Biofizică

I.1. Introducere in biofizică

Biofizica → fenomenele fizice implicate în funcţionarea sistemelor biologice, fiind o ştiinţă care utilizează tehnici şi concepte fizico-chimice pentru cercetarea fenomenelor lumii vii.

Luând drept criteriu de clasificare nivelul de organizare a materiei vii, ramurile principale ale biofizicii sunt urmatoarele:

a. Biofizica electronică (cuantică)

b. Biofizica moleculară

c. Biofizica celulară

d. Biofizica sistemelor complexe

• Pentru cercetarea proceselor biologice → structura şi însuşirile fizico-chimice ale materiei vii

• La baza multor procese biologice stau fenomenele fizice, însă ele sunt strâns legate de cele chimice şi sunt aproape inseparabile.

Biofizica foloseşte aproape toate domeniile clasice şi moderne ale fizicii:

• Biomecanica → diferitele tipuri de locomoţie animală până la motilitatea celulară

• Bioelectricitatea → ansamblul fenomenelor electrice din lumea vie, la nivel celular, tisular şi de organ

• Biotermodinamica şi bioenergetica → generarea, stocarea, conversia energiei la nivel celular şi problemele energetice ale sistemelor biologice la nivel supraindividual

• Biocibernetica → mecanismele reglării şi transmiterii de informaţii în sistemele biologice

• Radiobiologia → fenomenele ce au loc la interacţiunea radiaţiei cu materia vie

Fenomenele fizice stau la baza funcţionării mecanismelor biologice

I.2 Mărimi fizice, unităţi de măsură, sisteme de mărimi şi unităţi

Mărimea fizică → o proprietate măsurabilă a unui corp

Mărimile fizice:

- Fundamentale → se definesc fără ajutorul altora

[lungimea (l), masa (m), timpul (t), temperatura (T), intensitatea curentului electric (i), intensitatea luminoasă (I), cantitatea de substanţă (ν)]

- Derivate → se obţin prin relaţii matematice din combinarea celor fundamentale

[ex. forţa, lucrul mecanic (combinaţia masei, lungimii şi timpului]

o Pentru măsurarea unei mărimi → se alege o mărime de acelaşi fel cu ea, care se consideră etalon şi, de aceea, se numeşte unitate de măsură.

o A măsura o mărime înseamnă a o compara cu unitatea de măsură aleasă (cu etalonul) şi a vedea de câte ori unitatea de măsură se cuprinde în mărimea de măsurat.

Unităţile de măsură:

- unităţi fundamentale

- unităţi derivate

1960 la cea de-a XI-a Conferinţă Generală de Măsuri şi Greutăţi s-au adoptat pe plan internaţional unităţile fundamentale pentru mărimile fundamentale.

- metrul (pentru lungime)

- kilogramul (pentru masă)

- secunda (pentru timp)

- kelvinul (pentru temperatură)

- amperul (pentru intensitatea curentului electric)

- candela (pentru intensitatea luminoasă)

- molul (pentru cantitatea de substanţă)

Unităţile derivate sunt cele corespunzătoare mărimilor derivate

Exemplu: [F]SI = [m]SI•[a]SI = kg•m/s2

Grupul de unităţi fundamentale stabilite şi toate unităţile derivate din unităţile fundamentale constituie un sistem de unităţi de măsură.

Sistem Internaţional de unităţi de măsură (SI) → ansamblu coerent de unităţi fundamentale şi derivate.

• şapte mărimi, respectiv şapte unităţi fundamentale: metrul, kilogramul, secunda, kelvinul, candela, amperul, nr. de moli.