Biofizica

curs 1 Biofizica si imagistica

Biofizica se ocupa cu studiul fenomenelor fizice implicate in functionarea sistemelor biologice. Pentru aceasta utilizeaza tehnici si cocepte fizico-chimice si matematice pentru cercetarea fenomenelor lumii vii .Biofizica are un character interdisciplinary , operand cu notiuni si termini din biologie , chimie , fizica , matematica , stiinte tehnice .Scopul biofizicii este descifrarea intimitatii mecanismelor tuturor sistemelor biologice , biofizica abordeaza urmatoarele probleme :-studierea aspectelor fizice ale fenomenelor biologice ;-cunoasterea efectelor biologice ale factorilor fizice ambianti asupra organismelor vii ;-folosirea tehnicilor fizice in abordarea unor probleme biologice .In functie de nivelul de organizare a sistemului biologic studiat distingem :-biofizica moleculara care studieaza proprietatile moleculelor componente ale materiei vii ;-biofizica celulara cuprinzand ansamblul de probleme biofizice( fenomene eletrice , mecanice , termice ) la nivelul celulei ;-biofizica sistemelor complexe care cerceteaza fenomenele de la nivelul tisular(celulae) si de organ.

BIOFIZICA MOLECULARA

Are ca obiect studiul componentilor moleculari ai materiei vii , astfel prin cunoasterea proprietatilor fizico-chimice ale componentilor moleculari , pot fi explicate interactiunile care duc la fenomene specifice biologice .Organismul viu este compus din micromolecula (apa) si ioni anorganici , dar componentii organici ce se prezinta sub forma de macromolecule.Studierea organizarii materiei vii impune cunoasterea arhitecturii componentilor ei macromoleculari. Celula vie este compuse din proteine care sunt formate din catene de molecule care rezulta din polimelizarea aminoacizilor .Problema fundamentala a organizarii materiei vii include biosenteza multitudinii de componenti moleculari si ansamblarea lor in structure ordonate formand organitele ,celulele , si intreg organismul viu .Aceasta cosntructie a materiei vii din caramizile si accesorile macromoleculare arata cat de complexe sunt procesele morfogenetice dintr-un organism viu. Privind in ansamblu principalele aspecte biofizice ale organizarii materiei vii putem sublinia urmatoarele aspecte :-majoritatea materiei organice este alcatuita din componenti macromoleculari(biopolimeri) care desi pot fi descompusi in monomeri sunt de o extrema diversitate ;-proprietatile acestor componente macromoleculari sunt determinati nu numai de compozitia lor chimica ci si de structurarea lor spatiala multipla .-interactiunile moleculare din material vie au un inalt grad de specificitate datorita complementaritati structurale a moleculelor componente .componenta macromoleculare ai materiei vii alcatuiesc structure supramoleculare din care se realizeaza (adica iau nastere organitele celulare , celulele pana la intreg organism.Astfel toate procesele moleculare din material vie se desfasoara intr-un cadru cu grad inalt de organizare , totodata aceste procese au loc prin intermediul membranei celulei plasmatice. Membranele vii au proprietati de semipermeabilitae si de selectivitate. Transportul selective de substanta din celula si de catre celula este un process active , adica are loc cu un consum de energie metabolica. Aceste membrane vii sunt formate in esenta din lipide (fosfolipide( si proteine care sunt in asa fel dispuse (pozitionate) incat formeaza un model a mozaicului fluid(in miscare) .Moleculele proteice transverseaza membrane total sau partial , asa cunt complexele lipoproteice cu rol enzymatic sau de transport , iar alte molecule glicoproteice au rol antigenic .Transportorii de ion se numesc IONOFORI , cei mai cunoscuti ionofori sunt cei din grupul antibioticelor. Acesti ionofori faciliteaza difuziunea anumitor ioni (patasiu , sodium , hydrogen).Potentialul de membrane este cel care faciliteaza selective , schimburile de ioni prin intermediul membranei . Existenta celulelor vii impune un schimb permanent de substanta intre mediul extern si intern , acest lucru poate fi realizat prin procese de difuziune si transport active , adica prin procese bazate pe permeabilitatea membranei , viteza de patrundere prin membrane a diferitelor substante este conditionata de diferenta de concentratieCoeficientul de permeabilitate pentru diferite membrane si substante se poate masura prin folosirea izotopilor radioactivi . In general substantele liposolubile au coeficienti mari de permeabilitate , in functie si de compozitia chimica a membranelor biologice. In opazitie cu transportul pasiv ,transportul active de substanta la nivelul membranei celulare necesita energie metabolica , tocmai de aceea caracteristica principala a transportului active este aceea a cuplarii cu un process furnizor de energie. Se cunoaste ca forma chimica esentiala de inmagazinare a energiei in celele este ATP.Transportul active prin membrane se poate face prin hidroliza moleculei de ATP cu care ocazie se elibereaza energia necesara acestui transport active.

NOTIUNI DE MECANICA

Lucrul mecanic fortele dezvoltate de om sau motoare actionand asupra corpurilor , le deplaseaza , deci aceste forte efectueaza lucrul mecanic, starea de miscare a unui corp se modifica datorita fortelor ce actioneaza asupra lui , pentru a modifica starea de miscare forta care actioneaza asupra sa efectueaza un lucru mecanic .

PARGHIILE MECANICE

Au 3 puncte de aplicare a fortelor:-punctele de sprijin (S) ;-punctele de rezistenta , greutate (R ) ;-punctele de aplicare a fortei motorii ( F) .In functie de variatia acestor puncte , parghiile se clasifica in :S este la mijloc si R si F in capete opuse R__________F SR este situate la mijloc , S si F in capete opuse S____________F RF la mijloc , R si S la capete opuse R____________S F

Aplicatie la corpul omului

La nivelul corpului omenesc :-parghiile de gr 1 sunt parghiile de echilibru ; - capul in echilibru pe coloana vertebrala-cele de gr 2 sunt parghii de forta ; - ridicarea corpului pe varful picioarelor-cele de gr 3 sunt parghii de viteza ; - flexia antebratului pe brat.

CURS 2

In biomecanica corpului omenesc , cuplurile cinematice cele mai numeroase sunt cele care participa la miscarea de rotatie , aceasta miscare fuund cea mai frecventa. Cuplurile cinematice sunt formate din 2 segemente apropiate( gamba cu piciorul , antebratul cu mana ). Musculature membrelor inferioare asigura stabilitatea si echilibrul corpului , iar membrelor superioare asigura finetea , precizia si viteza miscarilor.Miscarea locomotorie se datoreste pe de o parte fortelor interioare ale corpului sip e de alta parte fortele exterioare ale mediului de deplasare.Fortele exterioare sunt :-forta de gravitatie ;-greutatea corpului ;-presiunea atmosferica ;-rezistenta mediului (aer , apa) ;-inertia ;-forta de frecare care sunt proportionale cu greutatea corpului .Fortele interioare : - corpul omenesc este un transporter si transformator de energie .Sursa de energie , este data de interventia enzimelor , a metabolismului glucidic , proteic , lipidic , precum si de schimburile continue de sarcini electrice dintre suprafata corpului si mediului exterior .Energia produsa v-a fi utilizata sub forma de energie termica , electrica , fizico-chimica sau mecanica .Miscarea corpului cuprinde in principal 2 tipuri de activitate :1.activitatea SNC reflexa si voluntara ;2.contractia musculara .Scoarta cerebrala primeste implusurile sensitive pe care le transforma in impulsuri motorii , declansand contractia musculara . Muschiul scheletic (striat ) un organ diferentiat pe care prin contractie produce un lucru mecanic .

Fortele de frecare

Cand un corp aluneca peste alt corp , atunci in planul de contact apar forte de frecare , forta de frecare la alunecare este proportionala cu forta de apasare asupra suprafetei de contact.MERSUL OMULUI ESTE POSIBIL DATORITA FORTELOR DE FRECARE DINTRE TALPA SI SOL .