9,927 matches
-
s-a format în jurul unui fir de praf. Kenneth Libbrecht, un profesor de fizica de la California Institute of Technology studiază formarea fulgilor de zăpadă, observând diferitele aranjamente ce apar în diferite condiții. "Încerc să înțeleg dinamica formării cristalelor, până la nivelul molecular", a pus Libbrecht. "Este o problemă foarte complicată, iar creșterea fulgilor de zăpadă reprezintă un caz particular foarte interesant." Savantul a început prin a studia fulgii de zăpadă în laborator, făcând fotografii microscopice pentru a înțelege fizica elementară a fiecărui
De la Macro la Microunivers by Irina Frunză () [Corola-publishinghouse/Science/779_a_1755]
-
acțiunii lor nocive asupra organismului 3) folosirea tehnicilor fizice în abordarea problemelor biologice. Biofizica utilizează, pentru explicarea fenomenelor biologice, multe capitole ale fizicii și biologiei. Astfel, de exemplu biomecanica se ocupă de aspectele mecanice începând de la locomoția animală până la proprietățile moleculare ale fibrelor musculare. Biotermodinamica se ocupă de generarea și conversia energiei de către organism, de sistemele termodinamice deschise. Fenomenele electrice au cea mai deplină aplicabilitate în studiul unor procese biologice ce constituie punctul de plecare al unor investigații clinice. Procesele celulare
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
loc aparte în componența materiei vii. Radiobiologia este capitolul din biofizică cae studiază interacțiunile dintre radiațiile nucleare și organismele vii. Legat de nivelul de organizare al sistemului biologic studiat, s-au dezvoltat diferite ramuri ale biofizicii cum ar fi : • biofizica moleculară care studiază proprietățile moleculelor, ale materiei vii, • biofizica celulară care se ocupă cu proprietățile mecanice, electrice ale celulelor, • biofizica sistemelor complexe, etc . După cum se observă, domeniul de cercetare al biofizicii este foarte vast, începând cu nivelul atomic continuând apoi cu
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
desalinizare a apei de mare sau de ultrafiltrare a rezidurilor industriale. Pe lângă cele trei domenii mari prezentate mai sus în care biofizica a contribuit în mod esențial, există și alte domenii conexe cum ar fi cel al cel al geneticii moleculare care are în prezent o dezvoltarea spectaculoasă, al biopolimerilor, al biociberneticii etc. Aceste cercetări însă necesită atât metodologie performantă cât și un aparat matematic foarte complex. Amintim aici că premiul Nobel în 1991 pentru medicină a fost acordat biofizicienilor germani
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
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 moleculare ale sistemelor vii sunt recunoscute, există încă multe necunoscute, datorită diferenței dintre lumea vie și celelalte fenomene. In ciuda progreselor stiintifice, fenomenul desemnat de formula “lumea vie” este greu de definit și încă și mai greu de studiat. Astfel este
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
pentru care, în cele ce urmează, nu vom răspunde la întrebări de felul “Ce este viața” sau care sunt proprietățile viului, ci vom încerca să aflăm și să explicăm, atat cât este posibil, fenomenele care dau esența vieții. CAPITOLUL I MOLECULARĂ I.1. STRUCTURA ATOMICĂ ȘI MOLECULARĂ A MATERIEI Sistemele vii sunt alcătuite din atomi, ioni, micromolecule și macromolecule care au proprietăți ce pot fi descrise cu ajutorul legilor din fizică și chimie Biosistemele, alcătuite din aceste elemente, care nu sunt vii
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
nu vom răspunde la întrebări de felul “Ce este viața” sau care sunt proprietățile viului, ci vom încerca să aflăm și să explicăm, atat cât este posibil, fenomenele care dau esența vieții. CAPITOLUL I MOLECULARĂ I.1. STRUCTURA ATOMICĂ ȘI MOLECULARĂ A MATERIEI Sistemele vii sunt alcătuite din atomi, ioni, micromolecule și macromolecule care au proprietăți ce pot fi descrise cu ajutorul legilor din fizică și chimie Biosistemele, alcătuite din aceste elemente, care nu sunt vii, posedă proprietăți care sunt total diferite
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
cele mai diverse preocupări: fizicieni, chimiști, biologi, medici și chiar filozofi; din păcate nu se poate da încă un răspuns. Totuși pentru înțelegerea unor prosese biofizice care au loc în organismele vii, este necesară cunoașterea și caracterizarea componenților atomici și moleculari. De asemenea pentru înțelegerea formării structurilor biologice din componentele lor atomice și moleculare este necesară cunoașterea diferitelor tipuri de interacțiuni ce duc la fenomene specific biologice. I.1.1. Atomi. Molecule. Particule elementare Teoria atomistă a structurii materiei a fost
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
nu se poate da încă un răspuns. Totuși pentru înțelegerea unor prosese biofizice care au loc în organismele vii, este necesară cunoașterea și caracterizarea componenților atomici și moleculari. De asemenea pentru înțelegerea formării structurilor biologice din componentele lor atomice și moleculare este necesară cunoașterea diferitelor tipuri de interacțiuni ce duc la fenomene specific biologice. I.1.1. Atomi. Molecule. Particule elementare Teoria atomistă a structurii materiei a fost sugerată încă de Democrit (460 î.H) care a presupus că materia este
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
Tehnica energiilor înalte a arătat că domeniul particulelor elementare se lărgește din ce în ce mai mult, astfel că astăzi se cunosc mai multe particule elementare decat elementele chimice cuprinse în sistemul periodic al lui Mendeleev. Atomii, în urma unor interacțiuni, se unesc în structuri moleculare cu proprietăți bine definite, structuri care stau la baza formării sistemelor vii. In natură, pornind de la Universul cosmic până la microuniversul particulelor elementare, se disting 7 nivele de organizare a materiei, cărora le corespund si interacțiuni (forțe) specifice. I.1.2
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
fixe unii față de alții, formând la un loc o moleculă cu structura bine definită. Prima tratare teoretică a legăturii covalente a fost făcută de Heitler și London în cazul moleculei de hidrogen. Ei au calculat funcția de undă a orbitalului molecular ce ia naștere prin cuplarea electronilor neîmperechiați din stratul de valență ale atomilor. Calculul explică posibilitatea principială de formare a unei molecule din doi atomi de același fel (moleculă homonucleară) dar chiar și în aceste cazuri se recurge la unele
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
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 simultane a electronilor în câmpul tuturor nucleelor din moleculă care formează geometria acesteia. Funcțiile de undă ψ , care descriu OM sunt soluții ale ecuației lui Schrodinger, care fac legătura între energia potențială
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
intens care este capabil să atragă un alt atom încarcat negativ, formând legatura de hidrogen (Fig.I.8) Exemplul tipic pentru legatura de hidrogen este, dupa cum vom vedea, în cazul moleculelor de apa. Formarea punților de hidrogen explică agregările moleculare și joacă un rol esențial în stabilirea structurii spațiale a biopolimerilor. Energia de legatură a unei punți de hidrogen este circa 0,1 din valoarea energiei de legatură a celei covalente. Din acest motiv această legatură este foarte usor de
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
considerată de către Albert Szent Györgyi matricea vieții datorită faptului că (se pare) viața a apărut în apă, iar pe de altă parte, apa este indispensabilă vieții. Faptul că apa, prin ponderea ei deosebit de mare în ansamblul componenților organismelor, reprezintă cadrul molecular în care se desfașoară viața, face ca proprietățile acesteia să aibă importanță fundamentală. Din punct de vedere teoretic, elucidarea stării apei în organisme în general și în interiorul celulelor în special, constituie etapa cea mai dificilă a înțelegerii stării fizice a
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
legarea a două molecule de apă prin punți de H favorizează legarea la acest ansamblu a altor molecule de apa s.a.m.d., realizându-se "saturarea", iar ruperea unei legături de H (datorită agitației termice) facilitează ruperea altora. Prin asocieri moleculare se pot realiza domenii ordonate de molecule de apă, care implică peste 100 de molecule; aceste domenii au însă o existență de scurtă durată, întrucât timpul de viață al unei punți de hidrogen este de Structura apei explică și caracteristicile
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
dispersate. După starea de agregare a mediului de dispersie și a fazei dispersate se cunosc nouă categorii de sisteme disperse, care sunt redate în tabelul I.3 După mărimea particulelor fazei dispersate, sistemele disperse se clasifică în trei categorii: ♦ dispersii moleculare (sau soluții adevărate), în care diametrul particulelor este sub 1 µ m ♦ dispersii coloidale (coloizi) ♦ dispersii grosiere sau brute, în care diametrul particulelor este peste 100 µ m (emulsii, suspensii, spume) I.4.2. Soluții moleculare Cele mai importante sisteme
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
în trei categorii: ♦ dispersii moleculare (sau soluții adevărate), în care diametrul particulelor este sub 1 µ m ♦ dispersii coloidale (coloizi) ♦ dispersii grosiere sau brute, în care diametrul particulelor 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
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
în care diametrul particulelor este sub 1 µ m ♦ dispersii coloidale (coloizi) ♦ dispersii grosiere sau brute, în care diametrul particulelor 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
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
diametrul particulelor 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
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
liofobi nu au nici o acțiune superficială asupra mediului în care sunt insolubile, cu alte cuvinte nu se stabilesc interacțiuni puternice între faza dispersată și cea dispersantă. In cazul coloizilor liofili, moleculele dizolvantului acționează direct asupra moleculelor dizolvatului. I.5. FENOMENE MOLECULARE îN LICHIDE Fluidele (gazele și lichidele) reprezintă un mediu continuu, infinit divizibil, care își modifică forma foarte mult sub acțiunea unei forțe mici. Ele au coeziune moleculară mică datorită căruia curg și iau forma vasului. Ințelegerea unor procese complexe cum
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
cazul coloizilor liofili, moleculele dizolvantului acționează direct asupra moleculelor dizolvatului. I.5. FENOMENE MOLECULARE îN LICHIDE Fluidele (gazele și lichidele) reprezintă un mediu continuu, infinit divizibil, care își modifică forma foarte mult sub acțiunea unei forțe mici. Ele au coeziune moleculară mică datorită căruia curg și iau forma vasului. Ințelegerea unor procese complexe cum ar fi circulația sevei brute, circulația sangvină, respirația etc., necesită cunoașterea legilor fizice care guvernează procesele din fluide. De aceea vom prezenta în continuare câteva fenomene specifice
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
moleculă aflată în interiorul lichidului este atrasă de celelalte molecule aflate în vecitătate cu forțe egale ca mărime astfel încât rezultanta acestor forțe este nulă. Dacă însă se consideră o moleculă din stratul superficial (stratul de grosime egală cu raza de acțiune moleculară), atunci forțele de atracție care se manifestă din partea gazului sunt mai mici decât cele din partea lichidului și rezultanta acestora va fi nenulă. Corespunzător acestei forțe rezultante, apare o presiune care este exercitată de stratul superficial asupra lichidului, denumită presiune suplimentară
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
teoria cineticomoleculară a gazelor, considerînd că moleculele solventului ciocnesc membrana semipermeabilă. Dacă se lucrează cu soluții putin concentrate (deci moleculele sunt rare și pot fi asimilate cu moleculele unui gaz ideal) se poate aplica legea gazului ideal și acestui fenomen molecular, adică: p fiind presiunea gazului, V - volumul ocupat de gaz, mmasa gazului, M masa moleculară, R constanta gazului ideal iar T temperatura absolută a gazului. Presiunea osmotică, notată cu π, după (I.35), are expresia: In (I.36) C M
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
soluții putin concentrate (deci moleculele sunt rare și pot fi asimilate cu moleculele unui gaz ideal) se poate aplica legea gazului ideal și acestui fenomen molecular, adică: p fiind presiunea gazului, V - volumul ocupat de gaz, mmasa gazului, M masa moleculară, R constanta gazului ideal iar T temperatura absolută a gazului. Presiunea osmotică, notată cu π, după (I.35), are expresia: In (I.36) C M este concentrația masică. Legile presiunii osmotice au fost stabilite de Van’t Hoff și ele
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
const., pentru M dat) crește cu temperatura absolută a soluției. 3) Pentru temperatură constantă și concentrație constantă (C M=const., T= const), presiunea osmotică este invers proporțională cu masa molară a substanței. Legile lui Van’t Hoff permit determinarea masei moleculare a unor substanțe prin măsurători ale presiunii osmotice. Din legea gazului ideal pentru masa moleculară se obține expresia: In anul 1925 Adair a determinat masa moleculară a hemoglobinei de cal. El a măsurat presiunea osmotică a unei soluții de hemoglobină
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]