- •1) Понятие термодинамической системы.
- •2) Виды термодинамических систем
- •3) Внутренняя энергия тел.
- •4) Свободная и связанная энергии.
- •5) Обратимые и необратимые процессы.
- •1) Первое начало термодинамики.
- •1) Первое начало термодинамики для закрытых процессов.
- •2) Применение первого начала термодинамики к изопроцессам.
- •3) Применение первого начала термодинамики к живым организмам.
- •1) Макроэрги, их роль в жизнедеятельности.
- •2) Виды работ, совершаемых в организме.
- •1) Тепловой баланс организма
- •2) Основные способы теплообмена организма.
- •3) Температурный гомеостаз.
- •4) Способы терморегуляции.
- •1) Основной обмен.
- •2) Понятие о методах измерения теплопродукции организма
- •10) Пассивный транспорт
- •12) Активный транспорт
- •14) Механизм возникновения потенциала покоя
- •15) Понятие возбудимости и возбуждения. Вольт-амперные характеристики возбудимой и невозбудимой мембраны. Критический уровень мембранного потенциала. Пороговый раздражитель.
- •16) Реакции возбудимых и невозбудимых мембран на раздражители. Понятие градуальности. Закон все или ничего. Рефрактерность. Фазы рефрактерности.
- •17) Декрементное проведение возбуждения по невозбудимой мембране. Бездекрементное проведение возбуждения по возбудимой мембране. Сальтаторое проведение возбуждения по миелинизированным волокнам.
- •18) Функциональный межклеточный контакт, обеспечивающий переход возбуждения с одной клетки на другую, получил название синапса (от греч. Глагола "синапто" – смыкать).
- •19) Сердце выполняет в кровеносной системе роль четырехкамерного насоса, обеспечивающего движение крови по сосудам.
- •21) Общее представление о строении сердечно-сосудистой системы. Основные показатели гемодинамики.
- •22) Так как жидкость крайне мало сжимаема, то объем, протекающий за единицу времени через любое сечение трубки, одинаков, то есть объемная скорость q на протяжении всей трубки постоянна.
- •23) Идеальная жидкость – жидкость абсолютно несжимаемая и не имеющая внутреннего трения (вязкости).
- •24) Рассмотрим часто встречающийся случай ламинарного движения жидкости по трубке с круглым сечением под действием разности давлений на её концах.
- •25) Механическая работа, совершаемая сердцем, развивается за счет сократительной деятельности миокарда. Вслед за распространением возбуждения происходит сокращение миокардиальных волокон.
- •26) Среди артерий эластического типа важнейшую роль играет грудной отдел аорты.
- •27) Артериолы – предкапиллярные артерии. Это мелкие сосуды диаметром от 100 до 50 мкм.Обладают гладкомышечной стенкой, т.Е. Относятся к артериям мышечного типа.
- •28) Живой организм непрерывно получает разнообразную информацию как из внешней среды, так и от собственных органов и систем.
- •32) Рецепторный аппарат глаза человека. Различия между дневным и сумерочным зрением. Механизм цветового зрения.
- •33) . Основы световых измерений(фотометрия). Относительная спектральная эффективность. Система световых величин: световой поток, сила света, яркость, освещенность, единицы их измерения.
- •34) Лабораторная работа: построение частотной характеристики органа слуха человека на пороге слышимости.
- •35,36) Излучение эмв.
- •37) .Основные виды воздействия электромагнитных волн на организм человека.
- •38) Раздражающее действие электромагнитных полей низкой частоты. Биофизические механизмы электротравмы.
- •39) Тепловое действие высокочастотных электромагнитных волн. Использование теплового эффекта в физиотерапии. Увч-терапия и индуктотермия. Особенности теплового эффекта эмв свч и квч диапазонов.
- •40) Нетепловое ("специфическое") воздействие электромагнитных волн-различные паталогические р-ии на облучение эмв, не связанные с тепловым действием
- •41) Действие излучений оптического диапазона. Принцип устройства и действия лазеров. Особенности излучения лазеров. Применение лазеров в медицине.
- •42) Лабораторная работа: сравнение тепловых эффектов электромагнитного поля увч и свч-диапазонов в проводнике и диэлектрике.
2) Виды работ, совершаемых в организме.
Основными направлениями затраты энергии являются:
1.Мышечная работа.
2.Синтез сложных молекул, в первую очередь - белков.
3.Поддержание разницы концентраций многих веществ в цитоплазме и в межклеточной среде.
4.Поддержание разности потенциалов на мембранах клеток.
Мышечная работа не требует особых пояснений, однако, надо иметь в виду, что понятия работы в физике и в физиологии заметно различаются. Простейший пример: с точки зрения физики человек, стоящий по стойке «смирно» не совершает никакой работы (путь равен нулю). Однако, любой, кому приходилось так стоять, знает, что при этом испытываешь достаточно сильное утомление, то есть физиологическая работа вовсе не равна нулю. Так же к нелепому результату приведёт попытка рассчитать работу при ходьбе по формуле
А = F.S.
Синтез макромолекул. В организме человека каждый час распадается и синтезируется около 100 граммов белков, то есть белковый состав организма обновляется примерно в течение 3 суток. На это затрачивается значительная энергия (от 25 000 кДж/моль до 200 000 кДж/моль для разных белков). Эту энергию можно подсчитать по формуле: Gсинт = ν·Δμ (5), где ν – число синтезированных молей, Δμ – изменение химического потенциала при синтезе данного белка.
Поддержание разности концентраций. Во всех клетках концентрация большинства веществ внутри клетки заметно (часто во много раз) отличается от концентрации снаружи. Например, ионов калия в цитоплазме гораздо больше, чем в межклеточной жидкости, а ионов натрия, наоборот, намного больше снаружи. Такая разница концентраций необходима для жизнедеятельности клеток. Ионы (и прочие вещества) под действием разности концентраций достаточно быстро проникают через мембрану (это называют „пассивным транспортом “). Для того, чтобы концентрации внутри и снаружи не выровнялись (что несовместимо с жизнью клетки), в мембранах клеток существуют особые механизмы (их часто называют насосами), которые переносят вещества против разности концентраций. На работу таких насосов тратится заметное количество свободной энергии, которое можно подсчитать по формуле
где ν – число молей перенесенного вещества; С1 и С2 - концентрации по одну и другую стороны мембраны.
Создание разности потенциалов на мембранах. Цитоплазма всех клеток заряжена отрицательно по отношению к межклеточной
жидкости. Другими словами, на мембранах всех клеток существует постоянная разность потенциалов, называемая потенциалом покоя (ПП). Кроме того, во многих клетках в ответ на раздражение возникает кратковременная разноcть потенциалов (потенциал действия, ПД). На создание ПП и ПД нужна свободная энергия, которая в данном случае тратится на перенос ионов через мембрану против разности потенциалов U. Эта энергия рассчитывается по известной формуле Gпот = q.U (7), где q – заряд перенесенных ионов, равный: q = ν.z.U, где ν – число молей ионов, перенесенных через мембрану, z – валентность иона, F = число Фарадея, то есть заряд одного моля одновалентных ионов (F = 96 500 Кл /моль). Отсюда получаем: Gпот = ν.z.F.U (8)
Учитывая вклад всех трёх типов процессов (кроме мышечной работы) получим для общей затраты свободной энергии:
G = (9) ВеличинаΔμЭХ = (10)
называется изменением электрохимического потенциала.
Именно изменение электрохимического потенциала определяет характер и направление многих физико-химических процессов,
происходящих в клетках. Мы встретимся с этим на дальнейших лекциях и занятиях. Очевидно, что ΔG = ν ·ΔμЭХ (12)
Вопрос №4