Legatura de hidrogen

1
Legatura de hidrogen
2
http//www.northland.cc.mn.us/biology/Biology1111/
animations/hydrogenbonds.html
3
(No Transcript)
4
Structuri biologice aspecte generale
Pentru biolog

• Organizarea mcroscopica sau microscopica
  vizibila a unui organism

5
Exemple
6
Structura scheletului
www.enchantedlearning.com/.../skelcolor.GIF
7
Structura celulei
http//www.cellsalive.com/
8
Structura mitocondriei
http//micro.magnet.fsu.edu/cells/mitochondria/ima
ges/mitochondriafigure1.jpg
9
In biofizica

• Termenul de structura are o definitie mai larga

10
Se aplica si la

• Structura atomilor

http//molaire1.club.fr/e_atomequan1.gif
11
Marimi dependente de timp
12
Electrocardiograma normala
13
Sonograma radarului la lilieci
14
Retele metabolice
15
Ecosistem
16
Matematica

• Sistem agregat de elemente cu o anumita
  interelatie dintre ele
• Structura sistemului totalitatea interelatiilor

17
In biofizica
DINAMICE
Sisteme
Realtiile dintre elemente
INTERACTIUNI
18
Retele metabolice
Elementele sistemului
metabolitii
Interactiunile
reactiile metabolice
19
Ecosistem
Interactiune dintre
indivizii populatiei
20
Macromolecule biologiceca sisteme

• Exista patru nivele de organizare

21
Structura primara

• Secventa liniara a monomerilor elementelor)
  dintr-un lant monomer liniar (sistem)

22
(No Transcript)
23
Structura secundarapozitionarea in spatiu a
monomerilor (elementelor) intr-o parte a
moleculei (sistemului) unul relativ la celalalt
24
Structura tertiara
pozitionarea in spatiu a regiunilor omogene de
structuri secundare (elemente) dintr-o molecula
(sistem
25
Structura cuaternara
http//pqs.ebi.ac.uk/
pozitionarea in spatiu a macromoleculelor
(elemente) intr-un complex supramolecular
(sistem).
26
Structuri periodice (cristale)
Structuri neperiodice (structuri biologice)
cristale aperiodice structura inalt organizata
de elemente care nu se repeata periodic
27
Procesele de formare a structrilor biologice
(dezvolare a vietii, reproducere, )
Entropia SCADE
28
PARE sa fie in contradictie cu principiul al
doilea al termodinamicii
Procese spontane din sisteme IZOLATE se produc cu
o crestere a entropiei
In sisteme IZOLATE entropia atinge maximul
29

• Nici un sistem biologic (chiar ecosistem!)
  incluzind si mediul NU poate fi considerat izolat

30
Pamintul NU este un sistem izolat
Primeste energie de la Soare
Emite (iradiaza) energie
31
Flux permanent de energie (substanta)
Sistemele biologice sunt sisteme dinamice la
nechilibru
32
Structuri la echilibru

• Cristale de sare obtinute prin evaporarea apei
• Structuri la neechilibru (disipative)

33
Autoasambalarea (autooraganizarea)

• Plierea spontana a proteinelor
• Aranjarea in structuri supramoleculare (complexe
  enzimatice)

34
Entropie

• Masura a ordinii

• Masura a dezordinii (lipsei de ordine)

• Un sistem cu maxim de dezordine

maximul de entropie
35
Entropia este un parametru extensiv
Entropiile S1 si S2 a doua subsisteme se pot suma
SS1S2
36
Miscarea termica, ordine si probabilitate
37
Relatia distributia arbitrara si organizarea
(ordine)

• Auto-organizarea si stabilitatea structurilor

38
Entropia

• Gradul de dezordine

39
Model simplu
40
31
22
40
Care este probabilitatea de realizare a unei
distributii (40,31, )??
Probabilitate termodinamica
41
Numarul de posibilitati prin care se realizeaza o
anumita situatie este proportiala cu
Probabilitatea termodinamica
Entropia
Sf(W)
42
Probabilitati (AND)

• Pentru doua situatii care se realizeaza cu
  probabiltatile W1 si W2

Care este probabilitatea de realizare a situatiei
combinate (1 AND 2)?

• W W1 . W2

43
Sf(W)S1S2
f(W1)f(W2) f(W1. W2)
Ce functie matematica indeplineste aceasta
proprietatea?
ln A ln B ln (A. B)
44
Entropia este proportionala cu W
S k ln W
Ecuatia lui Boltzmann a entropiei
45

• K este constanta lui Boltzmann
• K 1,380658 10-23 J/K 8,6174 . 10-5 eV/K

46
De la bile la molecule
Energii
47
n molecule

• n1 energia W1
• n2 energia W2
• ..
• nm energia Wm

48
Legatura dintre informatie si entropie
Informatia valoroasa
Este primavara
Este frumos afara
probabilitate de realizare
Ploua
Ninge
scazuta
49
Moneda, carti de joc,
De ghicit o fata a monedei decat o carte de joc
Este mai
usor
????
50
Definirea probabilitatii in matematica
P (numarul de cazuri favorabile)/
(numarul de cazuri posibile)
51
Exemple matematice

• Probabilitatea de obtinere
• cap/pajura
• o fata a zarului

1 / 2
1 / 6
52
Deosebiri intre probabilitatea termodinamica si
probabilitatea matematica (informationala)

• W gt1
• 0 lt P lt1

53
Dar
If(P)
54
IK ln P
Ecuatia lui Shannon
55
Unitati de masura
IK ln P

• Unitatea de masura a lui I este determinata de
  unitatea de masura a lui K

56
Cea mai frecventa unitate de masura este
Bit binary decision
Decizie binara da/nu
Exemplu ghicirea unei fete a menedei
1 bit
57
K - 1 / ln 2 -1,443
IK ln P
I -1,443 ln P
- log2 P
I in biti
58
Termodinamica
Teoria informatie
Entropie
Informatie
IK ln P
Sk ln P
Ecuatia Shannon
Ecuatia Boltzmann
In trasmiterea informatiei se pierde valoarea
informatiei

• Un sistem izolat tinde
• spre maximul de entropie

59
Sistemele vii se hranesc cu entropie negativa
negentropie
60
Continutul de informatie al unei proteine
Probabilitatea prezentei unui aminoacid intr-un
anumit loc din secventa proteinei
Continutul de informatie al fiecarui monomer
Sumarea valorilor monomerilor
61
Acid nucleic

• Patru perechi de baze

• 2 bit/ baza

• Exemplu AND de 15000 perechi de baze

• 30.000 biti