Logo GenDocs.ru


Поиск по сайту:  


Конспект лекций для сдачи экзамена по курсу Биофизика - файл 1.doc


Конспект лекций для сдачи экзамена по курсу Биофизика
скачать (263 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc263kb.16.11.2011 02:31скачать

содержание

1.doc

  1   2   3   4   5   6
Реклама MarketGid:
Конспект лекций

«Биофизика»

Биофизика как наука

Термодинамика биологических процессов

Первое начало термодинамики

Второе начало термодинамики

Т/д потенциал


КПД

Градиенты


Применимость второго закона т/д для характеристики свойств био систем

Второй закон т/д для открытых систем

Стационарное состояние

Механизмы устойчивости стационарного состояния в био системах. Теорема Пригожина


Механизмы саморегуляции систем

Кинетика биопроцессов

Динамические свойства биопроцессов


Основные особенности кинетики биопроцессов

Схема системы с отрицательной обратной связью

Простейшая кинетическая модель открытой системы

Качественный анализ кинетической модели

Качественный критерий устойчивости стационарного состояния Ляпунова


Редукция числа уравнений. Принцип узкого места

Типы динамического поведения био систем

Типы устойчивости особых точек

Биологические триггеры

Колебательные процессы


Распределение биологической системы

Молекулярная биофизика

Виды взаимодействий биологических молекул


Особенности строения воды

Растворимость различных веществ в воде

Гибкость полимерных молекул

Клубок, глобула и условия их существованиия

Статистическая теория полимерных цепей

Биофизика клетки. Мембранология.

Химический состав мембраны

Липиды мембраны:

Мембранные белки

Углеводы мембран

Вода

Струкрурная организация мембран

Организация мембранных белков

Модели биологических мембран

Мембранный транспорт

Диффузия

Транспорт ионов

Доннановское равновесие

Механизмы пассивного транспорта через мембраны

Механизмы первично активного транспорта

Механизм вторично активного транспорта

Визикулярный транспорт

Потенциал покоя

Современная мембранная теория

Потенцил Действия

Метод фиксации потенциала

Суммарные мембранные токи при ПД

Кальциевая теория активации и инактивации Na+-каналов

Передача возбуждения по нервным волокнам

Проведение возбуждения

Эквивалентная электрическая схема нервного волокна

Факторы, определяющие скорость распространения возбуждения по нервному волокну

Механизм распространения возбуждения


Биофизика как наука


Биофизика – это наука, изучающая физические и физико-химические процессы, протекающие в биосистемах на разных уровнях организации и являются основой физиологических актов. Возникновение биофизики произошло, как прогресс в физике, вклад внесли математика, химия и биология.

^ Живые огранизмы – открытая, саморегулирующаяся, самовоспроизводящаяся и развивающаяся гетерогенная система, важнейшими функциональными веществами в которой являются биополимеры: белки и нуклеиновые кислоты сложного атомно-молекулярного строения.

^ Задачи биофизики:

  1. Раскрытие общих закономерностей поведения открытых неравновесных систем. Теоретическое обоснование термодинамических (т/д) основ жизни.)

  2. Научное истолкование явлений индивидуального и эволюционного развития, саморегуляции и самовоспроизведения.

  3. Выяснение связей между строением и функциональными свойствами биополиметов и других биологически активных веществ.

  4. Создание и теоретическое обоснование физ-хим методов исследования биообъектов.

  5. Физическое истолкование обширного комплекса функциональных явлений (генерация и распределение нервного импульса, мышечное сокращение, рецепция, фотосинтез и др.)

Разделы биофизики:

  1. Молекулярная – изучает строение и физ-хим свойства, биофизику молекул.

  2. Биофизика клетки – изучает особенности строения и функционирования клеточных и тканевых систем.

  3. Биофизика сложных систем – изучает кинетику биопроцессов, поведение во времени разнообразных процессов присущих живой материи и термодинамику биосистем.



^ Термодинамика биологических процессов


  1. Предмет и практическая значимость т/д биосистем. Подходы: феноменологический и детальный. Значение имеют т/д параметры только в исходном и конечном состоянии. Термодинамика – это наука, изущающая наиболее общие закономерности превращения различных видов энергии в системе.

  2. Практическая значимость т/д в биологии. Позволяет оценить энергетические изменения, происходящие в результате биохимических реакций; рассчитать энергию разрыва конкретных хим связей; рассчитать осмотическое давление по обе стороны полупроницаемой мембраны; рассчитать влияние концентрации соли в растворе на растворимость макромолекул. Применяется для описания процессов, протекающих в электрохимических ячейках. Привлекается для обоснования теории возникновения и эволюции жизни на Земле.

  3. Понятие т/д систем, виды т/д систем. Система – совокупность взаимодействующих между собой относительно элементарных структур или процессов, объединяющихся в целое выполнением некоторой общей функции, несводимой к функциям ее компонентов. Т/д система – часть пространства с материальным содержимым, ограниченная оболочкой.

а) изолированные (не обмениваются с окружающей средой ни веществом, ни энергией),

б) замкнутые (обмениваются энергией),

в) открытые (обмениваются веществом и энергией).

Параметры:

  • экстенсивные, зависят от количества вещества в системе (масса, объем),

  • интенсивные, не зависят от количества вещества в системе (давление, t0).



Первое начало термодинамики


Q = dU - W

Количество теплоты, поступающей в систему расходуется на увеличение внутренней энергии системы за вычетом совершенной работы.

W = pdV + W'max

Работа равна произведению давления на изменившийся объем плюс максимально полезная работа против внешнего давления по изменению объема системы.

Живые организмы не являются источников новой энергии. Окисление поступающих в живой организм питательных веществ приводит к высвобождению в нем эквивалетного количества энергии.

.................. – определение питательных веществ, поступающих в организм. Металлический сосуд с теплоизолирующими стенками в который помещаются исследуемые питательные вещества, затем их сжигают с помощью высоковольтных разрядов и измерают теплоту сгорания.

1 г белка – 5,4 ккал (4,1 ккал до мочевины)

1 г жира – 9,3 ккал

1 г углеводов – 4,1 ккал

Определение расхода энергии в течение суток. Метод прямой или непрямой калориметрии.

Прямой: Камера "ледяной калориметр". Теплоизолирующий материал, лед, лабораторное животное (человек). Энергия, высвобождающаяся из организма эквивалентна поступающей в организм

Непрямой: С полным и неполным газовым анализом.

ДК = выд СО2 в ед t / погл О2 в ед t

Производят сравнение состава и объема вдыхаемого и выдыхаемого воздуха. Используют мешок Дугласа. Для анализа используют газоанализаторы: ГА Холдейна: система стеклянных трубочек, поглощающая CO2 и O2. Сейчас ГА с поглощением световых потоков.

Нормальный дыхательный коэффициент 0,85±0,03. Нахождение КЭК (калориметрический эквивалент кислорода) – численно равен количеству энергии, высвобождающейся в организме при потреблении 1 л О2. Рисунок ДК = 1, КЭК = 5,05; 0,8; 4,8; 0,7; 4,69; 0,85; 4,86.

В клинических условиях используют неполный газовый анализатор, не считают СО2. Считают объем поглощенного О2 с помощью спирографа (аппарат метатест). Диаграмма под наклоном, из замкнутой системы постепенно уходит О2, Х отражает объем поглощенного O2 из системы 1 см≈400 мл. ДК принимается равным здесь 0,85.

1 л – 4,86 ккал

400 мл – х

Второе начало термодинамики


показывает в каком направлении происходит перемещение энергии в изолированных системах.

Энтропия S в т/д имеет троякий смысл:

если в т/д системе происходят процессы, связанные с выделением или поглощением тепла, то эта система при любой t0 способна поглотить некоторое дополнительное количество тепла. Величина, характеризующая тепловую емкость системы и является функцией t0 – S.

  1. Тепловая емкость системы.

  2. Т/д функция состояния системы, являющаяся мерой ее неупорядоченности.

лед S = 9.8, жидкость S = 16.7, газ S = 45.1

  1. Мера вероятности системы, имеет статистический характер. Впервые установил Больцман.

S = k*lgW

Т/д вероятность – это количество микросостояний, возможных в пределах данного макросостояния. Все микросостояния, определяющие т/д вероятность имеют одинаковую математическую вероятность. Математическая вероятность – это среднее значение частоты появления события при массовых испытаниях.

В изолированных системах необратимые т/д процессы протекают в направлении возрастания энтропии. S полностью обратимых т/д процессов сохраняет постоянное значение. Теплота – это особый вид энергии (низкого качетва) не может переходить без потери в другие виды энергии. Тепловая энергия связана с хаотическим движением молекул, остальные виды энергии базируются на упорядоченном движении молекул.

Дриллюэн создал классификацию видов энергии по способности вида энергии превращаться в другие виды энергии.

  1. – max эффективная, превращается во все другие виды энергии. Гравитационная, ядерная, световая, электрическая,

  2. – химическая,

  3. – тепловая. Деградация высших типов энергии в энергию низших типов – основное эволюционное свойство изолированных систем.

Рисунок


  1   2   3   4   5   6

Реклама:





Скачать файл (263 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru