Название: Пассивные электрические свойства биологических тканей. Спектр флюоресценции
Вид работы: контрольная работа
Рубрика: Биология
Размер файла: 22.51 Kb
Скачать файл: referat.me-18744.docx
Краткое описание работы: Способы расчета смещения максимума спектра флюоресценции, если потеря энергии кванта флюоресценции от поглощения составляет 50 %. Определение роли вязкости крови, если "общая" длина сосудистого русла снизилась в полтора раза. Расчет импеданса ткани.
Пассивные электрические свойства биологических тканей. Спектр флюоресценции
Задача 1
Рассчитать смещение максимума спектра флюоресценции (200 нм), если известно, что потеря энергии кванта флюоресценции от поглощения составляет 50%.
Решение:
Флюоресценция - это явление, при котором лучистая энергия невидимой коротковолновой части спектра (ультрафиолет) абсорбируется объектом, часть этой энергии теряется, а остальная испускается уже в видимом диапазоне и ощущается нами, как цвет.
Поскольку энергия кванта излучения пропорциональна его частоте, то частота при этом уменьшается, а длина волны возрастает.
E = hс/,
где Е – энергия кванта, h – постоянная Планка, – длина волны, с – скорость света.
Е / Е1 = 2, следовательно, Е1 = Е/2
= E / hс
1 = E1 / hс
1 / = E1 / Е = Е/2/Е = 2
1 = 200*2 = 400 нм
Задача 2
Происходит параллельное образование веществ В и С из вещества А сконстатами Кв и Кс соответственно (Кв=5Кс). Определить какого вещества(В и С) и во сколько раз образуется больше.
Решение:
А → В, Кв
А→ С, Кс
Кв=5Кс
Кв = [B]/ [А]
Кс = [С]/ [А]
5Кс = [B]/ [А]
[А] = 5Кс/[B]
[А] = Кс / [С]
5Кс/[В] = Кс / [С]
5 /[B] = 1/[С]
[B] / [C] = 5
Таким образом, вещества В образуется в 5 раз больше.
Задача 3
Активный транспорт поддерживает внеклеточный градиент для ионов Nа+ как 100:1. Сколько требуется для этого энергии на 1 моль иона, если внеклеточная концентрация Nа+ 10 ммоль?
Решение:
Активный транспорт имеет место в том случае, когда перенос осуществляется против градиента концентрации. Такой перенос требует затраты энергии клеткой. Активный транспорт служит для накопления веществ внутри клетки. Источником энергии часто является АТР. Для активного транспорта кроме источника энергии необходимо участие мембранных белков. Одна из активных транспортных систем в клетке животных отвечает за перенос ионов Na+ и K+ через клеточную мембрану. Эта система называется Na+ - K+ - насос. Она отвечает за поддержание состава внутриклеточной среды, в которой концентрация К+ выше, чем Na+.
Вторично активный транспорт не зависит от концентрации Na+ вне клетки, а зависит от концентрации градиента ионов Na+. Градиент Na+ является движущей силой, промежуточной стадией в процессе использования энергии (в системе вторично активного транспорта).
Свободную энергию F можно найти по формуле:
F = RTlnС1/С2
С1=100 ммоль
С2 = 10 ммоль
Принимая температуру в клетке равной 37 С, получаем:
F = RTlnС1/С2 = 8,314 * 37 * ln 10 = 708,31 Дж
Задача 4
Каким был импеданс ткани при частоте поляризации равным 5, импеданс при частоте 10 кГц был равен 5 кОм.
Решение:
Пассивные электрические свойства биологических тканей характеризуются импедансом (полным сопротивлением), величина которого определяется емкостной и активной проводимостью с соответствующей индуктивностью тканей.
В области низких частот импеданс тканей определяется, в основном, их резистивными свойствами. К этой области относятся ткани, обладающие высокой электропроводностью (нервная ткань). В область средних частот входят ткани, электрические свойства которых определяются и резистивными и емкостными свойствами (паренхиматозные органы). В области высоких частот электрические свойства тканей носят емкостный характер (мембраны, липиды). Замедленные механизмы поляризации в этой области частот могут приводить к значительным диэлектрическим потерям в тканях (нагревание).
Таким образом, живую клетку можно представить в виде колебательного контура с емкостью и сопротивлением, причем емкость (мембрана) определяется свободнорадикальными реакциями и системой антиоксидантной защиты, а сопротивление - ферментативным окислением.
Между сопротивлением и частотой поляризации существует обратнопропорциональная зависимость.
Таким образом, с увеличением частоты поляризации сопротивление уменьшается, тогда при частоте поляризации равной 5, импеданс будет равен 2,5 кОм.
Задача 5
Произошло снижение периферического сопротивления сосудов на 20%. Какова в этом роль вязкости крови, если "общая" длина сосудистого русла снизилась в 1,2 раза, а "общий" радиус увеличился в 1,5 раз?
Решение:
Закон Пуазейля является основным законом гемодинамики хотя в строгом смысле он применим только для непульсирующего ламинарного потока при однородной и постоянной вязкости жидкости (Mc Donald, 1960). Ценность этого закона заключается в том, что он дает количественную характеристику основных факторов обеспечивающих движение крови по сосудам и их взаимосвязь.
В приложении к гемодинамике закон Пуазейля чаще всего записывают в следующем виде:
Q=(P1-P2)/R
Q - объем крови, протекающей за единицу времени через поперечное сечение сосуда.
P1 - P2 - градиент давления в начале и конце системы.
R - сопротивление кровотоку.
В свою очередь сопротивление кровотоку описывается следующей формулой:
R=81υ/ π r4 , где
l - длина сосуда
r - радиус сосуда
υ - вязкость крови
R=81 υ / π r4
υ = R π r4 / 81
υ 1 = R1 πr1 4 / 811
l /l1 = 1,2, следовательно, l1 = l / 1,2
r 1 / r = 1,5, следовательно, r 1 = 1,5 / r
R / R1 =1,2, следовательно, R1 = R / 1,2
Тогда
υ 1 = R1 π r1 4 / 811 = (R / 1,2) π (1,5 / r)4 / 8 (l / 1,2)
υ 1 / υ = (R / 1,2) π (1,5 / r)4 / 8 (l / 1,2) / R π r4 / 81
υ 1 / υ = 5,0625
То есть при снижении периферического сопротивления сосудов на 20% вязкость крови вязкость крови увеличилась в 5,0625 раз.
Список литературы
1. Физиология человека / Под. ред. Р. Шмидта, Г. Тевса, Т. 3. Кровь. Кровообращение. Дыхание. М.: Мир, 1986.
2. Основы физиологии человека / Под. ред. Б.И. Ткаченко. Санкт-Петербург: Международный фонд истории науки, 1994. Т. 1.
3. Каро К., Педли Т., Шротер Р., Сид У. Механика кровообращения. М.: Мир, 1981.
4. Беркемблит М.Б., Глаголева Е.Г. Электричество в живых организмах. – Москва: Наука, 1988 .
5. Бионика. – Москва: Наука, 1965.
6. Богданов К.Ю. Физик в гостях у биолога. – Москва: Наука, 1986.
7. Енохович А.С. Справочник по физике. – Москва: Просвещение, 1990.
8. Иваницкий Г.Р. Мир глазами биофизика. – М.: Педагогика, 1985.
9. Ильченко В.Р. Перекрестки физики, химии и биологии. – Москва: Просвещение, 1986.
10. Кац Ц.Б. Биофизика на уроках физики. – Москва, Просвещение, 1988.
Похожие работы
-
Кровеносная ситема человека
АСТРАХАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра медико-биологических дисциплин РЕФЕРАТ по дисциплине: «Анатомия» на тему: «Сердечно-сосудистая система»
-
Разработка передатчика для радиовещания в синхронной сети 2
Министерство Российской Федерации по связи и информатизации Кафедра ППУ Курсовой проект по курсу Радиопередающие устройства «Разработка передатчика для радиовещания в синхронной сети»
-
Закон Стефана Больцмана
Закон Стефана—Больцмана Нагретые тела излучают энергию в виде электромагнитных волн различной длины. Когда мы говорим, что тело «раскалено докрасна», это значит, что его температура достаточно высока, чтобы тепловое излучение происходило в видимой, световой части спектра. На атомарном уровне излучение становится следствием испускания фотонов возбужденными атомами (
-
Элементы биомеханики
Основные характеристики и виды деформаций тела под воздействием внешних сил. Реологическое моделирование биотканей: упругой пружины, вязкой жидкости и системы Максвелла. Пассивные и активные механические свойства костной ткани и кровеносных сосудов.
-
Цитология и строение клетки
Методы изучения клетки: микроспектромериз, цитофотометрия, флуоресцентная и ультрафиолетовая микроскопия. Способы деления клеток, их сходство и различия. Функции биологических мембран, диффузия (пассивная и облегченная) и активный транспорт молекул.
-
Модели системы кровообращения
Опыт математического моделирования органов и структур человеческого организма с целью предсказания критических ситуаций и выяснения механизмов формирования патологии. Модели гемодинамики сердечно-сосудистой системы и регуляции сердечного выброса.
-
Иммунодефицит кошек
Иммунодефицит кошек - тяжелое заболевание, вызываемое вирусом иммунодефицита кошек (ВИК или FIV от англ. feline immunodeficiency virus), поражающего иммунную и нервную системы.
-
Конструкция модели секвенатора дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК)
Принципиальные черты устройства автоматических секвенаторов, основные элементы прибора ABI Prism 377, его конструкция и этапы реакции. Ультрацентрифуги как главная часть приборного оснащения биохимической лаборатории, рабочие параметры и применение.
-
Нейроны как проводники электричества
Факторы воздействия на временной ход электрических сигналов. Пассивные электрические свойства нервных и мышечных мембран. Кабельные свойства нервных и мышечных волокон, влияние емкости мембраны на величину и временной ход продольного распространения тока.
-
Инфекционный гепатит (hepatitis infectiosa)
Инфекционный гепатит - острая контагиозная вирусная болезнь, протекающая с лихорадкой, воспалительными процессами в дыхательных путях, желудочно-кишечном тракте, некротическими изменениями в паренхиматозных органах, особенно в печени.