Wyklady Part 1 Flashcards
Czym się zajmuje biofizyka
Badaniem i przewidywaniem ogólnych właściwości szczególnego typu układów fizycznych: układów biologicznych. Ma za zadanie wyjaśnić mechanizm działania
Co wykorzystuje mikroskopia świetlna
Podczerwień i zjawisko fluorescencji
Co ogranicza zdolność rozdzielczą
Dyfrakcja
Dyfrakcja
Ugięcie fali światła na obiekcie
Jaki mikroskop jako pierwszy umożliwił badaczom zobaczyć po raz pierwszy pojedyncze atomy?
Skaningowy mikroskop tunelowy
Jak działa mikroskop sił atomowych
Pomiędzy sondą i próbką mierzymy długofalowe siły van der Waalsa i krótkozasięgowe siły odpychające
Co jest w stanie zmierzyć mikroskop sił atomowych
Bardzo precyzyjnie wielkość i wagę
Czy jest możliwe życie bez światła słonecznego
Nie
Czy słońce może nam zaszkodzić ?
Tak, starzenie skóry, rak, oparzenia, zjawiska fotoimmunologiczne
Czy można leczyć światłem?
Tak, terapia czerwonym światłem, efekt fotodynamiczny w terapii nowotworów, leczenie łuszczycy światłem
Dlaczego niebo jest niebieskie?
Niebieskie światło najbardziej jest rozpraszane przez cząsteczki powietrza
Jak powstał tlen na ziemii?
Fotoautotrofy w oceanach
Czym jest światło?
Strumień fotonów, promieniowanie elektromagnetyczne, którego nośnikiem są fotony
Od czego zależy energia i pęd fotonów
Od częstotliwości
Od czego zależy wartość prędkości światła
Od współczynnika załamania danego ośrodka, ograniczona przez przestrzeń
W jakim czasie światło słońca dociera do ziemi
8 min 20s
W jakim czasie światło okrąży ziemię
0,13s
Prędkość światła w wodzie
225 000 km/s
Prędkość światła w szkle
200 000 km/s
Prędkość światła w szkle z dodatkiem ołowiu
186 000 km/s
Prędkość światła w próżni
300 000 km/s
Jak fizyka kwantowa opisuje promieniowanie elektromagnetyczne
Jako strumień fotonów - niepodzielnych cząstek falowych
Czym jest promieniowanie elektromagnetyczne
Zaburzenie pola elektromagnetycznego w przestrzeni
Dyfrakcja (pełna definicja)
Zespół zjawisk ze zmianą kierunku rozchodzenia się dali będący odstępstwem od praw optyki geometrycznej. W węższym znaczeniu określa się jako ugięcie światła wokół krawędzi przeszkody/ otworu w obszarze cienia przeszkody
Interferencja
Zjawisko powstawania nowego, przestrzennego rozkładu amplitudy fali w wyniku nakładania się 2 lub więcej fali. Warunkiem trwałej interferencji jest ich spójność, czyli korelacja faz i równość częstotliwości
Dualizm korpuskarno-falowy
Cecha obiektów kwantowych polegająca na przypisaniu tym obiektom, w zależności od sytuacji właściwości falowych lub korpuskuralnych
Efekt fotoelekteyczny
Zjawisko oparte na założeniu że energia wiązki światła padająca na materiał jest w stanie wybijać elektrony z jego powierzchni
Czemu słońce ma różny kolor w zależności od pory dnia
Rozpraszanie raileya. Im krótsza długość światła tym więcej fotonów jest rozproszonych. Fotony o najkrótszej fali najbardziej się rozpraszają. Absorpcja - przez zanieczyszczenie
Jak powstaje światło słoneczne
W wyniku zjawisk fuzyjnych
Widmo słońca a teoretyczne widmo ciała doskonale czarnego
Pokrywają się
Zawartość strumienia mocy Słońca
9% UV,
40% VIS
51% IR
UVC
Najkrótsza fala, energia na tyle wysoka że fotony bezpośrednio uszkadzają DNA
Przez co powstała dziura ozonowa
Freon, chlor
Najczestsze nowotwory skóry
Rak podstawnokomórkowy i rak kolczystokomórkowy
Czym jest opalanie się
Fotoutlenianiem melaniny
Jak działa filtr przeciwsłoneczny
Absorbuje promienie
Luminescencja
Zimne świecenie, jarzenie. Emisja fal świetlnych przez ciała inna niż przez podgrzanie
Katodoluminescencja
Świecenie pod wpływem elektronów
Prawo Grotthusa - Drapera
Tylko światło absorbowane przez cząsteczkę może wywołać zmianę chemiczną tej cząsteczki
Prawo Starka i Einsteina
Jeden kwant światła absorbowany przez cząsteczkę w procesie pierwotnym może wywołać chemiczną zmianę tej cząsteczki / emisję promieniowania przez te cząsteczkę
Wydajność kwantowa
Stosunek liczby wytworzonych cząsteczek do liczby zaabsorbowanych fotonów
Diagram Jabłońskiego
Mówi o pozycji elektronów w stanie spoczynkowym, mówi o tym, że jeśli układ w stanie spoczynkowym pochłonie energię to skoczy na wyższy poziom energetyczny
Czy każda forma promieniowania jest szkodliwa?
Nie. Ludzie wystawieni na małą dawkę promieniowania są mniej podatni na nowotwory niż ludzie którzy nigdy nie byli wystawieni na promieniowanie
Co to znaczy że promieniowanie jest jonizujące
Wybijane są elektrony
Radiobiologia
Nauka zajmująca się wpływem promieniowania jonizującego na organizmy żywe i ich procesy życiowe
Wilhelm Conrad Rontgen
Odkrył promieniowanie X, od 10pm do 10nm. Pomiędzy nadfioletem a promieniowaniem gamma
Promieniowanie rentgenowskie
Promieniowanie elektromagnetyczne które jest podczas wyhamowywania elektronów
Projekt Manhattan
Konstrukcja bomby atomowej. Wykorzystanie izotopu Uranu. Pod kierunkiem Roberta Oppenheimera. Opracowano konstrukcje i wyprodukowano pierwsze reaktory jądrowe. Odkryto że podczas rozpadu uranu wydzielane są neutrony
Era atomu
Okres pod koniec wojny na Pacyfiku. Początek - bomba na Hiroszimę i Nagasaki, trwający do połowy lat 80’. Uważano że energię jądrową można wykorzystać we wszystkim
Stosunek energii kwantów do długości fal
Energia kwantów wzrasta wraz ze zmniejszeniem długości fal
Promieniowanie alfa
-najmniejeza penetracja
- w polu magnetycznym będzie zakezywiane w odpowiednią stronę
- najcięższe promieniowanie i z największym ładunkiem - dwa neutrony i dwa protony
Promieniowanie beta
-mniejsze i lżejsze od alfa, bardziej penetruje
- zatrzymuje je 0,5cm aluminium
- naładowane ujemnie
Promieniowanie gamma
- najbardziej przenikliwe, idzie najdalej
- fala energii
- bez ładunku
- najlżejsze
Cząstki alfa
Jądra atomu helu o ciężarze atomowym 4,003, ładunek dodatni
Promieniotwórczość
Zdolność jąder atomowych do rozpadu promieniotwórczego, który najczęściej jest związany z emisją cząstek alfa, beta lub promieniowania elektromagnetycznego (X lub gamma)
Rentgen (jednostka)
Jednostka dawki ekspozycyjnej promieniowania jonizującego X/gamma
Rad (jednostka)
Jednostka dawki absorbowanej promieniowania jonizującego
Bekel (jednostka)
Jednostka miary aktywności promieniotwórczej w układzie Si
Grej (jednostka)
Jednostka dawki pochłoniętej w układzie SI
Ile grejow powoduje śmierć w przeciągu 14 dni
5Gy
Typowa dawka pochłonięta przy zdjęciu rentgenowskim
0,1 - 2,5mGy
Typowa dawka pochłonięta przy tomografii jamy brzusznej
8mGy
Typowa dawka pochłonięta przy tomografii miednicy
25mGy
Typowa dawka pochłonięta przy napromieniowaniu przedtransplacyjnym szpiku kostnego
12Gy (dawka łączna z kompletu naświetlań)
Typowa dawka pochłonięta przy radioterapii
2-80Gy w dawkach jednorazowych po 1,5-2,5 Gy
Siwert
Jednostka w układzie SI wielkości fizycznych odnoszących się do działania promieniowania jonizującego na organizmy żywe
Objętość wyrzutowa krwi w komorze
100ml
Ile krwi u zdrowej osoby zostaje po wyrzucie
50ml
Kardiomiopatia przerostowa
Duży mięsień, wzrasta ciśnienie w lewej komorze i mało krwi wyrzucamy co powoduje wzrost tętna
Kardiomiopatia roszczeniowa
Zwiotczenie mięśnia sercowego
Kardiomiopatia restrykcyjna
Środkowa ściana jest zesztywniał
Skurcz mięśnia
- Impuls nerwowy pobudza kanały wapniowe, one powodują napływ jonów Ca do wnętrza komórki.
- Siateczka gładka uwalnia jony wapnia, te wiążą się z karmoduliną. Dostarczamy jony do filamentów.
- Wapń wiąże się z tropomiozyną, odsłoni aktynę aby główki miozyny mogły są z nią połączyć.
- W wyniku rozpadu ATP głowa miozyny ruchem wiosłowatym zmieni konformację aktyny
-> skurcz sarkomeru
Które białko sprawia że sarkomer wraca do stanu podstawowego
Tytyna
Kiedy powstaje skurcz aktywny
Kiedy błona komórkowa przepuszcza najwięcej Ca2+
Kiedy skurcz pasywny
Kiedy najwięcej przepuszczanych jest jonów K+
Co warunkuje większą siłę sarkomeru
Większa ilość miozyny
Dystrofina
Stabilizuje sarkomer podczas pracy względem sarkolemmy
Dystrofia Duchenna
Mutacja dystrofiny, niewydolność mięśni
Wydajność serca
40%
Z czego serce czerpie energię
Głównie z kwasów tłuszczowych
Cechy układu biologicznego
- złożoność -struktura z wielu elementów
- struktura oparta jest na podstawie praw statystycznych obiektów makroskopowych
- różnorodność oddziaływań międzycząsteczkowych
- niejednorodność i nieciągłość - nierownomierny rozkład składników w przestrzeni układu
- wieloprzedziałowosc -błony biologiczne i białka strukturalne
- nierównowagowość termodynamiczna - strumienie termodynamiczne, obecność sprzężeń
- stan stacjonarny -stan nierównowagi, gdzie produkcja entropii osiąga minimum
- otwartość -wymiana materii i energii między układem a otoczeniem
- specyficzność -zdolnosc do samoorganizacji, homeostazy, reprodukcji i rozwoju
Czym jest organizm
Hierarchiczny układ dynamiczny składający się z części o różnej strukturze i poziomie organizacji
Czym jest układ
Część przestrzeni, opisana przez określone parametry, funkcje
Układ izolowany
Brak wymiany materii i energii z otoczeniem
Układ zamknięty
Wymiana energii, brak wymiany materii
Układ otwarty
Wymiana materii i energii
Czym są funkcje stanu
Wielkości fizyczne, których zmiana równa jest różnych wartości w stanie końcowym i początkowym.
Jakie mamy funkcje stanu
- energia wewnętrzna
- entalpia
- entropia
- energia swobodna
- entalpia swobodna
- potencjał chemiczny
Czym są parametry stanu
Wielkości fizyczne powiązane z funkcjami stanu
Jakie mamy parametry stanu
- temperatura
- objętość
- ciśnienie
- masa
Z czego składa się energia wewnętrzna układu
Z sumy energii potencjalnej i kinetycznej
Energia potencjalna
Energia jaką ma ciało/ układ ciał w zależności od położenia ciała w przestrzeni
Energia kinetyczna
Energia ciała związana z ruchem jego masy
Praca
Ciało ulega przemieszczeniu pod działaniem siły
Ciepło
Przekazanie energii nieuporządkowanego ruchu cząstek
W jaki sposób czesc energii wewnętrznej układu może być przekazana innemu układowi
Przez wykonanie pracy (W) albo przekazanie ciepła (Q)
I zasada termodynamiki
Przekazanie ciepła/pracy musi przebiegać zgodnie z zasadą zachowania energii
Przyrost energii wewnętrznej układu jest równy sumie wykonanej pracy
Przyrost entalpii ∆H
Jest równy ilości ciepła dostarczonego układowi w procesie izobarycznym
Ile wynosi ∆H dla procesu egzotermicznego
∆H<0
Ile wynosi ∆H dla procesu endotermicznego
∆H>0
II zasada termodynamiki
We wszystkich procesach zachodzących spontanicznie maleje stopień uporządkowania układu i jego otoczenia. Maleje zdolność układu do wykonania pracy zewnętrznej
Ile wynosi ∆G w stanie równowagi termodynamicznej
0
Zasada Le Chatelier
Układ znajdujący się w stanie równowagi reaguje na zmianę warunków w taki sposób by przeciwdziałać tej zmianie
Ilość swobodnej entalpii wydzielanej przy hydrolizie ATP to efekt
- separacji ładunku wynikającego z hydrolizy, która osłabia odpychanie elektrostatyczne między 4 ujemnymi ładunkami w ATP
- rezonansowej stabilizacji hydrolizy
- większej entalpii solwatacji produktu w stosunku do substratu
Od czego zależy szybkość reakcji chemicznej
Warunkiem w jakich ona przebiega
Stężenia reagentów
Szybkość produkcji entropii w układzie w którym zachodzi n procesów nieodwracalnych
Jest równa sumie iloczynów przepływów i sprzężonych z tymi strumieniami sił termodynamicznych
Jaką wartość osiąga entropia w stanie równowagi termodynamicznej
Wartość maksymalną
Funkcje błony komórkowej
Rozpoznawanie komórek
Bariera
Selektywny transport
Kompartmentacja
Wyspecjalizowane błony
- chloroplasty i mitochondria -transport elektronów przez błonę sprzęgającą
- komórki nerwowe -błona ulega depolaryzacji aby przewodzić impuls elektryczny
- komórki siatkówki oka -fotoreceptory
- ER -synteza białek i lipidów, w mięśniach magazynują jony Ca
Jakie oddziaływania zachodzą między łańcuchami węglowodorowymi lipidów
Siły Van der Waalsa
Jakie oddziaływania zachodzą między glowami polarnymi lipidów
Elektrostatyczne
Amfipatycznosc
Części są zdolne do różnych oddziaływań
Co się przemieszcza szybciej - białka czy lipidy
Lipidy
Jakie ruchy umożliwiają utrzymanie asymetrii błony
Flip-flop
Jak podwyższenie temperatury wpływa na lepkość
Zmniejsza ją