria orbitalilor moleculari (TOM) covalența se interpretează ca rezultat al mișcării
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
faptul că legătura metalică se realizează prin interacțiunea “ ionilor “ metalici cu “electronii” liberi din metale, aceasta se aseamănă cu legătura covalentă iar prin faptul că nu este orientată în spațiu și nu prezintă fenomenul de saturație, se aseamănă cu legătura ionică. După cum am mai spus, natura forțelor de interacțiune dintre atomii unei molecule determină în mare măsură proprietățile acesteia.Cunoașterea modului în care se realizează aceasta interacțiune poate explica proprietățile diferiților compuși chimici și biochimici. Oricare ar fi tipul de interacțiune
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
decît cea asociată constituienților izolați. Tipurile de legături prezentate mai inainte sunt doar niște cazuri limită. în realitate nu se cunoaște nici un compus în care legătura să fie 100% de un tip dat. Legătura chimică poate fi, de exemplu, preponderent ionică în CsF, NaCl, etc, sau preponderent covalentă în moleculele de H2, X2, O2, N2 etc, dar niciodată nu este pur ionică sau pur covalentă existând o tranziție de la un tip de legătură la altul. De exemplu, legătura covalentă polară din
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
nici un compus în care legătura să fie 100% de un tip dat. Legătura chimică poate fi, de exemplu, preponderent ionică în CsF, NaCl, etc, sau preponderent covalentă în moleculele de H2, X2, O2, N2 etc, dar niciodată nu este pur ionică sau pur covalentă existând o tranziție de la un tip de legătură la altul. De exemplu, legătura covalentă polară din molecula de acid fluorhidric, face trecerea dintre legătura ionică și cea covalentă, etc. Facem observația că molecula își păstrează semnificația strictă
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
moleculele de H2, X2, O2, N2 etc, dar niciodată nu este pur ionică sau pur covalentă existând o tranziție de la un tip de legătură la altul. De exemplu, legătura covalentă polară din molecula de acid fluorhidric, face trecerea dintre legătura ionică și cea covalentă, etc. Facem observația că molecula își păstrează semnificația strictă numai în stare gazoasă, unde într-adevăr se poate vorbi de o entitate fizică independentă. I.2.5.Forțe intermoleculare Forțele care se exercită între moleculele ce formează
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
distanței dintre dipoli. Forțele Van der Waals sunt întâlnite în solutiile foarte concentrate și sunt deosebit de implicate în cadrul proceselor biochimice din sistemele vii. I.2.5.2. Legătura (puntea) de hidrogen Legătura de hidrogen este o legătură intermediară între legătura ionică și legăturta Van der Waals. Ea se stabilește între molecule, respectiv între protonul unei molecule și un atom puternic electronegativ al unei molecule vecine. Atunci când un atom de hidrogen este angajat într-o legătură covalentă, protonul acestui atom încarcat pozitiv
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
liniară este contrazisă de momentul de dipol electric permanent ( =µ 1,84D). Unghiul experimental observat în molecula de apă este explicat prin unghiul de 900 dintre orbitalii de legatură ai oxigenului 2px si 2py care se resping datorită caracterului parțial ionic al legăturii (O - H). Datorită acestui caracter cei doi protoni se resping și lărgesc unghiul de valență la 104,5 Tinând seama că în jurul oxigenului din molecula de apă există patru dublete electronice, aranjamentul cel mai logic ar fi sub
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
este peste 100 µ m (emulsii, suspensii, spume) I.4.2. Soluții moleculare Cele mai importante sisteme disperse sunt dispersiile moleculare, denumite pe scurt soluții. Soluțiile sunt sisteme disperse omogene, formate din două sau mai multe componente, dispersate molecular sau ionic unele în altele, în așa fel încât substanțele componente nu se disting cu ochiul liber și nici cu microscopul. La orice soluție adevărată, distingem componenta care dizolvă, solventul și cea care se dizolvă, solvatul. Componentul care se găsește în cantitatea
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
realizează coeziunea între particule (molecule, atomi sau ioni) atunci dizolvarea nu are loc. Grafitul și diamantul nu se dizolvă în nici un solvent, deoarece legăturile covalente sunt foarte puternice și atomii nu pot fi desprinși din rețea. Explicația solubilității majorității substanțelor ionice în apă constă în micșorarea forțelor electrostatice care rețin ionii în rețeaua cristalină, ca urmare a fenomenului de hidratare al ionilor. I.4.7. Coloizi. Intr-o soluție adevărată, solvatul este dispersat în solvent sub formă de molecule, ioni sau
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
moleculele și atomii ce intră în compoziția mediului intra și extracelular se află în stare ionizată, deci sunt cationi și anioni. Deși între lichidul intracelular și extracelular există numeroase asemănări, totuși există o deosebire esențială și anume existența unei concentrații ionice diferite. Dintre ionii ce se găsesc în mediul intra și extracelular, cei mai importanți sunt ionii anorganici de Na, K, Cl și Ca iar dintre cei organici, proteinele și polipeptidele. Pentru ionii organici membrana celulară este impermeabilă și ei rămîn
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
concentrație cu aport energetic din exterior (cu consum de ATP). Transportul activ poate fi transport activ primar transport activ secundar translocație de grup Microtransferul pasiv se poate face pe următoarele căi: difuzie simplă prin dublu strat lipidic difuzie facilitată canale ionice Macrotransferul se realizează prin: ♦ transport direct al macromoleculelor ♦ transport prin vezicule Transportul prin vezicule, la rândul lui poate fi: endocitoză, transportul are loc spre interiorul celulei care este : a)fagocitoză b)pinocitoză-dependentă de receptori -independentă de receptori exocitoză (transportul se
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
care a făcut analize cinetice ale transportului K. S-a pus în evidență faptul că valinomicina este un transportator specific pentru ionii de K preferând K cu patru ordine de mărime mai mult decât Na. II.2.3.4. Canale ionice Dacă ionii ar trece prin membranele celulare doar prin difuzie solubilitate, atunci viteza lor de difuzie ar fi extrem de mică. Sodiul, potasiul, calciul, protonii, ionii bicarbonat sunt toți foarte necesari celulelor și intră și ies foarte rapid din celulă. S-
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
difuzie ar fi extrem de mică. Sodiul, potasiul, calciul, protonii, ionii bicarbonat sunt toți foarte necesari celulelor și intră și ies foarte rapid din celulă. S-a găsit că fluxurile rapide de ioni trec prin canale care sunt molecule proteice. Canalele ionice sunt proteine, sunt specifice pentru un anumit tip de ioni și prezintă caracteristicile enzimelor: energie redusă pentru transportul substanțelor și pot fi blocate. Difuziunea prin canalele ionice se deosebește de cea facilitată deși și aceasta este mediată tot de proteine
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
că fluxurile rapide de ioni trec prin canale care sunt molecule proteice. Canalele ionice sunt proteine, sunt specifice pentru un anumit tip de ioni și prezintă caracteristicile enzimelor: energie redusă pentru transportul substanțelor și pot fi blocate. Difuziunea prin canalele ionice se deosebește de cea facilitată deși și aceasta este mediată tot de proteine care ”facilitează” transportul. Viteza de transport este mult mai mare decît în cazul difuziei facilitate și, în plus, nu există saturație (după cum se observă din Fig.II
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
denumit gramicidină. Ea acționează ca un ionofor, care are afinitate pentru cationi. Viteza de mișcare a ionilor prin stratul bilipidic este măsurată electric prin măsurători de conductanță, care urmăresc intensitatea curentului generat de ioni. Există o literatură bogată privind canalele ionice; din păcate însă există și numeroase aspecte care nu sunt încă elucidate. Cel mai simplu model de canal ionic este un “por” cilindric de secțiune uniformă care se extinde prin membrana celulară, selectând ionii, în principal datorită mărimii deschiderii porului
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
bilipidic este măsurată electric prin măsurători de conductanță, care urmăresc intensitatea curentului generat de ioni. Există o literatură bogată privind canalele ionice; din păcate însă există și numeroase aspecte care nu sunt încă elucidate. Cel mai simplu model de canal ionic este un “por” cilindric de secțiune uniformă care se extinde prin membrana celulară, selectând ionii, în principal datorită mărimii deschiderii porului. Apar însă aspecte neelucidate legate de permeabilitatea pentru ioni cu sarcini diferite și de selectivitatea față de ioni de aceeași
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
de secțiune uniformă care se extinde prin membrana celulară, selectând ionii, în principal datorită mărimii deschiderii porului. Apar însă aspecte neelucidate legate de permeabilitatea pentru ioni cu sarcini diferite și de selectivitatea față de ioni de aceeași sarcină. Schema unui canal ionic este dată în Fig. II.7 Nomenclatura canalelor se stabilește în funcție de tipul ionilor pentru care ele au permeabilitate maximă în condiții fiziologice normale. Canalele ionice au o proprietate particulară: prezintă două stări moleculare alternative: ♦ permit (prin deschidere) trcerea ionilor ♦ opresc
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
ioni cu sarcini diferite și de selectivitatea față de ioni de aceeași sarcină. Schema unui canal ionic este dată în Fig. II.7 Nomenclatura canalelor se stabilește în funcție de tipul ionilor pentru care ele au permeabilitate maximă în condiții fiziologice normale. Canalele ionice au o proprietate particulară: prezintă două stări moleculare alternative: ♦ permit (prin deschidere) trcerea ionilor ♦ opresc (prin închidere) trecerea ionilor Trecerea canalelor dintr-o stare în alta este probabilistă. Canalele ionice sunt bariere de selectivitate (datorită unei grupări electronegative F.S
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
care ele au permeabilitate maximă în condiții fiziologice normale. Canalele ionice au o proprietate particulară: prezintă două stări moleculare alternative: ♦ permit (prin deschidere) trcerea ionilor ♦ opresc (prin închidere) trecerea ionilor Trecerea canalelor dintr-o stare în alta este probabilistă. Canalele ionice sunt bariere de selectivitate (datorită unei grupări electronegative F.S) și bariere de permeabilitate. Deschiderea și închiderea porului, proprietate care se numește “gating”, se manifestă prin tranzițiile aleatoare între conformații conductoare și neconductoare ale canalelor ionice. Evolutiv canalele ionice au
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
alta este probabilistă. Canalele ionice sunt bariere de selectivitate (datorită unei grupări electronegative F.S) și bariere de permeabilitate. Deschiderea și închiderea porului, proprietate care se numește “gating”, se manifestă prin tranzițiile aleatoare între conformații conductoare și neconductoare ale canalelor ionice. Evolutiv canalele ionice au apărut drept rezultat al necesității celulelor de a fi capabile să recepționeze informații din mediul exterior și de a le transmite ulterior. Din acest punct de vedere există două tipuri de canale ionice: ♦ Canale ionice specializate
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]