Modern doğa bilimindeki ilerlemeler. Maddelerin aktif taşınması
1. Pfeffer, Hardy-Fisher, Overton'un Deneyleri. Hücre zarının doğası ve hücre zarına bir alternatif.
2. Çalışmada floresan probların kullanılması yöntemi hücre zarları.
3. Hücre içi elektrotla ölçülen akson zarının spesifik elektrik kapasitansının 0,5 μF/cm2'ye eşit olduğu ortaya çıktı. Düz kapasitör formülünü kullanarak membranın hidrofobik katmanının kalınlığını belirleyin. Lipidlerin Ε'si 2'ye eşit kabul edilir.
4. Kardiyomiset aksiyon potansiyelinin oluşma mekanizması.
5. Hücre zarlarının incelenmesinde spin prob yöntemi.
6. Bir fosfolipit molekülü, yanal difüzyon sonucu eritrosit zarı yüzeyinde 1 saniyede ne kadar yol kat eder? Yanal difüzyon katsayısı 10-12 m2/s'ye eşit alınır. 8 mikron çapında bir eritrositin çevresi ile karşılaştırın.
7. İyon kanalının yapısı.
8. Diferansiyel mikrokalorimetri yöntemi.
9. Membran fosfolipidlerinin sıvı kristal durumdan jele faz geçişi sırasında çift tabakanın kalınlığı değişir. Membranın elektriksel kapasitansı nasıl değişecek?
10.Hücre zarlarının iyon kanalları.
11. Hücre zarlarının incelenmesinde X-ışını yapısal analizi. İlkeler ve örnekler.
12. Membran fosfolipidlerinin sıvı kristal durumdan jele faz geçişi sırasında çift tabakanın kalınlığı değişir. Membrandaki elektrik alan kuvveti nasıl değişecek?
13.Aksondaki iyonik akımlar. Hodgkin-Huxley modeli.
14.Membran geçirgenliğini incelemek için yöntemler.
15. Döndürme etiketli fosfolipid molekülleri kullanılarak membranda bir kalınlık viskozite gradyanı belirlendi. Deneyi açıklayın.
16.Aksiyon potansiyeli oluşumunun mekanizması.
17. Membranların incelenmesinde kondüktometrinin uygulanması. Fricke'nin deneyleri.
18. Hidrofobik tabakanın viskozitesinin daha yüksek olduğu yer: membranın yüzeyinde veya kalınlığında. Bu nasıl kurulur?
19. Sinir uyarısının uyarılabilir bir lif boyunca yayılması.
20. Hücrelerde ve süspansiyonlarda elektrokinetik olaylar.
21. Membran lipitlerinin sıvı kristal durumdan jele faz geçişinden sonra, valinomisin molekülünün katılımıyla potasyum iyonlarının kolaylaştırılmış difüzyonu nasıl değişecek?
22. Aksiyon potansiyeli. fiziksel mekanizma.
23. Canlı hücre ve dokulardaki elektrosmos.
24.Antiport şemasına göre sodyum iyonları biriktiğinde ozmotik bir etki (hipotonik çözeltilerde şişme, hipertonik çözeltilerde büzülme) gözlenir mi?
25.Dinlenme potansiyeli. Onun doğası.
26. Canlı hücrelerde ozmozun doğası.
27. Sodyum iyonları simport şemasına göre biriktiğinde ozmotik bir etki (hipotonik çözeltilerde şişme ve hipertonik çözeltilerde büzülme) olacak mı?
28. Biyoelektrik potansiyellerin doğası.
29. Hücre bir osmometre gibidir. Canlı hücreler kullanılarak bir çözeltinin izotonikliğinin belirlenmesine bir örnek.
30. Yüksüz parçacıkların difüzyonu durumunda Nernst-Planck denkleminin Fick denklemine indirgendiğini gösterin.
31. Protein kanalları ve lipit gözenekleri arasındaki farklar.
32.Ölü hücrelerin çökelmesinin doğası. ESR yönteminin fiziksel ve kimyasal temelleri.
33. Bir eritrositin plazma zarındaki Na+-K+-ATPaz enzimi altı döngüyü tamamladı. Ne kadar sodyum ve potasyum iyonu aktif olarak taşındı? Bir mol ATP'nin hidrolizine 33,6 kJ salınımı eşlik ediyorsa bu durumda ne kadar enerji tüketilirdi? Bağlantı verimliliğinin %100 olduğunu düşünün.
34.Su molekülleri için membran geçirgenliğinin mekanizması. Kink hipotezi.
35.Membran çalışmalarında NMR spektroskopisi. Örnekler ve ilkeler.
36. Hücre zarlarında üç iyon pompası bilinmektedir: sodyum-potasyum, proton ve kalsiyum. Şeker ve amino asitlerin aktif taşınması nasıl gerçekleştirilir?
37. Faz geçişi sırasında gözenek oluşumunun modeli.
38.Membranlarda mikroviskoziteyi ölçme yöntemleri.
39. Simport şemasına göre potasyum ve sodyum iyonlarının eş zamanlı transmembran transferi mümkün müdür?
40.Membran lipidlerinin elektriksel parçalanması.
42.spektral prob yöntemleri.
43. Antiport şemasına göre potasyum ve sodyum iyonlarının eş zamanlı transmembran transferi mümkün müdür?
44. Kritik lipit gözenek modeli.
45.Membran geçirgenliği çalışmalarında iyon seçici elektrotların kullanımı.
46. Tek port şemasına göre potasyum ve sodyum iyonlarının eş zamanlı transmembran transferi mümkün müdür?
47.Membran stabilitesi ışığında lipit gözenekleri.
48. Eritrogram yöntemleri. Onların bilgi değeri.
49. Ne tür iyon taşınması membran potansiyeli farkı yaratır: pasif mi yoksa aktif mi?
50.İyonların ikincil aktif taşınmasının mekanizması ve modelleri.
51. Kolaylaştırılmış difüzyon için deneysel kriterler.
52. Bir elektrik sinyalinin deniz telgrafının telleri boyunca yayılma hızı veya bir sinir impulsunun akson zarı boyunca yayılma hızı hangisi daha büyüktür? Neden?
53. Elektrojenik iyon pompaları.
54. Hücre fraksiyonlama yöntemleri.
55. Lokal anestezik tetrail amonyumun biyofiziksel etki mekanizması nedir?
56. Ussing'in deneyimi ve planı.
57. Membrandaki lipit-lipid etkileşim kuvvetlerinin doğası. Araştırma yöntemleri.
Takvim tematik plan disiplinle
"Biyolojik zarların moleküler organizasyonu"
2011/2012 akademik yılı yıl (4. yıl, 7. dönem biyofizik WBF)
| tarih | HAYIR. | Eğitim modülünün türü ve adı | Eğitim modülü için eğitimsel ve metodolojik destek |
| DERSLER: | |||
| Canlı sistemlerin evrensel yapısal ve işlevsel oluşumları olarak biyolojik membranlar. | Ders notları. | ||
| Biyomembranların yapısal organizasyonu. | Ders notları. | ||
| Membran proteinleri ve lipidleri. | Ders notları. | ||
| Protein-lipid etkileşimleri. | Ders notları. | ||
| Membranların dinamik özellikleri. | Ders notları. | ||
| Membran yapısının modellenmesi. | Ders notları. | ||
| Membran yapısı hesaplamaları | Ders notları. | ||
| TOPLAM – 14 saat | |||
| Pratik alıştırmalar * | |||
| Membranların elektriksel kapasitansı ve empedansının hesaplanması. | Bölümün bilgisayar sınıfı. | ||
| Eritrosit zarının kalınlığının elektriksel iletkenliğe göre belirlenmesi. | Bölümün bilgisayar sınıfı. | ||
| Eritrosit membranlarının mekanik mukavemetinin incelenmesi. | Bölümün bilgisayar sınıfı. | ||
| Kolesterolün eritrosit membranlarının deforme olabilirliği üzerindeki etkisinin incelenmesi. | Bölümün bilgisayar sınıfı. | ||
| Eritrosit membranlarının kuvvetinin hesaplanması. | Bölümün bilgisayar sınıfı. | ||
| Eylem Araştırması manyetik alan eritrosit membranlarının mekanik özellikleri | Bölümün bilgisayar sınıfı. | ||
| Toplam – 22 saat |
* - her biri pratik ders 4 saat için tasarlanmıştır.
Onaylı bölüm toplantısında _____________________________________________
2. Bir fosfolipit molekülü, yanal difüzyon sonucu eritrosit zarı yüzeyinde 1 saniyede ne kadar yol kat eder? Yanal difüzyon katsayısı 10–12 m2/s olarak alınmıştır. 8 mikron çapındaki bir kırmızı kan hücresinin çevresi ile karşılaştırın.
3. Membran fosfolipitlerinin sıvı kristal durumdan jele faz geçişi sırasında çift tabakanın kalınlığı değişir. Membranın elektriksel kapasitansı nasıl değişecek? Membrandaki elektrik alan kuvveti nasıl değişecek?
4. Membranın (spesifik) elektriksel kapasitansı, eğer biliniyorsa, sıvı kristal durumdan jele geçiş sırasında nasıl değişecektir?
5. Yanal difüzyon katsayısı D = 12 μm2 / s ise, bir fosfolipid molekülü A'nın kapladığı alan ise, hareketsiz yaşamın süresini ve sarkoplazmik retikulumun zarlarındaki lipitlerin bir zar katmanından diğerine atlama sıklığını hesaplayın. = 0,7 nm2.
6. Membrandan akışı mol/m olan bir maddenin geçirgenlik katsayısını hesaplayınız. Maddenin hücre içindeki ve dışındaki konsantrasyonu mol/l'dir.
7. Dinlenme potansiyelinin 91 mV olması için hücre içi potasyum iyonu konsantrasyonunun dış konsantrasyonu kaç kez aşması gerekir? Hücrenin sıcaklığını hesaplayınız.
8. 10 nm membran kalınlığında difüzyon katsayısı 7,2 x 10 cm ve geçirgenlik katsayısı 14 cm/s ise, bir maddenin dağılım katsayısı K'yı hesaplayın.
9. Belirli bir hücrenin zarındaki madde moleküllerinin konsantrasyon farkı 48 mmol/l, zar ile çevre arasındaki dağılım katsayısı 30, difüzyon katsayısı 1,5*10, akı yoğunluğu 25 mol/l'dir. M. Bu zarın kalınlığını hesaplayınız.
10. Membran içindeki ve dışındaki bu maddenin konsantrasyonları arasındaki fark 0,5 * 10'a eşitse, membrandan akı yoğunluğu 8 * 10 cm / s'ye eşitse, Mycoplasma plazma zarının formamid için geçirgenlik katsayısını bulun.
17. Bir zardaki lipit gözeneğinin kritik yarıçapı, gözeneğin kenar gerilimine , zar yüzey gerilimine ve zar potansiyeline bağlıdır. Kritik gözenek yarıçapı için bir formül türetin. Membran potansiyeli yokluğunda kritik gözenek yarıçapını hesaplayın. Gözeneğin kenar geriliminin 10 – 11 N olduğunu ve lipit çift katmanının yüzey geriliminin 0,3 mN/m olduğunu varsayalım.
18. Membran fosfolipitlerinin sıvı kristal durumdan jele faz geçişi sırasında çift tabakanın kalınlığı değişir. Membranın elektriksel kapasitansı nasıl değişecek? Membrandaki elektrik alan kuvveti nasıl değişecek?
19. Membran fosfolipidlerinin sıvı kristal durumdan jele faz geçişi sırasında çift tabakanın kalınlığı değişir. Membranın elektriksel kapasitansı nasıl değişecek? Membrandaki elektrik alan kuvveti nasıl değişecek?
20. Sıvı kristal halde hidrofobik tabakanın kalınlığının 3,9 nm olduğu ve jelde olduğu biliniyorsa, sıvı kristal durumdan jele geçişi sırasında zarın (spesifik) elektriksel kapasitansı nasıl değişecektir? durum – 4,7 nm. Lipidlerin dielektrik sabiti 2.
21. İnsan kanının ozmotik basıncı 0,77 MPa'dır. 37 0 C sıcaklıktaki 200 ml suda izotonik fizyolojik bir çözeltide kaç mol NaCl tuzu bulunmalıdır?
22. Aynı örneğin NMR spektrumu tekrar kaydedildiğinde sıcaklık değişti ve spektrum çizgileri daraldı. Sıcaklık hangi yönde değişti: azaldı mı yoksa arttı mı?
23. Uzunluğu bulun elektromanyetik dalga ESR'nin 0,3 T manyetik indüksiyonlu bir manyetik alanda meydana geldiği yer. Lande faktörünü ikiye eşit alın.
24. Akım, yarıçapı 0,5 m olan bir devre boyunca akmaktadır. B devresinin manyetik momentinin biliniyorsa, bu akımın gücünü bulun.
26. Cilt sıcaklığı t 1 = 30 0 C ise, vücut yüzeyi S = 1 m 2 olan çıplak bir kişinin termal radyasyonunun gücünü belirleyin, çevre– t 2 =20 0 C. Cilt emme katsayısı k=0,9
27. İnsan vücudunun radyasyon yoğunluğu %2,62 arttı. Sıcaklık yüzde kaç arttı?
28. Gri bir cisim olduğunu düşünerek, insan vücudunun enerji parlaklığının maksimum spektral yoğunluğuna karşılık gelen dalga boyunu belirleyin. Cilt sıcaklığı t=30 0 C.
29. Bir çözeltideki konsantrasyonu c = 0,03 mol/l ise, çözeltinin optik yoğunluğu D = 1 ise, maddenin doğal molar absorpsiyon indeksini belirleyin. Küvet uzunluğu l= 2 cm.
30. Mikroskop altında kılcal damardaki kırmızı kan hücrelerinin hareketini gözlemleyerek kan akış hızını ölçebilirsiniz (). Aorttaki kan akışının ortalama hızı. Bu verilere dayanarak, çalışan tüm kılcal damarların toplamının aort kesitinden kaç kat daha büyük olduğunu belirleyin.
31. Bir elektron mikroskobunun içindeki hızlanma gerilimi U=100 kV, açıklık açısı u=10 -2 rad ise çözünürlük sınırını z hesaplayın.
32. Plazma viskozitesi normal hematokritte (c=45%) kan viskozitesini hesaplayın.
33. Aorttaki kan akışının laminer kaldığı maksimum dakika hacmi Qmax'ı hesaplayın. Aort çapı d=2 cm, kanın viskozitesi, yoğunluğu, Reynolds sayısının kritik değeri Re cr =2000.
34. Nabız dalgasının arter boyunca yayılma hızı v=10 m/s'dir. Duvar kalınlığı h = 0,7 mm, iç çapı d = 8 mm, kan yoğunluğu ise arterin elastikiyet modülünü E belirleyin.
35. Aortun yarıçapı 1,0 cm'dir; Aorttaki kanın akış hızı 30 cm/s'dir. Neden hıza eşittir kılcal damarların toplam kesit alanı 2000 cm2 ise kılcal damarlardaki kan akışı. (Her bir kılcal damarın çapını alın ve kılcal damarların sayısı bir milyondan fazladır).
36. Tıpta Doppler etkisi, bireysel biyolojik yapıların (örneğin kan, kalp kapakçıkları) hareket hızını belirlemek için kullanılır. Hareketli bir nesneden yansıyan ultrasonik sinyalin frekansındaki değişim, hızıyla nasıl ilişkilidir?
37. Yatay olarak yerleştirilmiş bir şırınganın pistonuna F = 10 N'luk bir kuvvet uygulanmaktadır. İlacın yoğunluğu ve piston çapı d = 7 mm ise, şırınga iğnesinden ilacın akış hızını v belirleyin. ve alanı iğnenin kesit alanından çok daha büyüktür.
38. Gliserinle dolu bir kapta çapı d=4 mm olan hava kabarcığı hangi v hızıyla yüzer? Gliserinin kinematik viskozitesi, yoğunluğu havanın yoğunluğundan çok daha fazladır.
39. Bazı hastalıklarda damarlardaki kritik Reynolds sayısı 1160'a eşit olur. Çapı 2 mm olan bir damarda laminer akıştan türbülanslı akışa geçişin mümkün olduğu kan hareketinin hızını bulun.
40. Ses seviyesi 120 von, aynı mesafede sessiz bir konuşma ise 41 vondur. Yoğunluk oranını belirleyin.
42. Ses şiddeti 10-2 W/m2. Ortamın (havanın) akustik direnci 420 kg/m2s ise ses basıncını bulunuz.
43. L E = 160 arka plan ses seviyesinde yırtılma meydana gelirse kulak zarının yırtılabileceği 1000 Hz frekanslı saf bir ton için ses basıncının genlik değerini belirleyin. (Cevabı pascal ve atm cinsinden ifade ediniz.)
44. Tıbbi hammaddelerin ısıl işlemine yönelik bir tesisteki elektrikli ısıtıcı, 20 0 C sıcaklıkta 1 litre viskoz suyu 10 dakikada buharlaştırır. 0,5 mm kesitli bir nikrom telin uzunluğunu belirleyin. 2, tesisatın 120 V'luk bir voltajla beslendiğini ve verimliliğinin% 80 olduğunu dikkate alırsak?
45. Emici olmayan bir çözücü içindeki aspirin çözeltisinden geçen ışığın yoğunluğu, emilim nedeniyle üç kat azalır. Aspirin moleküllerinin konsantrasyonu n 0 =10 20 m -3. Çözeltideki ışığın yolu = 150 mm. Aspirinin etkili emilim kesitini belirleyin.
46. Nabız dalgasının hızının v = 10 m/s'ye eşit olduğunu, kalp salınımlarının uyumlu olduğunu dikkate alarak, arterin birbirinden belirli uzaklıkta bulunan iki noktası arasındaki nabız dalgasındaki faz farkını belirleyin. = 1,2 Hz frekansı.
49. Kas dokusunu ısıtmak için düz elektrotlara U 0 = 250 V genlikli ve frekansı = 10 6 Hz olan bir voltaj uygulanır. Devrenin bu bölümünün aktif direnci R=10 3 Ohm'dur; kapasite C=F. T salınım süresi boyunca ve t=10 dakika boyunca elektrotlar arasındaki doku hacminde açığa çıkan ısı miktarını belirleyin.
50. İyontoforez, ilaçların insan vücuduna verilmesi için kullanılır. S = 5 cm2 elektrot alanıyla 0,05 mA/cm2 akım yoğunluğunda t = 10 dakika boyunca hastaya uygulanan ilaç maddesinin tek başına iyonize iyonlarının sayısını belirleyin.
SINAV SORULARI
Biyolojik membranlar. Biyolojik membran çeşitleri ve fonksiyonları.
Membran lipidlerinin çeşitleri ve özellikleri. İki katmanlı lipit yapıları.
Kolesterol. Membrandaki lipitlerin dinamiği. Membrandaki faz geçişleri.
Membran proteinleri. Membran proteinlerinin çeşitleri ve fonksiyonları.
Biyolojik membranların yapısı.
Yapay membranlar. Lipozomlar.
Membranların yapısını inceleme yöntemleri.
Kılcal damar olayları, biyoloji ve tıptaki önemi. Gaz embolisi.
Maddelerin biyolojik zarlardan taşınması Maddelerin hücreye nüfuz etme yöntemleri.
Taşıma türleri. Basit difüzyon.
Elektrolit olmayan maddelerin biyolojik zarlardan taşınması.
Pasif taşımanın temel mekanizmaları.
İyon taşıma. Maddelerin kanallarda iyon taşınması.
Biyolojik membranların geçirgenlik mekanizmaları. İyon kanallarının ve taşıyıcıların yapısı ve işlevleri. Elektrojenez mekanizmaları.
Biyolojik membranlardan aktif taşıma.
Elektrokimyasal membran potansiyellerinin moleküler mekanizmaları ve sinir impulsunun uyarılabilir bir lif boyunca yayılması.
Elektriksel uyarılabilirlik kavramı . Dinlenme potansiyelleri .
Membran potansiyelini ölçme yöntemleri. Mikroelektrot teknolojisi.
Aksiyon potansiyeli . Aksiyon potansiyelinin oluşma ve yayılma mekanizması.
Elektromekanik membran potansiyellerinin moleküler mekanizmalarını inceleme yöntemleri.
Sinir uyarısının uyarılabilir bir lif boyunca yayılması.
Tıbbi ve biyolojik bilgi için sensörler. Sensör türleri.
Sensörlerin amacı ve sınıflandırılması, özellikleri.
Metallerde ve yarı iletkenlerde termoelektrik olaylar.
Sıcaklık sensörlerinin kalibrasyonu ve bir maddenin sıcaklığının belirlenmesi.
Biyoelektrik sinyal toplamak için elektrotlar.
Hodgkin-Huxley modelinde iyonik akımlar.
Hücre zarlarındaki iyon kanalları. İyon kanalının yapısı.
Kardiyomiyosit aksiyon potansiyeli oluşumunun mekanizması.
Membran potansiyelleri. Kalp hücresinin aksiyon potansiyeli.
Fiziksel Temeller elektrokardiyografi. Cihaz, elektrokardiyografın çalışma prensibi. EKG kaydına temel yaklaşımlar.
EKG kaydı ve analiz ilkeleri.
Elektroensefalografi. Temel EEG ritimleri. İşlevsel önemi.
EEG kaydı ve analiz ilkeleri. Fonksiyonel testler.
Piramidal nöronların ana elektriksel aktivite türleri.
37. Enerji seviyeleri moleküller (moleküllerin elektronik, titreşim ve dönme enerjisi).
38.Işığın emilmesi sırasındaki elektronik geçişler.
39. Biyolojik açıdan önemli bazı bileşiklerin moleküllerinin absorpsiyon spektrumları.
40. Spektrumları kullanarak fotobiyolojik süreçleri inceleme yöntemleri.
41. Spektrofotometrelerin tasarımı ve çalışma prensibi .
42. Biyolojik sıvılardaki maddelerin konsantrasyonunu belirlemek için spektrofotometrik araştırma yöntemlerinin incelenmesi.
43. Biyolojik sistemlerin lüminesansı.
44. Lüminesans. Çeşitli türlerışıldama.
45. Fotolüminesans. Stokes kuralı.
46. Floresan kuantum verimi. Üçlü seviye ve fosforesans.
47. Fotolüminesans kalitesi ve niceliksel analiz biyolojik nesneler.
48. Lüminesans mikroskobu. Kemilüminesans, kemilüminesans üretim mekanizması
49.Fotobiyolojik süreçlerin birincil aşamaları.
50. Fotobiyolojik eylemin spektrumları.
51. Birincil fotobiyokimyasal reaksiyonların ürünlerinin incelenmesi.
52. Proteinlerin birincil fotokimyasal reaksiyonları.
53. DNA'nın fotokimyasal dönüşümü.
54. Yüksek yoğunluklu eylemin özellikleri lazer radyasyonu DNA'da.
55. Fotoreaktivasyon ve fotokoruma.
56.Ultraviyole ışığın biyolojik zarlar üzerindeki etkisi.
57. Işığa duyarlı hale getirilmiş fotobiyolojik süreçler.
58. Biyolojik nesnelerin mikroskopide incelenmesi.
59. Biyolojik nesnelerin mikroskopisi için özel teknikler
60. Bir nesnenin görüntüsünü oluşturan mikroskobun optik sistemi.
61. Optik mikroskobu büyütme formülü.
62. Kas kasılmasının biyofiziği . Kayan ipliklerin modeli.
63. Kas biyomekaniği. Hill denklemi.
64. Tek kasılma gücü. Kas kasılmasının simülasyonu.
65. Elektromekanik arayüz
66. Dolaşım sistemi(arterler, damarlar). Kan dolaşımının mekanizması
67.Büyük damarlarda kan hareketi.
68.Mikrodamarlarda kan akışının organizasyonu.
69. Kılcal damarlardaki kan hücrelerinin hareketi.
70. Kanın reolojik özelliklerini belirleyen faktörler.
71. Kırmızı kan hücrelerinin kılcal damarlardaki yönelim biçimleri.
72. Damarlardaki kan hareketinin hemodinamik modelleri.
73. Kan dolaşımı boyunca kan hareketinin genel fiziksel ve matematiksel yasaları.
74. Çeşitli organ ve dokuların reografisi . Kan dolaşımını inceleme yöntemleri.
75. Reografik eğri analizinin kayıt yöntemleri ve ilkeleri. İntegral ve bölgesel reografi.
76. Şok ve anlık emisyonların dolaylı olarak kaydedilmesi yöntemleri. Bilgisayarla bütünleşik reografi.
77. Ses ve biyolojik dokuların etkileşiminin fiziksel temeli.
78. Tıbbi cihaz ve aparatların sınıflandırılması.
79.Bir ölçüm dönüştürücüsünde dönüştürülen enerji biçimleri.
80. Tedavi amaçlı tıbbi cihazlar.
81. Tedavi amaçlı elektronik tıbbi ekipman.
82. Yüksek frekanslı tedavi yöntemleri (HF, UHF, mikrodalga vb.) ve bunların biyofiziksel etkileri.
83.UHF terapi aparatının tasarımı ve çalışma prensibi.
84. Doğru akımın kullanımına dayalı tedavi tekniği
85. Galvanizleme aparatının tasarımı ve çalışma prensibi. Galvanizlemenin fiziksel temeli
86. Fotoelektrik dönüştürücüler.
87. Tıbbi intraskopinin temel teknik araçları.
88. Sensörlerin tasarımları ve temel özellikleri.
89. Dış solunum fonksiyonunu ölçen cihazlar
90. Hareket kaydı göğüs nefes alma hareketleri sırasında. Pnömografi, spirometri, spirografi.
Pratik becerilerin listesi
EEG kaydını gerçekleştirin., RG
EKG'yi standart uçlara kaydedin;
EKG olgularının oluşumunu ve bunların tespitine yönelik yöntemleri açıklayabilecektir.
Elektrokardiyografik tanı oluşturmayı öğrenin.
fiziksel parametreleri kaydedin,
hesaplamalı araçları kullanarak süreç ölçüm sonuçları;
fotometrik aletler kullanarak maddelerin konsantrasyonunu ölçün.
biyomedikal araştırmalarda biyolojik bir nesnenin ve teknik araçların optimal şekilde birleştirilmesi sorununu çözmek;
tıbbi sorunları çözerken doğru teknik araçları seçin
Aktif taşıma - kimyasal enerjinin küçükten büyüğe doğru harcanmasıyla ortaya çıkan molekül ve iyonların transferi.
Bu durumda nötr moleküller daha yüksek konsantrasyonlu bir alana aktarılırken, iyonlar da elektrik alanından kendilerine etki eden kuvvetlere karşı aktarılır. Böylece aktif taşıma, gradyanların (öncelikle konsantrasyon ve elektriksel) etkisi altında gerçekleşmesi gereken maddelerin taşınmasının tersi yönde transferini gerçekleştirir. Enerji, özel bir molekülün hidrolizi yoluyla elde edilir. kimyasal bileşik- adenosin trifosforik asit (ATP). Bir ATP molekülünün bozunma enerjisinin, dışarıdaki üç sodyum iyonunu uzaklaştırmaya ve hücreye iki potasyum iyonu sokmaya yeterli olduğu deneysel olarak tespit edilmiştir. Aktif taşımanın diyagramı Şekil 13'te gösterilmektedir.
Bir aktif merkezle dış ortamdan bir potasyum iyonu, diğer merkezle iç ortamdan bir sodyum iyonu yakalayan sistem, ATP tüketerek zarın içinde 180° döner. Sodyum iyonu hücrenin dışına çıkar ve orada ayrılır, potasyum iyonu da içeri girerek serbest kalır, ardından protein molekülü orijinal pozisyonunu alır ve her şey yeniden başlar.
Aktif taşıma nedeniyle hücre, kendi içinde yüksek konsantrasyonda potasyum ve düşük konsantrasyonda sodyum tutar. Bu durumda iyonlar konsantrasyon gradyanlarına karşı hareket edebilir (gaza benzetme: gazın düşük basınçlı bir kaptan yüksek basınçlı bir kaba pompalanması).
Şekil 13. Aktif taşıma şeması
Maddelerin biyolojik membranlardan aktif taşınması büyük önem taşımaktadır. Aktif taşıma nedeniyle vücutta yaşam süreçlerini destekleyen konsantrasyon gradyanları, elektriksel potansiyel gradyanları, basınç gradyanları vb. yaratılır, yani termodinamik açısından aktif taşıma, vücudu denge dışı bir durumda tutar ve destekler. hayat.
Maddelerin biyolojik zarlar yoluyla aktif taşınmasının varlığı, ilk olarak Ussing'in (1949) deneylerinde, sodyum iyonlarının kurbağa derisi yoluyla transferi örneğini kullanarak kanıtlanmıştır (Şekil 14).
Pirinç. 14. Ussing deneyinin şeması (A - ampermetre, V - voltmetre, B - pil, P - potansiyometre)
Ussing'in normal Ringer çözeltisiyle doldurulmuş deney odası, yeni izole edilmiş kurbağa derisiyle iki parçaya bölündü. Şekil 14'te, solda derinin dış mukozal yüzeyi, sağda ise iç seröz yer almaktadır. Bir kurbağanın derisinden sodyum iyonlarının akışı gözlendi: soldan sağa dıştan iç yüzeye ve sağdan sola - içten dış yüzeye.
Ringer çözümünü bölen kurbağa derisinde potansiyel bir fark ortaya çıktı; derinin iç tarafı dış tarafa göre pozitif bir potansiyele sahipti. Kurulumda kurbağanın derisindeki potansiyel farkının sıfıra ayarlandığı ve bir voltmetre ile kontrol edilen bir voltaj dengeleme ünitesi vardı. Ayrıca içeride ve dışarıda aynı iyon konsantrasyonu korundu. Bu koşullar altında, eğer sodyum iyonlarının bir kurbağanın derisinden taşınması yalnızca pasif taşıma ile belirleniyorsa, o zaman sodyum iyonlarının akışları birbirine eşit olmalı ve devrede akım olmayacaktır.
Bununla birlikte, deneysel koşullar altında (elektrik potansiyeli ve konsantrasyon gradyanlarının yokluğu) kurbağanın derisinden bir elektrik akımının aktığı, dolayısıyla yüklü parçacıkların tek yönlü bir aktarımının meydana geldiği keşfedildi. Akımın deriden dış ortamdan iç ortama doğru aktığı tespit edilmiştir. Etiketli atom yöntemini kullanarak, sodyumun içeriye doğru akışının dışarı doğru akışından daha büyük olduğu gösterilmiştir.
Bu amaçla deney odasının sol çözümü, radyoaktif izotoplar Na 22 ve sağda - Na 24. Na 22 izotopu, sert γ kuantumunun emisyonu ile bozunur. Na 24'ün bozunmasına yumuşak β radyasyonu eşlik eder. γ - ve β - radyasyonlarının kaydı, Na 22 akışının Na 24 akışından daha büyük olduğunu gösterdi. Bu deneysel veriler, sodyum iyonlarının kurbağanın derisinden taşınmasının pasif taşıma denklemine uymadığını reddedilemez bir şekilde göstermiştir. Bu nedenle aktif transfer gerçekleşir. Daha sonraki deneyler, kurbağanın derisindeki ATP rezervlerinin tükenmesinin, sodyum iyonlarının tek yönlü akışının tamamen durmasına yol açtığını gösterdi.
3. Öğrencilerin sınıftaki etkinliklerinin amacı:
Öğrenci şunları bilmelidir:
1. Hücrenin işleyişinde zarın rolü.
2. Membranların yapısı, yapısı ve modelleri.
3. Membran fonksiyonları.
4. Membranların fiziksel özellikleri.
5. Fick denklemi.
6. Nernst-Planck denklemi.
7. Partiküllerin membrandan pasif taşınma türleri.
8. Partiküllerin membran boyunca aktif taşınması.
Öğrenci şunları yapabilmelidir:
1. Membranın yapısını açıklayınız.
2.Yapay membran modellerini açıklayabilecektir.
3. Membrandan pasif taşınmanın mekanizmasını açıklayınız.
4. Membrandan aktif taşınmanın mekanizmasını açıklayınız.
5. Durumsal sorunları çözün.
1. Biyolojik zarların yapısı.
2. Membranın sıvı mozaik modeli.
3. Yapay membran modelleri.
4. Hücre zarının temel fonksiyonları.
5. Membranların fiziksel özellikleri.
6. Moleküllerin (atomların) membrandan transferi. Fick'in denklemi.
7. İyonların membranlardan transferi. Nernst-Planck denklemi.
8. Moleküllerin ve iyonların membranlardan pasif taşınma türleri.
9. Aktif taşıma. Ussing'in deneyimi.
10. Durumsal sorunları çözmek.
5.Başlangıç bilgi seviyesini kontrol etmek için soru listesi:
1. Biyolojik zarlar nelerdir?
2. Membranın temeli nedir?
3. Neden fizikokimyasal (yapay) membran modelleri kullanılıyor?
4. Membranın sıvı mozaik modelini tanımlayınız.
5. Yanal difüzyon nedir? flop-flop geçişi?
6. Membranın temel görevleri nelerdir ve nelerdir?
7. Fick ve Nernst-Planck denklemlerini yazın. Hangi süreçleri tanımlıyorlar?
8. Hareketlilik ne denir?
9. Pasif taşıma nedir? Ne tür pasif taşıma vardır?
10. Aktif taşıma nedir? Nasıl başarılır?
11. Maddelerin aktif taşınmasının önemi nedir?
12. Zardan madde ve yük aktarımı olayını açıklayınız.
13. Bir hücre yerleştirilirse ne olur? temiz su?
6 . Son bilgi seviyesini kontrol etmek için soru listesi:
1. Model lipid membranları tanımlayın. Nerede kullanılıyorlar?
2. Membranların fiziksel özelliklerini tanımlayabilecektir.
3. Membran fosfolipitlerinin sıvı kristal durumdan jele faz geçişi sırasında çift tabakanın kalınlığı değişir. Membranın elektriksel kapasitansı nasıl değişecek? Membrandaki elektrik alan kuvveti nasıl değişecek?
4. Fick denklemini biyolojik bir zara uygulayın.
5. Nernst-Planck denklemini yazın ve açıklayın.
6. Yüksüz parçacıkların difüzyonu için Nernst-Planck denkleminin Fick denklemine indirgendiğini gösterin.
7. Pasif taşıma türlerini açıklayınız.
8. Hücre zarlarının su molekülleri için geçirgenliği iyonlara göre yaklaşık 10 kat daha fazladır. İzotonik durumdaysa ne olur? sulu çözelti Kırmızı kan hücrelerinin bulunduğu yer, ozmotik olarak aktif bir maddenin (örneğin Na+ iyonları) konsantrasyonunu arttırır mı?
9. Ussing'in deneyimini anlatın.
7. Sorunları çözün:
1. Bir fosfolipid molekülü, yanal difüzyon sonucu eritrosit zarı yüzeyinde 1 saniyede ne kadar yol kat eder? Yanal difüzyon katsayısı 10-12 m2/s'ye eşit alınır. 8 mikron çapındaki bir kırmızı kan hücresinin çevresi ile karşılaştırın.
2. Hücre içi bir mikroelektrot ile ölçülen akson zarının spesifik elektriksel kapasitansının 0,5 μF/cm2'ye eşit olduğu ortaya çıktı. Düz kapasitör formülünü kullanarak, dielektrik sabiti 2 olan bir membranın hidrofobik katmanının kalınlığını tahmin edin.
3. Membran-elektrolit arayüzündeki çift tabakanın kalınlığı Debye yarıçapı ile karakterize edilir δ . Tanımlamak δ membranı çevreleyen elektrolit çözeltisinin yalnızca aşağıdaki konsantrasyona sahip potasyum iyonları içerdiği durum için: 1) 10 -5 mol/l; 2) 10-2 mol/l.
4. Solüsyonda 10-5 mol/l konsantrasyonda bulunan kalsiyum iyonları ve 10-4 mol/l konsantrasyonda sodyum iyonları tarafından oluşturulan Debye tarama yarıçapını bulun. Nasıl değişecek δ, eğer çözelti sadece 10-4 mol/l konsantrasyonda kalsiyum iyonları içeriyorsa?
5. Bir zardaki lipit gözeneğinin kritik yarıçapı, gözeneğin kenar gerilimine, zarın yüzey gerilimine ve zar potansiyeline bağlıdır. Kritik gözenek yarıçapı için bir formül türetin. Membran potansiyeli yokluğunda kritik gözenek yarıçapını hesaplayın. Gözeneğin kenar geriliminin 10-11 N olduğunu, lipit çift katmanının yüzey geriliminin 0,3 mN/m olduğunu varsayalım.
6. Atmosferdeki molar oksijen konsantrasyonu bir ile= 9 mol/m. Oksijen, böceklerin vücut yüzeyinden trake adı verilen tüpler aracılığıyla içeriye doğru yayılır. Ortalama trakeanın uzunluğu yaklaşık olarak H= 2 mm ve kesit alanı S= 2∙10 -9 m2. Böceğin içindeki oksijen konsantrasyonunun ( İle) atmosferdeki oksijen konsantrasyonunun yarısı ise trakeadaki difüzyon akısını hesaplayın. Oksijen difüzyon katsayısı D= 10 -5 m2/sn.
7. Fosfolipid çift katmanı, biyolojik zarı bir kapasitöre benzetir. Membran maddesi dielektrik sabiti olan bir dielektriktir ε = 4. Membran yüzeyleri arasındaki potansiyel fark sen= 0,2 V kalınlıkta D= 10nm. 1 mm2'lik bir zarın elektrik kapasitansını ve içindeki elektrik alan kuvvetini hesaplayın.
8. Bir hücrenin yüzey alanı yaklaşık olarak eşittir S=5∙10 -10 m2. Membranın spesifik elektriksel kapasitesi (birim yüzey başına kapasite) Mahkeme= 10 -2 F/m2. Bu durumda hücreler arası potansiyel eşittir sen= 70mV. Şunları belirleyin: a) membran yüzeyindeki yük miktarı; b) bu yükü oluşturan tek değerlikli iyonların sayısı.
9. Eritrositin plazma zarındaki Na+ - K + - ATPaz enzimi altı döngüyü tamamladı. Ne kadar sodyum ve potasyum iyonu aktif olarak taşındı? Bir mol ATP'nin hidrolizine 33,6 kJ salınımı eşlik ediyorsa bu durumda ne kadar enerji tüketilirdi? Enerji birleştirme işleminin verimliliği %100 olarak kabul edilir.
8. Bağımsız çalışmaöğrenciler:
Antonov V.F ve arkadaşlarının ders kitabına göre (§ 15.4.), kendinizi tanıyın. fiziksel yöntemlerle Membran kalınlığının belirlenmesi.
9. Kronokart eğitim oturumu:
1. Organizasyon anı– 5 dakika
2. Konunun analizi – 50 dk.
3. Durumsal sorunları çözmek – 40 dk.
4. Mevcut bilgi kontrolü – 30 dk
5. Dersin Özetlenmesi – 10 dk.
10. Liste eğitim literatürü derse:
1. Remizov A.N., Maksina A.G., Potapenko A.Ya. Tıbbi ve biyolojik fizik, M., Bustard, 2008, §§ 11.1, 11.2, 11.5, 11.6.
Kan ve kırmızı kan hücreleri. Kanla ilgili materyaller yayınlamaya devam ediyoruz.
Kırmızı kan hücresi neye benziyor? Kan dolaşımındaki normal fizyolojik koşullar altında, kırmızı kan hücreleri, kenarlar boyunca eşit kalınlaşmalar ve merkezi daha hafif bir kısım olan solgunluk ile çift içbükey bir şekle sahiptir.
Işıklı optik incelemede, rutin olarak asidik boyalarla boyanan normal bir eritrosit, çapı 6,9-7,7 ve 9,0 mikrona kadar olan bir disk şeklindedir. Kırmızı kan hücreleri boyutlarına bağlı olarak mikro ve makrositlere ayrılır, ancak bunların büyük bir kısmı normositler/diskositlerle temsil edilir.
Eritrositlerin morfofonksiyonel özellikleri
Bir eritrosit, ortalama hacmi 90.0 µm3 ve alanı 142 µm2 olan, çekirdeksiz, çift içbükey bir hücredir. Maksimum kalınlığı 2,4 mikron, minimum kalınlığı ise 1 mikrondur.
Kurutulmuş preparasyonda kırmızı kan hücresinin ortalama boyutu 7,55 mikrondur; Kuru maddesinin %95'i demir içeren protein hemoglobinden, yalnızca %5'i diğer maddelerden (diğer proteinler ve lipitler) gelir. Bu tür hücreler, sağlıklı bir kişinin kırmızı kan hücrelerinin mutlak çoğunluğunu (%85'ten fazlasını) temsil eder.
Eritrosit soyunun nükleer formları, sitoplazmalarında granül bulunmaması nedeniyle lökosit soyunun çoğu hücresinden kolayca ayırt edilebilir (hatalar yalnızca patlama hücrelerini tanımlarken mümkündür). Eritroblastlar daha granüler ve yoğun nükleer kromatin içerir.
Eritrosit diskinin merkezi boşluğu (solgunluk), yüzeyinin% 35 ila 55'ini oluşturur ve enine kesitte eritrosit, bir yandan hemoglobinin korunmasını sağlayan ve diğer yandan da çörek şeklindedir. diğeri eritrositin en ince kılcal damarlardan bile geçmesini sağlar. Şu anda mevcut olan eritrosit yapısına ilişkin modeller, bu hücrenin spesifik özellikleri, özellikle de deforme edici basınca karşı duyarlılığına rağmen bükülmeye ve toplam yüzeydeki artışa direnen kabuğunun spesifik özellikleri fikrine karşılık gelmektedir.
Literatür verileri, eritrosit zarının boyutunun ve deforme olabilirliğinin, yüksek göç kabiliyeti, metabolik süreçlere katılım (öncelikle oksijen değişiminde) dahil olmak üzere bu hücrelerin normal işleyişiyle ilişkili en önemli özellikleri olduğunu göstermektedir.
Eritrositlerin mikroelastometrik özelliklerindeki değişiklikler ve diskositlerin diğer morfolojik formlara "dönüşümü" çeşitli ajanlardan kaynaklanabilir. Bu nedenle, yüzey büyümelerinin ortaya çıkması, zarın esnekliğinde bir azalmaya yol açar; bu, eritrositin deformasyon sürecinde ortaya çıkan karşıt kuvvetlerden kaynaklanabilir; Hücrelerdeki ATP konsantrasyonu azaldıkça deformasyon artar.
Hücre zarının bütünlüğü ihlal edilirse, eritrosit karakteristik şeklini kaybeder ve hemolize uğrayan bir sferoplasta dönüşür. Eritrosit (diskosit) zarının yapısı baştan sona aynıdır; ve çeşitli yerlerinde çöküntüler ve çıkıntılar görülebilmesine rağmen, hücre içi veya hücre dışı basınçta ±%15'lik bir yayılımla meydana gelen değişiklikler, tüm hücrenin büzülmesine neden olmaz çünkü önemli bir "deformasyon önleme" rezervine sahiptir. . Eritrosit zarı, eritrositin kan dolaşımında dolaşımı sırasında ortaya çıkan çeşitli faktörlerin etkilerine dayanabilecek yeterli esnekliğe sahiptir.
Eritrosit zarının bileşimi şunları içerir: fosfolipidler (%36,3), sfingomiyelinler (%29,6), kolesterol (%22,2) ve glikolipitler (%11,9). İlk iki element, sulu bir ortamda amfifilik moleküllerdir ve karakteristik bir lipit çift katmanı oluşturur; bu katman, aynı zamanda eritrosit içinde hücre iskeleti ile ilişkili entegre protein molekülleri tarafından da nüfuz eder.
Membran lipitleri sıvı haldedir ve düşük viskoziteye sahiptir (suyun viskozitesinin yalnızca 10-100 katı). Membranın dış yüzeyinde lipitler, sialik asit, antijenik oligosakkaritler ve adsorbe edilmiş proteinler bulunur; zarın iç yüzeyi glikolitik enzimler, sodyum ve kalsiyum, ATPaz, glikoproteinler ve hemoglobin ile temsil edilir.
Membranın lipit çift katmanı üç işlevi yerine getirir: iyonlar ve moleküller için bir bariyer işlevi, reseptörlerin ve enzimlerin (proteinler, glikoproteinler, glikolipitler) işleyişi için yapısal bir temel ve mekanik bir temel. Özel bir solunum fonksiyonunun (oksijen veya karbon dioksitin taşınması) uygulanmasında ana rol, lipit çift katmanına "yerleşik" olan membran proteinleri tarafından oynanır. Olgun kırmızı kan hücreleri, nükleik asitleri ve hemoglobini sentezleme yeteneğine sahip değildir; bu hücrelerin oldukça uzun bir ömrünü (120 gün) sağlayan düşük düzeyde bir metabolizma ile karakterize edilirler.
Kırmızı kan hücresi yaşlandıkça yüzey alanı azalırken hemoglobin içeriği değişmeden kalır. "Olgun" yaşta kırmızı kan hücrelerinin uzun süre sabit kaldığı tespit edilmiştir. kimyasal bileşim ancak hücreler yaşlandıkça içerikleri kimyasallar giderek azalır. Eritrosit hücre iskeleti, bu son derece uzmanlaşmış hücrenin işlevini ve biçimini destekleyen özel membran alanlarını organize eden multigen ve membranla ilişkili protein "aileleri" tarafından oluşturulur ve kontrol edilir.
Kırmızı kan hücresinin elektrik potansiyeli
Eritrosit zarı %50'ye kadar protein, %45'e kadar lipit ve %10'a kadar karbonhidrat içerir. Sağlam hücrelerin yüzeyinde, yüklerin "ağ" dağılımı, hücrenin yüzey negatif yükünün %62'sine kadar belirleyen sialik (nötramik) asit içeren bir glikoprotein tarafından belirlenir.
Her elektrik yükünün bu asidin 1 molekülüne karşılık geldiğine inanılmaktadır. Eritrosit yüzeyinden sialik asit kaybı, elektroforetik hareketliliğinde (EPM) bir azalmaya ve katyon taşınmasının baskılanmasına yol açar. Sonuç olarak, hücrelerin yüzeyinde, katyonik ve anyonik gruplar tarafından belirlenen bir yük "mozaiği" vardır ve bunların oranı, eritrositlerin genel elektrik yükünü belirler.
Optimum homeostazis durumunu sürdürmek için kan hücrelerinin sabit bir yüke sahip olması gerekir. EPP'nin yüksek stabilitesi, düzenlemesinin ince bir mekanizmasıyla sağlanır - eritrosit membranlarındaki lipit peroksidasyon (LPO) işlemlerinin dengesi ve antioksidan sistemin koruyucu etkisi.
Antikorlara yönelik reseptörlerin eritrosit zarı üzerinde yer aldığı ve yüzeyde az miktarda bulunmasının bile vücuttaki normal fizyolojik fonksiyonları bozabileceği ve eritrositlerin EFP'sini değiştirebileceği ampirik olarak tespit edilmiştir. Hemoglobin ve EPP içeriği kesin olarak koordine edildiğinden, bu ikincideki hemoglobin seviyesini etkileyebilir.
Vücuttaki olumsuz faktörlere aşırı maruz kalma sırasında lipit peroksidasyon ürünlerinin eritrositlerin elektrokinetik özelliklerini etkilediğini de hesaba katmak gerekir. Bu da membranlarındaki peroksit işlemlerinin hızına yansıyor.
Benzer şekilde yüklü eritrosit hücrelerinin elektrostatik itişi (Chizhevsky'ye göre “itme”) sayesinde, ikincisi kan damarlarında serbestçe hareket ederek oksijen taşıma işlevini yerine getirir. Bu nedenle, şarj stabilitesinin ihlali, vücuttaki patolojik değişikliklerin ayrılmaz bir göstergesi olarak düşünülebilir.
