Biofizika faniga muqaddima

Molekulyar biofizika , biomexanika , bioakustika va gidrodinamikaning fizik asoslari
Molekulyar biofizika asoslari
Biopolimerlarning tuzilishi. Molekulalari ko‘p miqdordagi atomlardan yoki atom guruhlaridan tuzilgan va kimyoviy bog'lanishlar bilan biriktirilgan uzun zanjir ko‘rinishidagi moddalar polimerlar deyiladi. Polimer hosil qiluvchi moddaga monomer deyiladi. Polimerlar nomi monomer nomiga ,,poli`` so'zi qo'shilishi yordamida hosil qilinadi. Bitta monomerdan hosi! qilingan polimerlar gomopolimerlar deb, ikki va undan ko'proq monomerdan tashkil topganlari sopolimertar deb ataladi. Hayvonlar va o‘simliklardan olingan materiallar — jun, soch, ipak, paxta, tabiiy kauchuk va sh.k., shuningdek, sun'iy olingan materiallar — plastmassalar, tola, sintetik kauchuk kabilar ham polimer moddalar hisoblanadi. Organizmdagi oqsil moddalar: albumin, globulin, kazein, keratin va kollagenlar polimer materiallardir. Biopolimerlar bareha tirik organizmlar strukturasining asosini tashkil etadi. Bular oqsillar, nuklein kislotalar, polisaxaridlar, glikoproteidlar, glikolipidlar va boshqalar.
Biomakromolekulalar tuzilishining struktura asoslari . Biopolimerlar zanjir shaklidagi tirik va egiluvchan molekulalardan iborat , yuqori Molekulyar birikmalardir . Zanjir shaklidagi tuzilish chiziqni ( oqsillar , nuklein kislotalar , kauchuk , guttapercha , sellyunoza ) , shoxlangan zanjir ( glikogen , aminopektin ) yoki fazoviy to'r ( ba'zi bir oqsillar ) shaklida bo'lishi mumkin . Polimerlar stereospesifiklik xarakterli bo'lib , molekulaning stereospesifikligi ikki hil - stereoizomerlar : o'ng - D va chap L - forma holatida uchraydi . Nuklein kislotalar tarkibiga qandlarning D - qator , oqsillar tarkibiga esa , aminokislotalarning L - qator vakillari kiradi . Molekulaning xiraligi qutblangan nurni turlicha yutish va burish xossalari bilan farqnanadi . Organizm uchun bir molekulaning L va D formalari o'zaro farqlanadi . Shunday moddalar borki , ularning bir formasi zaharli bo'lsa , boshqasi zararsiz . Masalan L - aspargin kislota mazaga ega emas , ammo uning D ko'rinishi shirin .
Biomexanika asoslari
Qattiq jismning o‗ziga xos hususiyatlaridan biri o‗z shaklini saqlab qolishidir. Qattiq jismlarni kristall va amorf jismlarga ajratish mumkin. Kristall holatning farqli xossasi anizatropiyadir, ya‘ni fizik (mexanik, issiqlik, elektrik, optik) xossalarning yo‗nalishga bog‗liq bo‗lishidir. Kristallar anizatropiyasining sababi ularni tashkil etgan atom va molekulalarning tartibli joylashishidan iborat bo‗lib ayrim monogristallarning tashqi ko‗rinishi muntazam geometrik shaklda bo‗lishida namoyon bo‗ladi. Biroq, odatda, kristall jismlar polikristallari bir-biri bilan tutashib, tartibsiz joylashgan ayrim kichkina kristalchalar (kristalitlar) shaklida uchraydi. Bu holda anizotropiya kristallitlar chegarasidagina kuzatiladi. Kristall atomlari va molekulalarining tartibli joylashishlari kristall (fazoviy) panjarani tashkil etib, gemometrik muntazam strukturalarning tugunlarida joylashishlari bilan tushuntiriladi. Panjara tugunlarida turgan zarrachalarning tabiati va o‗zaro ta‘sir kuchlarining xarakteriag qarab kristall panjarani bir-biridan farq qiluvchi to‗rt xil turga ajratish mumkin: ionli, atomli, metall va molekulyar panjaralar.
Deformatsiya.
Jism nuqtalari vaziyatlarining o`zaro bir-biriga nisbatan o`zgarishi tufayli uning o`lchamlari va shaklining o`zgarishiga deformatsiya deyiladi. Deformatsiya tashqi ta‘sirlar (mexanik, elektr, magnit yoki jsm haroratining o`zgarishi) tufayli yuz beradi. Bu erda jismga tashqi kuch ta‘sir etganda vujudga keladigan deformatsiya ko`rib o`tiladi. Agar kuch ta‘siri to`xtagandan so`ng qattiq jismda qoldiq deformatsiya qolmasa, bu elastik deformatsiya deyiladi, agar tashqi kuchlar ta‘siri to`xtagandan so‗ng ham deformatsiya saqlansa, u holda bu deformatsiya plastik deformatsiya deyiladi. Jismda qisman deformatsiya saqlangan holdagi oraliq holat elastik-plastik deformatsiya deyiladi. Deformatsiyaning eng oddiy turi cho`zilish (siqilish) deformatsiyasidir. Bunday deformatsiya sterjenda uning o`qi bo`ylab yo`nalgan kuch ta‘sirida yuz beradi. Deformatsiyaning yana boshqa bir turi siljish deformatsiyasidir. To`g`ri burchakli parallelepi pedning yoqlaridan biriga urinma bo`ylab yo`nalgan kuch uni qiyshiq burchakli parallelepipedga aylantirib deformatsiyalaydi.
Bioakustika
Tovush deganda chastotasi 16 Hz dan 20 kHz gacha bo lgan elastik to'lqinlar lushuniladi. Tovush xossalari fizikaning akustika bo'limida o'rganiladi. Akustika — eng past chastotali tebranishlardan boshlab. o‘ta yuqori (1012— 1011 Hz) chastotali elastik to'lqinlarni o'rganuvchi fizikaning bir bo'limidir. Umuman olganda, akustika tovush haqidagi ta'limot bo'lib, odam qulog`i qabul qila oladigan gazlar, suyuqliklar va qattiq jismlardagi elastik tebranishlar va toMqinlami o'rganadi. Gaz va suyuqliklarda bo‘ylama, qattiq jismlarda esa ham bo'ylama, ham ko'ndalang to`lqinlar tarqaladi. Har bir inson qulog`ining eshitish qobiliyati har xildir. Har bir tovush tebranish chastotasi uchun eng kichik intensivlik (eshitish chegarasi) va og`riq sezish chegarasi mavjud . Tovushlami quyidagicha ajratish qabul qilingan. Tonlar va musiqiy tovushlar, shovqinlar. tovushiy zarbalar. Ton deb - davriy jarayondan iborat tovushga aytiladi. Shovqin deb — vaqt davomida takrorlanmaydigan murakkab munosabatlar bilan ajraluvchi tovushga aytiladi. Tovush zarba deb, tovushning qisqa vaqtdagi ta'siriga aytiladi. Normal odam qulog'i ancha keng diapazondagi tovush intensivligini qabul qiladi. M: 1 kHz chastotada la — I0_n W/m2 dan lm = 10 W /m 2 gacha. Bunda 7o — eshitish chegarasidagi intensivjik, Jw — og'riq sezish chegarasidagi tovush intensivligi. Bu intensivliklar nisbati 1013 ga teng. Berilgan tovushda ishtirok etuvchi tebranishlar chastotalari to‘plami tovushning akustik spektri deyiladi Tembr — tovushning boshlanishi va oxiridagi amplituda o'zgarishini xarakterlaydi. Chastotalari 20 kHz dan yuqori bolgan elastik to‘lqinlarga ultratovushlar deyiladi {10C)— 1013 Hz tovushlar gipertovushlar). Ultratovushlar, asosan, ikki yo‘l bilan hosil qilinadi — teskari pyezoeffekt hodisasi. magnitostriksiya hodisasi. Ultratovushdan lokatsiya, ya'ni kemalarda dengiz chuqurligini. baliqlar to'dasini (suvda ultratovush kam yutiladi) aniqlashda foydalaniladi Qushlar, asosan, 200 Hz - 12 kHz chastotali. ba'zilar esa hatto 30—50 kHz chastotali ultratovushlar chiqarishi mumkin. Ba'zi jonivorlar uchun qabul qilish mumkin bo‘lgan eng yuqori chastotalarni keltiramiz: odarn 20 kHz, shimpanze 30 kHz, it 60 kHz, mushuk va delfin 100 kHz, ko'rshapalaklar 150 kHz, kabutarlar 12 kHz. tovuqlar 12 kHz.
Gidrodinamika
Qonning oqish tezligi kichik bo'lganligi uchun uni laminar oqim deb olish mumkin. Qon molekulalari va artcriya devorlari orasida ishqalanish tufayli arteriya chetlarida oqim nolga teng. Arteriya markazida teziik eng katla bo'ladi. Demak, arteriya devorlari oldida bosim katta va tezlik kichik bollganligi uchun qon to'qimalari aneriva markaziga itariladi. Agarda birorsababga ko ra arteriva devorlari qalinlashsa ko krak qafasida og'riq paydo bo'ladi. Buning natijasida arterioskleroz yuzaga kelishi mumkin. Bundan qutulish uchun organizmga nitroglitserin yuborish kerak. Yuqorida aytilganidek, haroratning o ‘zgarishi qon yopishqoqligining ham o'zgarishiga oiib keladi. Boshqacha aytganda, harorat oshsa, qonning yopishqoqligi kamayadi, laminar oqim turbulent oqimga o‘tadi va qon harakat tezligi oshadi. Laminar oqim oddiy bo‘lib, tezlik kichik bo‘lganda yuz beradi. Agarda tezlik oshsa, oqim turbulent holatga o‘tadi. Bu o'tish chegarasi o`lchamsiz kattalik Reynolds soni orqali aniqlanadi.