آشنایی با بیوفیزیک

مدیران انجمن: parse, javad123javad

4Duniverse

عضویت : جمعه ۱۳۸۶/۶/۲ - ۲۱:۰۷


پست: 1412

سپاس: 6

Re: آشنایی با بیوفیزیک

پست توسط 4Duniverse »

انتشار تسهیل شده
سد بین دو فاز در غشای سلولها اغلب یک لایه سلول می‌باشد که این سدها عبور مواد را به طریقه انتشار آزاد به تاخیر می‌اندازند. مواد غذایی باید اجازه ورود به درون سلول را داشته باشند و همچنین مواد زاید باید از سلول خارج شوند. در بسیاری از موارد اندازه ذرات بزرگ است و به طریقه انتشار نمی‌توانند از غشای سلول عبور کنند و برای عبور از غشا نیاز به حاملها و کانالهایی دارند. در انتشار تسهیل شده ، اجزای ویژه‌ای از غشاهای زیستی با حل شونده‌های خاص برهم کنش دارند که باعث تسریع عبور ذرات از غشاهای زیستی می‌شوند.
مکانیزم کانالها و حاملها
حاملها و کانالها ، دو رده مهم از حد واسطهای انتقال هستند. جنس اینها از پروتئین است. حاملها به مولکولهای حل شونده پیوند یافته و آنها را از غشا عبور می‌دهند. کانالها که از عرض غشا می‌گذرند، دارای دریچه‌هایی هستند و باز و بسته شدن آنها عبور مواد را سبب می‌شود. انتشار تسهیل شده یک فرآیند غیر فعال است که توسط پتانسیل شیمیایی یا پتانسیل الکتروشیمیایی حل شونده هدایت می‌شود.
موارد اختلاف انتشار تسهیل شده و انتشار آزاد
1. انتخابگری: جایگاههای پیوندی که روی حاملها قرار دارند، می‌توانند بسیار انتخابی عمل کنند. کانالها یونهای بزرگتر را با سرعتهای چند برابر حاملها عبور می‌دهند اما نسبت به حاملها از انتخابگری کمتری برخوردار هستند.
2. اشباع پذیر بودن: در انتشار تسهیل شده ، حاملها شامل جایگاههای اتصال ویژه هستند و دارای قابلیت اشباع پذیری هستند.
3. فعال کردن و تعاونی: سرعت حل شونده‌ای که در عرض غشا حمل می‌شود، می‌تواند سبب تاثیر بر سرعت انتقال به صورت تسهیل نمودن یا ممانعت نسبی شود.

انتقال فعال
انتقال مواد از غشای سلولی را که با مصرف انرژی زیستی ، انرژی حاصل از مولکولهای پرانرژی آدنوزین تری فسفات (ATP) و دخالت آنزیمها انجام شود را انتقال فعال می‌گویند. تعیین کننده نهایی نوع و جهت انتقال در حقیقت انتقال فعال است که بنابه نیاز سلول صورت می‌گیرد. این نوع انتقال می‌تواند در زمان انجام با پدیده‌هایی مثل شیب غلظت ، شیب الکتریکی همسو یا در خلاف جهت آنها انجام شود. برای مثال چنانچه سلول به گلوکز ، اسید آمینه یا یونی نیازمند باشد، با خروج ATP آن را حتی در خلاف جهت شیب غلظت یا شیب الکتریکی جذب خواهد کرد.
غشای سلول از دیدگاه فیزیک
به منظور مطالعه غشای سلول از دیدگاه فیزیک و شبیه سازی غشای سلول با استفاده از روابط فیزیکی ، ابتدا به روابط مقاومت و خازن اشاره می‌کنیم. در قانون جریان کیرشهف ، مجموع جریانهای وارد شده به یک نقطه برابر با مجموع جریانهای خروجی از آن نقطه خواهد بود و قانون ولتاژ کیرشهف عنوان می‌کند که اجزای ارتباط یافته به صورت موازی با یکدیگر دارای ولتاژ یکسانی در هر جز هستند.

برای مواد هادی ، جریان عبور یافته متناسب با اختلاف پتانسیل در عرض آن است. خازنها از دو صفحه موازی باردار تشکیل شده‌اند که بر روی یک صفحه بار منفی و بر روی دیگری بار مثبت وجود دارد. فضای میان دو صفحه سبب جدایی بار خواهد شد. خازنها ذخیره کننده بار هستند. شدت جریان عبور یافته از خازن متناسب با اختلاف پتانسیل است. اگر اختلاف پتانسیل صفر باشد، هیچ جریانی از خازن عبور نمی‌کند.

بنابراین هنگامی که پتانسیل غشا تغییر می‌کند، ظرفیت بار روی غشا نیز تغییر می‌یابد. این تغییر بار به مفهوم جریان یافتن یونها از میان غشا می‌باشد. این جریان متناسب با میزان تغییر پتانسیل غشا خواهد بود. پتانسیل غشای سلول را در حالت طبیعی پتانسیل آرامش و در شرایط دپولاریزه ، پتانسیل فعالیت گویند.

ادامه دارد . . .

4Duniverse

عضویت : جمعه ۱۳۸۶/۶/۲ - ۲۱:۰۷


پست: 1412

سپاس: 6

Re: آشنایی با بیوفیزیک

پست توسط 4Duniverse »

در ادامه قصد داریم به معرفی بیوفیزیک ملکولی بپردازیم . . .

4Duniverse

عضویت : جمعه ۱۳۸۶/۶/۲ - ۲۱:۰۷


پست: 1412

سپاس: 6

Re: آشنایی با بیوفیزیک

پست توسط 4Duniverse »

بیوفیزیک مولکولی شاخه‌ای از بیوفیزیک است که به مطالعه خصوصیات و رفتار فیزیکی و شیمیایی ماکرومولکولهای زیستی می‌پردازد. این بخش از بیوفیزیک را شاید مهمترین سطح بیوفیزیک به حساب آورد زیرا بخشهای دیگر به گونه‌ای با بیوفیزیک مولکولی در ارتباط هستند. شناسایی ساختمان ماکرومولکولهای حیاتی مانند اسیدهای نوکلئیک ، پروتئینها و ... در بیوفیزیک مولکولی مورد بررسی قرار می‌گیرد.

ادامه دارد . . .

4Duniverse

عضویت : جمعه ۱۳۸۶/۶/۲ - ۲۱:۰۷


پست: 1412

سپاس: 6

Re: آشنایی با بیوفیزیک

پست توسط 4Duniverse »

اطلاعات اولیه
برای بررسی ساختمان ماکرومولکولها از روشها و تکنیکهای مختلفی استفاده می‌شود. اهم این روشها عبارتند از: روشهای طیف سنجی نظیر uv-Visib ، فلورسانس ، روزنانس مغناطیسی هسته (Nuclear magnetic resonance) و کریستالوگرافی. روشهای هیدرودینامیکی نظیر ته‌نشینی ، انتشار ، ویسکومتری ، الکتروفورز ، پیوند شدن لیگاند به ماکرومولکول. روشها و الگوهای تئوری متعددی برای پیش‌بینی ساختمان ماکرومولکولهای حیاتی وجود دارد که از جمله آنها می‌توان به روشهای فاسمن و چو (Fasman and chou) و گور (GOR) اشاره کرد.

ادامه دارد . . .

4Duniverse

عضویت : جمعه ۱۳۸۶/۶/۲ - ۲۱:۰۷


پست: 1412

سپاس: 6

Re: آشنایی با بیوفیزیک

پست توسط 4Duniverse »

ساختمان ماکرومولکولهای زیستی

پروتئینها
پروتئینها یکی از پلیمرهای تراکمی هستند که واحدهای سازنده آنها ، اسیدهای آمینه می‌باشد. در ساختمان پروتئینهای طبیعی 20 نوع اسید آمینه مختلف شرکت دارند. فرمول عمومی اسیدهای آمینه NH2-CHR-COOH می‌باشد که تفاوت اسیدهای آمینه در گروه R آنهاست. اسیدهای آمینه توسط پیوند پپتیدی به یکدیگر متصل شده و پروتئینها را تشکیل می‌دهند.

تمامی پروتئینها دارای 4 یا حداقل 3 ساختمان هستند. در ساختمان پروتئینها ، پیوند هیدروژنی ، پیوند الکترواستاتیک ، پیوند واندروالس و پیوند دی‌سولفید وجود دارد. برای مطالعه ساختمان غشایی پروتئینها ، شناخت صحیح از ساختمان و عملکرد اسیدهای آمینه بسیار مهم است. با استفاده از انواع تکنیکها ، ساختمان پروتئینها را مطالعه می‌کنند.

4Duniverse

عضویت : جمعه ۱۳۸۶/۶/۲ - ۲۱:۰۷


پست: 1412

سپاس: 6

Re: آشنایی با بیوفیزیک

پست توسط 4Duniverse »

اسیدهای نوکلئیک
اسیدهای نوکلئیک شامل DNA و RNA است. برای DNA سه نوع ساختمان اول ، دوم و سوم را در نظر می‌گیرند. ساختمان اول مربوط به توالی نوکلئوتیدهاست. ساختمان دوم همان ساختمان دو رشته‌ای است که الگوی واتسون و کریک در مورد آن مطرح می‌شود و ساختمان سوم ، انواع مارپیچ را در زنجیر پلی نوکلئوتیدی مشخص می‌نماید. ساختمان RNA دارای انواع متفاوتی است که بر حسب محل و عملکرد آن می‌تواند تک رشته‌ای یا دو رشته‌ای باشد .

4Duniverse

عضویت : جمعه ۱۳۸۶/۶/۲ - ۲۱:۰۷


پست: 1412

سپاس: 6

Re: آشنایی با بیوفیزیک

پست توسط 4Duniverse »

رابطه میان ساختمان و عملکرد ماکرومولکولهای زیستی
بسته به این که عمل یک ماکرومولکول چه باشد، ساختمان خاص خود را نیاز دارد. مثلا بعضی از ماکرومولکولها که در بافت اسکلتی حضور دارند، می‌باید ساختمان میله‌ای شکل سخت داشته باشند نظیر کلاژن. ماکرومولکولهایی که برای انجام وظایف خود می‌باید حرکت نمایند شکل گلبولی یا کروی دارند نظیر هموگلوبین و آلبومین.

از نظر انعطاف پذیری مولکولی نظیر DNA نسبتا سخت است در حالی که آلبومین سرم که وظیفه حمل اسیدهای چرب و بعضی یونهای فلزی را عهده‌دار است، انعطاف پذیر است. آنزیمها برای انجام فعالیت کاتالیتیکی خود دارای جایگاه فعال هستند. هر آنزیم سوبسترای اختصاصی دارد. جایگاه فعال هر آنزیم از نظر اندازه ، شکل و ماهیت با سوبسترایش ، هماهنگی دارد.
طیف سنجی
برای مطالعه ساختمان ماکرومولکولهای حیاتی ، روشهای متفاوتی بکار می‌رود که البته هیچ یک به تنهایی شناخت کاملی از آنها را در اختیار قرار نخواهد داد. بکارگیری روشهای مختلف می‌تواند توصیف نسبتا صحیحی از ماکرومولکول ارائه دهد. روشهای طیف سنجی از مهمترین روشهای مطالعه ساختمان ماکرومولکول است. در طیف سنجی مباحثی که یافت می‌شود شامل موارد زیر است.

طیف اتمی و استفاده از آن برای یافتن خصوصیات ماکرومولکولها ، طیف سنجی جذبی uv-Visible که برای شناسایی ، تعیین غلظت ، سنجش واکنشهای شیمیایی و تغییر ساختمان ماکرومولکولها بکار می‌رود.طیف سنجی مادن قرمز تفاوت چندانی با طیف سنجهای uv-Visible ندارد فقط این پیچیدگی را دارد که معمولا برای محلولهای آبی استفاده نمی‌شود. در این طیف سنجی گروههای شیمیایی که در uv-Visible در دسترس نیستند، قابل شناسایی هستند، عیب عمده‌ای که در طیف سنجی مادن قرمز وجود دارد جذب بالای آب می‌باشد که آنالیز مواد را در محلول آبی نزدیک به غیر ممکن ساخته است.

طیف سنجی رامان که سطوح انرژی ارتعاشی مولکول را بررسی می‌کند این مشکل را حذف می‌نماید. طیف سنجی فلورسانس ، اطلاعاتی درباره آرایش فضایی ، جایگاههای اتصال ، برهمکنش حلال ، درجه انعطاف پذیری و فاصله‌های بین مولکولی در اختیار محققان قرار می‌دهد. و بالاخره روش رزونانس مغناطیسی هسته (NMR) و روش رزونانس اسپین الکترون (ESR) اهمیت فراوانی در مطالعات بیوشیمیایی دارند.

الکتروفورز
انتقال ذرات بوسیله میدان الکتریکی را الکتروفورز گویند. این فرآیند شبیه ته‌نشینی است. در هر دو ، میدان ناشی از گرادیان پتانسیل سبب انتقال جرم می‌شود. از آنجا که الکتروفورز علاوه بر بار مولکول به جرم آن نیز حساس است، راه دیگری را برای جداسازی مخلوطها و تجزیه و تحلیل آنها ، فراهم می‌نماید. الکتروفورز در فاز محلول انجام می‌شود که علاوه بر یونهای بافر ، شامل یونهای ناشی از قسمتهای باردار خود ماکرومولکول است. یعنی خود ماکرومولکول را به تنهایی نمی‌توان مطالعه کرد. بلکه مطالعه آنها در حضور تعداد زیادی از یونهای دیگر انجام می‌شود که بر میدان موثر بر ماکرومولکول تاثیر داشته و سبب مشکل شدن تحلیل می‌شود.

ته‌نشینی
یکی از رایج‌ترین روشهایی که امروزه برای شناسایی ماکرومولکولها بکار می‌رود، روش ته‌نشینی Sedimentation است. با این روش می‌توان وزن مولکولی و شکل مولکولها را مشخص کرده و تغییرات ایجاد شده را نیز در آنها تشخیص داد. هر یک از موارد ذکر شده می‌تواند مبنایی برای جداسازی ترکیبات یک مخلوط باشد. اساسا تنها یک عمل توسط اولترا سانتریفوژ انجام می‌گیرد و آن اینکه ذرات بوسیله نیروی وارده به آنها وادار به حرکت شده و سپس پراکندگی غلظتی آنها در طول سانتریفوژ در یک زمان یا زمانهای مختلف تعیین می‌شوند.

یکی از سنجشهایی که هنگام حرکت ذرات در سانتریفوژ انجام می‌شود، تعیین سرعت ته نشینی و در نتیجه ضریب ته نشینی است. در حال حاضر دو نوع استفاده عمده از سانتریفوژ در تحقیقات بیولوژی به عمل می‌آید. در یک مورد از سانتریفوژ به عنوان وسیله‌ای برای جداسازی ماکرومولکولها ، سلولها و اجزای سلولی و ... استفاده می‌شود که به آن اولترا سانتریفوژ مقدماتی گویند. در مورد دیگر از آن به عنوان وسیله‌ای برای اندازه‌گیری دقیق وزن مولکولی استفاده می‌شود که سانتریفوژ تحلیلی نام دارد. اولتراسانتریفوژ در بیوشیمی بالینی کاربرد زیادی دارد.

پیوندشدن لیگاندهای کوچک به ماکرومولکول
عمل بیولوژیکی بسیاری از پلیمرهای زیستی به پیوندشدن مولکولهای کوچک و یا یونها مربوط می‌شود. برای انجام واکنش آنزیمی باید سوبسترا به آنزیم متصل شود. پروتئینهای ناقل نظیر هموگلوبین یا میوگلوبین با اتصال اکسیژن سروکار دارند. اغلب اعمال زیستی ناشی از برهم کنش مولکولهای کوچکی نظیر متابولیتها و تنظیم کننده‌ها ، با ناحیه خاصی از ماکرومولکولها می‌باشند. برای فهم عمل آنها به اطلاعاتی درباره پیوند شدن لیگاند به ماکرومولکول نیازمندیم. در این گونه مطالعات انتظار می‌رود به سوالات زیر پاسخ داده شود. ماکزیمم لیگاندی که می‌تواند به هر ماکرومولکول اتصال یابد چقدر است؟ ثابت تعادل چقدر است و ...

ویسکوزیته
مقاومت سیال در مقابل جاری شدن توسط ویسکوزیته یا ناروانی ، بیان می‌شود. محلولهایی که شامل ماکرومولکولها هستند، نسبت به حلال تنها از ویسکوزیته بیشتری برخوردار هستند. حجم محلولی که توسط ماکرومولکولها اشغال می‌شود، نسبت طول به عرض مولکول (نسبت محوری ماکرومولکول بیضی گون) و سختی مولکول از جمله پارامترهای موثر بر ویسکوزیته محلولهای ماکرومولکولی است. مباحثی که در بیوفیزیک مولکولی در مورد ویسکوزیته مطرح است شامل موارد زیر است، اثر ماکرومولکولها روی ویسکوزیته محلول ، ارتباط بین ویسکوزیته ذاتی و وزن مولکولی ، اندازه گیری ویسکوزیته با استفاده از روشهای مختلف و کاربردهای ویسکومتری.

منبع : دانشنامه

mohsen.a

محل اقامت: تهران

عضویت : پنج‌شنبه ۱۳۸۷/۳/۹ - ۱۷:۰۳


پست: 18



Re: آشنایی با بیوفیزیک

پست توسط mohsen.a »

4Duniverse نوشته شده:
ElahE_AsTrOnAuT نوشته شده:این رشته در ایران ارائه می شه؟
فارغ‌التحصيلان رشته‌ي بيوفيزيك علاوه بر دانش‌گاه‌ها ومؤسسات آموزش عالي مي‌توانند در مراكز تحقيقاتي مثل انستيتو پاستور، مركز تحقيقات ژنتيك وتكنولوژي زيستي، مركز تحقيقات غدد درون ريز ومتابوليسم، مركز تحقيقات پلي‌مر و....مشغول به كارشوند.
تو این رشته ی بیوفیزیک ؛به جز کارهای تحقیقاتی که نام بردید؛ کار تجاری هم میشه انجام داد؟ در چه حد ؟ کشورهای خارجی چه طور؟

ارسال پست