Biofizica Totalizarea 1 - by [PDF]

  • 0 0 0
  • Gefällt Ihnen dieses papier und der download? Sie können Ihre eigene PDF-Datei in wenigen Minuten kostenlos online veröffentlichen! Anmelden
Datei wird geladen, bitte warten...
Zitiervorschau

Autor : D.I. Croitoru Osmoza 1)Definiția membranei semipermeabile Membrana semipermeabilă este membrana biologică ce are proprietatea de a separa moleculele de solvent de cele de solvit prin transport selectiv (permeabilitate selectivă) 2)Definiția osmozei Osmoza este difuzia care datorită mișcării de agitație termică va avea loc împotriva gradientului de concentrație(spre soluția mai concentrată) 3)Presiunea osmotică Presiunea osmotică este raportul dintre forța depusă pe suprafața soluției la suprafața soluției, se măsoară în N/m2 în SI 4)Legea concentrației, Legea temperaturii, Legea lui Van’t Hoff și Legea lui Dalton - Legea concentrației : Presiunea osmotică a unei soluții diluate la temperatură constantă este direct proporțională cu concentrația molară Pos= Kt x Cm -Legea temperaturii : Presiunea osmotică a unei soluții diluate la concentrație constant este direct proporțională cu temperature absolută T Pos= Kc x T -Legea lui Van’t Hoff:Presiunea osmotică nu depinde nici de natura solventului, nici de natura substanței dizolvate, depinde doar de numărul de particule într-o unitate de volum Pos x V = V(nr de moli) x R x T -Legea lui Dalton: Presiunea osmotică totală a unui amestec de soluții este egală cu suma presiunilor osmotice a fiecărei soluții în parte Pos(tot)=Pos1+Pos2+...+Posn 5)Soluții izotonice, hipertonice și hipotonice Izotonică – La temperaturi și concentrații molare egale, presiunea osmotică a două soluții diferite care au solventul comun, este aceeași.

Hipotonică – Mediul cu presiunea osmotică mai mică în raport cu alt mediu. Hipertonică – Soluția cu o presiune osmotică mai mare în raport cu altă soluție 6) Osmometrul Dutrochet - În osmometru se introduce o soluție de zahăr până la nivelul interior al tubului vertical -Osmometrul se scufundă într-un vas cu apă distilată care trebuie să fie la același nivel cu soluția din interiorul osmometrului -Conform procesului de osmoză, soluția diluată cu mediul hipoton va trece prin membrana semipermeabilă a mediului hiperton și lichidul din vasul interior se va urca ăn vasul capilar -Înălțimea maximă este presiunea osmotică a soluției. 7) Crioscopul Beckmann -Este un vas confecționat din sticlă, respectiv în el se introduce gheață și sare -Se introduc două eprubete din sticlă, coaxiale -Eprubeta interioară este prevăzută cu două brațe laterale și pe axă cu un dop perforat prin care se introduce termometrul Beckmann, stratul de aer dintre eprubete permite o răcire lentă a soluției -Starea de suprafuziune se realizează agitând cu o bară magnetică, pusă în rotație cu ajutorul unui magnet în formă de potcoavă. 8) Fenomene de turgescență, hemoliză și plasmoliză Turgescența are loc în cadrul pătrunderii apei din mediile hipotonice în interiorul celulei. Plasmoliza are loc la ieșirea apei din celulă, spre mediul hipertonic, provocând separarea celor două membrane vegetale. Hemoliza are loc în cadrul fenomenului de turgescență în sânge. 9)Dializa. Rinichiul artificial. Dializa reprezintă procesul de trecere a substanțelor lichide de o parte și de alta a unei membrane semipermeabile. Astfel componentele celor două amestecuri vor trece prin membrană in sensul gradientului de concentrație până la egalizarea concentrației pe ambele fețe ale membrane.

Rinichiul artificial reprezintă un system de tuburi capilare membranare, prin care în timpul procedurii, în permanență circulă sângele, pe lângă aceste tuburi, în direcție opusă circulă lichidul de dializă. 10)Importanța osmozei pentru medicină -Determinarea punctului Crioscopic poate oferi informație despre concentrația molecular a serului sanguin sau a altor lichide biologice. -Calculul presiunii osmotic permite studiul funcționării diferitor sisteme fiziologice -Comparand presiunile osmotice a diferitor lichide normale si patologice, se pot urmari anumite aspecte ale metabolismului hidroelectric, a funcției renale

Electroforeza 1)Electroforeza. Tipurile de electroforeză care se disting în funcție de mediu -Fenomenul electrocinetic în care are loc mișcarea orientată într-un anumit mediu a particulelor încărcate electric, indiferent de proveniența lor, sub acțiunea câmpului electric exterior, se numește electroforeză. -Se disting următoarele tipuri de electroforeză: a)electroforeza în coloane de lichid b)electroforeza în corpuri poroase c)electroforeza în gel 2) Mobilitatea unei particule care se mișcă într-un câmp electric exterior. Formula. Mărimea care exprimă raportul dintre viteza mișcării orientate a unei particule încărcate într-un câmp electric și intensitatea acestui câmp se numește mobilitatea particulei M=v\E 3) Sensul fizic al mobilității unei particule încărcate care se mișcă într-un mediu sub acțiunea unui câmp electric exterior. Dacă E=1 atunci sensul fizic al mobilității este M=v. 4) Unitățile de măsură a mobilității unei particule încărcate, în SI și practica medicală [M]SI=m2 V-1 s-1 [M]SI=cm2 V-1 s-1

5,6)Forțele care acționează(în plan orizontal asupra unei particule încărcate, de formă sferică. Formulele Forța electrică – F= ZeE Forța lui Stokes (de frecare) – F=6 pi n(coeficientul de vascozitate) r v 7)Formula mobilității unei particule încărcate exprimată prin mărimea sarcinii electrice, raza particulei și vâscozitatea mediului în care se mișcă. Deducerea acestei formule. Fe=Fs ZeE=6 pi n r v v = ZeE\(6 pi n r) M=v\E M=Ze\(6 pi n r) 8)Deducerea formulei de calcul a mobilității ionilor prin metoda electroforetică M=v\E v= l\t E=U\d M=ld\Ut l- distanța medie parcursă de ioni în timpul electroforezei t-intervalul de timp de acțiune a câmpului electric d – distanța dintre electrozi U – tensiunea aplicată 9)Descrierea aparatului de electroforeză. Materiale utilizate la determinarea mobilității ionilor prin metoda electroforetică. Aparatul electroforetic este compus din 3 compartimente -Camera electroforetică -Sursa de curent continuu În camera electroforetică la fiecare capăt sunt dispuse cuve pentru soluție tampon. Fiecare cuvă are două compartimente. Unul în care pătrunde electrodul de platină, iar în cel de-al doilea pătrunde capătuul liber al benzii de hârtie. Cele două compartimente comunică prin orificii Camera se alimentează de la o sursă de curent continuu cu tensiune reglabilă, dispune de voltmetru și miliampermetru

10) Schema simplificată a camerei electroforetice și elementele sale principale 11)Modul de lucru la determinarea mobilității ionilor prin metoda electroforetică -se umectează în soluție tampon trei benzi de hârtie de filtruș -benzile de hârtie umectate se trec în camera electroforetică fiind așezate pe benzile de sticlă organică, capătul lor fiind scufundat în soluția tampon -se conectează sursa de curent electric și se lasă să treacă curentul prin benzi aprox 10 secunde și se stabilește tensiunea curentului electric indicată pe voltmetru -se întrerupe curentul electric cu ajutorul comutatorului de pe panoul frontal al redresorului -se aplică amestecul de soluții cercecat, folosind fâșiile înguste de hârtie de filtru, care se țin cu penseta și se îmbibă în amestecul cercetat, apoi se așează pe benzile de hîrtie de filtru mai aproape de polul pozitiv -se introduce din nou sursa de curent, fiind concomitent timpul după cronometru. În decursul exmperimentului tensiunea se menține constantă. Timpul necesar pentru separare este de 2025 min. -se fixează timpul, se deconectează redresorul -se scot benzile de hârtie din camera electroforetică, se așează pe coala de hârtie de filtru și se aplică soluția-indicator/colorant folosind pipeta. Pe fonul alb apare electroforegrama, ionii de fier fiind colorați în albastru, iar cei de cupru în portoclaiu -se efectuează măsurări pentru l, d -se calculează mobilitatea ionilor. 12)Utilizarea metodei electroforetice în medicină și farmacie -Separarea electroforetică a diferitor elemente din componența lichidelor biologice -Electroforeza medicamentoasă -Galvanizarea -Separarea electroforetică a fermenților și izofermenților pentru aprecierea lor calitativă și cantitativă Imunoelectroforeza – separarea unui amestec de anticorpi și antigeni (Leucocite) -Se folosește electroforeza în fizioterapie cu scop curativ, utilizează curent electric continuu pentru introducerea de substanțe medicamentoase -Un efect indirect al fizioterapiei este galvanizarea – acțiunea integrală a curentului electric continuu asupra organismului. 13)Cum se numește tabloul obținut în rezultatul electroforezei serului sanguin și ce se vede pe suprafața lui?

Proteinogramă, se vede raportul calitativ și cantitativ al proteinelor din componența serului sanguin (albumine, globuline) 14) În rezultatul electroforezei pe hârtie a ionilor de potasiu s-a obținut M=0.72 x 10-5 cm2 V1 s-1, ce exprimă această mărime? Intensitatea câmpului electric care a acționat este mai mare decât viteza de mișcare a ionilor de potasiu în câmpul electric.

Vâscozitatea Fluidul este considerat un mediu continuu în structura sa. El se deformeazǎ continuu și infinit (curge) sub influența unui efort tangențial și dependent de forța aplicatǎ. Sunt lipsite de formă proprie. 1)Definiția fluidelor reale și fluidelor ideale Fluidul ideal este acel fluid în care nu există forță de frecare între molecule, lipsește vâscozitatea, la volum constant toate modificarile de volum au loc fără consum de energie. Fluidul real, este acel fluid în care interacțiunea dintre molecule este condiționată de acțiunea mediului extern și forțele de atracție intermoleculare. 2)Definiția vâscozității, coeficentului de vâscozitate și sensul fizic al vâscozității. Vâscozitatea reprezintă forța de frecare intermoleculară a unui lichid în timpul curgerii. Coeficientul de vâscozitate este valoarea exprimată numeric ce caracterizează vâscozitatea unei soluții sau a unui lichid real. Sensul fizic al vâscozității este opus direcției de curgere. 3)Definiția coeficentului de vâscozitate cinematică și coeficentului de vâscozitate relativă Coeficentul de vâscozitate cinematic este valoarea numerică obținută la calcularea raportului dintre coeficientul de vâscozitate dinamică și densitatea proprie fluidului. Coeficientul de vâscozitate relativă este valoarea numeric obținută la calcularea raportului dintre coeficientul de vâscozitate unei substanței studiate și coeficientul de vâscozitate a unei substanțe etalon.

4)Curgere laminară și curgere turbulent Curgerea se numește laminară dacă liniile de curent sunt aproximativ paralele între ele, particulele de fluid dintr-un strat nu trec în alte straturi. Numărul lui Reynolds în cazul dat este mai mic de 2000. Curgerea unui fluid se numește turbulent în cazul în care liniile de curent se intersectează și particulele dintr-un strat se mișcă în alte straturi, în cazul dat fiind foarte pronunțat fenomenul dispersiei. În cazul dat numărul lui Reynolds este mai mare de 3000. De asemenea există și o formă de curgere intermediară, pentru ea fiind characteristic numărul lui Reynolds situate între valorile numerice de 2000 și 3000.

5)Formula lui Newton pentru vâscozitate F = n(coef de vâsc) S delta(viteza)\deltaX Forța de frecare (F) dintre straturile fluidului în curgere este sub formă de lame paralele, este proporțională cu suprafața de contact(S) dintre straturi și gradientul de viteză (delta(viteza)/deltaX unde delta v este diferența dintre vitezele de curgere a straturilor și delta x distanța dintre straturi. Valoarea numerică fiind dependentă direct proporțional cu coeficientul de vâscozitate. 6) Unitățile de măsură pentru coeficientul de vâscozitate în SI și în practica medicală, corelația dintre ele. [n]SI= Pa s [n]CGS= P (Poise) 1 Pa s= 10 P 7)Legea lui Pouseuille. Deducerea formulei pentru coeficientul de vâscozitate prin metoda relativă. V = (pi r4 deltaP)/(8 n delta l) t Dependența volumului de raza tubului, vâscozitatea lichidului, timpul de scurgere, lungimea tubului Considerăm un tub cu capete de scurgere ce au o rază r egală, lungimea l prin care se scurge un lichid cu vâscozitatea n, în timpul t, atunci relațiile date se egalează, se simplifică

și se obține deltaP t supra n = deltaP0 t0 supra n0 deltaP=p(densitatea) g h inlocuim in relatie si obtinem n = n0 (pt)/(p0t0) 8)Legea lui Stokes. Deducerea coeficientului de vâscozitate prin metoda direct. Vâscozitatea unui fluid se manifestă nu numai la curgerea prin țevi dar și la mișcarea unui corp prin acest fluid, pentru un corp cu v=const. de formă sferică este valabilă legea lui Stokes. F=6 pi n r v Dacă alcătuim ecuația rezultantă a acțiunilor forțelor pentru v= const. obținem G + Fa + Fr = 0 mg + Fa + Fr = 0 4/3 pi r3 p(corp) g - 4/3 pi r3 p(fluid) g – 6pi n r v = 0 v = 2/9 ((p(corp)-p(fluid))r2 g)/n n=2/9 ((p(corp)-p(fluid))r2 g)/v Limitele valorilor care pot fi măsurate prin metoda dată sunt cuprinse între 250 Pa s – 6 x 10(4) Pa s 9) Dispozitivele pentru măsurarea vâscozității Vâscozimetrul Ostwald ? 10) Aplicațiile vâscozimetriei în practica medical Vâscozimetria este utilizată în practica medical pentru diagnoza divereselor maladii care afectează vâscozitatea lichidelor bilogice ( sânge, ser, suc gastric etc.), la creșterea vâscozității pot fi presupuse leucemii, insuficențe cardiac, hiperglicemii etc. La scăderea vâscozității pot fi presupuse anemii, hipoproteinemii.

Ultrasunetul 1)Sunetul. Diagrama spectrală a sunetului

Sunetul reprezintă vibrații mecanice ale unui mediu elastic care se propagă sub formă de unde longitudinale. Diagrama spectrală a sunetului 0-20 Hz – Infrasunete 20 – 2 x 10(4) – Sunete 2 x 10(4) – 10(10) – Ultrasunete 2)Ultrasunetul, proprietăți și caracteristici ale undei (frecvență, lungime de undă) Ultrasunetele sunt sunetele ce au lungimea de undă situată în intervalul numeric de 2 x 10(4) – 10(10) Hz Producerea ultrasunetelor se realizează cu ajutorul dispozitivelor numite transductor piezoelectric și transductor magnetostrictiv. Producerea și recepționarea ultrasunetelor generează efectul piezoelectric direct și invers. 3)Producerea ultrasunetelor cu ajutorul efectului piezoelectric invers. Transductorul piezoelectric. Transductorul piezoelectric invers deformează elastic unele cristale la aplicarea unei diferențe de potențial electric între fețele lor, ce determină propagarea de ultrasunete în mediu la momentul deformării cristalelor. Aplicarea unei tensiunii electrice alternative determină comprimări și dilatări succesive ale cristalelor, emițând ultrasunete, frecvența sunetului emis este egală cu frecvența curentului alternativ. 4)Producerea ultrasunetelor cu ajutorul transductorului magnetostrictiv. Emițătorul magnetostrictiv este construit dintr-o bară feromagnetică, plasată în interiorul unui solenoid, alimentat de curent electric alternativ. Bara se dilată când curentul electric din solenoid atinge valori maxime și revine la dimensiunile inițiale când valorile intensității curentului devin nule. 5)Recepționarea ultrasunetelor cu efectul piezoelectric direct. Receptarea ultrasunetelor se face cu ajutorul unui dispozitiv ce funcționează în baza efectului piezoelectric invers și generează un câmp electric alternativ. Undele ultrasonore duc la polarizarea cristalului. 6)Efecte fizice ale ultrasunetelor Cavitația, dispersia, efecte termice, efecte electrice, efecte optice, efecte chimice. Cavitația

Ultrasunetele emit oscilații cu energii considerabile, și presiunii de zeci de atmosfere.Are loc ruperea intermoleculară a lichidului ce duce la apariția pe un interval de timp scurt a unei cavități vide, care se umple cu gaze rarefiate sau cu vapori a lichidului. Fiecare zonă a lichidului este supusă dilatării și compresiunii succesive, dacă frecvența proprie de rezonanță a cavității este mai mare decât frecvența ultrasunetelor, comprimările și destinderile devin atât de puternice încât lichidele se rup și formează bule gazoase care se comprimă și dilată rapid cu o variație de volum foarte mare, fenomen numit implozie. Implozia provoacă unde de șoc de până la zeci de mii de atmosfere ce duce la ruperea legăturilor chimice și distrugerea structurii moleculelor la nivel atomar. Dispersia Iradierea cu ultrasunete permite formarea unor sisteme de dispersie ca emulsiile, hidrosolii etc., ce are loc la frecvențe mari ale ultrasuntelor Fenomenul invers dispersiei este numit precipitarea, care decurge la frecvențe mici ale ultrasunetelor. Degazarea Cavitățile relativ stabile se unesc la acțiunea ultrasunetului și se ridică la suprafața lichidului, astfel având loc degazarea. Efectele termice Energia absorbită de substanță are efect termic asupra ei. Depinzând cantitativ de intensiunea și frecvența ultrasunetelor. Efectele electrice Apariția unei tensiuni alternative în lichid ca urmare a mișcării oscilatorii a particulelor purtătoare de sarcină duce la formarea unui dublu strat ionic și apariția de diferență de potențial ce duce la descărcări electrice în gazele rarefiate. Efectele optice Se modifică indicele de refracție a substanței în rezultatul comprimării și dilatării mediului în cae se propagă undele ultrasonore 7)Efecte biologice ale ultrasunetelor La instensități mici Țesuturile nu suferă nici o schimbare morfologică Modificări funcționale ce constau în apariția unui curent citoplasmatic ce mediază procesele fiziologice.

La intensități medii Curenții citoplasmatici împiedică desfășurararea normală a mecanismelor celulare. Se modifică permeabilitatea membranei. Efectele sunt reversibile La insități mari Se produc modificări structurale ireversibile Cavitația este periculoasă pentru sistemele biologice datorită capacității de rupere a legăturii chimice ce pot afecta macromoleculele celulare. La nivel celular se produce hemoliza. 8)Efectul Doppler aplicația efectului Doppler în medicină Frecvența undelor sesizate de observator diferă de frecvența undelor emise de sursă, atunci când sursa sau receptorul se află în mișcare. Acest efect se numește efect Doppler. Cu ajutorul efectului Doppler se poate măsura viteza sângelui arterial sau venos ce circulă în vasele sangvine mari dispuse subcutanat. 9) Determinarea vitezei sângelui cu ajutorul efectului Doppler Cu ajutorul unui aparat special, se emit unde ultrasonore ce au frecvența f, viteza v1 și se mișcă sub un unghi a asupra suprafeței de curgere a sângelui și cu v2 viteza sângelui. Undele ultrasonore se reflectă de la elementele figurate ale sângelui, și sunt recepțonate, calculându-se automat variația frecvenței ultrasunetului ce poate fi exprimată prin formula Delta(f)=2 f v2 cosa / v1 De unde deducem formual vitezei 10) Aplicațiile în medicină a ultrasunetelor Aplicațiile efectelor ultrasunetelor în medicină pot fi clasate în 2 mari grupuri -pasive, utilizarea ultrasunetelor cu intensitate relativ mică ce nu produc schimbări morfologice ale materialului biologic, ca exemplu pot servi – ecografia, explorarea sistemului arterial, terapia cu ultrasunete.

-active, utilizarea ultrasunetelor în cazul dat decurge cu modificări în structura mediului în care se propagă, ca exemplu poate servi – formarea emulsiilor, detatrajul, fărâmițarea pieselor medicamentoase etc. De asemenea o aplicare activă a ultrasunetelor este utilizarea lor pentru steriliarea instrumentelor chirurgicale, datorită capacității de distrugere a microorganismelor

Tensiunea superficială 1)Interacțiunea dintre molecule la interfața lichid-gaz. Fenomenul de tensiune superficială. Moleculele din lichid interacționează între ele datorită forței de atracție universală, molulele de lichid interacționează cu moleculele de gaz mai puternic datorită mărimii mai mari a suprafeței de contact la acest nivel, astfel apărând o diferență de interacțiunea la acest nivel. Forța mai mare de pe stratul superficial se numește tensiune superficială. Tensiunea superficială depinde de natura lichidului și de suprafața de contact.

2)Forța de tensiune superficială.Punctul de aplicare și orientarea ei. Forța de tensiune superficială apare ca rezultat macroscopic al forțelor de interacțiune intermoleculele ale lichidului. Forța dată este tangentă la suprafața lichidului și acționează concentric sferei de interacțiune moleculare. 3)Coeficientul de tensiune superficială a)definiția și sensul fizic Constanta de proporționalitate a lungimii conturului de interacțiunea superficial dintre lichid gaz și natura lichidului se numește coeficient de tensiune superficială. O = F/l b)Factorii de care depinde coeficientul de tensiune superficială Natura solventului, temperatură, suprfața de separație Natura și concentrația subst. Dizolvate

c)Unități de măsură [O]SI = N/m = J/m2 [O]CGS= dyn/cm 1 dyn = 10(-5) N [O]SI x 10(-5) = [O]CGS 4)Fenomenele capilare Capilaritatea este capacitatea unui corp poros sau a unui tub de a atrage un lichid care apare ]n situațiile în care forțele de adeziune intermoleculare dintre lichid și solid sunt mai puternice decât forțele de coeziune intermoleculare din interiorul lichidului. Acest fapt se datorează forței de atracție universală și forțelor de tensiune superficială ce determină formarea picăturilor, în care toate moleculele sunt atrase în centrul picăturii, datorită acestui fapt ele au formă relativ sferică în timpul căderii. 5)Presiunea Laplace și cauzele apariției ei Presiunea Laplace este diferența de presiuni ce apare în interiorul și exteriorul unei suprafețe ondulate ce unește o regiune ce conține lichid cu o regiunea ce conține gaz. DeltaP= 2O/r Apare datorită interacțiunii intermoleculare la nivel de suprafața lichid-gaz, și orientarea reciproc opusă a forțelor de interacțiune. 6)Embolia gazoasă și consecințele ei Embolia gazoasă este pătrunderea mai multor bule de gaz în vasele sangvine ce duce la apariția unui echilibru de presiuni și stoparea circulației sangvine, ulterior duce la necroza avasculară datorită lipsei de alimentare cu oxigen a țesuturilor. De asemenea se manifestă prin tulburări neurologice 7)Metodele de determinare a coficientului de tensiune superficială Metoda desprinderii inelului, deducerea formulei de lucru Fie un inel sau o placă de metal pentru care lichidul este aderent, atunci coeficientul de tensiune superficială poate fi determinat conform formulei O=F/l

-Montăm balanța de torsiune ce are un inel suspendat la extremitatea pârghiei mobile -Se setează balanța de torsiune la valoarea 0 pentru forța depusa asupra pârghiei -Se va scufunda inelul în soluțiile cercetate, și se va deduce aproximativ forța de tensiune superficială ce apare la momentul desprinderii inelului de pe suprfața superficială a lichidului. -Se calculează conform formulei coeficientul de tensiune superficială. 8)Importanța studierii coeficientului de tensiune superficială pentru practica medicală -