biofizyka23

zwiazki wysokoenergetyczne

mają wiązania bogate w energię, które przy hydrolizie wyzwalają więcej niŜ 25 kJ/mol (1 kcal = 4,19 kJ).

teoria chemiostmotyczna

podstawowa teoria → bioenergetyki, sformułowana w 1961 przez P. Mitchella, głosząca, Ŝe jedynym pośrednikiem w procesie przekształcania energii w komórkach organizmów jest siła protonomotoryczna będąca sumą gradientu pH, czyli róŜnicy stęŜenia jonów H+ i potencjału błonowego, tzn. potencjału ładunków elektrycznych utworzonego w poprzek błony

cechy negentropii

- Wartość negentropii rośnie ze wzrostem liczby moŜliwych stanów, oraz ze zwiększeniem nieprzewidywalności stanu aktualnego (czyli jest najwyŜsza, jeśli kaŜdy z moŜliwych stanów ma takie samo prawdopodobieństwo). - Negentropia wielu niezaleŜnych zbiorów stanów jest równa sumie ich pojedynczych negentropii - Negentropia informacji niezmiennej (występuje jeden stan, nie zmienia się) wynosi 0

redundacja

nadmiar informacji

entropia względna

stosunek entropii danej wiadomości do entropii maksymalnej

regulacja

szczególny przypadek sterowania, który występuje, jeśli układ sterujący i steriwany (regulowany) są sprzęŜone zwrotnie. Wtedy układ regulowany informuje sterujący o wynikach regulacji(sterowania).

równanie Shannona

I = KInP

Ee- energia elektronowa

związana z poziomami energetycznymi elektronów cząsteczki

Eo- energia oscylacyjna

związana z ruchami drgającymi atomów wchodzących w skład cząsteczki

Er- energia rotacyjna

związana z ruchem obrotowym cząsteczki

przejście elektronów między poziomami oscylacyjnymi

0,05 – 0,2 eV

przejście między poziomami rotacyjnymi

0,001 – 0,01 eV

Jeśli ΔEe = 0 to widmo

ma tylko pasmo oscylacyjno- rotacyjne

widmo adsorbcyjne

graficzny zapis zmian wartości adsorbcji w zależności od długości fal- liczb falowych. powstaje podczas przechodzenie promieniowania elektromagnetycznego przez ośrodek adsorbujący promieniowanie. związane jest ze zmianami energii elektronowej, oscylacyjnej i rotacyjnej. obszar widma- pasma

liniowe widmo adsorbcyjne

obszarem widma są pasma o strukturze linowej lub ciągłej, oddzielne linie widmowe (typowe dla

widmo emisyjne

dostarczamy energii i pobudzamy atom do świecenia

widma adsorbcyjne

powstaje przy przejściu światła białego przez daną substancję. Typowym widmem absorbcyjnym jest widmo słoneczne - czarne kreski oznaczają, Ŝe dana długość fali została zaabsorbowana, czyli występuje pierwiastek absorbujący ją

widma ciągłe

jedna barwa przechodzi w drugą bez wyraźnej granicy (morphing)

widmo liniowe

barwne prąŜki na ciemnym tle (dla atomów w stanie gazowym).

widmo pasmowe

dla cieczy i zw. chemicznych.

do badania widma służy

spektrometr.

1=1

seria Lymana (leży w nadfiolecie)

1=2

seria Balmera (jedyna seria widzialna

1=3

seria Pascheda

1=4

seria Phunda

1=5

seria Humpreysa

W podczerwieni leżą

seria Pascheda, Phunda, Humpreysa

badanie widm pasmowych

spektoskopia molekularna

widma rotacyjne pozwalają

określić momenty bezwładności cząsteczek, a więc i odległości między atomami.

przejścia oscylacyjne zachodzą

gdy ruch jąder w cząsteczce wywołuje zmianę momentu dipolowego

N-atomowa cząsteczka liniowa wykonuje

3 N-5 drgań

N-atomowa cząstka nieliniowa wykonuje

3 N-6 drgań

rezonans Fermiego

Zaburzenie poziomów, wywołane rezonansem między dwoma drganiami podstawowymi lub podstawowym i nadtonem, daje w widmie zamiast jednego dwa oddzielne pasma. Charakterystyczne walencyjne częstości wiązań mogą występować tylko wtedy, gdy dana grupa atomów - zwana grupą funkcyjną jest wystarczająco odizolowana od reszty cząsteczki (w rzeczywistości występują zawsze oddziaływania między atomem a pozostałymi elementami cząsteczki). Częstości te zmieniają się nieznacznie, gdy taka grupa funkcyjna znajd

promieniowanie charakterystyczne

to zwyczajowa nazwa linii widmowych atomów pierwiastków, powstających w wyniku wybicia elektronu z dolnych powłok elektronowych i przejścia elektronów "w dół". Związane jest to z tym, Ŝe gdy nastąpi wybicie elektronu z niskiej powłoki (np. K, lub L) następuje wzbudzenie atomu (atom bez elektronu z powłoki K ma większą energię niŜ z), które po pewnym czasie zanika w wyniku kaskadowego przejścia elektronów na niŜsze powłoki (efekt Augera)

Zasada Franca-Conndona

najszybsze prawdopodobne przejścia to takie przy których odległości między jądrami cząsteczek nie ulegają zmianie (przejścia pionowe)

fluorescencja

zachodzi, gdy elektron przechodzi bezpośrednio ze stanu wzbudzonego do stanu o niŜszej energii

fosforescencja

charakteryzuje się złoŜonością zjawiska. Wzbudzony atom lub cząsteczka nim przejdzie do stanu podstawowego znajduje się w stanie metatrwałym (o czasie Ŝycia > 10-8s). czas wygaszania trwa dłużej niż przy fluorescencji

reguła stokesa

długość fali λ p światła pobudzającego ciało do świecenia powinna być mniejsza od λ e światła luminescencji

model Nementhy

W modelu tym przyjmuje się, Ŝe woda składa się z obszarów cluster, w których cząsteczki powiązane są wiązaniami wodorowymi, przestrzeń między nimi wypełniona jest nie powiązanymi wodorowo cząsteczkami wody. - w temp. 0o chmura ma zawierać 90, a w temp. 10o 57 cząstek wody (70% cząstek powiązanych wodorowo). Teoria ta tłumaczy zmiany objętościowe wody w zaleŜności od temperatury (objętość właściwa w stanie stałym o 10% większa niŜ w stanie ciekłym – najmniejsza obj. i największa gęstość w temp. 4

przewodnictwo równoważnikowe

Jest to przewodnictwo wła centymetrowej warstewki roztworu zawierającej 1 gramoważnik substancji

stała dielektryczna

określa zdolność osłabienia pola elektrycznego, przez ośrodek, przez który to pole zostaje przepuszczone. Dla danego ośrodka moŜna ją wyliczyć porównując natęŜenie pola elektrycznego między dwiema okładkami kondensatora w momencie, gdy pomiędzy tymi okładkami jest próŜnia oraz wtedy, gdy przestrzeń ta jest wypełniona substancją, dla której stałą dielektryczną mierzymy.

współczynnik lepkości bezwzględnej

równy liczbowo sile potrzebnej do podtrzymania ruchu warstw cieczy o przepływie laminarnym; jest to stosunek napręŜenia stycznego do szybkości ścinania

przepływem cieczy w naczyniach rządzi

prawo Poiseuille’a

w naczyniach sztywnych

R jest stały w związku z tym natęŜenie przepływu zaleŜy tylko od róŜnicy ciśnień na końcach naczynia.

ucho zewnętrzne

Jest komorą o częstotliwości rezonansowej ok. 2,5 kHz, która wzmacnia dźwięki o ω w zakresie 2–5 kHz do 15–20 dB (największe wzmocnienie – o ok. 20 dB przypada na częstotliwość dźwięku wynoszącą ok. 3000 Hz). · Jego najniŜszy próg czułości przypada na długości fal równe czterem długościom kanału słuchowego, czyli dla dźwięków o częstotliwości:

ultradzwięki

to fale mechaniczne, których dolna granica częstotliwości drgań wynosi ok. 16 – 20 kHz dla człowieka

zjawisko pizoelektryczne

polega na powstawaniu pola elektrycznego pod wpływem napręŜeń mechanicznych, przy poddawaniu kryształu, np. kwarcu działaniu sił ściskających lub rozciągających. Gdy kryształ poddany zostanie odpowiednio skierowanej sile na powierzchni tych kryształów pojawiają się ładunki elektryczne. Odwrotny efekt piezoelektryczny polega na powstawaniu napręŜeń kryształu w takt przyłoŜonego zmiennego napięcia o częstotliwości f. Przy częstotliwościach rezonansowych drgania charakteryzujące się wysoką amplitud

zjawisko magnetostatyki

Zjawisko magnetostrykcji polega na odkształceniu (skróceniu lub wydłuŜeniu) ferromagnetyka umieszczonego w zmiennym polu magnetycznym. Ferromagnetyk, w kształcie pręta składający się z rdzenia z nawiniętą cewką, przez którą płynie prąd pod wpływem zmiennego pola magnetycznego związanego z przepływem prądy sinusoidalnego wykonuje drgania podłuŜne z częstością dwukrotnie większą od częstości płynącego prądu. Drgania przenoszone są na cząsteczki powietrza i przyczyniają się do powstania ultradźwięk

infradżwieki

charakteryzują się częstotliwością poniŜej 20 Hz. Modulowane są podczas burzy, zjawisk tektonicznych, przed erupcją wulkanów, ale takŜe przez transport lotniczy, kolejowy oraz drogowy. Organizm ludzki nie posiada receptorów wraŜliwych na infradźwięki

mechanoreceptory

to drgania o małej częstotliwości odbierane przez mechanoreceptory, z którymi człowiek ma do czynienia w środkach transportu lub w obecności urządzeń AGD i RTV.

kod amplitud

amplitudy iglic powstałego potencjału w czasie zaleŜą proporcjonalnie od siły bodźca zewnętrznego – im silniejszy bodziec tym wyŜsza amplituda iglicy (ogromna redundancja, podatność na błędy, nie występuje u organizmów Ŝywych).

kod dwójkowy

amplitudy iglic powstałego potencjału są stałe, jednak ilość iglic w czasie zaleŜy od rodzaju bodźca zewnętrznego (wytłumienie lub nadmiar iglic przynosi ten sam efekt, nie występuje u organizmów Ŝywych).

kod przedziałów

amplitudy iglic powstałego potencjału są stałe, jednak odstępy między iglicami w czasie zaleŜą od siły bodźca zewnętrznego – im słabszy bodziec tym większa odległość między iglicami (nie występuje u organizmów Ŝywych).

kod częstości

amplitudy iglic powstałego potencjału są stałe jednak ich liczba w jednostce czasu zmienia się w zaleŜności od siły bodźca zewnętrznego (najbardziej odporny na szumy, występuje u organizmów Ŝywych).

analogowe przetwarzanie informacji

przebiega w myśl zasady „wszystko albo nic”, bodźce zewnętrzne w obrębie struktur komórkowych powodują wzrost stęŜenia niektórych związków, np. cAMP, Ca2, NO. Gdy te związki zostaną uwolnione następuje np. aktywacja kinaz lub przekazywanie bodźców w obrębie synapsy

cyfrowe przetwarzanie informacji

sygnał po przekroczeniu wartości progowej generuje serię następnych sygnałów. Impuls biopotencjalny w błonie neuronu powoduje falę depolaryzacji wzdłuŜ aksonu

cyfrowo- analogowe przetwarzanie informacji

wartość potencjału generującego receptora jest wprost proporcjonalna do logarytmu siły działającego bodźca. W taki sposób przekazywana jest informacja o sile bodźca w ciałkach blaszkowatych (receptorach bólu).

Rozpoznanie cząsteczkowe zachodzi pomiędzy

ligandem a kieszenią łączącą receptora

typy drgań oscylacyjnych

· Drgania symetryczne (normalne) i asymetryczne · Drgania w płaszczyźnie cząsteczki i poza płaszczyzną cząsteczki · Drgania rozciągające (walencyjne) i zginające (deformujące)

zjawisko Fermiego

rezonans między dwoma drganiami podstawowymi lub podstawowym i nadtonem daje zamiast jednego – dwa oddzielne pasma

widmo oscylacyjne

· dostarcza informacji na temat poziomów energetycznych cząsteczek oraz charakteru ich orbitali molekularnych, · umoŜliwia rozpoznanie niektórych grup atomów po charakterystycznych dla nich oscylacjach, · pozwala analizować skład gazów oddechowych, określać skład powietrza w danej przestrzeni, · umoŜliwia wykrywanie nowotworów na podstawie badania steroidów w moczu, · badania widma w podczerwieni przyczyniły się do poznania struktury penicyliny

Siłą napędową procesów spontanicznych zachodzących w organizmach Ŝywych jest

energia oddziaływań cząsteczek wody

ruchy rotacyjne izotopowe

dotyczą małych, kulistych, hydrofobowych cząsteczek włączonych do dwuwarstwy lipidowej, ruch nie posiada wyróŜnionej osi ruchu w przestrzeni 3D,

ruchy rotacyjne anizotropowe

dotyczą małych, podłuŜnych cząsteczek włączonych do dwuwarstwy lipidowej, ruch odbywa się wahadłowo po płaszczyźnie stoŜka, którego wysokość jest prostopadła do płaszczyzny dwuwarstwy lipidowej.

ruchy translacyjne lateralne

ruch odbywa się w płaszczyźnie dwuwarstwy lipidowej, związany jest z dyfuzją białek i lipidów w błonach komórkowych; dokonując fuzji komórek moŜna stwierdzić, Ŝe dyfuzja lipidów w nowo powstałej komórce zachodzi szybciej niŜ dyfuzja białek w tejŜe komórce

ruchy translacyjne transwestalne

ruch związany jest z dyfuzją lipidów w błonach komórkowych, w ich wyniku cząsteczka lipidu zmienia swoje miejsce połoŜenia w obrębie jednej z warstw dwuwarstwy lipidowej (dyfuzja boczna – szybka) lub zmienia swoje miejsce połoŜenia z obrębu jednej z warstw na obręb drugiej warstwy dwuwarstwy lipidowej (dyfuzja poprzeczna – powolna, tzw. flip – flop).

przenośniki antybiotykowe

· walinomycyna · eniatyna · nonaktyna · nigerycyna

kanały antybiotykowe

· gramicydyna · alametycyna · monazomycyna · nystatyna

transport za pomocą pęcherzyków klatrynowych

jest moŜliwy dzięki obecności na zewnętrznej stronie błony komórkowej receptorów wraŜliwych na obecność cząsteczek substancji, z którymi mogą utworzyć kompleks. Gdy cząsteczki substancji spowinowaconej z receptorem zostaną rozpoznane przez ten receptor i utworzą kompleks, po wewnętrznej stronie błony komórkowej gromadzą się cząsteczki klatryny. Cząsteczki klatryny łączą się ze sobą tworząc strukturę pęcherzykowatą i wpuklają błonę komórkową do środka komórki wraz ze znajdującymi się na jej zewnę

transport za pomoca pęcherzyków kaweolinowych

jest moŜliwy dzięki obecności w błonie dwuwarstwy lipidowej bogatej w cholesterol i sfingolipidy, w której zanurzone są receptory zdolne do utworzenia kompleksu z odpowiednim białkiem. Po wewnętrznej stronie dwuwarstwy lipidowej zlokalizowane są wzajemnie ze sobą połączone dimery kaweoliny, które tworzą mocną sieć. W momencie połączenia receptorów z białkami sieć zaczyna zaciskać się wokół pęcherzyka i zostaje on odseparowany od błony komórkowej. Białka są transportowane do miejsca docelowego. P

implikacja

komórka B zostanie pobudzona wówczas, gdy została pobudzona komórka A bezpośrednio z nią połączona

implikacja z alternatywą

komórka C zostanie pobudzona, gdy zostanie pobudzona jedna z komórek A lub B bezpośrednio z nią połączonych

implikacja z koniunkcją

komórka C zostanie pobudzona, gdy zostaną pobudzone obie komórki A i B bezpośrednio z nią połączone

implikacja z koniunkcją i negacją

komórka C zostanie pobudzona, gdy zostanie pobudzona komórka A bezpośrednio z nią połączona i nie zostanie pobudzona komórka B, połączona z komórką A za pomocą komórki inhibitorowej In

podłożem pamięci krótkotrwałej

są impulsy elektryczne krąŜące po obwodach zamkniętych składających się z komórek nerwowych. Impuls dochodzący z zewnątrz do pętli składającej się z neuronów od czasu do czasu dochodzi do neuronu, który aktywowany jest dodatkowo zewnętrznym impulsem.

na ucho środkowe składa się

· młoteczek, który przyczepiony jest swoją rękojeścią do błony bębenkowej, · kowadełko, · strzemiączko, które zamyka okienko owalne ślimaka ucha wewnętrznego

elektroosmoza- endoosmoza

Jest to zjawisko elektrokinetyczne, polegające na przepływie cieczy przez przegrodę porowatą pod wpływem przyłożonego napięcia do elektrod, zanurzonych w roztworze po obu stronach przegrod

elektroforeza

Polega na ruchu naładowanych cząstek fazy rozproszonej względem nieruchomego ośrodka dyspersyjnego pod wpływem przyłożonego pola elektrycznego. Gdy cząstki koloidalne naładowane są dodatnio, wędrują do katody (kataforeza), a naładowanie ujemnie -- do anody (anaforeza).

potencjał przepływu

jest zjawiskiem odwrotnym do elektroosmozy. Gdy. wymuszony zostanie, siłą nieelektryczną, ruch cieczy przez przegrodę porowatą (lub kapilarną), to po obu jej stronach powstaje różnica potencjałów, zwana potencjałem przepływu i jest ona proporcjonalna do prędkości cieczy

efekt Dorna= potencjał sedymentacji

Jest to zjawisko odwrotne do elektroforezy, tzn. gdy cząstki koloidalne opadają pod wpływem ciężkości lub podczas, wirowania, to między końcami kolumny czy probówki powstaje różnica potencjałów.

markery elekrtoforezy

· błękit bromofenolowy (BP) · cyjanol ksylenowy (XC) · oranż G

otrzymywanie błony o powierzchni sferycznej

Na końcu cienkiej igły połączonej ze strzykawką umieszcza się kroplę r-u lipidów w niepolarnym, lotnym rozpuszczalniku a następnie przez powolne wyciskanie r-ru wodnego ze strzykawki uzyskuje się błonę

błony niesymetryczne

złoŜenie 2 błon lipidowych utworzonych na pow. wody, dokonuje się tego przez zanurzenie przegrody z otworem w fazę wodną; obie błony powierzchniowe odkładają się na ściankach przegrody zlepiając się ze sobą na pow. otworu.