Оглавление

1. Предмет и задачи биофизики 4

2. Термодинамика 5

3.Биоэнергетика. 7

Электронная схема жизни 11

Трансмембранный электрохимический потенциал – унифицированная форма энергии в клетке 13

Принцип энергетического сопряжения. 13

Законы биоэнергетики. 14

ТРЕТИЙ ЗАКОН БИОЭНЕРГЕТИКИ 18

Общая схема энергетических преобразований в клетке 19

Молекулярные механизмы процессов энергетического сопряжения - хемиосмотическая теория Митчела 19

Химические свойства 23

[править]Роль в организме 24

Пути синтеза 24

Энергетика фотосинтеза 25

Уникальность фотосинтеза как физико-химического процесса. 25

4. Кинетика биологических процессов 30

Кинетическая классификация химических реакций. Типы реакций. 30

Кинетические признаки, лежащие в основе различий простой и сложной реакций 30

Особенности кинетики биологических процессов 32

Скорость реакции 33

Зависимость скорости реакции от температуры. 34

Уравнение Аррениуса 35

График Аррениуса для биологических процессов 36

5-6 вопрос (нехуй было сплошной текст кидать!) 40

7-8 вопрос 50

Что такое свободные радикалы? 53

Классификация свободных радикалов, образующихся в нашем организме 54

Биологические последствия пероксидации липидов 59

9. Биофизика фотобиологических процессов 61

Фотобиологические процессы. Классификация фотобиологических процессов. 61

Участие пигментов в преобразовании энергии квантов 62

Зрение: строение зрительной клетки. Родопсин, фотопревращение родопсина 64

Фотодеструктивные процессы. Их общая характеристика. 65

10. Молекулярная биофизика. 68

Уровни структурной организации белков: 69

Виды объемных взаимодействий в молекуле белка: водородные связи, физическая природа водородных связей; силы Ван-дер-Ваальса; электростатические взаимодействия; гидрофобные взаимодействия в биоструктурах 71

Роль слабых взаимодействий ближнего и дальнего порядка в самоорганизации белковой молекулы 72

Структурные и энергетические факторы, определяющие динамическую подвижность белков, потенциал Леннард-Джонса. 73

Конформационные изменения в белке 74

Ферме́нты 75

Ферментативный катализ 75

Электронно-конформационные взаимодействия 76

11. Биофизика механохимических процессов. 77

12.Биофизика мембранных процессов. 79

Мембрана как универсальный компонент биологических систем. 80

Плазматическая мембрана, химический состав биологических мембран 81

Классификация, принципы построения и характеристика мембранных липидов 83

Модельные липидные системы: монослои, мицеллы, липосомы. 84

Фазовые переходы липидов, температура фазового перехода 85

Молекулярная подвижность липидов: сегментарная, вращательная, латеральная, флип-флоп переходы 86

13. Функции биомембран 87

Барьерная функция биомембран 87

Транспорт веществ через биомембраны 88

Движущие силы мембранного транспорта 89

Классификация транспорта веществ через мембраны 90

Механизмы пассивного мембранного транспорта 91

Уравнение Фика 92

Электродиффузионное уравнение Нэрнста-Планка 93

Ионный транспорт через каналы 94

Ионофоры 95

Облегчённая диффузия 96

Транспорт глюкозы в эритроцит 98

Активный транспорт 99

14. Электрические явления в мембранах 101

Ионные токи через возбудимую мембрану 101

Стационарный потенциал Гольдмана-Ходжкина-Катца 102

Изменение мембранного потенциала при возбуждении, потенциал действия. 103

Распространение потенциала действия по нервному волокну 104

Роль локальных токов в распространении ПД 105

15. Молекулярные механизмы рецепторных процессов 106

Общая ха-ка процессов передачи информации в клетке: первичные мессенджеры, взаимодействия эффектор-рецептор, пути трансдукции рецепторного сигнала 106

Виды внутриклеточной сигнализации: аденилатциклазный и фосфоинозитидный пути трансдукции рецепторного сигнала 108

Вторичные мессенджеры 110

1. Предмет и задачи биофизики

Это наука,изуч.физич.свойства биолог.объектов,физ-хим процессы,протекающие в них и лежащие в основе их функционирования

Не имеют присущего объекта исследования! в отличии от других наук

Структура биофизики

Методы: препаративный, воздействующий, высокомол.соед. регистрирующие,анализир., классифицир.,моделирующие и управляющие

Объекты: низкомолек.соед, органеллы,клетки, ткани и орг, ноосфера

Явления: внутриклет.взаимод. на уровне хим.сязей, электр.явления(движение ионов,зарядов), преобразование Е, Прием и переработка информации.

Особенности объектов: высокая хим. И структурная гетерогенность. Высокая интеграция. Необходимость поддержания постоянства внутр среды

Методов: интеграция множ.имеющихся методов анализа

Явлений: высокоскоординрованные процессы

Задачи биофизики

1.изуч.на молек.уровне структуры субклеточных образований и механизмов их функц-я.

2.выявление общ.закономерностей(обмн Е,вещества на уровне клетки и организма)

3. изуч.молек.механизмов транспорта через мембранные структуры

4.изуч.молек механизмов изиолого.процессов

5.изуч проц жизнедеят.живых орг при действии внешн факторов

6.кинетичский подход к изучению сложных систем

Единство принципов функционирования живых организмов

1.единство элементного состава

С-вход в сост всех орг соед,созд прочные связи,образ кратные связи

О2-обеспеч окисление, дыхание, N-в состав белков,пепт связь.нк,витамины,имеет пару свободных электронов, Н-состав орг соед,(=98%)Р-днк,кости,зубы, S-сод в АК, Na+К-насосы, Са+Мг-повыш активнсть ферментов,мышцы, Fe-сод в гемоглобине,Сl-в желудке,соляная кислота(=2%),Cu-фермент, F-зубы, J-щитов.железа,гормоны, Zn-витамины С,Е(=0,1 %)

2.принцип единства хим связей. Вытекает из 1 принципа. Поскольку хим.элементы у всех орг одинаковы

3.единство мембр тип строения субклет образований

Постоены по единому мембр типу(липидный бислой и белки),искл митохондрии и хлоропласты

4. единство клет строения (либо клетка,либо сост из клеток)

5.единство строения многоклет организма( жизнь менее чем в клетке невозможна)

2. Термодинамика

Наука о превращении одной Е в другую. термод.система-часть пространства с содержимым огранич от окр среды. Пример:органеллы,клетка, организм. воображаемая оболочка-ноосфера, реальная-ЦПМ,мембраны митохондрий

Е-колич.мера определен. вида движения материи при ее переходе из одного вида в др. определяет способность системы совершать работу. 4 вида Е : механическая-характ движение макротел,раздел на кинетич и потенц: кинетич-скорость движения точек системы,потенц-взаиморасположение тел относит друг друга в пространстве, тепловая-сумма кинет Е хаотич теплового движ всех атомов и молекл,показатель t. химич-Е взаимод всех атомов в молекуле и электрич-взаимод электроннозаряженных частиц.

1 закон термодинамики – закон сохренения Е(ломоносов 1852-57)

Теплота=внутр Е+работа, работа соверш за счет изменения внутренней Е

Следствие 1-закон гесса: Q1=Q2+Q3+Q4=Q5+Q6

Следсвтие 2-если 2 реакции у кот одинаковое начальное состояния,но разные конечные,то разница между эффектами этих реакций явл превращение одного конечного в другой,пример:

C+O2=CO2

C+1|2 O2= CO

2 закон. Энтропия-мера необратимости процесса. В любом теле сод.опредл.доля энтропии.Обратимый проц-кот может вернуться в коненое состояние из исходного. Теплота не может переходть само собой от более холоднго тела к более теплому.

.

Отличие живых систем от неживых:

Явл открытыми системами,открты для потоков вещ и Е, процессы в жив орг имеют необратимый хар-р,живые сист далеки от равновесия,они гетерофазны.

Различия между стационарным состоянием системы и термод.равновесием

Термодинамическое равновесие	Стационарн состояние
Нет обмена с окр средой вещ и Е	Непрерывный обмен
Энтропия системы постоянна и соответствует мах	Энтропия постоянна,но не равна мах
Нет градиентов	Есть градиенты
Не надо затраты свободн Е	Постонные затраты
Вывод: система нереакционна способна,не соверш работу против внешних сил	В системе соверш необрат реакции,работоспособность постоянна

2 закон для стац сост,теорема пригожина

В стационарном сост при фиксированных внешних параметрах скорость обр. энтропии в результате необратимого процесса всегда больше 0 и стремится к минимальному значению

Принцип Ле-шателье

если на систему, находящуюся в устойчивом равновесии, воздействовать извне, изменяя какое-либо из условий равновесия (температура, давление, концентрация, внешнее электромагнитное поле), то в системе усиливаются процессы, направленные на компенсацию внешнего воздействия.

Неустойчивое стац. сост-в котором система может вернутся в исходное или образовать новое стац.сост