UNIVERSITATEA POLITEHNICA TIMIŞOARA

Παρουσίαση με θέμα: "UNIVERSITATEA POLITEHNICA TIMIŞOARA"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 UNIVERSITATEA POLITEHNICA TIMIŞOARA
MASTER SIIS Sisteme Informatice în Îngrijirea Sănătății Curs 2 Bioinformatica 1 1 1 1

2 Curs 2 Bioinformatica

3 Prof Dr George I Mihalaş UMF Victor Babeş
BIOINFORMATICA Prof Dr George I Mihalaş UMF Victor Babeş Curs 2 Bioinformatica 1 1 1 1

4 CURSUL 2 NOȚIUNI DE BIOFIZICĂ Curs 2 Bioinformatica 1 1 1 1

5 Obiectul și capitolele biofizicii
Obiectul biofizicii Studiul proceselor fizice la nivelul materiei vii Capitole Biofizica moleculară Biofizica celulară Biofizica sistemelor complexe Interacțiunea factorilor fizici cu materia vie Curs 2 Bioinformatica

6 Planul cursului Biofizica moleculară Biofizica celulară
Structura atomului Structura norului electronic Structura moleculei Legături chimice, forţe intermoleculare Molecula de apă Structură, soluții, pH Biofizica celulară Termodinamica biologică Fenomene de transport Transportul transmembranar Bioelectrogeneza Potențialul celular Curs 2 Bioinformatica

7 Structura atomului Nucleu [p,n] (nr de ordine Z, nr de masă A), sarcina +Ze [ ZX ] Electroni - 4 nr.cuantice principal - n = 1, 2, 3, … - nivelul energetic (straturi: K, L, M …) E ~ - 1 / n2 , r ~ n2 orbital - l = 0, 1, …, n-1 - subnivelul [forma norului] (s, p, d, f) s - nor sferic, p - bilobar, de-alungul axelor (px, py, pz) magnetic - ml = -l, …, 0, … +l - orientarea norului în spaţiu noţiunea de orbital (3 nr cuantice) de spin - s = +1/2, -1/2 - defineşte electronul pe orbital Principiul lui Pauli într-un atom nu pot exista 2 electroni cu aceleaşi 4 numere cuantice” (pe un orbital încap maximum 2 electroni, cu spin opus) Curs 2 Bioinformatica

8 Structura norului electronic
Completarea electronilor - începând cu nivelul de cea mai joasă energie E (n = 1) Ex: 1H - 1s1, 2He - 1s2, Li - 1s2 2s1, 4Be - 1s2 2s2 - subnivelele nu au aceeaşi E, E creşte cu l, se începe cu l = 0 (s) Ex: 5B - 1s2 2s2 2px1 regula lui Hund: orbitalii aceluiaşi subnivel au aceeaşi energie se completează întâi fiecare orbital cu 1 electron cu acelaşi spin Ex: 6C - 1s2 2s2 2px1 2py1, N - 1s2 2s2 2px1 2py1 2pz1 , O - 1s2 2s2 2px2 2py1 2pz1 , F - 1s2 2s2 2px2 2py2 2pz1 , Ne - 1s2 2s2 2px2 2py2 2pz2, Na - 1s2 2s2 2px2 2py2 2pz2 3s1, 12Mg - 1s2 2s2 2px2 2py2 2pz2 3s2, 13Al - 1s2 2s2 2px2 2py2 2pz2 3s2 3px1, etc. reprezentare schematică Curs 2 Bioinformatica

9 Curs 2 Bioinformatica

10 Atomul de carbon - hibridizări: sp3, sp2, sp - structura tetraedrică - legături σ (simplă) şi π (dublă) . Curs 2 Bioinformatica

11 Structura moleculei. Legături chimice Legătura covalentă (nepolară, polară)
Punere în comun de electroni Atomi identici – nor simetric (ex H2, Cl2) Moleculă nepolară Atomi diferiţi – atomul mai electronegativ atrage norul şi devine centru de sarcini negative (ex HCl, H2O) Moleculă polară - dipol-moment Curs 2 Bioinformatica

12 Legături chimice Legătura ionică
Electronii sunt complet deplasaţi la unul dintre atomi Atracţie electrostatică între doi ioni Curs 2 Bioinformatica

13 Forţe intermoleculare Legătura van der Waals, punţile de hidrogen
Mult mai slabe decât legăturile chimice Legătura van der Waals Dipol – dipol Dipol – dipol-indus Punţi de hidrogen Între hidrogenul unei molecule polare )ca centru de sarcini pozitive şi electronii neparticipanţi ai altei molecule (ex H2O, NH3, A-T/G-C etc) Curs 2 Bioinformatica

14 Molecula de apă Curs 2 Bioinformatica

15 Soluții Sisteme disperse Concentrații
Solvent + solut (subst.diz.) Clasificare după diam.(ø) Soluții moleculare (ø < 10 Å) Soluții coloidale Dispersii (ø > 1000 Å) Clasificare după disociere Electroliți (tari – tot., slabi – par.) Ne-electroliți Concentrații Procentuală (g/100 ml soluție) Molară (nr.moli/1 litru soluție) Normală (nr.echiv./1 litru sol.) Disociere (totală → , parțială ↔) Acizi: elib. H+ AH → A- + H+ Baze: captează H+ (elib. OH- în sol.apoase) BOH + H+ → B+ + H2O H2O ↔ H+ + OH- _____________________________________________________________ BOH → B+ + OH- Curs 2 Bioinformatica

16 pH Acizi - substante care in solutie apoasa pun in libertate
pH Acizi - substante care in solutie apoasa pun in libertate protoni (H+). Baze - substante care in solutie apoasa eliberează ioni hidroxil (OH-). Apa - caracter neutru. Caracter amfoter - şi acid şi bază. Curs 2 Bioinformatica

17 pH Scara pH : 0 - 14:. 0-7 = acid,. 7 = neutru
pH Scara pH : : = acid, 7 = neutru = caracter bazic (alcalin) Disocierea apei - produsul ionic al apei Solutii tampon – mentin pH constant: - acid tare + sarea sa pH = pKa + log([f.deprot]/[f.protonata]) Curs 2 Bioinformatica

18 Termodinamică biologică
Parametri de stare: intensivi și extensivi Funcții de stare (U, G, S), potențial chimic (μ) Stare de echilibru, procese termodinamice Parametri de proces (variații) Deosebirea gradient / variație Principiul al II-lea: ∆S ≥ 0 (variația entropiei) Procese reversibile / ireversibile, exemplu Relația cu “ordinea”, demonul lui Maxwell Particularitățile proceselor biologice: crește ordinea, entropia scade! (??) Curs 2 Bioinformatica

19 Forțe termodinamice Forțe termodinamice generalizate, fluxuri td:
∆p (presiune) – flux de volum (curgere) ∆T (temperatură) – flux de căldură ∆E (potențial electric) – curent electric ∆C (concentrație) – difuziune ∆π (presiune osmotică) – osmoză ∆μ (potențial chimic) – reacție chimică Legea Nernst-Planck pentru fluxuri t.d. Curs 2 Bioinformatica

20 Procese cuplate Cicluri naturale Laturile metabolismului:
Catabolism (degradare, exoenergetic, ∆S > 0) Anabolism (sinteză, endoenergetic, ∆S < 0 ) Termodinamica proceselor biologice Prigogine (Premiul Nobel 1971) Randamentul termic al proceselor biologice (55%) Substanțe macroergice (ATP, GTP) Fosforilarea oxidativă – mitocondrii Pompa de protoni (Mitchell, premiul Nobel 1974) Curs 2 Bioinformatica

21 Fenomene de transport Curgerea, convecția Difuziunea Osmoza
Presiune hidrostatică și dinamică Flux de soluție (∆p); legea lui Bernoulli Difuziunea Substanța dizolvată (∆C) Legile lui Fick Osmoza Moleculele de solvent, printr-o membrană semipermeabilă (∆π) Curs 2 Bioinformatica

22 Transport transmembranar
Transport pasiv Canale ionice (explicația PK » PNa) Transport activ Pompe ionice Electrogenice, non-electrogenice Suport energetic Pompa Na/K Structură, funcționare Curs 2 Bioinformatica

23 PAUZA Curs 2 Bioinformatica