6.Ядерный магнитный резонанс (ямр)

Избирательное поглощение электромагнитных волн определенной частоты веществом в постоянном магнитном поле, обусловленное переориентацией магнитных моментов ядер, называют ядерным магнитным резонансом (ЯМР).

Магнитный момент ядра, помещенного в постоянное магнитное поле, может принимать только дискретную ориентацию. Это значит, что энергетический уровень ядра, также как энергетический уровень атома, в постоянном магнитном поле расщепляется на подуровни.

Если в этих условиях на ядро воздействовать переменным электромагнитным полем, то между подуровнями станут возможными переходы. Чтобы осуществить эти переходы, а также поглощение энергии электромагнитного поля ядром, необходимо, чтобы частота электромагнитного поля, совпадала с частотой перехода между подуровнями, т.е.

.

Эти условия выполняются только для свободных ядер. Экспериментальные значения резонансных частот не совпадают с частотами, определяемые этой формулой. Это обусловлено химическим сдвигом, который возникает из-за того, что в атомах и молекулах под действием постоянного магнитного поля возникают электронные токи, создавая локальное магнитное поле. Поэтому постоянное магнитное поле следует характеризовать эффективным значением напряженности

,

где постоянная экранирования, зависящая от электронного окружения ядер. Это означает, что для данного типа ядра резонанс наблюдается при разных частотах, что и определяет химический сдвиг. Он зависит от электронного строения молекул, от химической связи, концентрации данного вещества, температуры, типа растворителя и т.д.

По химическому сдвигу, числу линий в спектре, по положению линий можно установить структуру молекулы.

В настоящее время разработан метод ЯМР - интроскопии, в котором без разрушения послойно исследовать кости, сосуды, нормальные ткани и ткани со злокачественной патологией, что является эффективным методом диагностики заболеваний, которые связаны с изменением состояния органа и ткани.

Диффузия в жидкостях. Закон Фика.

Важным элементом функционирования мембран является их способность пропускать или не пропускать атомы (молекулы) и ионы, т.е. проницаемость мембран.

Диффузия – самопроизвольный процесс проникновения вещества из области большей концентрации в область меньшей концентрации в результате теплового хаотичного движения.

Количественными характеристиками диффузии являются поток вещества и плотность потока вещества.

Поток вещества - масса вещества, переносимого через площадь , перпендикулярную движению частиц, в единицу времени.

Плотность потока вещества - масса вещества, переносимого через единицу площади , перпендикулярной движению частиц, за единицу времени.

Диффузия в жидкости описывается уравнением Фика:

- плотность потока вещества

, если ,

- коэффициент диффузии, - градиент концентрации характеризует изменение концентрации на единицу длины .

Пассивный транспорт веществ.

Пассивный транспорт всегда осуществляется за счет энергии, сконцентрированной в каком-либо градиенте. Энергия метаболических процессов клеток (энергия гидролиза АТФ) на этот процесс непосредственно не переносится.

Имеются следующие виды пассивного транспорта веществ в клетках и тканях: диффузия, осмос, электроосмос, аномальный осмос, фильтрация.

Основным механизмом пассивного транспорта является диффузия - самопроизвольный процесс проникновения вещества из области большей концентрации в область меньшей концентрации в результате теплового хаотического движения.