- •1.Биология как наука о закономерностях и механизмах жизнедеятельности и развития организмов , её задачи. Объект и методы исследования
- •2. Дайте определение жизни. Охарактеризуйте свойства живого. Назовите формы жизни.
- •3. Эволюционно-обусловленные уровни организации биологических систем.
- •4. Обмен веществ. Ассимиляция у гетеротрофов и ее фазы.
- •5. Обмен веществ. Диссимиляция. Этапы диссимиляции в гетеротрофной клетке. Внутриклеточный поток: информации, энергии и вещества.
- •6. Окислительное фосфорилирование (оф). Разобщение оф и его медицинское значение. Лихорадка и гипертермия. Сходства и различия.
- •9. Основные положения клеточной теории Шлейдена и Шванна. Какие дополнения внес в эту теорию Вирхов? Современное состояние клеточной теории.
- •10. Химический состав клетки
- •11. Типы клеточной организации. Строение про- и эукариотических клеток. Организация наследственного материала у про- и эукариот.
- •12. Сходство и различие растительной и животной клетки. Органоиды специального и общего назначения.
- •13. Биологические мембраны клетки. Их свойства, строение и функции.
- •14. Механизмы транспорта вещества через биологические мембраны. Экзоцитоз и Эндоцитоз. Осмос. Тургор. Плазмолиз и деплазмолиз.
- •15. Физико-химические свойства гиалоплазмы. Ее значение в жизнедеятельности клетки.
- •16. Что такое органеллы? Какова их роль в клетке? Классификация органелл.
- •17. Мембранные органеллы. Митохондрии, их структура и функции.
- •18. Комплекс Гольджи, его строение и функции. Лизосомы. Их строение и функции. Типы лизосом.
- •19. Эпс, ее разновидности, роль в процессах синтеза веществ.
- •20. Немембранные органеллы. Рибосомы, их структура и функции. Полисомы.
- •21. Цитоскелет клетки, его строение и функции. Микроворсинки, реснички, жгутики.
- •22. Ядро. Его значение в жизнедеятельности клетки. Основные компоненты и их структурно функциональная характеристика. Эухроматин и гетерохроматин.
- •23. Ядрышко, его строение и функции. Ядрышковый организатор.
- •24. Что такое пластиды? Какова их роль в клетке? Классификация пластид.
- •25. Что такое включения? Какова их роль в клетке? Классификация включений.
- •26. Происхождение эук. Клетки. Эндосимбиотическая теория происхождения ряда органоидов клетки.
- •27. Строение и функции хромосом.
- •28. Принципы классификации хромосом. Денверская и Парижская классификации хромосом, их сущность.
- •29. Цитологические методы исследования. Световая и электронная микроскопия. Постоянные и временные препараты биологических объектов.
- •39. Гидравлическое сопротивление сосудов. Гидравлическое сопротивление разветвлённых участков.
- •56. Закон Вебера – Фехнера. Шкала громкости. Единицы измерения громкости.
- •64. Электропроводность биологических тканей. Физические основы реографии. Импеданс биологических тканей.(Губанов: с.217-230)
- •64. Электропроводность биологических тканей. Физические основы реографии. Импеданс биологических тканей.(Губанов: с.217-230)
- •74. Электродиффузия. Уравнение Нернста – Планка.
- •75. Активный транспорт веществ через мембрану. Понятие о натрий – калиевом насосе.
- •77. Уравнение Гольдмана – Ходжкина – Хаксли.
- •88. Дифракция света. Принцип Гюйгенса – Френеля.
- •Тема 4.1. Общая характеристика мембран.
- •1. Липиды мембран.
- •2. Белки мембран.
- •Тема 4.2. Транспорт веществ через мембраны
- •3. Перенос макромолекул и частиц с участием мембран - эндоцитоз и экзоцитоз.
- •Тема 4.3. Трансмембранная передача сигналов
- •Участие аденилатциклазной системы в регуляции экспрессии генов.
- •5. Каталитические рецепторы.
- •2. Выберите правильные ответы.
- •3. Установите соответствие:
- •4. Перенесите табл. 4.2. В тетрадь и заполните ее.
- •6. Выполните «цепное» задание:
- •1. Ознакомьтесь с рис. 4.19 и выполните следующие задания:
- •1. Мембраны биологические
- •2. Химический состав и строение биологических мембран
- •3. Свойства (функции) биологических мембран
- •3.3 Способность генерировать биоэлектрические потенциалы и проводить возбуждение
- •3.6 Клеточная рецепция и межклеточные взаимодействия
- •4. Нарушения структуры и функции биологических мембран
- •1. Эволюция представлений о строении мембран
- •3. Биологические функции мембран
- •4. Состав биологических мембран
- •4.1. Мембранные липиды 4.1.1. Фосфолипиды, гликолипиды, стероиды
- •4.1.3. Жирные кислоты и их пространственная конфигурация
- •4.2.2. Трансмембранная асимметрия липидов
64. Электропроводность биологических тканей. Физические основы реографии. Импеданс биологических тканей.(Губанов: с.217-230)
Электрические свойства биологических объектов (БО ) изменяются при действии различных физических и химических факторов внешней и внутренней среды организма: температуры, объема, концентрации электролитов, содержания форменных элементов крови, изменения структурных параметров тканей и др. Т.о., электрические свойства БО несут информацию о показателях нормального функционирования и о возможных патологических отклонениях.
Полное сопротивление ткани электрическому току Z имеет две составляющих: омическое сопротивление Ro и емкостное сопротивление Хс и находится по формуле:
|
Z= Ö Ro2 + Хс 2, емкостное Хс сопротивление находится по формуле:
Хс= 1 / wC , где w - циклическая частота и она связана с частотой f, тока проходящего через ткань следующей зависимостью: w = 2Pf
1) Наиболее характерным свойством живых тканей является дисперсия электропроводности, которая присуща только живым тканям.
Дисперсия – это зависимость электрических свойств живых тканей от частоты проходящего тока. Различают три вида дисперсии электропроводности биологических тканейa-,b- и g-. Первой области дисперсии соответствует диапазон частот до 1000 Гц, второй области от 1 кГц до 10 МГц и третьей- свыше 1000 МГц.
Реография основана на выделении из комплексного электрического сопротивления биологических тканей переменной компоненты активной (омической) составляющей сопротивления (импеданса), которая наиболее тесно связана с пульсовыми колебаниями кровенаполнения. Выделение полезного сигнала с графической регистрацией его и лежит в основе реографии. Омическая составляющая выделяется благодаря выбору такой частоту переменного тока (от 30 до 200 кГц ), которая позволяет существенно уменьшить вклад в общее сопротивление емкостной составляющей.
https://studopedia.ru/3_176520_ultrazvuk-osnovnie-svoystva-i-osobennosti-rasprostraneniya-deystvie-ultrazvuka-na-biologicheskie-tkani-ultrazvuk-v-diagnostike.html
Физические процессы в биообъектах под действием постоянных и переменных электрических полей
Человеческий организм в значительной степени состоит из биологических жидкостей, содержащих большое количество ионов, которые участвуют в различных обменных процессах Под влиянием постоянного электрического поля ионы движутся с разной скоростью и скапливаются около клеточных мембран, образуя встречное электрическое поле, называемое поляризационным.Таким образом, первичное действие постоянного тока связано с движением ионов, их разделением и изменением их концентрации в разных элементах тканей. Воздействие постоянного тока на организм зависит от силы тока, поэтому весьма существенно электрическое сопротивление тканей и, прежде всего кожи. Влага, пот значительно уменьшают сопротивление, что даже при небольшом напряжении может вызвать значительный ток через организм. Непрерывный постоянный ток напряжением 60—80 В используют как лечебный метод физиотерапии (гальванизация). Гальванизацию и электрофорез лекарственных веществ можно осуществлять с помощью жидкостных электродов в виде ванн, в которые погружаются конечности пациента.
В связи с развитием радиолокационной техники (мощности этих генераторов возрастают каждые три-четыре года в 10 раз), средств связи, промышленных установок, работающих на УКВ и СВЧ, особенно актуальным стало изучение биологического действия этого диапазона электромагнитного спектра. Прежде всего, волны этого диапазона вызывают нагревание тканей. Возникновение тепла связано с колебаниями ионов и дипольных молекул воды. Мощность электромагнитной энергии, поглощаемая организмом, зависит от частоты колебаний. При частоте ниже 400 Мгц и выше 3000 Мгц тело поглощает около половины энергии колебаний. Остальная часть либо проходит насквозь (при более низких частотах), либо отражается от поверхности кожи (более высокие частоты). В диапазоне частот 1000 — 3000 Мгц поглощаемая энергия излучения приближается к 100%, в зависимости от толщины кожи и подкожного жира; при частотах ниже 1000 Мгц большая часть лучистой энергии превращается в тепло в глубоко лежащих тканях (при 300 Мгц большая часть тепла образуется на расстоянии 3—4 см от поверхности тела). При частотах выше 3000 Мгц тепло образуется главным образом у поверхности тела. Повышение температуры разных тканей зависит от степени поглощения энергии волн, теплопроводности и кровоснабжения. Эксперименты показали, что глаза и семенники наиболее чувствительны к воздействию СВЧ, так как не обладают достаточно мощной сосудистой системой для обмена тепла с окружающими тканями. Ряд ферментов глаза особенно чувствителен к теплу. Облучение достаточно большой мощности ведет к помутнению хрусталика (катаракте). Таким образом, основные физические процессы в биообъектах под действием постоянных и переменных магнитных полей – поляризация и нагрев.
https://studopedia.ru/3_176521_fizicheskie-protsessi-v-bioob-ektah-pod-deystviem-postoyannih-i-peremennih-elektricheskih-poley.html
Общая характеристика медицинской электронной аппаратуры
В целом под МТ понимают совокупность всех технических средств, предназначенных для специального применения в медицине.
Медицинская техника классифицируется по основным и вспомогательным признакам.
К основным признакам относятся:
- 1) назначение средств медтехники,
- 2) их структура,
- 3) используемые виды энергии.
К вспомогательным признакам относятся:
- принцип применимости, т.е. индивидуальный или групповой и т.д.
- особенности эксплуатации (надежность, долговечность).
Принципы классификации МТ по структуре.
МТ включает в себя: инструменты, аппараты, приборы, оборудование и комплексы.
Медицинские аппараты – устройства, генерирующие энергию или преобразующие ее, и воздействующие на организм в целом или избирательно с помощью специальных технических средств.
Медицинские приборы – устройства, имеющие составной частью технические средства для измерения, приема и обработки физиологических параметров организма.
Инструменты – технические средства, с помощью которых производится непосредственное воздействие на организм.
Оборудование – это устройство, предназначенное для размещения больного или проведения необходимых манипуляций связанных с изменением положения больного.
Комплексы – совокупность технических средств функционально связанных между собой, составляющих единое целое и предназначенных для обеспечения заданного лечебного процесса или другой медицинской задачи.
Медицинские аппараты по характеру воздействия на организм делятся на две группы:
1) аппараты, воздействующие на организм,
2) аппараты, замещающие функцию организма.
Энергия аппаратов первой группы направлена на восстановление функций организма. Это аппараты для физиотерапии, механического воздействия на ткани, для реанимации и т.д.
Энергия аппаратов второй группы направлена на поддержание и замещение функций отдельных органов. К этой группе относятся аппараты искусственного кровообращения, искусственной почки, протезы конечностей и т.д.
Аппараты, воздействующие на организм делятся по назначению на:
Терапевтические и диагностические. Терапевтические делятся на: аппараты работающие на электрической энергии и на механической.
Аппараты на электрической энергии подразделяются на: низкочастотные, высокочастотные, светолечебные, рентгеновские, радиологические.
Механической аппаратуры на – механические, гидравлические и газовые аппараты.
Газовые аппараты с использованием механической энергии, при своем воздействии на организм используют различные рабочие тела. Под агрегатным состоянием рабочего тела понимают физический субстрат, который непосредственно соприкасается с организмом. Он может быть твердым, жидким или газообразным. Соответственно различают следующие виды терапевтических аппаратов:
- механические аппараты, которые включают соответственно: массажные, механотерапию, искусственную вентиляцию легких и т.д.
- гидравлические аппараты, например, для вытягивания позвоночника в водной среде и т.д.
- газовые терапевтические аппараты, представляющие собой газодыхательные устройства, в которых воздействие на организм человека осуществляется с помощью рабочего тела в виде отдельного газа, смеси газов, паров жидкостей, или смеси газов и твердых аэрозольных частиц.
https://studopedia.ru/3_176522_obshchaya-harakteristika-meditsinskoy-elektronnoy-apparaturi.html
Электроды. Датчики. Их основные характеристики и требования к ним
Надежность и электробезопасность. Использование в диагностике и физиотерапии.
Требование к электронной медицинской аппаратуре — сделать недоступным касание частей аппаратуры, находящихся под напряжением. Для этого:
1. Изолируют части приборов и аппаратов, находящихся под напряжением, от корпуса аппаратуры;
2. Делают заземление или зануление приборов.
По степени защиты от поражения током выделяют 4 типа приборов:
1.Изделия с нормальной степенью защиты (бытовой);
2.Изделия с повышенной степенью защиты;
3.Изделия с изолированной рабочей частью;
4.Изделия с наивысшей степенью защиты и изолированной рабочей частью.
Надёжность медицинской аппаратуры — способность изделия не отказывать в работе в заданных условиях эксплуатации и сохранять свою работоспособность в течение определённого интервала времени. Определяется параметрами: вероятностью безотказной работы и интенсивностью отказов.
Электроды– это проводники специальной формы, соединяющие измерительную цепь с биологической системой. Электроды используют в диагностике не только для съема электрического сигнала, но и для подведения внешнего электромагнитного воздействия, например, в реографии. В медицине электроды используют также для электромагнитного воздействия на биообъекты с целью лечения и при электростимуляции. К электродам предъявляются определенные требования: они должны быстро фиксироваться и сниматься, иметь высокую стабильность электрических параметров, быть прочными, не создавать помех, не раздражать биологическую ткань и т.п. Важной проблемой, относящейся к электродам для съема биоэлектрического сигнала, является минимизация потерь полезной информации, особенно на переходном сопротивлении электрод – кожа.
Датчик — (преобразователь медицинской информации) —устройство съема информации, осуществляющий преобразование измеряемой величины в форму, удобную для последующего усиления, регистрации, обработки и т. д.
Тип и конструкция датчика зависят от вида необходимого преобразования, т. е. определяются конкретными физическими представлениями входного неэлектрического сигнала и выходного электрического сигнала, а также зависят от условий работы датчика. Датчики медико-биологической информации можно разделить на две группы: биоуправляемые и энергетические.
Биоуправляемые датчики изменяют свои характеристики непосредственно под влиянием медико-биологической информации, поступающей от объекта измерения. В свою очередь биоуправляемые датчики подразделяются на активные (генераторные) и пассивные (параметрические).
В активных датчиках измеряемый параметр непосредственно преобразуется в электрический сигнал, т. е. под воздействием измеряемой величины активные датчики сами генерируют сигнал соответствующей амплитуды или частоты. К таким датчикам относятся пьезоэлектрические, индукционные преобразователи, термоэлементы.
Пассивные датчики под воздействием входной величины изменяют свои электрические параметры: сопротивление, емкость или индуктивность. В отличие oт активных (генераторных) датчиков пассивные (параметрические) датчики для получения соответствующего значения выходного напряжения или тока включаются в электрическую цепь с внешним источником питания. К таким датчикам можно отнести емкостные, индуктивные, резистивные, контактные датчики.
Каждый датчик характеризуется определенными метрологическими показателями. Важнейшими из них являются:
1) чувствительность—минимальное изменение снимаемого параметра, которое можно устойчиво обнаружить с помощью данного преобразователя,
2) динамический диапазон — диапазон входных величин, измерение которых производится без заметных искажений от максимальной предельной величины до минимальной, ограниченной порогом чувствительности или уровнем помех;
3) погрешность — максимальная разность между получаемой и номинальной выходными величинами;
1) время реакции — минимальный промежуток времени, в течение которого происходит установка выходной величины на уровень, соответствующий измененному уровню входной величины.
https://studopedia.ru/3_176523_elektrodi-datchiki-ih-osnovnie-harakteristiki-i-trebovaniya-k-nim.html
Структура и функции биологических мембран
Мембраны окружают всю цитоплазму и отграничивают ее от окружающей среды, а также . образуют оболочки всех органоидов и включений клетки: ядра, митохондрий, лизосом, аппарата Гольджи, эндоплазматического ретикулума. В настоящее время большинство ученых придерживается представления о структуре мембран в видежидкостно - мозаичной модели. В соответствии с этой моделью, структурную основу мембраны образует двойной слой фосфолипидов инкрустированный белками. Липиды при физиологических условиях находятся жидком агрегатном состоянии. Это позволяет сравнить мембрану с фосфолипидным морем, по которому плавают белковые "айсберги". При этом согласно современным представлениям количество белков и липидов во всех мембранах должно быть примерно одинаковым. Тот факт, что не вся поверхность мембран покрыта белками, показал и метод ядерного магнитного резонанса. Кроме фосфолипидов и белков в мембранах содержится много холестирина. Есть также гликолипиды, гликопротеиды и другие вещества. Хорошая проницаемость мембран большинства клеток для воды и многих водорастворимых веществ позволяет предположить существование в мембранах особых отверстий — пор. Диаметр пор определяется косвенным путем по размеру водорастворимых молекул, которые еще способны проникать через мембрану. С помощью этого и других методов было установлено, что у большинства клеток диаметр пор составляет 0,35—0,8 нм. Поры могут иметь структуру длинного извитого канальца. Количество пор в мембране невелико. В эритроцитах, например, вся площадь, приходящаяся на их долю, составляет примерно 0,06 % от общей поверхности мембраны.
Поры изнутри выстланы слоем молекул белка. Полярные группы молекул белка направлены в сторону отверстия поры, а неполярные вступают во взаимодействие с молекулами липидов. Благодаря наличию полярных групп в порах они обычно обладают электрическим зарядом, что оказывает большое влияние на процесс проникновения растворенных частиц через поры. Мембрана представляет собой элементарную структуру клеток. Мембраны образуют клеточные оболочки и оболочки органоидов клетки. Мембраны различных органоидов отличаются химическим составом и толщиной. Например, оболочки митохондрий, состоящие из пяти слоев белков и липидов, представляют собой дубликатуру элементарной мембраны. В некотором отношении очень интересны мембраны лизосом. Как известно, лизосомы содержат ферменты, разлагающие все наиболее важные вещества клетки. Эти ферменты не могут только разлагать и переваривать свою собственную мембрану. При разрушении мембраны лизосом ферменты выходят в цитоплазму и наблюдается явление аутолиза—самопереваривания клетки.
Основные функции биологических мембран.
Из всех функций биологических мембран можно выделить три основные функции:
- барьерную, обеспечивающую избирательный, регулируемый, пассивный и активный обмен веществом с окружающей средой. Избирательный означает, что одни вещества переносятся через мембрану, другие - нет; регулируемый - проницаемость мембраны для определенных веществ меняется в зависимости от различных факторов, например, функционального состояния клетки;
- матричная - обеспечивает определенное взаимное расположение и ориентацию мембранных белков;
- механическая - обеспечивает прочность и автономность клетки, внутриклеточных структур.
Кроме того, мембраны выполняют и другие функции:
- энергетическую - синтез АТФ на внутренних мембранах митохондрий и фотосинтез в мембранах хлоропластов;
- генерацию и проведение биопотенциалов;
- рецепторную (механическую, акустическую, обонятельную, зрительную, химическую, терморецепцию) и многие другие функции.
Общая площадь биологических мембран в организме человека достигает десятков тысяч квадратных метров, чем объясняется огромная их роль во всех процессах жизнедеятельности.
В клетках протекает сложнейшая сеть биохимических превращений, состоящая из тысяч отдельных реакций. Все эти реакции должны быть тем или иным способом отграничены друг от друга. Мембраны производят деление клетки на отдельные участки, фазы, где и протекают различные реакции. И в самом деле, мембрана, как правило, располагается на границе раздела двух фаз: наружная плазматическая мембрана отделяет внутреннюю среду клетки от наружной; мембраны митохондрий отделяют их матрикс от собственной цитоплазмы; мембраны ядра—кариоплазму от цитоплазмы; мембраны цитоплазматического ретикулума — содержимое цистерн от цитоплазмы и т.д. Все эти фазы отличаются друг от друга физико-химическими показателями: рН, концентрацией ионов, наличием ферментов, количеством воды, кислорода и т. д. Благодаря тому что мембраны создают границы раздела, возможно существование многих биохимических реакций. Помимо того, что мембраны создают границы раздела между различными фазами, они принимают непосредственное участие во всех процессах обмена веществ, которые обусловливают жизнедеятельность клеток. Различного рода мембранные структуры в организмах составляют колоссальную поверхность—десятки тысяч квадратных метров. Такая обширная структурная система указывает на ее важное функциональное значение. Во всех мембранных структурах имеются ферментные системы. Во внутренней мембране митохондрий и эндо-плазматического ретикулума сосредоточены такие окислительные ферменты, как дегидрогеназы, флавины, цитохромы. В мембранных образованиях находятся также фосфатазы, ферменты активного переноса веществ (транслоказы, пермеазы), липолитические ферменты. Приведенные данные убедительно свидетельствуют о том, что поверхность мембран представляет собой то место в клетке, где протекает большинство биохимических реакций На это оказывает и тот факт, что фермент АТФ-аза, играющий ключевую роль в обмене веществ, локализован в основном на мембранах (кроме актомиозина, находящегося в саркоплазме). Наконец, функция мембран заключается еще и в том, что они координируют и регулируют биохимические и биофизические процессы в клетках. Сейчас становится все более очевидным, что мембраны являются своеобразным устройством, воспринимающим сигналы, поступающие извне, и преобразующим их в команды, регулирующие обмен веществ внутри клетки. В выполнении данной функции большое значение имеет такое свойство мембран, как проницаемость. В результате изменения проницаемости меняется скорость поступления и выведения веществ, изменяются стационарные концентрации реагирующих веществ в клетках и, следовательно, скорости биохимических и биофизических процессов. На важное значение проницаемости мембран в регуляции обмена веществ указывает тот факт, что многие гормоны (инсулин, адренокортикотропный гормон, минерало-кортикоиды, антидиуретический гормон) оказывают биологическое действие путем изменения проницаемости клеточных мембран.Нормальное состояние мембран клетки нарушается при многих заболеваниях, в особенности связанных с нарушениями гормонального и витаминного баланса организма. Обнаружены увеличение проницаемости мембран лизосом и выход в цитоплазму лизосомных ферментов пригипервитаминозе А, авитаминозе Е, при гипоксии, действии ионизирующих излучений, стрептолизина, эндотоксинов и т п. Кортизон и гидрокортизон, напротив, способны стабилизировать мембраны лизосом, что, возможно, является одной из причин противовоспалительного действия этих соединений.
https://studopedia.ru/3_176524_struktura-i-funktsii-biologicheskih-membran.html
Пассивный транспорт веществ через мембрану. Уравнение Теорелла. Уравнение Фика
Флюоресцентный анализ дает возможность исследовать подвижность фосфолипидных молекул в мембране, оценить вязкость липидной фазы мембраны (так называемую микровязкость). Он основан на том, что так как в нормальном состоянии мембраны не флюоресцируют, то в мембрану вводят молекулы или полярные группы, способные к флуоресценции.
Флюоресцентный анализ.
Ядерного магнитного резонанса (ЯМР).
Электронного парамагнитного резонанса (ЭПР);
Электронной микроскопии;
Дифракции рентгеновских лучей;
Методы исследования мембран. Рентгеноструктурный анализ. Электронная микроскопия.
Определение молекулярной структуры образцов, в том числе и исследование мембран, является очень сложной задачей для решения которой необходимо применение различных методов, в том числе:
Основная формула дифракционной решетки может быть использована не только для определения длины волны, но и для решения обратной задачи – нахождения постоянной дифракционной решетки по известной длине волны.
Метод рентгеноструктурного анализа основан на определении параметров кристаллической решетки по дифракции монохроматических рентгеновских лучей.
Дифракция рентгеновских лучей имеет место как при прохождении их через кристалл, так и при отражении от него. Условие, необходимое для дифракции рентгеновских лучей: 2d·sinj=nl; где d –расстояние между атомными плоскостями; j - угол скольжения; n – порядок максимума (n=1,2,3,…).
Электронная микроскопия. В 1923 году французский физик де-Бройль высказал гипотезу о том, что вещество подобно свету должно обладать волновыми и корпускулярными свойствами. В частности, всякой движущейся частице должна соответствовать волна длиной: l = h/mv; где: m – масса микрочастицы; v – скорость микрочастицы; h – постоянная Планка. Весьма существенно то, что формула для дифракции рентгеновских лучей справедлива и в случае дифракции электронов. Значение длины волны, расчитанное по этой формуле совпадает с ее значением, найденным по формуле де-Бройля. Рассчитаем длину волны соответствующую электронным лучам, используемым в электронном микроскопе:
l = h/mv = 6,62·10-34 дж·с/ 9,1·10-31 кг·1,4·108 м/с = » 5·10-6 мкм
Электронный парамагнитный резонанс это явление резкого возрастания поглощения энергии электромагнитной волны системой парамагнитных частиц (электронов с некомпенсированными спинами), помещенных во внешнее магнитное поле, при резонансной частоте волны nрез.
Ядерный магнитный резонанс - это явление резкого возрастания поглощения энергии электромагнитной волны системой атомных ядер, обладающих магнитным моментом, помещенных во внешнее магнитное поле, при резонансной частоте волны nрез.
Все виды переноса веществ через мембрану можно разделить на пассивный и активный транспорт. Пассивный транспорт веществ это вид транспорта, который осуществляется без затрат энергии. Имеются следующие видыпассивного транспортавеществ в клетках и тканях: диффузия, осмос, электроосмос и аномальный осмос, фильтрация.
Пусть Ф – потоквещества, с – его концентрация, m - электрохимический потенциал, u – подвижность, D – диффузия, и u=D/RT. Тогда взаимосвязь между перечисленными величинами может быть найдена с помощью уравнения Теорелла:
Ф = - с u dm/dx (1)
Согласно уравнению Теорелла поток вещества Ф равен произведению концентрации носителя на подвижность и на градиент его электрохимического потенциала. Знак “минус” указывает на то, что поток направлен в сторону убывания m.. Основным механизмом пассивного транспорта веществ, обусловленным наличием концентрационного градиента, является диффузия. Диффузия—это самопроизвольный процесс проникновения вещества из области большей в область меньшей его концентрации в результате теплового хаотического движения молекул.Математическое описание процесса диффузии дал Фик. Согласно закону Фика, скорость диффузии dm/dt прямо пропорциональна градиенту концентрации dC/dx, и площади S, через которую осуществляется диффузия:
Ф = dm/dt = - DS dC/dx (2)
Где Ф – это поток вещества, численно равный количеству вещества диффундирующему через данную площадь в единицу времени. Плотность потока j = Ф/S – это количество вещества диффундирующего через единицу площади в единицу времени. Под скоростью диффузии понимают количество вещества (в молях или других единицах), диффундирующего в единицу времени через данную площадь. Градиент концентрации—это изменение концентрации С вещества, приходящееся на единицу длины, в направлении диффузии. Знак минус в правой части уравнения (2) показывает, что диффузия происходит из области_большей концентрации, в область_меньшей концентрации вещества. Коэффициент пропорциональности Dв уравнении (2) называется коэффициентом диффузии. Его физический смысл легко выяснять, если S и dC/dx приравнять к единице. Коэффициент диффузии численно равен количеству вещества, диффундирующего в единицу времени через единицу площади при градиенте концентрации, равном единице. Коэффициент диффузии зависит, от природы вещества и от температуры. Он характеризует способность вещества к диффузии. Так как концентрационный градиент клеточной мембраны определить трудно, то для описания диффузии веществ через клеточные мембраны пользуются более простым уравнением:
dm/dt = - PS (C1 – C2) (3), где Р = D/ d
где C1 и C2 — концентрации вещества по разные стороны мембраны; Р — коэффициент проницаемости, аналогичный коэффициенту диффузии, d – толщина мембраны. В отличие от коэффициента диффузии, который зависит только от природы вещества и температуры, Р зависит еще и от свойств мембраны и от ее функционального состояния.
https://studopedia.ru/3_176525_passivniy-transport-veshchestv-cherez-membranu-uravnenie-teorella-uravnenie-fika.html
Простая и облегченная диффузия
Диффузия—это самопроизвольный процесс проникновения вещества из области большей в область меньшей его концентрации в результате теплового хаотического движения молекул.
Различают несколько типов пассивного переноса веществ (диффузии):
1. простая диффузия.
2. перенос через поры.
3. транспорт с помощью переносчиков (подвижных и эстафетной передачи).
Простая диффузия выражается соотношением (уравнение Фика):
J = (dm/dt) / S = -D (dС/dx) , где j -плотность потока вещества, (dС/dx) - градиент концентрации, D - коэффициент диффузии. Это уравнение даёт возможность рассчитать количество вещества (m) попавшее в клетку за определённое время (t) и через известную площадь (S): m = j t S. Последние два вида диффузии относят к облегченной, т.к. количество вещества переносимое при таком виде транспорта существенно больше. Если молекулы диффундирующего вещества движутся без образования комплекса с другими молекулами, то такая диффузия называется простой.
Облегченная диффузия состоит в том, что вещество слабо диффундирующее через мембрану, транспортируется через нее с помощью подвижных или фиксированных в мембране переносчиков. Разновидностью облегченной диффузии является обменная диффузия, которая состоит в том, что вспомогательное вещество образует соединение с диффундирующим веществом и перемещается к другой поверхности мембраны. На другой поверхности мембраны молекула проникающего вещества освобождается и на ее место присоединяется другая молекула такого же вещества. Например, установлено, что натрий эритроцитов благодаря обменной диффузии быстро обменивается на натрий плазмы.
