Metody biofizyczne w badaniach biologicznych
Dwojaki charakter tych procesów (fizyczny i chemiczny) spowodował powstanie dwóch nowych dyscyplin nauki:
biochemii
biofizyki
Biofizyka
Stosunkowo nowa dyscyplina badań interdyscyplinarnych wyrosła na gruncie:
BIOLOGII (pojmowanej jako nauka o organizmach żywych)
FIZYKI (nauki zajmującej się badaniem określonej klasy zjawisk - zjawisk fizycznych zachodzących na poziomie materii nieożywionej)
Zadania biofizyki
Badanie zjawisk życiowych metodami fizycznymi
Badanie zjawisk i procesów fizycznych zachodzących w żywych organizmach
Specyficzna interpretacja zjawisk życiowych, oparta na metodologii zapożyczonej z nauk fizycznych
WIELKOŚCI FIZYCZNE
BAZOWE:
Temperatura (T),
Czas (t),
Długość (l),
Masa (m)
POCHODNE:
Prędkość (V=l/t, gdzie l-droga, t-czas),
Przyspieszenie(a=V/t),
Pęd (p=mV, gdzie m-masa)
POMIAR WIELKOŚCI FIZYCZNYCH:
Wyznaczanie ich wartości liczbowych
WARTOŚCI LICZBOWE WIELKOŚCI FIZYCZNYCH
muszą być podawane w odpowiednich jednostkach
ODDZIAŁYWANIA FUNDAMENTALNE
Grawitacyjne: prawo powszechnego ciążenia Newtona. Zasięg oddziaływań praktycznie nieograniczony
gdzie stała grawitacji G = 6,67 x 10-11 [Nm2kg-2]
Elektromagnetyczne: prawo Coulomba. Zasięg praktycznie nieograniczony
gdzie przenikalność ၥ0 = 8,85 x 10-12 [C2N-1m-2
Silne (jądrowe): zasięg bardzo krótki bo do 10-15m
Słabe: odpowiedzialne za rozpady wielu cząsteczek elementarnych i spontaniczne przemiany ၢ jąder atomowych; zasięg <10-15m
IZOTOPY: odmiany tego samego pierwiastka różniące się masą atomową, co wynika z różnej liczby neutronów w jądrze, np. izotopy wodoru: 1H, 2H, 3H
IZOBARY: odmiany atomu o takiej samej liczbie masowej A, a różniące się liczbą atomową Z
IZOMERY: odmiany atomu o takiej samej liczbie masowej A i atomowej Z, a różniące się stanem energetycznym jądra
Jądro atomowe
Cechy jądra atomowego:
Ładunek jądra stanowi iloczyn Z x e, gdzie Z - liczba atomowa określająca numer porządkowy pierwiastka w układzie Mendelejewa, a e=1,60 x 10-19C - określa ładunek elektryczny
Średnica jądra wynosi 10-14m
Masa waha się w granicach 10-25kg - 10-27kg
Gęstość w przypadku jądra uranu osiąga 1017kg/m3. Jest to wartość porównywalna jedynie z gęstością białych karłów czyli pulsarów!
Energia wiązania nukleonów w jądrze określana jest równaniem: E = mc2
Defekt masy
jest to nierówność sumy mas nukleonów z masą otrzymanego w wyniku ich połączenia jądra:
၄M = ZMP + (A - Z) x Mn - Mj
Cząsteczki chemiczne
Wiązania chemiczne
Jonowe (elektrapolarne, heteropolarne) powstają między atomami o różnej elektroujemności, np.
Na+ + Cl- = NaCl
Kowalencyjne (atomowe, homopolarne). Elementem łączącym jest tu orbital molekularny, np.
H2, Cl2, H2O Wiązania kowalencyjne mają charakter przestrzenny