Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

1 BİYOFİZİĞE GİRİŞ Dr. Ayşe DEMİRKAZIK. Sözlük anlamı ile "Canlı varlıkların incelenmesinde fiziğin uygulanması" veya kısaca "Canlı organizmaların fiziği"

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "1 BİYOFİZİĞE GİRİŞ Dr. Ayşe DEMİRKAZIK. Sözlük anlamı ile "Canlı varlıkların incelenmesinde fiziğin uygulanması" veya kısaca "Canlı organizmaların fiziği""— Sunum transkripti:

1 1 BİYOFİZİĞE GİRİŞ Dr. Ayşe DEMİRKAZIK

2 Sözlük anlamı ile "Canlı varlıkların incelenmesinde fiziğin uygulanması" veya kısaca "Canlı organizmaların fiziği" şeklinde tanımlanan BİYOFİZİK, tıbbi ve biyolojik bilimler içerisinde en son ortaya çıkanlardan birisidir. Metodoloji bakımından, tıbbın ve biyolojinin problemlerine fiziksel açıdan yaklaşmaktadır. BİYOFİZİK NEDİR ? Ülkemizdeki üniversitelerde biyofiziğin sadece belirli konuları üzerinde çalışmalar sürdürülmektedir. Bunlara örnek olarak şu çalışma konuları sayılabilir; 1-Elektrofizyolojik biyofizik ve Nörofizyolojik biyofizik, 2-Moleküler biyofizik, 3-Hücre biyofiziği, 4-Elektriksel alan biyofiziği, 5-Mikrodalga biyofiziği, 6-Beslenme ve bitki biyofiziği, 7-Teorik biyofizik

3 3 SİSTEM KAVRAMI SİSTEM: Karşılıklı etkileşim halindeki birtakım parçalardan oluşan fiziksel veya düşünsel herhangi bir varlığa sistem adı verilir. Bir sistemin özellikleri ; parçalarının veya öğelerinin cinsleri, sayıları ve öğelerarası etkileşimlerle belirlenir. SİSTEM Davranış Denklemi Y= Y (E, α,t) →E →Y→Y Etki (forcing)Yanıt (response)

4 4 Herhangi bir sistem farklı kesitlerde bileşenlerine ayrılabilir ve bu bileşenlerde yine birer sistem (veya alt sistem) olarak ele alınabilir. Örneğin; atom → molekül → hücre → organ → organizma → toplum → biyosfer Bir sistemin yapısal ve işlevsel olarak bütünlüğü bu alt sistemlerin Bütünlüğüne bağlıdır.

5 5 BİRER AÇIK SİSTEM OLARAK CANLILAR Çevresi ile madde ve enerji alışverişinde bulunan sistemlere açık, madde alışverişi yasaklanmış sistemlere kapalı, madde ve enerji Alışverişi yasaklanmış sistemlere yalıtık(izole) sistemler denir. Yalıtık veya kapalı sistemlerde de reaksiyonlar devam edebilir. Ancak bu olaylar sıcaklık farklarının ortadan kalktığı,max entropiye Ulaşıldığında son bulur.Buna sistemin denge durumu denir. Açık sistemler genel olarak Değişime uğrarlar. Ancak özel Olarak madde giriş ve çıkışı sürerken, kompozisyonun zamandan Bağımsız kaldığı bir durum söz konusudur. Sistemin zamanla değişmediği bu duruma kararlı durum (Steady state) denir.

6 6 Örneğin; bir sinir veya kas hücresinin dinlenim durumunda, hücre Zarından geçişler devam ettiği halde her bir iyon için net giriş sıfırdır Ve hücre içi konsantrasyonlar değişmez. ÖZET olarak; 1.Madde ve enerji alırlar, 2.Aldıkları madde ve enerjiyi olduğu gibi kullanmaz, kendilerine uygun Kullanışlı hale getirirler 3. Bazı ürünleri çevreye ihraç ederler, 4.Madde ve enerji etkinliğinin çevrimsel bir karakteri vardır 5.Negatif entropi edinebilirler. Yani sistem düzenliliğinin, organizasyon derecesinin bir ölçüsüdür. 6. Açık sistemlerin girişleri informatik karakterdedir. Alınan madde ve Enerji dış ortam hakkında mesajlar taşır. Madde ve enerjinin açık sistem Tarafından kabulü seçimlidir. 7. Kararlı duruma ulaşabilirler. Madde ve enerji alışverişi sürdüğü halde Sistem kompozisyonu zamandan bağımsız kalabilir, 8. Açık sistemler farklılaşma ve özelleşme yönünde değişime uğrayabilirler. 9. Eşsonuçluluk ilkesi ile karakterize edilirler. Farklı ilk koşullar ve farklı Yollardan aynı son duruma ulaşabilirler.

7 7 CANLILARIN ATOMİK VE MOLEKÜLER İÇERİĞİ Biyolojik türlerin ve bireylerin olağanüstü çeşitliliğine rağmen Biyolojik moleküller ve biyokimyasal reaksiyonlar o kadar çeşitli Değildir. Biyolojik moleküller genellikle Hidrojen H (%63) Oksijen O (%26) Karbon C (%9) Azot N (%1) Vücuttaki Temel Elementler (%99,3) KalsiyumCaFosforP PotasyumK KükürtS SodyumNa KlorCl MagnezyumMg Diğer elementler % 0,7

8 8 Eser Elementler (%0,01) DemirFeSelenyumSe İyotIMolibdenMo BakırCuFlorF ÇinkoZnKalaySn ManganezMnSilisyumSi KobaltCoVanadyumV KromCr

9 9 MOLEKÜL İÇİ VE MOLEKÜLLERARASI BAĞLAR İyonik bağlar İyonik bağlar Kovalent bağlar Kovalent bağlar Hidrojen bağları Hidrojen bağları Van der Waals bağları Van der Waals bağları İYONİK BAĞ: Bir atomdan diğerine elektron transferi ile oluşur. Elektronu veren atom katyon (+), alan atom ise anyon’dur (-). İki iyon arasındaki elektrostatik çekimden Kaynaklanan etkileşim enerjisi NaCl için bu bağ enerjisi 500 kJ/mol kadardır.

10 10 Sulu ortamda b bağ enerjisi suyun ε (dielektrik sabiti)=80 olduğundan U= kJ/mol olur.

11 11

12 12 iyonizasyon iyonizasyon iyonik bağ ile oluşmuş molekülün yeniden iyonlarına ayrılması iyonik bağ ile oluşmuş molekülün yeniden iyonlarına ayrılması karboksil (-COOH) grubukarboksil (-COOH) grubu amino (-NH2) grubuamino (-NH2) grubu elektrolit elektrolit iyonlar suda çözündüğünde elektrik iletebilme yeteneğindedir iyonlar suda çözündüğünde elektrik iletebilme yeteneğindedir KOVALENT BAĞ: Atomların elektronları ortak kullanması ile oluşan bağdır. (hidrojen 1, oksijen 2, azot 3, karbon 4) polar kovalent bağ ortak elektron bir atoma daha yakın kalır (hidroksil- OH, sülfidril-SH, azot-hidrojen-NH) nonpolar bağlanma elektriksel olarak nötr’e yakındır (karbon- hidrojen_C-H, karbon-karbon_C-C)

13 13

14 14

15 15 HİDROJEN BAĞI HİDROJEN BAĞI Bir polar bağdaki hidrojen atomu ile diğer bir polar bağdaki oksijen veya azot atomları arasında oluşan çekim gücüdür. (su) Bir polar bağdaki hidrojen atomu ile diğer bir polar bağdaki oksijen veya azot atomları arasında oluşan çekim gücüdür. (su) VAN DER WAALS BAĞI VAN DER WAALS BAĞI Birbirine çok yaklaşan nonpolar moleküller veya molekül grupları arasındaki çekim gücüdür. (protein yapısı) Birbirine çok yaklaşan nonpolar moleküller veya molekül grupları arasındaki çekim gücüdür. (protein yapısı)

16 16 Moleküler Bağların Özellikleri BağGücüÖzellikleriÖrnekler İyonikKuvvetli Zıt yüklü iyonize gruplar arasındaki çekim. Tuz molekülünün yapısı veya proteinlerin amino asit yan zincirleri arasındaki çekim. Kovalent Çok kuvvetli Atomlar arasında paylaşılan elektronlar. Moleküllerin oluşumunda atomları birbirine bağlayan çoklu bağlar. HidrojenZayıf Hidrojen ve oksijenin polarize bağları arasındaki çekim. Protein yan zincirlerinin polar grupları arasındaki çekim veya su moleküllerinin çekimi. Van der Waals Çok zayıf Çok yakın nonpolar moleküller ve gruplar arasındaki çekim. Proteinlerdeki nonpolar gruplar arasındaki veya lipid moleküllerindeki çekim.

17 17 Hidrofobik Etkileşimler: Su molekülleri ile proteinlerin ve nükleik asitlerin polar olmayan grupları arasında, veya su molekülleri ile hidrokarbonlar arasında, hidrofobik etkileşimler olarak adlandırılan bir tür itme kuvvetleri doğmaktadır. SU (H2O) %71 Vücuttaki en yaygın atom hidrojen, en yaygın molekül ise sudur. Vücuttaki en yaygın atom hidrojen, en yaygın molekül ise sudur. hidroliz hidroliz büyük moleküllü bileşiklerin su ile tepkimeye girerek daha küçük moleküllere parçalanması büyük moleküllü bileşiklerin su ile tepkimeye girerek daha küçük moleküllere parçalanması R1-R2 + H-O-H  R1-OH + H-R2 R1-R2 + H-O-H  R1-OH + H-R2

18 18 Suyun ısınma ısısı ve ısı sığası oldukça yüksektir. Bu özelliği nedeni ile, vücut sıcaklığının ve yeryüzü sıcaklığının ayarlanmasında suyun önemi büyüktür. Buharlaşma ısısının yüksekliği sayesinde bir canlı vücut sıcaklığının çok üstündeki ortam sıcaklıklarında yaşayabilmek- tedir. Dielektrik sabitinin de yüksek olması nedeni ile iyi bir iyonik çözücüdür.

19 19 HÜCREDE BİYOFİZİKSEL OLAYLAR The cell is the basic structural and functional unit of life The cell is the basic structural and functional unit of life Organismal activity depends on individual and collective activity of cells Organismal activity depends on individual and collective activity of cells Biochemical activities of cells are dictated by subcellular structure Biochemical activities of cells are dictated by subcellular structure Continuity of life has a cellular basis Continuity of life has a cellular basis

20 20

21 21 Plasma Membrane Separates intracellular fluids from extracellular fluids Separates intracellular fluids from extracellular fluids Plays a dynamic role in cellular activity Plays a dynamic role in cellular activity Glycocalyx is a glycoprotein area abutting the cell that provides highly specific biological markers by which cells recognize one another Glycocalyx is a glycoprotein area abutting the cell that provides highly specific biological markers by which cells recognize one another

22 22 Bir kaba konan sıvı veya gaz şeklindeki Difüzyon: Bir kaba konan sıvı veya gaz şeklindeki maddenin molekülleri, kabın her yerine ortalama olarak aynı konsantrasyonda dağılır.

23 23

24 24 difüzyonun yönü difüzyonda hareket tek yönlü değildir difüzyonda hareket tek yönlü değildir moleküller devamlı hareket halinde olduğundan, az yoğun ortamdan çok yoğun ortama da bir miktar madde geçişi olurmoleküller devamlı hareket halinde olduğundan, az yoğun ortamdan çok yoğun ortama da bir miktar madde geçişi olur iki yöne doğru olan difüzyon akımları arasındaki fark net geçişi verir iki yöne doğru olan difüzyon akımları arasındaki fark net geçişi verir

25 25 difüzyonun gücü Difüzyon akımının büyüklüğü çeşitli faktörlere bağlı olarak değişir: Difüzyon akımının büyüklüğü çeşitli faktörlere bağlı olarak değişir: konsantrasyon farkı konsantrasyon farkı sıcaklık sıcaklık molekül kitlesi molekül kitlesi yüzey alanı yüzey alanı ortam hali ortam hali

26 26 difüzyonun hızı moleküller düz bir çizgide çok uzağa gidemezler moleküller düz bir çizgide çok uzağa gidemezler dolayısıyla difüzyon süresi moleküllerin difüze olacakları mesafenin karesiyle orantılıdırdolayısıyla difüzyon süresi moleküllerin difüze olacakları mesafenin karesiyle orantılıdır organizmada dolaşım sistemi mesafeleri kısaltıcı işlev görür organizmada dolaşım sistemi mesafeleri kısaltıcı işlev görür

27 27 membranlardan difüzyon hücre zarında difüzyon, aynı molekülün sudaki difüzyonundan çok daha yavaştır hücre zarında difüzyon, aynı molekülün sudaki difüzyonundan çok daha yavaştır membranda difüzyonu sınırlayan esas faktör lipid çift tabakadır membranda difüzyonu sınırlayan esas faktör lipid çift tabakadır polar ve iyonize moleküller ya hiç ya da çok az difüze olur polar ve iyonize moleküller ya hiç ya da çok az difüze olur bir maddenin lipidlerde eriyebilirliğinin yüksek olması membranlardan daha kolay geçmesini sağlar bir maddenin lipidlerde eriyebilirliğinin yüksek olması membranlardan daha kolay geçmesini sağlar

28 28

29 29 protein kanallar sodyum, potasyum, klor ve kalsiyum gibi iyonlar membran lipidlerindeki son derece düşük erirliklerine rağmen hızla difüze olurlar sodyum, potasyum, klor ve kalsiyum gibi iyonlar membran lipidlerindeki son derece düşük erirliklerine rağmen hızla difüze olurlar bu iyonların geçişi kanal vazifesi gören integral proteinler yoluyla olur bu iyonların geçişi kanal vazifesi gören integral proteinler yoluyla olur farklı hücreler, farklı iyonlara farklı derecede geçirgendir farklı hücreler, farklı iyonlara farklı derecede geçirgendir

30 30 iyon kanalları kanalların kendilerine özel iyonlara karşı spesifitesi vardır kanalların kendilerine özel iyonlara karşı spesifitesi vardır bu seçicilik kanal çapına veya kanal duvarını oluşturan proteinlerin elektrik yüküne bağlı olabilirbu seçicilik kanal çapına veya kanal duvarını oluşturan proteinlerin elektrik yüküne bağlı olabilir kanalın çapı, içerisinden geçecek iyona göre hafifçe büyüktür kanalın çapı, içerisinden geçecek iyona göre hafifçe büyüktür

31 31 elektrokimyasal gradyent membranlardan iyonların geçişi yalnızca konsantrasyon gradyentine göre olmaz membranlardan iyonların geçişi yalnızca konsantrasyon gradyentine göre olmaz plazma membranının dinlenim potansiyeli gereği, pozitif iyonları içeri çekmeye, negatif iyonları ise dışarı itmeye yönelen bir kuvvet vardır plazma membranının dinlenim potansiyeli gereği, pozitif iyonları içeri çekmeye, negatif iyonları ise dışarı itmeye yönelen bir kuvvet vardır konsantrasyon gradyenti ile elektriksel çekim gücü arasındaki bileşke kuvvet ile iyonun geçişi belirlenir konsantrasyon gradyenti ile elektriksel çekim gücü arasındaki bileşke kuvvet ile iyonun geçişi belirlenir

32 32 iyon permeabilitesi iyon kanallarının açılıp kapanması ile membran permeabilitesinde değişiklik meydana gelir iyon kanallarının açılıp kapanması ile membran permeabilitesinde değişiklik meydana gelir bu durum kanal proteini konformasyonu üzerindeki değişiklikler yoluyla sağlanır bu durum kanal proteini konformasyonu üzerindeki değişiklikler yoluyla sağlanır İyon kanalının açılma frekansı ile açık kalma süresi üzerinde etkili başlıca 3 faktör vardır: 1.membrana bağlanan spesifik kimyasal haberciler (ligand duyarlı kanallar) 2.membran potansiyelinde değişiklikler (voltaj duyarlı kanallar) 3.membranın gerilmesi (mekanosensitif kanallar)

33 33 Taşıyıcı aracılığı ile transport sistemleri polaritesi fazla veya büyük moleküllerin geçişi daha çok birtakım taşıyıcı işlevi gören membran proteinleri ile olur polaritesi fazla veya büyük moleküllerin geçişi daha çok birtakım taşıyıcı işlevi gören membran proteinleri ile olur farklı hücrelerde farklı tip ve sayıda taşıyıcı bulunabilirfarklı hücrelerde farklı tip ve sayıda taşıyıcı bulunabilir bağlanma yine proteinin konformasyonu üzerinde meydana gelen değişiklik ile olur bağlanma yine proteinin konformasyonu üzerinde meydana gelen değişiklik ile olur Aracılı transportta geçiş hızını 3 faktör belirler: 1.taşıyıcının o madde için afinitesi 2.membrandaki taşıyıcı miktarı 3.taşıyıcı protein konformasyonunda meydana gelen değişiklik hızı

34 34 kolaylaştırılmış difüzyon net akım konsantrasyon gradyenti ile aynı yöndedir; iki taraf konsantrasyonu eşitlendiğinde akım durur net akım konsantrasyon gradyenti ile aynı yöndedir; iki taraf konsantrasyonu eşitlendiğinde akım durur enerji gerektirmez enerji gerektirmez en güzel örnek glikozdur en güzel örnek glikozdur

35 35 aktif transport konsantrasyon gradyentine zıt yönde bir taşınım söz konusudur konsantrasyon gradyentine zıt yönde bir taşınım söz konusudur iki tarafın konsantrasyonu eşitlense de devam eder; taşınan madde için bir kararlılık durumu vardır iki tarafın konsantrasyonu eşitlense de devam eder; taşınan madde için bir kararlılık durumu vardır enerji gerektiren bir olaydır enerji gerektiren bir olaydır enerji; 1.ya taşıyıcı protein üzerindeki bağlanma yerinin membranın bir tarafında diğer tarafa göre daha yüksek bir afinite göstermesini 2.ya da proteindeki bağlanma bölgesinin membranın bir tarafından diğer tarafa hareket etme hızını... değiştirir

36 36 primer aktif transport Taşıyıcı protein ATP’yi doğrudan yıkarak kendini fosforilleyen bir ATPaz’dır. Na+-K+ ATPaz Na+-K+ ATPaz Ca+2 ATPaz Ca+2 ATPaz H+ ATPaz H+ ATPaz H+-K+ ATPaz H+-K+ ATPaz

37 37 sekonder aktif transport enerji olarak doğrudan ATP değil, iyon konsantrasyon gradyentini kullanılır enerji olarak doğrudan ATP değil, iyon konsantrasyon gradyentini kullanılır taşıyıcı protein üzerinde asıl taşınacak madde haricinde bir de enerjiyi sağlayacak olan iyonu bağlayan bölge vardır taşıyıcı protein üzerinde asıl taşınacak madde haricinde bir de enerjiyi sağlayacak olan iyonu bağlayan bölge vardır bu iyon genellikle sodyumdur bu iyon genellikle sodyumdur

38 38

39 39 simport - antiport taşınım sekonder aktif transport ile taşınan madde sodyum iyonları ile aynı yönde taşınıyorsa simport (sodyum co- transportu), sekonder aktif transport ile taşınan madde sodyum iyonları ile aynı yönde taşınıyorsa simport (sodyum co- transportu), ters yönde taşınıyorsa antiport (sodyum counter- transportu) olarak anılır ters yönde taşınıyorsa antiport (sodyum counter- transportu) olarak anılır kural olarak transport mutlaka konsantrasyon gradyentine zıt yöndedir kural olarak transport mutlaka konsantrasyon gradyentine zıt yöndedir

40 40

41 41 osmoz; suyun difüzyonu su, polar bir molekül olmasına rağmen hücre zarından hızla difüze olur su, polar bir molekül olmasına rağmen hücre zarından hızla difüze olur geçiş iki taraf arası osmolarite farkına göredir geçiş iki taraf arası osmolarite farkına göredir su, osmolaritesi düşük olan bölgeden yüksek osmolariteye sahip tarafa geçer su, osmolaritesi düşük olan bölgeden yüksek osmolariteye sahip tarafa geçer

42 42 osmotik basınç bir solüsyonun osmotik basıncı = “saf su ile yanyana konduğunda, su difüzyonunu önleyebilmek için uygulanması gereken basınç” bir solüsyonun osmotik basıncı = “saf su ile yanyana konduğunda, su difüzyonunu önleyebilmek için uygulanması gereken basınç” osmotik basıncı arttıkça osmolarite de artar, su konsantrasyonu düşer osmotik basıncı arttıkça osmolarite de artar, su konsantrasyonu düşer izotonik solüsyon = membrandan geçebilen mevcut madde konsantrasyonuna bakılmaksızın, 300 mOsm/l geçemeyen madde içeren solüsyon hipertonik solüsyon = Membrandan geçebilen mevcut madde konsantrasyonuna bakılmaksızın, 300 mOsm/l’den fazla geçemeyen madde içeren solüsyon hipotonik solüsyon = membrandan geçebilen mevcut madde konsantrasyonuna bakılmaksızın, 300 mOsm/l’den daha az geçemeyen madde içeren solüsyon

43 43

44 Hücrenin çevresi ile seçimli madde alışverişi yapması, gereksinim duyulan maddelerin kolaylıkla içeriye alınması, reaksiyonlar sonucu artık ürünlerin dışarıya atılması hücre zarları aracılığı ile gerçekleşir. Biyoelektrik olaylarda hücre zarlarının bir fonksiyonudur. Hücre düzeyinde en önemli tanecik taşınımı konsantrasyon gradiyentle rinden kaynaklanır yani difüzyonla sağlanır. DİFÜZYON Fick I. Yasası

45 45 Maddenin moleküler kinetik teorisine göre, mutlak sıcaklığı T olan bir Ortam içindeki m kütleli moleküllerin ortalama kinetik enerjileri, k= 1,38x J/mol (Boltzman sabiti) olmak üzere, Öte yandan, çözelti çok büyük olmayan bir v hızıyla hareket eden bir Molekül, hızı ile orantılı ve zıt yönlü F=-fv sürtünme kuvveti etkisinde kalır f:sürtünme katsayısı, taneciğin iriliğine, biçimine, ortamın viskosluğuna bağlıdır.

46 46 F= -6πηav ―› Stokes yasası f= 6πηa η: viskosluk katsayısı a: yarıçap Fick yasası ile maddenin kinetik teorisi sonuçlarının karşılaştırıl masından, D ile f arasında D= kT/f yazılabilir Difüzyon olayının temelinde moleküllerin gelişigüzel hareketleri yatmaktadır. Bir molekül için gelişigüzel haraket sonrasında ortalama yer değiştirme x 2 = 2 kT/f.t = 2Dt x 2 +y 2 = 4Dt x 2 +y 2 +z 2 = 6Dt

47 47 ZARLARDA DİFÜZYON VE OSMOS Eğer zar kalınlığı x 2 -x 1 =δ kalınlığına sahip ise; o halde 1. Fick yasası M dif =-D dc/dx ≈-D c 2 -c 1 /x 2 -x 1 =-P(c 2 -c 1 ) M dif =P(c 1 -c 2 ) P: permeabilite (geçirgenlik) Örneğin; P K ≈10 -8 m/s P Na ≈ m/s Osmotik Basınç: Yarı geçirgen bir zardan derişik çözelti tarafına su geçişini engellemek için çözeltiye uygulanması gerekli basınca çözel- tinin osmotik basıncı denir. П = i c R T T: mutlak sıcaklık R: 8,3145 J/K.mol genel gaz sbt i: çözünenin bir molekülünün çözeltiye verdiği tanecik sayısı

48 48 Dinlenim zar potansiyeli: Dinlenim halindeki bir hücrenin iç tarafı dışa göre negatif bir potansiyeldedir. Buna dinlenim zar potansiyeli denir. Bu potansiyel farklı hücrelerde -20 ile -100 mV arasında değişir. Hücre zarlarının uygun koşullarda uyarılması sonucu, hücre içi Potansiyel dinlenim değerinden +30 ile +50 mV arasında pozitif bir de- ğere kadar yükselebilir, sonra dinlenim durumuna geri döner. Potansiyeldeki bu değişim desenine AKSİYON POTANSİYEL denir. Yalnızca konsantrasyon gradyenti etkisinde bulunan bir cins (i) iyon İçin difüzyon akı yoğunluğu: M i(dif) = -D dc i /dx idi. Aynı iyonların elektriksel potansiyel gradyenti etkisinde akım yoğunluğ J i(elek) = -σ dV/dx =- c i μ i z i F dV/dx (C/m 2 s) veya (A/m 2 )

49 49 1 mol iyon geçişi q i =z i F dir. μ i : elektriksel mobilite z i : iyon değerliliği T: mutlak sıcaklık İYONİK DENGE VE NERNST DENKLEMİ Denge durumunun termodinamik bakımdan incelenmesi daha genel ve anlamlı sonuçlara götürür. İdeal bir çözelti içinde bulunan bir cins ögenin (i) mol başına Gibbs serbest enerjisi veya kimyasal potansiyeli G i, G i = G 0 i + RTln c i + z i FV + Pv i +…… (J/mol) Bir cins madde için mol başına serbest enerji bir çözelti sisteminin farklı bölge ve fazlarında farklı değerler alıyorsa, bu öğeler mol başına serbest enerjinin yüksek olduğu durumdan daha düşük olduğu duruma geçmeye çalışırlar. G iç i = G dış i sistem dengededir

50 50 R T ln c iç i + z i F V iç = R T ln c dış i + z i F V dış E i = V iç -V dış = RT/z i F ln c dış i /c iç i (volt) ――›Nernst denge denklemi Örneğin; Na + iyonu için t= 37 o C için E Na = 8,3143 JK -1 mol K/ C mol -1 ln 145/12 E Na = 0,066 volt =66 mV ∆G i = z i F( E m -E i ) J/mol E m =V iç -V dış

51 51 DONNAN DENGESİ: zarın bir tarafında zarı geçemeyen iyonların varlığında kurulan dengeye Gibbs-Donnan dengesi denir. [Na + ] 1 /[Na + ] 2 = [Cl - ] 2 /[Cl - ] 1 = r Donnan oranı V= V 2 -V 1 = RT/F ln [Na + ] 1 /[Na + ] 2 = - RT/F ln [Cl - ] 1 /[Cl - ] 2 = -RT/F ln r GOLDMAN-HODGKIN-KATZ DENKLEMİ:


"1 BİYOFİZİĞE GİRİŞ Dr. Ayşe DEMİRKAZIK. Sözlük anlamı ile "Canlı varlıkların incelenmesinde fiziğin uygulanması" veya kısaca "Canlı organizmaların fiziği"" indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları