Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Podstawowe zadanie współczesnych nauk biologicznych: Badanie procesów życiowych z uwzględnieniem struktur biologicznych, w których te procesy zachodzą

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Podstawowe zadanie współczesnych nauk biologicznych: Badanie procesów życiowych z uwzględnieniem struktur biologicznych, w których te procesy zachodzą"— Zapis prezentacji:

1 Podstawowe zadanie współczesnych nauk biologicznych: Badanie procesów życiowych z uwzględnieniem struktur biologicznych, w których te procesy zachodzą

2 Dwojaki charakter tych procesów (fizyczny i chemiczny) spowodował powstanie dwóch nowych dyscyplin nauki: Dwojaki charakter tych procesów (fizyczny i chemiczny) spowodował powstanie dwóch nowych dyscyplin nauki:

3 biochemii Dwojaki charakter tych procesów (fizyczny i chemiczny) spowodował powstanie dwóch nowych dyscyplin nauki:

4 biochemii biofizyki

5 Biofizyka Stosunkowo nowa dyscyplina badań interdyscyplinarnych wyrosła na gruncie:

6 Biofizyka BIOLOGII (pojmowanej jako nauka o organizmach żywych)

7 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)

8 BIOFIZYKA FIZYKABIOLOGIA

9 Zadania biofizyki

10 Badanie zjawisk życiowych metodami fizycznymi Zadania biofizyki

11 Badanie zjawisk życiowych metodami fizycznymi Badanie zjawisk i procesów biologicznych zachodzących w żywych organizmach

12 Zadania biofizyki Badanie zjawisk życiowych metodami fizycznymi Badanie zjawisk i procesów biologicznych zachodzących w żywych organizmach Specyficzna interpretacja zjawisk życiowych, oparta na metodologii zapożyczonej z nauk fizycznych

13 Piśmiennictwo: Ibron G., 1999: Podstawy biofizyki, Wyd. ART. Olsztyn Bryszewska M., Leyko W. (reds.), 1997: Biofizyka dla biologów, PWN Warszawa Bryszewska M., Leyko W. (reds.), 1981: Biofizyka kwasów nukleinowych dla biologów, PWN Warszawa Jóźwiak Z., Bartosz G. (reds.), 2005: Biofizyka. Wybrane zagadnienia wraz z ćwiczeniami. PWN Warszawa

14 WIELKOŚCI FIZYCZNE BAZOWE: Temperatura (T), Czas (t), Długość (l), Masa (m)

15 POCHODNE: Prędkość (V=l/t, gdzie l-droga, t- czas), Przyspieszenie(a= V/t), Pęd (p=mV, gdzie m-masa) WIELKOŚCI FIZYCZNE BAZOWE: Temperatura (T), Czas (t), Długość (l), Masa (m)

16 POMIAR WIELKOŚCI FIZYCZNYCH: Wyznaczanie ich wartości liczbowych

17 POMIAR WIELKOŚCI FIZYCZNYCH: Wyznaczanie ich wartości liczbowych WARTOŚCI LICZBOWE WIELKOŚCI FIZYCZNYCH muszą być podawane w odpowiednich jednostkach

18 Wielkości bazowe i ich jednostki w układzie SI Wielkość Jednostka miary Definicja jednostki nazwaoznaczenie Jednostki podstawowe Długośćmetrm ,73 x długość fali w próżni (promieniowania przejścia atomu 86 Kr między poziomami 2p 10 a 5d 5 Masakilogramkg Masa międzynarodowego wzorca przechowywanego w Międzynarodowym Biurze Miar w Sevres Czassekundas x okres promieniowania odpowiadającemu przejściu między dwoma nadsubtelnymi poziomami stanu podstawowego 133 Cs Prąd elektry- czny amperA Prąd płynący w dwóch równoległych, nieskończenie długich przewodach, o przekroju nieskończenie małym, umieszczonych w próżni w odległości 1m, oddziaływujących na siebie z siłą 2x N (niutona) na każdy metr długości

19 Wielkości bazowe i ich jednostki w układzie SI Wielkość Jednostka miary Definicja jednostki nazwaoznaczenie Jednostki podstawowe Tempe- ratura KelwinK 1/273,16 temperatury termodynamicznej punktu potrójnego wody Liczność materii mol Liczność materii towarzyszącej liczbie cząsteczek równej liczbie atomów występujących w 0,012 kg 12 C Świat- łość kandelacd Światłość w kierunku prostopadłym 1/600000m 2 promiennika zupełnego w temperaturze krzepnięcia platyny pod ciśnieniem Pa Jednostki uzupełniające Kąt płaski radianrad Kąt płaski zawarty między dwoma promieniami koła, wycinającymi z jego okręgu łuk o długości równej promieniowi tego koła 1 rad = 1m : (1 m) = 1

20 Wielkości bazowe i ich jednostki w układzie SI Wielkość Jednostka miary Definicja jednostki nazwaoznaczenie Jednostki uzupełniające Kąt bryłowy steradiansr Kąt bryłowy o wierzchołku w środku kuli, wycinający z jej powierzchni część równą powierzchni kwadratu o boku równym promieniowi tej kuli 1 rad = 1m 2 : (1 m 2 ) = 1

21 Przedrostki dla jednostek wielokrotnych i podwielokrotnych MnożnikPrzedrostekSkrótPrzykład zastosowania teraTteragram – Tg = g 10 9 gigaGgigagram – Gg = 10 9 g 10 6 megaMmegagram – Mg = 10 6 g 10 3 kilokkilogram – kg = 10 3 g 10 2 hektohhektogram – hg = 10 2 g 10 1 dekadadekagram – dag = 10 1 g 1--gram – g decyddecygram – dg = g centyccentygram – cg = g milimmiligram – mg = g mikro mikrogram – g = g nano n nanogram – ng = g piko p pikogram – pg = g femto f femtogram – fg = g atto a attogram – ag = g

22 . OTACZAJĄCY ŚWIAT: MikroskopowyMakroskopowy Widzialny PROCESY ŻYCIOWE SIĘGAJĄ SUBMOLEKULARNEGO AŻ DO POZIOMU SUBMOLEKULARNEGO MATERII OŻYWIONEJ

23 Świat widzialny

24 Świat makroskopowy

25 Rozszerzanie się granic poznania świata makroskopowego

26 r 6,37 x 10 6 m2 R 4 x 10 7 m Ziemia jest mniej więcej kulista o średnim promieniu r 6,37 x 10 6 m i obwodzie 2 R 4 x 10 7 m

27 Rozszerzanie się granic poznania świata makroskopowego r 6,37 x 10 6 m2 R 4 x 10 7 m Ziemia jest mniej więcej kulista o średnim promieniu r 6,37 x 10 6 m i obwodzie 2 R 4 x 10 7 m l k 3,8 x 10 8 m l z 1,5 x m Księżyc krąży wokół Ziemi w średniej od niej odległości l k 3,8 x 10 8 m, a Ziemia po torze eliptycznym wokół Słońca w średniej odległości l z 1,5 x m

28 Rozszerzanie się granic poznania świata makroskopowego r 6,37 x 10 6 m2 R 4 x 10 7 m Ziemia jest mniej więcej kulista o średnim promieniu r 6,37 x 10 6 m i obwodzie 2 R 4 x 10 7 m l k 3,8 x 10 8 m l z 1,5 x m Księżyc krąży wokół Ziemi w średniej od niej odległości l k 3,8 x 10 8 m, a Ziemia po torze eliptycznym wokół Słońca w średniej odległości l z 1,5 x m m Odległość Syriusza od Słońca wynosi około m (Hoygens, XVII wiek)

29 Rozszerzanie się granic poznania świata makroskopowego r 6,37 x 10 6 m2 R 4 x 10 7 m Ziemia jest mniej więcej kulista o średnim promieniu r 6,37 x 10 6 m i obwodzie 2 R 4 x 10 7 m l k 3,8 x 10 8 m l z 1,5 x m Księżyc krąży wokół Ziemi w średniej od niej odległości l k 3,8 x 10 8 m, a Ziemia po torze eliptycznym wokół Słońca w średniej odległości l z 1,5 x m m Odległość Syriusza od Słońca wynosi około m (Hoygens, XVII wiek) m Jedna z najbliższych galaktyk – M 31 w Andromedzie znajduje się w odległości m

30 Rozszerzanie się granic poznania świata makroskopowego r 6,37 x 10 6 m2 R 4 x 10 7 m Ziemia jest mniej więcej kulista o średnim promieniu r 6,37 x 10 6 m i obwodzie 2 R 4 x 10 7 m l k 3,8 x 10 8 m l z 1,5 x m Księżyc krąży wokół Ziemi w średniej od niej odległości l k 3,8 x 10 8 m, a Ziemia po torze eliptycznym wokół Słońca w średniej odległości l z 1,5 x m m Odległość Syriusza od Słońca wynosi około m (Hoygens, XVII wiek) m Jedna z najbliższych galaktyk – M 31 w Andromedzie znajduje się w odległości m m Odkrycie kwazarów (obiekty o olbrzymiej mocy promieniowania elektromagnetycznego) w odległości m

31 Świat mikroskopowy

32 Rozszerzanie się granic poznania świata mikroskopowego Odkrycie mikroskopu optycznego i elektronowego

33 Rozszerzanie się granic poznania świata mikroskopowego Odkrycie mikroskopu optycznego i elektronowego m Ocena rozmiarów atomów i cząsteczek na ok m (Loschmidt, 1865)

34 Rozszerzanie się granic poznania świata mikroskopowego Odkrycie mikroskopu optycznego i elektronowego m Ocena rozmiarów atomów i cząsteczek na ok m (Loschmidt, 1865) Odkrycie i ustalenie rozmiarów jądra atomowego m m (Rutherford, 1911)

35 Rozszerzanie się granic poznania świata mikroskopowego Odkrycie mikroskopu optycznego i elektronowego m Ocena rozmiarów atomów i cząsteczek na ok m (Loschmidt, 1865) Odkrycie i ustalenie rozmiarów jądra atomowego m m (Rutherford, 1911) m Obliczenie rozmiarów nukleonów (protonów i neutronów) ok m

36 Rozszerzanie się granic poznania świata mikroskopowego Odkrycie mikroskopu optycznego i elektronowego m Ocena rozmiarów atomów i cząsteczek na ok m (Loschmidt, 1865) Odkrycie i ustalenie rozmiarów jądra atomowego m m (Rutherford, 1911) m Obliczenie rozmiarów nukleonów (protonów i neutronów) ok m m Ustalenie, że rozmiary np. leptonów czy mezonów są mniejsze od m

37 ODDZIAŁYWANIA FUNDAMENTALNE Grawitacyjne: Grawitacyjne: prawo powszechnego ciążenia Newtona. Zasięg oddziaływań praktycznie nieograniczony stała grawitacji gdzie stała grawitacji G = 6,67 x [Nm 2 kg -2 ]

38 ODDZIAŁYWANIA FUNDAMENTALNE Grawitacyjne: Grawitacyjne: prawo powszechnego ciążenia Newtona. Zasięg oddziaływań praktycznie nieograniczony stała grawitacji gdzie stała grawitacji G = 6,67 x [Nm 2 kg -2 ] Elektromagnetyczne Elektromagnetyczne: prawo Coulomba. Zasięg praktycznie nieograniczony gdzie przenikalność 0 = 8,85 x [C2N-1m-2]

39 ODDZIAŁYWANIA FUNDAMENTALNE Silne (jądrowe): Silne (jądrowe): zasięg bardzo krótki bo do m

40 ODDZIAŁYWANIA FUNDAMENTALNE Silne (jądrowe): Silne (jądrowe): zasięg bardzo krótki bo do m Słabe: Słabe: odpowiedzialne za rozpady wielu cząsteczek elementarnych i spontaniczne przemiany jąder atomowych; zasięg < m

41 Nazwa cząsteczkiMasaŁadunekSpinTrwałość Foton001Trwały Leptony Neutrina Neutrino elektronowe 001/2Trwałe Antyneutrino elektronowe 001/2Trwałe Neutrino mionowe 001/2Trwałe Antyneutrino mionowe 001/2Trwałe Elektrony Elektron11/2Trwały Pozyton1+11/2Trwały Miony Mion (mi-minus) 206,81/22,2 x Mion (mi-plus) +12,2 x Cząsteczki elementarne

42 Nazwa cząsteczkiMasaŁadunekSpinTrwałość Mezony Piony Pion (pi zero)264,2000,9 x Pion (pi plus)273,2+102,6 x Pion (pi minus) 02,6 x Kaony Kaon (ka plus) 966,6+101,2 x Kaon (ka minus) 01,2 x Kaon (ka zero) ,0 x Antykaon (ka zero) 006,0 x Etame- zony Eta zero (eton) ,0 x

43 Cząsteczki elementarne Nazwa cząsteczkiMasaŁadunekSpinTrwałość Bariony Nukleony Proton1836,1+11/2Trwały Antyproton1836,11/2Trwały Neutron1838,601/21,0 x 10 3 Antyneutron1838,501/2932 Hiperony Lambda2182,801/22,5 x Antylambda2182,801/22,5 x Sigma plus2327,7+11/2 0,8 x Antysigma plus 2327,71/20,8 x Sigma zero2331,801/ Antysigma zero 2331,801/ Sigma minus2340,51/21,5 x Antysigma minus 2340,5+11/21,5 x

44 Cząsteczki elementarne Nazwa cząsteczkiMasaŁadunekSpinTrwałość BarionyHiperony Ksi zero256501/23,0 x Antyksi zero256501/23,0 x Ksi minus25801/2 1,7 x Antyksi minus /21,7 x Omega minus 32603/21,3 x Antyomega minus /21,3 x

45 Pierwiastki chemiczne Atomy tego samego pierwiastka mają takie same liczby protonów w jądrze

46 Pierwiastki chemiczne IZOTOPY IZOTOPY: odmiany tego samego pierwiastka różniące się masą atomową, co wynika z różnej liczby neutronów w jądrze, np. izotopy wodoru: 1 H, 2 H, 3 H A n Z X

47 Pierwiastki chemiczne IZOTOPY IZOTOPY: odmiany tego samego pierwiastka różniące się masą atomową, co wynika z różnej liczby neutronów w jądrze, np. izotopy wodoru: 1 H, 2 H, 3 H A n Z X IZOBARY: IZOBARY: odmiany pierwiastka o takiej samej liczbie masowej A,,a różniące się liczbą atomową Z A Z n X

48 Pierwiastki chemiczne IZOTOPY IZOTOPY: odmiany tego samego pierwiastka różniące się masą atomową, co wynika z różnej liczby neutronów w jądrze, np. izotopy wodoru: 1 H, 2 H, 3 H A n Z X IZOBARY: IZOBARY: odmiany pierwiastka o takiej samej liczbie masowej A,,a różniące się liczbą atomową Z A Z n X IZOMERY: IZOMERY: odmiany pierwiastka o takiej samej liczbie masowej A i atomowej Z, a różniące się stanem energetycznym jądra A Z X *

49 Jądro atomowe Cechy jądra atomowego: Z x eZ e=1,60 x C Ładunek jądra stanowi iloczyn Z x e, gdzie Z – liczba atomowa określająca numer porządkowy pierwiastka w układzie Mendelejewa, a e=1,60 x C – określa ładunek elektryczny

50 Jądro atomowe Cechy jądra atomowego: Z x eZ e=1,60 x C Ładunek jądra stanowi iloczyn Z x e, gdzie Z – liczba atomowa określająca numer porządkowy pierwiastka w układzie Mendelejewa, a e=1,60 x C – określa ładunek elektryczny m Średnica jądra wynosi m

51 Jądro atomowe Cechy jądra atomowego: Z x eZ e=1,60 x C Ładunek jądra stanowi iloczyn Z x e, gdzie Z – liczba atomowa określająca numer porządkowy pierwiastka w układzie Mendelejewa, a e=1,60 x C – określa ładunek elektryczny m Średnica jądra wynosi m kg kg Masa waha się w granicach kg kg

52 Jądro atomowe Cechy jądra atomowego: Z x eZ e=1,60 x C Ładunek jądra stanowi iloczyn Z x e, gdzie Z – liczba atomowa określająca numer porządkowy pierwiastka w układzie Mendelejewa, a e=1,60 x C – określa ładunek elektryczny m Średnica jądra wynosi m kg kg Masa waha się w granicach kg kg kg/m 3. Jest to wartość porównywalna jedynie z gęstością białych karłów czyli pulsarów! Gęstość w przypadku jądra uranu osiąga kg/m 3. Jest to wartość porównywalna jedynie z gęstością białych karłów czyli pulsarów!

53 Jądro atomowe Energia wiązania nukleonów w jądrze Energia wiązania nukleonów w jądrze określana jest równaniem: E = mc 2

54 Jądro atomowe Energia wiązania nukleonów w jądrze Energia wiązania nukleonów w jądrze określana jest równaniem: E = mc 2 Defekt masy jest to nierówność sumy mas nukleonów z masą otrzymanego w wyniku ich połączenia jądra: M = ZM P + (A – Z) x M n - M j M = ZM P + (A – Z) x M n - M j

55 Cząsteczki chemiczne Jonowe (elektrapolarne, heteropolarne) powstają między atomami o różnej elektroujemności, np. Na + + Cl - = NaCl Wiązania chemiczne

56 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. H 2, Cl 2, H 2 O Wiązania kowalencyjne mają charakter przestrzenny

57 Cząsteczki chemiczne Wiązania chemiczne Wiązanie w cząsteczce wody Zhybrydyzowane orbitale w cząsteczce metanu

58 Cząsteczki chemiczne Wiązania chemiczne Hybrydyzacja sp 2 w etylenie

59 Cząsteczki chemiczne Wiązania chemiczne Modele wiązań chemicznych w cząsteczce benzenu


Pobierz ppt "Podstawowe zadanie współczesnych nauk biologicznych: Badanie procesów życiowych z uwzględnieniem struktur biologicznych, w których te procesy zachodzą"

Podobne prezentacje


Reklamy Google