физика. Билет 1 Клеточная мембрана определение, функции мембран, физические свойства. Ультразвук способы получения (обратный пьезоэффект, магнитострикция), свойства, механизм влияния на биообъекты.

• Название: Билет 1 Клеточная мембрана определение, функции мембран, физические свойства. Ультразвук способы получения (обратный пьезоэффект, магнитострикция), свойства, механизм влияния на биообъекты.
• Дата: 22.11.2022
• Размер: 1.33 Mb.
• Имя файла: физика.doc
• Тип: Документы; #805709
• страница: 8 из 10

БИЛЕТ № 23

Инфразвук: естественные и искусственные источники, свойства, механизм влияния на ЦНС человека.

Качественная оценка биологического действия ионизирующего излучения. Эквивалентная (биологическая) доза. Определение, единицы измерения. Коэффициент качества. Связь между эквивалентной и поглощённой дозами.

Фотоэлектроколориметрия: принцип метода, применение. Оптическая схема прибора. Методика определения концентрации вещества с помощью фотоэлектроколориметра.

1.23. Инфразвук - упругие колебания и волны с частотами, лежащими ниже области слышимых человеком частот. Обычно за верхнюю границу инфразвукового диапазона принимают 16-20 Гц. Нижняя частотная граница инфразвука неопределенна; в настоящее время область его изучения простирается вниз примерно до 0,001 Гц.

Естественные источники. При землетрясениях, бурях и ураганов, цунами. Киты.

Техногенные источники Оборудования — станки, котельные, транспорт, подводные и подземные взрывы,ветряные электростанции и вентиляционные шахты.

При совпадении воздействующего звука с ритмами мозга, такими как альфа-ритм, бета-ритм, гамма-ритм, дельта-ритм, тета-ритм, каппа-ритм, мю-ритм, сигма-ритм и др., может возникнуть нарушение активности церебральных механизмов мозга.

М-м

Все случаи контакта человека и инфразвука можно поделить на две большие группы. Контакты в пространстве, не ограниченном жесткими стенками и контакты в помещениях, то есть в пространстве, ограниченном жесткими стенками. Таким образом, с точки зрения акустики, это контакты с бегущей волной (в первом случае), и контакты в полости резонатора (во втором случае).

Страх, ужас, паника, заторможенность слабость, уменьшается умственная работоспособность.

Воздействие инфразвука на человека

На человека инфразвук оказывает, как правило, отрицательное действие: вызывает угнетенное настроение, усталость, головную боль, раздражение. У человека, подвергнутого воздействию инфразвука низкой интенсивности, появляются симптомы «морской болезни», тошнота, головокружение. Появляется головная боль, повышается утомляемость, слабеет слух.

Существует предположение, что различные аномалии в состоянии людей при плохой погоде, объясняемые климатическими условиями, являются на самом деле следствием воздействия инфразвуковых волн.

При средней интенсивности (140-155 дБ) могут наступать обмороки, временная потеря зрения. При больших интенсивностях (порядка 180 дБ) может наступить паралич со смертельным исходом.

Предполагают, что негативное влияние инфразвука связано с тем, что в инфразвуковой области лежат частоты собственных колебаний некоторых органов и частей тела человека. Это вызывает нежелательные резонансные явления. Укажем некоторые частоты собственных колебаний для человека:

•  тело человека в положении лежа - (3-4) Гц;•  грудная клетка - (5-8) Гц;•  брюшная полость - (3-4) Гц;

•  глаза - (12-27) Гц.

Особенно вредно воздействие инфразвука на сердце. При достаточной мощности возникают вынужденные колебания сердечной мышцы. При резонансе (6-7 Гц) их амплитуда возрастает, что может привести к кровоизлиянию.

2. 46. Для ИИ биологическое действие обычно тем больше, чем больше доза излучения, но различные излучения даже при одной и той же поглощающей дозе будут оказывать различное действие. В дозиметрии принято сравнивать биологические эффекты различных излучений с соответствующими эффектами, вызванными рентгеновским и гамма-излучением.

Коэффициент К, показывающий, во сколько раз эффективность биологического действия данного вида излучения больше чем рентгеновского или гамма-излучения при одинаковой дозе излучения в тканях является коэффициент качества, также его называют коэффициентом относительной биологической эффективности. ОБЭ показывает, во сколько раз данный вид излучений оказывает более сильное биологическое действие, чем рентгеновское или гамма-излучение при одинаковой поглощенности в 1 гр. ткани. Коэф. качества устанавливают на основе опытных данных. Он зависит не только от вида частица, но и от ее энергии.

Поглощенная доза совместно с коэф. качества дает представление о биологическом действии ИИ, поэтому произведение Дп на К используют как единую меру этого действия и называют эквивалентной дозой. Так как К является безразмерным коэф, то эквивалентная доза излучения имеет ту же размерность, что и поглощенная доза излучения, но называется зивертом. Внесистемная единица Дэ – это БЭР (биологический эквивалент рада). 1 бэр = 10 (в -2 ст) зиверт.

Дэ доза в БЭРах равна дозе излучения в радах * К.

Дэ = К*Дп.

Эквивалентная доза - мера биологического воздействия на живые организмы, рассчитывается как поглощенная доза, умноженная на коэфициент качества (КК), показывающий способность данного вида излучения повреждать ткани организма. Единицами измерения является Бэр или Зиверт.

Коэффициент качества — в радиобиологии усредненный коэффициент относительной биологической эффективности. Характеризует опасность данного вида излучения (по сравнению с γ излучением). Чем коэффициент больше, тем опаснее данное излучение.

Связь между эквивалентной и поглощенной дозой выражается так

Дэкв= КК умножить на Дп.

3. 69.Фотоэлектроколориметрия — общее название методов определения концентрации веществ в растворе с помощью фотоэлектроколориметров.

ФЭК метод более объективный по сравнению с визуальной колориметрией и может давать более точные результаты. Для определения применяются ФЭК различных марок.

Принцип работы ФЭК следующий: световой поток проходя через окрашенную жидкость частично поглощается. Остальная часть светового потока попадает на фотоэлемент. В котором возникает электрический ток, регистрирующийся с помощью амперметра. Чем больше концентрация раствора, тем больше его оптическая плотность и тем больше степень поглощения света и следовательно тем меньше сила возникающего потока.

Фотоэлектроколориметрический метод применяется для определения оптической плотности и коэффициентов пропускания окрашенных растворов. Фотоэлектроколориметры удобно применять при титровании сильноокрашенных растворов, когда визуальное наблюдение перехода окраски индикатора затруднено. В этих случаях установление точки эквивалентности фотоэлектрическим путем значительно точнее, а также в тех случаях, когда конечная точка титрования отмечается слабо заметным ослаблением или усилением окраски титруемого вещества

.

1-источник света2-теплозащитный светофильтр3-нейтральный светофильтр4-цветной светофильтр 5-кювета с исследуемым раствором или раствором для сравнения6-пластина, которая делит световой поток на два7-фотодиод8-фотоэлемент.Свет от источника света (1) проходит через систему линз (2, 3, 4) и попадает в кювету (5), попадает на пластину (6) которая делит пучок света на 2: 10% света направляется на фотодиод (7), а 90% на фотоэлемент (8).

БИЛЕТ № 24

Клеточная мембрана: определение, функции мембран, физические свойства.

Мощность дозы ионизирующего излучения. Принцип работы измерителя индикатора радиоактивности «РАДЭКС РД 1503». Определение воздушного слоя половинного и полного поглощения β излучения источника. Определение процентного соотношения β и γ излучений в радиоактивном источнике.

Электрогенез миокарда сердца: потенциал действия миоцитов желудочков. Механизм их возникновения, форма кривой, фазы.

1.1. Клеточная мембрана – это ультратонкая пленка на поверхности клетки или клеточной органеллы, состоящая из бимолекулярного слоя липидов с встроенными белками и полисахаридами.

Функции мембран:

барьерная – обеспечивает селективный, регулируемый пассивный и активный транспорт.

матричная – обеспечивает определенное взаимное расположение и ориентацию мембранных ферментов относительно субстратов с целью реализации их оптимального взаимодействия.

механическая – обеспечивает прочность и автономность клетки и внутриклеточных структур

Функции мембран

1.Механическое разделение. пространственное разделения органоидов клетки. Мембрана является поверхностью раздела.

2.Транспортная функция. В клетку пит. в-ва, ионы,вода. Из нее пр. обм.

3.Селективный барьер. Защита от частиц.

4.Рецепция - распознание др. клеток, веществ.

5.Распространение нервного импульса.

6.Матрица.является основой для удержания белков, ферментов.

7.метаболическая – обмене веществ в клетке.

2. Молек. липида состоит из двух частей: дипольной головки и углеводородного хвоста.

Структурн. основа - двойной фосфолип.слой. Гидрофильные головки фосфолип-в наружу, а гидрофобные внутрь мембраны.

Поверхностные придают ей эластичность .Интегральные белки -насквозь.

2. 48.Мощностью дозы облучения называется физическая величина равная дозе облучения полученной единицей массы тела в единицу времени

P=D/t

Мощность экспозиционной дозы измеряется в А/кг.

Индикатор радиоактивности РАДЭКС РД 1503 – измеритель мощности дозы, предназначен для измерения уровней гамма-бета радиации и радиоактивной заражённости различных предметов гамма и бета излучением.

Принцип работы прибора заключается в следующем. Бытовой дозиметр Радэкс РД1503 использует счетчик Гейгера-Мюллера, с помощью которого в течение 40 секунд максимально точно подсчитывает количества бета- и гамма-частиц. Затем, Радэкс 1503 осуществляет индицирование полученных данных в единицы измерения, характерные для мощности эквивалентной дозы. Обработанная информация выводится на жидкокристаллический дисплей, встроенный в дозиметр Радэкс РД 1503. Регистрация каждой отдельной частицы во время работы Радекс РД1503 сопровождается отчетливым звуковым сигналом.

Определение воздушного слоя половинного и полного поглощения бета излучения источника:

1.Измерить мощность дозы около источника

2. Измерить мощность дозы на расстоянии 10, 20, 30 и т.д. см от источника

3. Данные зафиксировать в таблице

4. построить график зависимости мощности дозы от толщины слоя воздуха

5. По графику определить толщину слоя воздуха половинного и полного поглощения бета излучения

Определение процентного соотношения бета и гамма излучений в радиоактивном источнике:

1.Найти значение мощности дозы источника (присутствует только гамма), которое не зависит от расстояния (остаётся постоянным при увеличении расстояния)

2. Рассчитать какой процент это значение мощности дозы составляет от начального значения, когда присутствует бета и гамма излучения (при R=0 значение мощности дозы принять за 100%).

3. 25.ПД мышечной клетки сердца (250-300 мс) отличается от ПД нервного волокна(1 мс) и клетки скелетной мышцы(2-3 мс) прежде всего длительностью возбуждения – деполяризации.

Это позволяет осуществить синхронное возбуждение и сокращение структур сердца для обеспечения выброса крови.

Такие особенности ПД кардиомиоцита обеспечиваются распределением ионов внутри и снаружи клетки. ПД клетки миокарда имеет 3 характерные фазы: 1-деполяризация, 2-плато, 3-реполяризация.

1 фаза: определяется резким ростом проницаемости мембраны для ионов натрия. Порог активации натриевых каналов примерно 60мВ

2 фаза: определяется медленным спадом от пикового значения до нуля. В этой фазе одновременно работают медленные кальциевые каналы (порог активации 30 мВ), калиевые каналы.

3 фаза: характеризуется закрытием кальциевых каналов и усилением выходящего тока К.

Таким образом, ПД кардиомиоцита формируется только пассивными потоками ионов: Na и Са в клетку, К из неё

БИЛЕТ № 25

Эффективная эквивалентная доза. Единицы измерения. Коэффициент радиационного риска. Связь между эффективной эквивалентной и эквивалентной дозами. Коллективная эффективная эквивалентная доза. Полная коллективная эффективная эквивалентная доза.

Жидкостно-кристаллическая модель клеточной мембраны. Функции мембранных белков, липидов, углеводов. Латеральная диффузия и флип-флоп переход липидов. Искусственные мембраны. Липосомы.

Основные функции сердца: автоматизм, возбудимость, проводимость, сократимость. Конструкция автоматической (проводящей) системы сердца, роль в формировании дипольных свойств сердца.

1. 47.Эффективная эквивалентная доза (DЭЭ)-характеризует суммарный эффект, который оказывает ионизирующее излучение на организм человека, учитывая, что различные органы имеют различную чувствительность ионизирующим излучением. Сильнее всего поражаются красный костный мозг и половые железа, а нервная ткань весьма устойчива.

Коллективная эффективная эквивалентная доза(DКЭЭ) – объективная оценка масштаба радиационного поражения

DКЭЭ= D1ЭЭ+ D2ЭЭ+…+ DnЭЭ

DКЭЭ характеризует повреждающий эффект на популяцию в целом. Единица измерения: человеко-зиверт.

Полная коллективная эффективная эквивалентная доза (DПКЭ) – характеризует повреждающий эффект, которое получит поколение популяции людей живущих в зоне излучения за все последующие годы жизни.

2.2. Моделью организации на сегодняшний день признана жидкостно-кристаллическая модель. Впервые ее предложили Сингер и Николсон в 1972 г. Согласно этой модели основу любой мембраны составляет двойной фосфолипидный слой. Молекулы фосфолипидов ориентированы так, что их гидрофильные головки выходят наружу и образуют внешнюю и внутреннюю поверхности мембраны, а их гидрофобные хвосты направлены к середине бимолекулярного слоя. Белки как бы плавают в липидном слое. Поверхностные белки располагаются на внешней и внутренней поверхностях мембраны, удерживаясь преимущественно за счет электростатическими силами. Интегральные белки могут пронизывать двойной слой насквозь. Такие белки являются главным компонентом, ответственным за избирательную проницаемость кл. мембраны.

Кроме фосфолипидов и белков в биологических мембранах содержатся и другие хим. соединения (холестерин, гликолипиды, гликопротеиды).

При изменении температуры в мембране можно наблюдать фазовые переходы:плавление липидов при нагревании и кристаллизация при охлаждении.Фазовые переходы связаны с изменением энергии и поэтому могут быть обнаружены по увеличению теплоемкости с при изменении t. ЖК состояние бислоя имеет меньшую вязкость и большую растворимость различных веществ,чем твердого.

Функции мембранных белков. Некоторые мембранные белки участвуют в транспорте малых молекул через мембрану клетки, изменяя ее проницаемость. Мембранные транспортные белки можно подразделить на белки-каналы и белки-переносчики. Белки-каналы содержат внутренние заполненные водой поры, которые позволяют ионам (через ионные каналы) или молекулы воды перемещаться через мембрану. Многие ионные каналы специализируются на транспорте только одного иона; так калиевые и натриевые каналы часто различают эти сходные ионы и пропускают только один из них. Белки-переносчики связывают каждую переносимую молекулу или ион и могут осуществлять активный транспорт с использованием энергии АТФ. Также белки играют важную роль в сигнальных системах клеток, при иммунном ответе и в кл. цикле.

Функции мембранных углеводов. Углеводная часть гликолипидов и гликопротеинов плазматической мембраны всегда находится на наружной поверхности мембраны, контактируя с межклеточным веществом. Полисахариды наряду с белками выполняют роль антигенов при развитии кл. иммунитета. Участвуют в транспорте гликопротеинов, направляя их к месту назначения в клетке или на ее поверхности.

Главная функция мембранных липидов состоит в том, что они формируют бислойный матрикс, с которым взаимодействуют белки.

Латеральная диффузия белков в мембр. -это когда мембр. белки перемещаются вдоль бислоя или поворачиваются вокруг оси, перпен-но его поверхности.

Фермент фосфолипаза А2. Латеральная диффузия интегральных белков в мембране ограничена. Белки мембран в отличие от фосфолипидов не совершают перемещений с одной стороны мембраны на др.-ю. ("флип-флоп" перескоки).

Латеральная диффузия липидов. При переходе бислоя в состояние геля скорость л.д. уменьшается.

Искусственная мембрана - жесткая селективно-проницаемая перегородка, разделяющую массообменный аппарат на две зоны, в к-ых поддерживаются давления и составы разделяемой смеси. Наиболее распространенные—полимерые.Еще есть керамические. Функция- микрофильтрация, ультрафильтрация, обратный осмос, сепарация газа, диализ или хроматография.

Латеральная диффузия – это хаотическое тепловое перемещение молекул липидов и белков в плоскости мембраны. При латеральной диффузии рядом расположенные молекулы липидов скачком меняются местами и вследствие таких последовательных перескоков из одного места в другое молекула перемещается вдоль поверхности мембраны. Среднее квадратичное перемещение молекул при диффузии за время t можно оценивать по формуле Эйнштейна: Sкв = 2кор(Dt), где D – коэф. лат. диффузии молекулы.

Латеральная диффузия интегральных белков в мембране ограничена, это связано с их большими размерами, взаимодействием с др. мембр. белками. Белки мембран не совершают перемещений с одной стороны мембраны на другую ("флип-флоп" перескоки), подобно фосфолипидам.

Перемещение молекул по поверхности мембраны клетки за время t определено экспериментально методом флуоресцентных меток – флуоресцирующих молекулярных групп. Оказалось что среднее квадратичное перемещение фосфолипидной молекулы за секунду по поверхности мембраны эритроцита соответствует расстоянию 5 мкм, что сравнимо с размерами клеток. Аналогичная величина для белковых молекул составила 0,2 мкм за сек.

Рассчитанные по формуле Эйнштейна коэффициенты лат. диффузии для липидов 6*10 (в -12 ст) кВ.м/с, для белков – порядка 10 (в – 14 ст) кВ.м/с.

Частота перескоков молекулы с одного места на другое вследствие лат. диффузии может быть найдена по формуле: v = 2кор(3D/f), где f – площадь, занимаемая одной молекулой на мембране.

Искусственная мембрана обычно представляет собой жесткую селективно-проницаемую перегородку, разделяющую массообменный аппарат на две рабочие зоны, в которых поддерживаются различные давления и составы разделяемой смеси.Мембраны могут быть выполнены в виде плоских листов, труб, капилляров и полых волокон. Мембраны выстраиваются в мембранные системы. Наиболее распространенные искусственные мембраны — полимерные мембраны. При определённых условиях, преимущественно могут быть использованы керамические мембраны.Некоторые мембраны работают в широком диапазоне мембранных операций, таких, как микрофильтрация, ультрафильтрация, обратный осмос, первапорация, сепарация газа, диализ или хроматография. Способ применения зависит от типа функциональности включеной в мембрану, которые могут быть основаны на изоляции по размеру, химическом родстве или электростатике.

Липосомы. или фосфолипидные везикулы (пузырьки),состоящие из билипидной мембраны и полученные обработкой смеси воды и фосфолипидов ультразвуком.Представляют собой как бы биологическую мембрану,полностью лишенную белковых молекул.Получают обычно при набухании сухих фосфолипидов в воде или при впрыскивании раствора липидов в воду. При этом происходит самосборка бимолекулярной липидной мембраны. При этом все неполярные гидрофобные хвосты находятся внутри мембраны и ни один из них не соприкасается с полярными молекулами воды, однако чаще получаются сферические многоламеллярные липосомы, состоящие из нескольких бимолекулярных слоев – многослойные липосомы.

Отдельные бимолекулярные слои многослойной липосомы отделены водной средой. Толщина липидных слоев составляет, в зависимости от природы липидов 6,5 – 7,5 нм, а расстояние между ними – 1,5 – 2 нм. Диаметр многослойных липосом колеблется от 60 нм до 400 нм и более. Однослойные липосомы можно получить различными методами, например из суспензии многослойных липосом, если обрапотать их ультразвуком. Диаметр однослойных липосом составляет 25 – 30 нм. Липосомы представляют собой в некотором роде прообраз клетки. Они служат моделью для исследований различных свойств кл. мембран. Липосомы нашли непосредственное применение и в медицине (фоффолипидная микрокапсула для доставки лекарства в определенные органы и ткани). Липосомы не токсичны, полностью усваиваются организмом.

3. 26.Функция автоматизма. Сердце вырабатывает электрич. импульсы при отсутствии всяких внешн. раздражений.

Автоматизмом обладают клетки синоатриального узла и проводящей системы сердца: атриовентрикулярное соединения , проводящей системы предсердий и желудочков. Сократительный миокард лишен функции автоматизма.

На функцию СА-узла и др. водителей ритма большое влияние оказывают симпатическая и парасим. Н.С: активация симпатической системы ведет к увеличению автоматизма клеток СА-узла и проводящей системы.СА-узел вырабатывает импульсы частотой 60—80 в минуту.

Центры автоматизма второго порядка — АВ-соединение — зона перехода АВ узла в пучок Гиса. Частота возникнов. импульсов — 40—60 в минуту.

Центры автоматизма третьего порядка, — нижняя часть пучка Гиса, его ветви и волокна Пуркинье.

2) функция проводимости. Это способность к проведению возбуждения, возникшего в каком-либо участке сердца, к другим отделам мышцы. Волна возбуждения, генерированного в клетках СА-узла, распространяется по внутрипредсердным проводящим путям — сверху вниз и немного влево.

В АВ-узле происходит задержка волны возбуждения, для нормального последовательного возбуждения предсердия и желудочков. От аv-узла волна возбуждения передается на внутрижелудочковую проводящую систему, состоящую из пучка Гиса, его и волокон Пуркинье;

Сердечной мышцы сокращаться в ответ на возбуждение. Этой функцией в основном обладает сократительный миокард. Сокращаясь сердце выполняет насосную функцию.

Сердце возбуждаеться под влиянием импульсов. Функцией возбудимости обладают клетки как проводящей системы, так и сократительного миокарда. Возбуждение возникает в мышечном волокне в результате изменения физ-хим. свойств мембраны клетки и ионного состава вне- и внутриклеточ. жидкости.

Возбудимость — это способность живой ткани реагировать на раздражения изменением физиологических свойств и генерацией процесса возбуждения.

Возбудимостью обладают клетки проводящей системы и сократительного миокарда. Возбудимость неразрывно связана с особенностями функций поверхностной мембраны клетки.

Возбудимость сердца подчиняется закону «все или ничего». Это значит, что допороговые раздражители не вызывают ответа, тогда как раздражители, имеющие пороговую величину, вызывают максимальный по силе ответ. В период возбуждения мышца не воспринимает другие импульсы.

Это свойство называется рефрактерностью. Продолжительность рефрактерной фазы миокарда желудочков человека равна продолжительности систолы. Рефрактерность предохраняет сердце от состояния тетануса.

При возбуждении сократительного миокарда образуется электрический ток (электродвижущая сила), который распространяется в теле человека, как в объемном проводнике, и может быть зарегистрирован в любой точке — как внутри, так и на поверхности тела человека.

Проводимость — способность ткани проводить импульсы возбуждения. Эта функция свойственна проводящей системе и сократительному миокарду.

При нормальной проводимости отделы сердца возбуждаются в определенной последовательности.

Скорость проведения импульсов в разных отделах сердца различна.

Максимальная скорость наблюдается на уровне клеток Пуркинье (4000 мм/с), минимальная (50 — 200 мм/с) — в АВ узле.

Проводящая система сердца обеспечивает быстрое проведение импульса, физиологическую временную последовательность возбуждения отделов сердца, относительную синхронность возбуждения.

Проводящая система сердца состоит из

1)синусно-предсердного узла (сино-атриальный узел, узел Киса-Флека

2)межузловых мышечных путей предсердий

3) предсердно-желудочкового узла (атриовентрикулярный узел, узел Ашоффа-Тавары

3)предсердно-желудочкового пучка (атриовентрикулярный пучок, пучка Гиса, с его левой и правой ножками, которые разветвляются в мышце желудочков волокнами Пуркинье.

Структуры проводящей системы образованы специализированными видами кардиомиоцитов, обладающими свойствами автоматизма и высокой скоростью проведения возбуждения.

1. Синусно-пр. узел — источник возникновения электр. импульсов в норме. Этот узел расположен в верхней части правого предсердия, между местом впадения верхней и нижней полой вены.

2. ПЖ узел (атриовентрикулярный,) -это “фильтр” для импульсов из предсердий. Расположен возле самой перегородки между предсердиями и желудочками. В AV-узле самая низкая скорость распространения импульсов во всей проводящей системе сердца.

3. Пучок Гиса не имеет четкой границы с AV-узлом, проходит в межжелудочковой перегродке и имет длину 2 см, потом он делится на лев. и прав. ножки соответственно к лев. и прав. желудочку. Поскольку левый желудочек работает интенсивнее и больше по размерам, то левой ножке приходится разделиться на две ветви — переднюю и заднюю.

4. Волокна Пуркинье связывают конечные разветвления ножек и ветвей пучка Гиса с сократительным миокардом желудочков.