49. Stała dielektryczna wody

Stała dielektryczna okre

ś

la zdolno

ść

osłabienia pola elektrycznego, przez o

ś

rodek,

przez który to pole zostaje przepuszczone. Dla danego o

ś

rodka mo

ż

na j

ą

wyliczy

ć

porównuj

ą

c nat

ęż

enie pola elektrycznego mi

ę

dzy dwiema okładkami kondensatora w

momencie, gdy pomi

ę

dzy tymi okładkami jest pró

ż

nia oraz wtedy, gdy przestrze

ń

ta

jest wypełniona substancj

ą

, dla której stał

ą

dielektryczn

ą

mierzymy.

δ

ε

E

0

1

1

=

r

1

r

0

2

1

1

ε

E

δ

ε

ε

E

=

=

δ

– g

ę

sto

ść

ładunku

0

ε

– przenikalno

ść

dielektryczna pró

ż

ni

r

ε

– przenikalno

ść

dielektryczna o

ś

rodka umieszczonego mi

ę

dzy okładkami kondensatora

E

1

– nat

ęż

enie pola kondensatora płaskiego

E

2

– nat

ęż

enie pola kondensatora z dielektrykiem

Z powy

ż

szego:

2

1

r

E

E

ε

=

.

Przy takiej samej g

ę

sto

ś

ci ładunku przepływaj

ą

cego przez kondensator nat

ęż

enie

pola elektrycznego malej pod wpływem wło

ż

enia mi

ę

dzy okładki kondensatora

dielektryka.

Stał dielektryczna wody jest stosunkowo wysoka i wynosi

2

2

Nm

C

81,1

.

+

E

1

–

+

E

2

–

57. Dynamika dwuwarstwy lipidowej (powstawanie domen)

Domeny lipidowe to zgrupowania lipidów o tym samym ładunku, maj

ą

ce charakter

silnie polarny.

Dwuwarstwa lipidowa jest struktur

ą

niezwykle dynamiczn

ą

. Zmiana pH w jej

obr

ę

bie prowadzi do tworzenia si

ę

silnie polarnych domen lipidowych. Gdy pH maleje

– ro

ś

nie liczba ujemnie naładowanych cz

ą

steczek lipidów, które tworz

ą

domeny

lipidowe; gdy pH ro

ś

nie – maleje liczba ujemnie naładowanych cz

ą

steczek lipidów i

powstałe wcze

ś

niej domeny lipidowe ulegaj

ą

rozpadowi.

Przykładem substancji, która zdolna jest utworzy

ć

domeny jest kwas fosfatydowy w

lecytynie.









Domeny lipidowe tworz

ą

si

ę

w okre

ś

lonym czasie

t:

X

N

π

D

A

t

⋅

=

4

, gdzie:

A – pole powierzchni przypadaj

ą

cej na cz

ą

steczk

ę

[

Å

],

D – współczynnik dyfuzji [cm

2

/s],

N – liczba cz

ą

steczek w domenie,

X – ułamek molowy lipidu.

Do domen lipidowych mog

ą

przył

ą

cza

ć

si

ę

jony Ca

2+

. Przył

ą

czenie si

ę

jonu

wapniowego do cz

ą

steczki kwasu fosfatydowego powoduje usztywnienie

dwuwarstwy lipidowej w miejscu przył

ą

czenia si

ę

jonów wapniowych.

C

DPPA

[%]

100

0

10 pH

kwas fosfatydowy – DPPA
(tworzy domeny)

lecytyna
(nie tworzy domen)

86. Jakie znasz współczynniki lepko

ś

ci krwi

Współczynnik lepko

ś

ci bezwzgl

ę

dnej – równy liczbowo sile potrzebnej do

podtrzymania ruchu warstw cieczy o przepływie laminarnym; jest to stosunek
napr

ęż

enia stycznego do szybko

ś

ci

ś

cinania:

∆

x

∆υ

S

F

η

=

, gdzie:

S

F

– napr

ęż

enie styczne,

∆

x

∆υ

– szybko

ść

ś

cinania (gradient pr

ę

dko

ś

ci warstw).

Współczynnik lepko

ś

ci kinetycznej

temp,

kin

ρ

η

η

=

, gdzie:

η

– współczynnik lepko

ś

ci bezwzgl

ę

dnej,

temp,

ρ

– g

ę

sto

ść

krwi w danej temperaturze.

Współczynnik lepko

ś

ci wzgl

ę

dnej

0

η

η

η

=

wzg

, gdzie:

η

– współczynnik lepko

ś

ci bezwzgl

ę

dnej,

0

η

– współczynnik lepko

ś

ci bezwzgl

ę

dnej wzorcowej cieczy (najcz

ęś

ciej wody).

Wła

ś

ciwy współczynnik lepko

ś

ci

0

V

V

η

η

⋅

=

2,5

wlasciwy

, gdzie:

η

– współczynnik lepko

ś

ci bezwzgl

ę

dnej,

V

– obj

ę

to

ść

uwodnionej cz

ą

steczki,

0

V

– obj

ę

to

ść

nieuwodnionej cz

ą

steczki.

87. Omów znaczenie czynnika geometrycznego dla przepływu
krwi

Przepływem cieczy lepkich w naczyniach rz

ą

dzi

prawo Poiseuille’a, które wyra

ż

a

si

ę

nast

ę

puj

ą

cym wzorem:

P

∆

l

η

r

π

I

∆

⋅

=

8

4

, gdzie:

I

∆

– nat

ęż

enie przepływu strumienia cieczy

r

– promie

ń

przekroju poprzecznego naczynia

η

– współczynnik lepko

ś

ci bezwzgl

ę

dnej

l

– długo

ść

naczynia

P

∆

– ró

ż

nica ci

ś

nie

ń

na ko

ń

cach przewodu

W podanym wzorze

l

η

r

π

8

4

– to odwrotno

ść

oporu naczyniowego przepływu R. W

zwi

ą

zku z tym:

4

8

r

l

η

π

R

⋅

⋅

=

, gdzie:

4

r

l

– czynnik geometryczny.

W

naczyniach sztywnych R jest stały w zwi

ą

zku z tym nat

ęż

enie przepływu zale

ż

y

tylko od ró

ż

nicy ci

ś

nie

ń

na ko

ń

cach naczynia.

W

naczyniach spr

ęż

ystych, takich jak t

ę

tnice i w pewnym stopniu

ż

yły, ci

ś

nienie, z

jakim krew działa na

ś

ciany naczy

ń

powoduje ich chwilowe rozci

ą

gni

ę

cie w zwi

ą

zku z

czym zmienia si

ę

promie

ń

przekroju poprzecznego tych naczy

ń

. Poniewa

ż

długo

ść

naczy

ń

nie ulega zmianie, stosunek

4

r

l

, nazywany czynnikiem geometrycznym

ulega zmniejszeniu, a wraz z nim maleje opór naczyniowy R przepływu krwi. Wraz ze
spadkiem oporu naczyniowego przepływu krwi ro

ś

nie nat

ęż

enie przepływu

strumienia krwi przesz naczynie. Nat

ęż

enie przepływu w naczyniach spr

ęż

ystych

zale

ż

y wi

ę

c nie tylko od ró

ż

nicy ci

ś

nie

ń

na ko

ń

cach naczynia, ale równie

ż

od

czynnika geometrycznego dla tego naczynia.

Nale

ż

y pami

ę

ta

ć

,

ż

e naczynia krwiono

ś

ne działaj

ą

ci

ś

nieniem spr

ęż

ystym

ś

ciany

na krew, co uniemo

ż

liwia strumieniowy krwi nadmiernie odkształci

ć

naczynie.

95. Jakie funkcje pełni ucho zewn

ę

trzne

•

Wychwytuje fale d

ź

wi

ę

kowe z otoczenia.

•

Wraz z uchem

ś

rodkowym równowa

ż

y oporno

ść

akustyczn

ą

wody i powietrza.

•

Jest komor

ą

o cz

ę

stotliwo

ś

ci rezonansowej ok. 2,5 kHz, która wzmacnia d

ź

wi

ę

ki o

ω

w zakresie 2–5 kHz do 15–20 dB (najwi

ę

ksze wzmocnienie – o ok. 20 dB

przypada na cz

ę

stotliwo

ść

d

ź

wi

ę

ku wynosz

ą

c

ą

ok. 3000 Hz).

•

Jego najni

ż

szy próg czuło

ś

ci przypada na długo

ś

ci fal równe czterem długo

ś

ciom

kanału słuchowego, czyli dla d

ź

wi

ę

ków o cz

ę

stotliwo

ś

ci:

3173

4

sluchowego

kanalu

max

max

≈

=

=

⇒

=

⇒

=

λ

c

λ

c

ω

λ

c

ω

ω

c

λ

Hz.

101. Metody uzyskiwania ultrad

ź

wi

ę

ków

Ultrad

ź

wi

ę

ki to fale mechaniczne, których dolna granica cz

ę

stotliwo

ś

ci drga

ń

wynosi

ok. 16 – 20 kHz dla człowieka.

Ultrad

ź

wi

ę

ki mo

ż

na otrzyma

ć

dwiema metodami:

•

Odwrotny efekt piezoelektryczny
Zjawisko piezoelektryczne polega na powstawaniu pola elektrycznego pod
wpływem napr

ęż

e

ń

mechanicznych, przy poddawaniu kryształu, np. kwarcu

działaniu sił

ś

ciskaj

ą

cych lub rozci

ą

gaj

ą

cych. Gdy kryształ poddany zostanie

odpowiednio skierowanej sile na powierzchni tych kryształów pojawiaj

ą

si

ę

ładunki elektryczne.






Odwrotny efekt piezoelektryczny polega na powstawaniu napr

ęż

e

ń

kryształu w

takt przyło

ż

onego zmiennego napi

ę

cia o cz

ę

stotliwo

ś

ci f. Przy cz

ę

stotliwo

ś

ciach

rezonansowych drgania charakteryzuj

ą

ce si

ę

wysok

ą

amplitud

ą

przekazywane s

ą

na cz

ą

steczki powietrza i staj

ą

si

ę

ź

ródłem fal ultrad

ź

wi

ę

kowych.

•

Zjawisko magnetostrykcji
Zjawisko magnetostrykcji polega na odkształceniu (skróceniu lub wydłu

ż

eniu)

ferromagnetyka umieszczonego w zmiennym polu magnetycznym.
Ferromagnetyk, w kształcie pr

ę

ta składaj

ą

cy si

ę

z rdzenia z nawini

ę

t

ą

cewk

ą

,

przez któr

ą

płynie pr

ą

d pod wpływem zmiennego pola magnetycznego

zwi

ą

zanego z przepływem pr

ą

dy sinusoidalnego wykonuje drgania podłu

ż

ne z

cz

ę

sto

ś

ci

ą

dwukrotnie wi

ę

ksz

ą

od cz

ę

sto

ś

ci płyn

ą

cego pr

ą

du. Drgania

przenoszone s

ą

na cz

ą

steczki powietrza i przyczyniaj

ą

si

ę

do powstania

ultrad

ź

wi

ę

ków.

– – – – – – – – – – – –

– – – – – – – – – – – –

~

~

106. Biologiczne działanie ultrad

ź

wi

ę

ków

Ultrad

ź

wi

ę

ki charakteryzuj

ą

si

ę

cz

ę

stotliwo

ś

ci

ą

przekraczaj

ą

c

ą

20 kHz. Ze wzgl

ę

du

na biologiczne skutki działania ultrad

ź

wi

ę

ków podzielono je na ultrad

ź

wi

ę

ki:

– niskiego nat

ęż

enia – poni

ż

ej 10 kW/m

2

,

–

ś

redniego nat

ęż

enia – od 10 do 30 W/m

2

,

– wysokiego nat

ęż

enia – powy

ż

ej 30 W/m

2

.

Działanie biologiczne ultrad

ź

wi

ę

ków:

•

działanie termiczne – rozgrzewanie tkanek zwi

ą

zane z pochłoni

ę

ciem cz

ęś

ci

energii fali przez tkanki i zamian

ą

jej na ciepło,

•

działanie

mechaniczne

–

rozrywanie

wi

ą

za

ń

mi

ę

dzyatomowych

i

mi

ę

dzycz

ą

steczkowych, uszkodzenia komórek i organelli zwi

ą

zane ze

ś

cinaniem

białek, kawitacje trwałe (czyli wibracje p

ę

cherzyków gazu znajduj

ą

cych si

ę

w

tkankach i zwi

ą

zane z nimi mikroprzepływy) i przej

ś

ciowe (czyli gwałtowne

poszerzanie p

ę

cherzyków gazu a nast

ę

pnie ich zapadanie),

•

działanie biochemiczne – powstawanie wolnych rodników, zmiana pH,
depolimeryzacja, zwi

ę

kszenie szybko

ś

ci reakcji metabolicznych.

107. Infrad

ź

wi

ę

ki i wibracje

Infrad

ź

wi

ę

ki charakteryzuj

ą

si

ę

cz

ę

stotliwo

ś

ci

ą

poni

ż

ej 20 Hz. Modulowane s

ą

podczas burzy, zjawisk tektonicznych, przed erupcj

ą

wulkanów, ale tak

ż

e przez

transport lotniczy, kolejowy oraz drogowy. Organizm ludzki nie posiada receptorów
wra

ż

liwych na infrad

ź

wi

ę

ki.

Działanie biologiczne infrad

ź

wi

ę

ków:

•

efekty termiczne – wzrost temperatury (patrz: zagadnienie 106.)

•

efekty makroskopowe – cz

ę

stotliwo

ść

drga

ń

infrad

ź

wi

ę

ków jest zgodna z

drganiami organów wewn

ę

trznych co mo

ż

e prowadzi

ć

do uszkodze

ń

np.

p

ę

cherza moczowego, jelit lub zatrzymania akcji serca,

•

powoduj

ą

zakłócenie procesów fizjologicznych, nadmierne zm

ę

czenie,

wymioty, bóle głowy, depresj

ę

, l

ę

ki,

•

efekty mechaniczne – naprzemienne ci

ś

nienie prowadzi do: kawitacji trwałych i

przej

ś

ciowych (patrz: zagadnienie 106.), efektów tiksotropowych (zamiana

ż

eli w

zole, odwodnienie białek),

•

efekty biochemiczne – przyspieszenie rekcji metabolicznych.

W laboratoriach infrad

ź

wi

ę

ki stosuje si

ę

do

ś

cinania

ś

cian komórkowych.

Wibracje to drgania o małej cz

ę

stotliwo

ś

ci odbierane przez mechanoreceptory, z

którymi człowiek ma do czynienia w

ś

rodkach transportu lub w obecno

ś

ci urz

ą

dze

ń

AGD i RTV. Efekty biologiczne podobne jak w przypadku infrad

ź

wi

ę

ków.

147. Omów cechy ATP jako idealnego no

ś

nika energii

•

Elektrostatyczne napi

ę

cie – ładunki zgromadzone s

ą

w jednym obszarze,

niewielki bodziec powoduje ich rozbicie, mo

ż

e oddawa

ć

energi

ę

bez udziału

enzymów.

•

Stabilizacja rezonansowa produktów – łatwo ulega rozpadowi, poniewa

ż

entropia ADP i P

i

jest wy

ż

sza ni

ż

entropia ATP.

•

Entalpia rozpuszczania ADP i P

i

jest wi

ę

ksza ni

ż

entalpia rozpuszczania ATP

– łatwo dyfunduje w poddawany jest transportowi (mała masa), a jego gradient
cały czas jest odnawiany.

•

∆

G

hydrolizy ok. –31 kJ/mol i syntezy pomi

ę

dzy efektami energetycznymi

zwi

ą

zków

wysokoenergetycznych

(np.

fosfoenelopirogronian,

1,3–

difisfoglicerynian, fosfokreatynina)

i niskoenergetycznych (glukozo–6–fosforan,

glicerolo–3–fosforan) – mo

ż

e by

ć

styntezowany zarówno przy udziale zwi

ą

zków

wysoko- jak i niskoenergetycznych.

148. Omów, w jaki sposób dochodzi do syntezy ATP
komórkowego w ła

ń

cuchu utleniania komórkowego

Mechanizm powstawania ATP komórkowego w organizmach

ż

ywych wyja

ś

nia

teoria

chemiosmotyczna, która uznaje ró

ż

nic

ę

potencjału elektrochemicznego po obu

stronach wewn

ę

trznej błony mitochondrialnej jako bodziec sprawczy syntezy ATP.

Fosforylacja oksydacyjna zlokalizowana jest w błonie wewn

ę

trznej mitochondrium,

która charakteryzuje si

ę

nisk

ą

przepuszczalno

ś

ci

ą

dla protonów.

1. Po wewn

ę

trznej stronie wewn

ę

trznej błony mitochondrialnej gromadz

ą

si

ę

protony

bogate w energi

ę

pochodz

ą

ce z kompleksów dehydrogenaz NADH + H

+

i FADH

2

powstałych w cyklu Krebsa.

2. Protony te pompowane s

ą

przez cytochrom b, cytochrom c i oksydaz

ę

cytochromow

ą

do przestrzeni mi

ę

dzybłonowej mitochondrium dzi

ę

ki energii

wydzielanej w trakcje transportu elektronów wzdłu

ż

ła

ń

cucha oddechowego.

3. Powstała ró

ż

nica potencjału elektrochemicznego ok. –200 mV jest bod

ź

cem dla

przeskoku protonów (potencjał przeskoku protonu wynosi ok. 200–300 mV) z
przestrzeni mi

ę

dzybłonowej mitochondrium do matrix mitochondrialnego.

4. Protony powracaj

ą

c do macierzy przez hydrofilny transporter ATPazy uwalniaj

ą

energi

ę

, która wykorzystywana jest do syntezy ATP, poprzez wytworzenie

wi

ą

zania wysokoenergetycznego mi

ę

dzy ADP a reszt

ą

fosforanow

ą

P

i

.

5. Protony oddaj

ą

c energi

ę

podczas przej

ś

cia do macierzy, przekształcaj

ą

si

ę

w

protony ubogie w energi

ę

; ł

ą

cz

ą

si

ę

z cz

ą

steczkami tlenu i elektronami, które

opuszczaj

ą

ła

ń

cuch oddechowy tworz

ą

c cz

ą

steczki wody.

Aby powstała jedna cz

ą

steczka ATP musz

ą

przeskoczy

ć

2–3 protony H

+

.

Reakcj

ę

fosforylacja mo

ż

na przedstawi

ć

za pomoc

ą

nast

ę

puj

ą

cej reakcji:

+

−

−

+

−

+

−

−

+

+

+











→



−

+

+

+

+

ubogie

e.

2

4

H

z

energia

bogate

e.

2
4

3

H

ATP

O

H

ATP

H

ATP

H

HPO

ADP

bogate

e.

n

n

.

przestrze

ń

mi

ę

dzybłonowa

macierz (matrix)

mitochondrialna

dehydrogenazy:
NADH + H

+

→

NAD

+

+ 2H

+

FADH

2

→

FAD + 2H

+

c

y

to

c

h

ro

m

b

c

y

to

c

h

ro

m

c

o

k

s

y

d

a

z

a

c

y

to

c

h

ro

m

o

w

a

A

T

P

a

z

a

H

+

H

+

H

+

H

+

H

+

H

+

H

+

H

+

H

+

H

+

przepływ elektronów

e

–

p

o

m

p

o

w

a

n

ie

p

ro

to

n

ó

w

2H

+

+

2

1

O

2

→

H

2

O

p

rz

e

p

ły

w

p

ro

to

n

ó

w

ADP + P

i

↓

ATP

149. Scharakteryzuj homeostaz

ę

– zilustruj wykresami

Homeostaza to zdolno

ść

organizmu do utrzymania stało

ś

ci

ś

rodowiska

wewn

ę

trznego mimo zmian zachodz

ą

cych w

ś

rodowisku zewn

ę

trznym.

Organizm ludzki wymienia z otoczeniem materi

ę

i energi

ę

w sposób kontrolowany

tak, aby zachowa

ć

wzgl

ę

dn

ą

stało

ść

ś

rodowiska wewn

ę

trznego. Claude Bernard

stwierdził,

ż

e zachowanie stało

ś

ci

ś

rodowiska wewn

ę

trznego jest warunkiem

swobodnego i niezale

ż

nego

ż

ycia. Aby utrzyma

ć

stan homeostazy organizm

wybiórczo reaguje na bod

ź

ce zewn

ę

trzne – reakcja na wszystkie bod

ź

ce zewn

ę

trzne

prowadziłaby do zbyt intensywnego napływu informacji i zachwiania stanu równowagi
(homeostazy).

Analiza wykresów:











Odcinek II wykresu odpowiada homeostazie (reakcje organizmu s

ą

niemal

ż

e

niezale

ż

ne od bod

ź

ców zewn

ę

trznych) – organizm zdrowy.

Odcinki I i III wykresu odpowiadaj

ą

odwracalnemu zachwianiu homeostazy (bod

ź

ce

zewn

ę

trzne zaczynaj

ą

wpływa

ć

na reakcje organizmu) – choroba organizmu.

Odcinki poza wyznaczonymi polami wykresu odpowiadaj

ą

nieodwracalnemu

zachwianiu homeostazy –

ś

mier

ć

organizmu.

Obszar H wykresu odpowiada stanowi równowagi homeostazy – organizm zdrowy.
Je

ż

eli obszar H wkroczy do obszaru S – H zostaje odwracalnie zachwiana

homeostaza – choroba organizmu.
Je

ż

eli obszar H przekroczy granice obszaru S – H zostaje nieodwracalnie zachwiana

homeostaza –

ś

mier

ć

organizmu.

Y

bodziec wewn

ę

trzny

(reakcja)

X

bodziec zewn

ę

trzny

I II III

X

bodziec zewn

ę

trzny

Y

bodziec wewn

ę

trzny

(reakcja)

H S

S – obszar stacjonarno

ś

ci, w

którym organizm jest w stanie
prze

ż

y

ć

150. Omów znane ci rodzaje kodów informacyjnych

Kod to odpowiednio

ść

polegaj

ą

ca na tym,

ż

e ka

ż

demu elementowi jednego zbioru

odpowiada element zbioru drugiego.
Kod to zbiór m wyrazów, który tworzy pewn

ą

wiadomo

ść

. Wiadomo

ść

ta mo

ż

e

zosta

ć

przesłana przez n sygnałów (sygnał – proces fizyczny stanowi

ą

cy materialny

no

ś

nik informacji). Maksymalna liczba nowych wiadomo

ś

ci, czyli pojemno

ść

informacyjna układu jest równa

n

m

N

=

.

Wyró

ż

niamy

kody ziarniste (np. cyfrowe lub literowe) lub ci

ą

głe (opisuj

ą

ce zmiany

nat

ęż

e

ń

wielko

ś

ci fizycznych).

(Redundancja – stopie

ń

niewykorzystanej pojemno

ś

ci informacyjnej.)

•

Kod amplitud – amplitudy iglic powstałego potencjału w czasie zale

żą

proporcjonalnie od siły bod

ź

ca zewn

ę

trznego – im silniejszy bodziec tym wy

ż

sza

amplituda iglicy (ogromna redundancja, podatno

ść

na bł

ę

dy, nie wyst

ę

puje u

organizmów

ż

ywych).

•

Kod dwójkowy – amplitudy iglic powstałego potencjału s

ą

stałe, jednak ilo

ść

iglic

w czasie zale

ż

y od rodzaju bod

ź

ca zewn

ę

trznego (wytłumienie lub nadmiar iglic

przynosi ten sam efekt, nie wyst

ę

puje u organizmów

ż

ywych).

•

Kod przedziałów – amplitudy iglic powstałego potencjału s

ą

stałe, jednak

odst

ę

py mi

ę

dzy iglicami w czasie zale

żą

od siły bod

ź

ca zewn

ę

trznego – im

słabszy bodziec tym wi

ę

ksza odległo

ść

mi

ę

dzy iglicami ( nie wyst

ę

puje u

organizmów

ż

ywych).

•

Kod cz

ę

sto

ś

ci – amplitudy iglic powstałego potencjału s

ą

stałe jednak ich liczba

w jednostce czasu zmienia si

ę

w zale

ż

no

ś

ci od siły bod

ź

ca zewn

ę

trznego

(najbardziej odporny na szumy, wyst

ę

puje u organizmów

ż

ywych).

151. Podaj przykłady przetwarzania informacji w organizmie –
analogowego, cyfrowego i analogowo–cyfrowego

•

Analogowe – przebiega w my

ś

l zasady „wszystko albo nic”, bod

ź

ce zewn

ę

trzne

w obr

ę

bie struktur komórkowych powoduj

ą

wzrost st

ęż

enia niektórych zwi

ą

zków,

np. cAMP, Ca

2

, NO. Gdy te zwi

ą

zki zostan

ą

uwolnione nast

ę

puje np. aktywacja

kinaz lub przekazywanie bod

ź

ców w obr

ę

bie synapsy.

•

Cyfrowe – sygnał po przekroczeniu warto

ś

ci progowej generuje seri

ę

nast

ę

pnych

sygnałów. Impuls biopotencjalny w błonie neuronu powoduje fal

ę

depolaryzacji

wzdłu

ż

aksonu.

•

Analogowo–cyfrowe – warto

ść

potencjału generuj

ą

cego receptora jest wprost

proporcjonalna do logarytmu siły działaj

ą

cego bod

ź

ca. W taki sposób

przekazywana jest informacja o sile bod

ź

ca w ciałkach blaszkowatych

(receptorach bólu).

152. Wyja

ś

nij, na czym polega rozpoznanie cz

ą

steczkowe –

podaj przykłady

Rozpoznanie cz

ą

steczkowe zachodzi pomi

ę

dzy

ligandem a kieszeni

ą

wi

ążą

c

ą

receptora, które wykazuj

ą

wzgl

ę

dem siebie wysokie powinowactwo. Kiesze

ń

wi

ążą

ca aktywnie dopasowuje si

ę

do przył

ą

czaj

ą

cego si

ę

liganda, którego kształt

odpowiada powierzchni wi

ążą

cej kieszeni receptora. Aby kiesze

ń

wi

ążą

ca receptora

była w stanie zwi

ą

za

ć

si

ę

z ligandem receptor musi zosta

ć

uaktywniony, co

najcz

ęś

ciej odbywa si

ę

na drodze przył

ą

czenia lub odł

ą

czenia grupy aktywuj

ą

cej do

lub od powierzchni receptora.

Powierzchnia

receptora integrynowego najcz

ęś

ciej jest pomarszczona i posiada

odpowiednio rozmieszczone ładunki, które zapewniaj

ą

ś

cisł

ą

adhezj

ę

cz

ą

steczki

kolagenu do powierzchni kieszeni wi

ążą

cej tego receptora. Stabilno

ść

kompleksu

zapewniaj

ą

oddziaływania elektrostatyczne (wi

ą

zania wodorowe, siły van der

Waalsa).

Kompleksy s

ą

nietrwałe i posiadaj

ą

energi

ę

aktywacji ni

ż

sz

ą

ani

ż

eli wynosi energia

aktywacji elementów, z których powstały, wzi

ę

tych osobno.

Przykłady: tworzenie kompleksów antygen–przeciwciała podczas infekcji, aktywacja
enzymów bior

ą

cych udział w reakcjach biochemicznych, tworzenie struktur

białkowych wy

ż

szych rz

ę

dów – 3

o

i 4

o

.

153. Omów typy drga

ń

oscylacyjnych oraz zastosowanie

pomiaru widma oscylacyjnego

Oscylacje dotycz

ą

cz

ą

steczek wieloatomowych – je

ż

eli energia pochodz

ą

ca z

zewn

ą

trz wprawi w drganie jeden atom to energia tego drgania zostanie przekazana

na kolejny atom, który równie

ż

zacznie drga

ć

.

Wyró

ż

niamy nast

ę

puj

ą

ce

typy drga

ń

oscylacyjnych:

•

Drgania symetryczne (normalne) i asymetryczne

•

Drgania w płaszczy

ź

nie cz

ą

steczki i poza płaszczyzn

ą

cz

ą

steczki

•

Drgania rozci

ą

gaj

ą

ce (walencyjne) i zginaj

ą

ce (deformuj

ą

ce)

(Zjawisko Fermiego – rezonans mi

ę

dzy dwoma drganiami podstawowymi lub

podstawowym i nadtonem daje zamiast jednego – dwa oddzielne pasma.)

Gdy ruch oscylacyjny j

ą

der atomowych powoduje zmian

ę

momentu dipolowego

powstaje widmo oscylacyjne. Pomiar

widma oscylacyjnego ma szeroki zastosowanie.

Widmo jest zastosowane do identyfikacji grup funkcyjnych i składników zło

ż

onych

cz

ą

steczek – po zastosowaniu

ś

wiatła spolaryzowanego liniowo, nast

ę

puje

wzbudzenie tylko tych drga

ń

, których kierunek wi

ą

za

ń

jest zgodny z kierunkiem

wektora elektrycznego padaj

ą

cego promieniowania. Widmo kryształu w podczerwieni

daje wówczas informacj

ę

o uło

ż

eniu wi

ą

zania wzgl

ę

dem osi kryształu.

Widmo oscylacyjne:

•

dostarcza informacji na temat poziomów energetycznych cz

ą

steczek oraz

charakteru ich orbitali molekularnych,

•

umo

ż

liwia rozpoznanie niektórych grup atomów po charakterystycznych dla nich

oscylacjach,

•

pozwala analizowa

ć

skład gazów oddechowych, okre

ś

la

ć

skład powietrza w danej

przestrzeni,

•

umo

ż

liwia wykrywanie nowotworów na podstawie badania steroidów w moczu,

•

badania widma w podczerwieni przyczyniły si

ę

do poznania struktury penicyliny.

154. Podaj przykłady wa

ż

nych wi

ą

za

ń

wodorowych w

przyrodzie

Wi

ą

zania wodorowe tworz

ą

si

ę

wówczas, gdy atom wodoru zwi

ą

zany kowalencyjnie

z elektroujemnym atomem tlenu, siarki lub azotu znajdzie si

ę

w s

ą

siedztwie innego

elektroujemnego atomu.

Do

najwa

ż

niejszych wi

ą

za

ń

wodorowych zaliczamy wi

ą

zania pomi

ę

dzy:

•

cz

ą

steczkami wody – wi

ą

zania te przyczyniaj

ą

si

ę

do powstania form

pentagonalnych (2 pi

ę

cioboki poł

ą

czone na kraw

ę

dziach sze

ś

ciobokami) lub

klatratów (20 cz

ą

steczek, które tworz

ą

12 pi

ę

cioboków), które ł

ą

cz

ą

si

ę

ze sob

ą

tworz

ą

c obszary „clusters”, w obr

ę

bie których cz

ą

steczki wody s

ą

poł

ą

czone

wi

ą

zaniami

wodorowymi

a

przestrze

ń

mi

ę

dzy

nimi

jest

wypełniona

niepowi

ą

zanymi ze sob

ą

cz

ą

steczkami wody,

•

grup

ą

hydroksylow

ą

alkoholu a wod

ą

R

O

H

O

H

H

•

grup

ą

karbonylow

ą

ketonu a wod

ą

O

H

H

C

R1

R2

O

•

grupami peptydowymi w polipeptydach – przyczyniaj

ą

si

ę

do powstania struktury

2

o

polipeptydów:

β

–kartki i

α

–helisy

H

N

C

O

H

N

C

O

•

komplementarnymi zasadami w DNA – spajaj

ą

dwie nici DNA

N

N

N

N

N

H

H

N

H

N

O

O

CH

3

155. Na czym polega hydrofobowo

ść

i hydrofilno

ść

cz

ą

steczek

– omów na przykładach

Cz

ą

steczki hydrofobowe to takie, które oznaczaj

ą

si

ę

małym powinowactwem do

wody i słab

ą

rozpuszczalno

ś

ci

ą

w wodzie. Cz

ą

steczki hydrofobowe nie ulegaj

ą

dysocjacji, nie posiadaj

ą

grup polarnych, nie maj

ą

charakteru dipolowego. Takimi

zwi

ą

zkami s

ą

np. w

ę

glowodory, lub reszty kwasów tłuszczowych bior

ą

ce udział w

wytwarzaniu hydrofobowego ogonka lipidu. Zwi

ą

zki te tworz

ą

własne skupiska, w

których wyst

ę

puje du

ż

a ilo

ść

słabych oddziaływa

ń

van der Waalsa.

Cz

ą

steczki hydrofilowe charakteryzuj

ą

si

ę

wysokim powinowactwem do wody i

bardzo dobrze rozpuszczaj

ą

si

ę

w wodzie. Cz

ą

steczki hydrofilowe ulegaj

ą

dysocjacji,

posiadaj

ą

grupy polarne i maj

ą

charakter dipolowy. Przykładem substancji

hydrofobowej mo

ż

e by

ć

NaCl, który w trakcie rozpuszczania w wodzie dysocjuje na

jony Na

+

i Cl

–

, które oddziałuj

ą

c z cz

ą

steczkami wody tworz

ą

hydraty. Jon staje si

ę

tzw. jonem hydratowym za

ś

dipole wody otaczaj

ą

go wie

ń

cem tworz

ą

c tzw. warstw

ę

hydratow

ą

. Hydrofilowy charakter ma tak

ż

e polarna główka lipidu utworzona z reszty

fosforanowej.

NaCl



→



O

H

2

Na

+

+

Cl

–

Dipol cz

ą

steczki wody

– +

156. Zbilansuj zmian

ę

entropii podczas samorzutnego

przyjmowania

struktury

uporz

ą

dkowanej

przez

układy

biologiczne

Układy biologiczne zdolne s

ą

do samorzutnego przyjmowania struktury

uporz

ą

dkowanej.

Sił

ą

nap

ę

dow

ą

procesów spontanicznych zachodz

ą

cych w

organizmach

ż

ywych jest energia oddziaływa

ń

cz

ą

steczek wody.

Cz

ą

steczki wody zdolne s

ą

do wytwarzania wi

ą

za

ń

wodorowych, które oddziałuj

ą

we

wła

ś

ciwy sobie sposób z podstawnikami hydrofilowymi i hydrofobowymi ró

ż

nych

zwi

ą

zków. Mo

ż

na to zaobserwowa

ć

przy: odbudowie i tworzeniu błon lipidowo-

białkowych, formowaniu białek z ła

ń

cuchów polipeptydowych (bezpo

ś

rednio po

translacji), odtwarzaniu białkowej struktury wirusów, utrzymywaniu stabilnej struktury
B–DNA.

Zmian

ę

entropii mo

ż

na prze

ś

ledzi

ć

na podstawie spontanicznego przyjmowania

struktury uporz

ą

dkowanej białka z pierwotnego ła

ń

cucha polipeptydowego.

Pocz

ą

tkowo ła

ń

cuch polipeptydowy posiada wysok

ą

entropi

ę

0

biako

polipeptyd

−

S

. Natomiast

entropia wody, która wyst

ę

puje w postaci uporz

ą

dkowanej „clusters” wynosi

0

dipol

pojedynczy

clusters"-

"

S

. Aby polipeptyd uzyskał form

ę

uporz

ą

dkowan

ą

białka, formy

„clusters” zostaj

ą

rozbite – entropia o

ś

rodka wodnego w zwi

ą

zku z utrat

ą

formy

uporz

ą

dkowanej ro

ś

nie do warto

ś

ci

1

dipole

pojedyncze

clusters"-

"

S

. W tym samym czasie

entropia polipeptydu przekształcaj

ą

cego si

ę

w białko maleje, gdy

ż

ro

ś

nie stopie

ń

jego

uporz

ą

dkowania i osi

ą

ga warto

ść

1

biako

polipeptyd

−

S

.

Bilans dla danego procesu przedstawia si

ę

nast

ę

puj

ą

co:

0

0

dipole

pojedyncze

clusters"-

"

1

dipole

pojedyncze

clusters"-

"

dipole

pojedyncze

clusters"-

"

>

−

=

S

S

∆

S

0

0

biako

polipeptyd

1

biako

polipeptyd

biako

polipeptyd

<

−

=

−

−

−

S

S

S

∆

Z tego wynika,

ż

e entropia układu polipeptyd–białko oraz „clusters”–pojedyncze

dipole ro

ś

nie. Wynika to z reguły, i

ż

entropia układu nigdy nie maleje:

0

dipole

pojedyncze

clusters"

"

biako

polipeptyd

>

+

−

−

S

∆

S

∆

– nast

ę

puje produkcja entropii.

polipeptyd

„clusters”

pojedyncze
dipole

białko

157. Scharakteryzuj funkcje błon biologicznych

Błony biologiczne bior

ą

udział we wszystkich przejawach aktywno

ś

ci komórek (jest

to poj

ę

cie szersze ni

ż

błona komórkowa).

Do funkcji błon biologicznych nale

ż

y:

•

tworzenie fizycznych granic, kontrola składu komórki, nadanie organellom

komórkowym pewn

ą

suwerenno

ść

– błona biologiczna organellum wyodr

ę

bnia je

z cytoplazmy,

•

selektywna przepuszczalno

ść

, transport ograniczonej liczby cz

ą

steczek – białka

integralne, kanały jonowe, pompy, receptory zanurzone w błonach biologicznych
umo

ż

liwiaj

ą

transport bierny b

ą

d

ź

aktywny,

•

stanowienie granic faz, przekazywanie sygnałów chemicznych i energii z jednego

przedziału do drugiego – wewn

ę

trzna błona biologiczna mitochondrium stanowi

granic

ę

faz dla elektronów podczas fosofrylacji oksydacyjnej, błony mog

ą

prowadzi

ć

egzocytoz

ę

,

•

zapewnienie optymalnych warunków działania enzymów, pomp jonowych,

receptorów – błony biologiczne stanowi

ą

rusztowanie, w którym umocowane s

ą

ww. struktury, oddzielaj

ą

od siebie

ś

rodowiska o ró

ż

nym pH jak np. lizosom i

cytoplazm

ę

, dlatego zarówno w lizosomie jak i w cytoplazmie działaj

ą

inne

enzymy dostosowane do ró

ż

nego pH.

158. Omów ruchy cz

ą

steczek w obr

ę

bie błony

Ruchy cz

ą

steczkowe w błonie mo

ż

na podzieli

ć

na nast

ę

puj

ą

ce rodzaje:

1. ruchy w obr

ę

bie jednej cz

ą

steczki:

a. wokół wi

ą

za

ń

pomi

ę

dzy dwoma atomami w

ę

gla C–C

b. fragmentów fosfolipidów (najmniej ruchliwa – cz

ęść

glicerolowa, najbardziej

ruchliwe – ko

ń

ce polarne i metylowe)

2. ruchy cz

ą

steczki jako cało

ś

ci:

a. ruchy rotacyjne:

•

izotropowe – dotycz

ą

małych, kulistych, hydrofobowych cz

ą

steczek

wł

ą

czonych do dwuwarstwy lipidowej, ruch nie posiada wyró

ż

nionej osi

ruchu w przestrzeni 3D,

•

anizotropowe – dotycz

ą

małych, podłu

ż

nych cz

ą

steczek wł

ą

czonych do

dwuwarstwy lipidowej, ruch odbywa si

ę

wahadłowo po płaszczy

ź

nie

sto

ż

ka, którego wysoko

ść

jest prostopadła do płaszczyzny dwuwarstwy

lipidowej.

( )

t

θ

D

4

2

R

=

, gdzie:

R

D

– współczynnik dyfuzji rotacyjnej,

( )

t

θ

4

2

–

ś

rednie kwadratowe k

ą

towe przesuni

ę

cie w czasie t.

b. ruchy translacyjne:

•

lateralne – ruch odbywa si

ę

w płaszczy

ź

nie dwuwarstwy lipidowej,

zwi

ą

zany jest z dyfuzj

ą

białek i lipidów w błonach komórkowych; dokonuj

ą

c

fuzji komórek mo

ż

na stwierdzi

ć

,

ż

e dyfuzja lipidów w nowo powstałej

komórce zachodzi szybciej ni

ż

dyfuzja białek w tej

ż

e komórce,

•

transwersalne – ruch zwi

ą

zany jest z dyfuzj

ą

lipidów w błonach

komórkowych, w ich wyniku cz

ą

steczka lipidu zmienia swoje miejsce

poło

ż

enia w obr

ę

bie jednej z warstw dwuwarstwy lipidowej (dyfuzja boczna

– szybka) lub zmienia swoje miejsce poło

ż

enia z obr

ę

bu jednej z warstw

na obr

ę

b drugiej warstwy dwuwarstwy lipidowej (dyfuzja poprzeczna –

powolna, tzw. flip – flop).

( )

t

L

D

4

2

T

=

, gdzie:

T

D

– współczynnik dyfuzji translacyjnej,

( )

t

L

4

2

–

ś

rednie kwadratowe liniowe przesuni

ę

cie w czasie t.

159. Modele dyfuzji ułatwionej

Dyfuzja ułatwiona polega na przenoszeniu cz

ą

steczek z zewn

ą

trz komórek do ich

wn

ę

trza za pom

ą

c

ą

przeno

ś

ników, którymi najcz

ęś

ciej s

ą

białka no

ś

nikowe lub

integralne – tworzy si

ę

kompleks no

ś

nik + substancja przenoszona.

Istniej

ą

dwa modele dyfuzji ułatwionej:

1. model przeno

ś

nikowy w wytworzeniu którego udział bior

ą

:

a. białka błonowe no

ś

nikowe – tworz

ą

kompleksy z jonami na zewn

ą

trz błony a

nast

ę

pnie przeskakuj

ą

na wewn

ę

trzn

ą

stron

ę

błony lub obracaj

ą

si

ę

o 180

o

i

uwalniaj

ą

zwi

ą

zane jony do wn

ę

trza komórki,

b. przeno

ś

niki antybiotykowe – przenosz

ą

jony wytwarzaj

ą

c „mał

ą

karuzel

ę

”

(antybiotyki hydrofobowe tworz

ą

kompleksy z jonami w obr

ę

bie błony) lub

„du

żą

karuzel

ę

” (antybiotyki rozpuszczalne w wodzie tworz

ą

kompleksy poza

obr

ę

bem błony) i uwalniaj

ą

je do wn

ę

trza komórki.

2. model kanałowy w wytworzeniu którego udział bior

ą

:

a. białka integralne błony – przybieraj

ą

form

ę

kanału zamkni

ę

tego od wn

ę

trza

komórki, wi

ążą

jony na zewn

ą

trz błony a po zmianie konformacyjnej

(strukturalnej) uwalniaj

ą

je do wn

ę

trza komórki,

b. kanały

antybiotykowe

–

o

wielko

ś

ci

ok.

0,4–0,5

nm,

posiadaj

ą

charakterystyczny por przez który mo

ż

e przenikn

ąć

jon; kanały utworzone

przez antybiotyki ró

ż

ni

ą

si

ę

ilo

ś

ci

ą

cz

ą

steczek, które je tworz

ą

i sposobu ich

uło

ż

enia w błonie, s

ą

nieselektywne.

OUT IN

OUT IN

OUT IN

OUT IN

„mała karuzela” „du

ż

a karuzela”

Przeno

ś

niki antybiotykowe:

•

walinomycyna

•

eniatyna

•

nonaktyna

•

nigerycyna

Kanały antybiotykowe:

•

gramicydyna

•

alametycyna

•

monazomycyna

•

nystatyna

160. Omów współdziałanie systemów transportu podczas
wytwarzania kwasu solnego w

ż

oł

ą

dku

W procesie wytwarzania kwasu solnego w

ż

oł

ą

dku mamy do czynienia z czterema

ró

ż

nymi systemami transport.

Pierwszy rodzaj transportu to

dyfuzja prosta dwutlenku w

ę

gla

z krwi do komórek

wydzielniczych

ż

oł

ą

dka, która zachodzi zgodnie z gradientem st

ęż

e

ń

. Przy udziale

anhydrazy wodorow

ę

glanowej dwutlenek w

ę

gla reaguje w komórce wydzielniczej

ż

oł

ą

dka z wod

ą

tworz

ą

c anion wodorow

ę

glanowy i kation wodorowy. Powstały anion

wodorow

ę

glanowy jest wyprowadzany z komórki wydzielniczej

ż

oł

ą

dka przez białko

tworz

ą

ce

antyport (

−

3

HCO ,

−

Cl )









, które równocze

ś

nie wprowadza do komórki

wydzielniczej

ż

oł

ą

dka anion chlorkowy – nast

ę

puje zatem wymiana anionów w

komórce

ż

oł

ą

dka. Rozkład ATP w komórkach wydzielniczych

ż

oł

ą

dka indukuje

pomp

ę

protonow

ą

zale

ż

n

ą

od ATP









, która rozpoczyna przerzucanie kationów

wodorowych z wn

ę

trza komórki wydzielniczej do wn

ę

trza

ż

oł

ą

dka. Z pomp

ą

protonow

ą

zale

ż

n

ą

od ATP sprz

ęż

one jest integralne błonowe białko

transportuj

ą

ce Cl

–









, które przerzuca aniony chlorkowe z wn

ę

trza komórki

wydzielniczej

ż

oł

ą

dka do wn

ę

trza

ż

oł

ą

dka. We wn

ę

trzu

ż

oł

ą

dka aniony chlorkowe

ł

ą

cz

ą

si

ę

z kationami wodorowymi tworz

ą

c kwas solny.

krew

komórka wydzielnicza

ż

oł

ą

dka wn

ę

trze

ż

oł

ą

dka

CO

2

CO

2

+ H

2

O

−

3

HCO + H

+

a

n

h

y

d

ra

z

a

w

o

d

o

ro

w

ę

h

la

n

o

w

a

Cl

–

−

3

HCO

Cl

–

H

+

H

+

Cl

–

Cl

–

ATP ADP + P

i

























161. Omów endocytoz

ę

na drodze p

ę

cherzyków klatrynowych i

kaweolinowych

Endocytoza polega na przenoszeniu cz

ą

steczek z zewn

ą

trz komórek do ich wn

ę

trza

i zwi

ą

zana jest ze zmian

ą

kształtu błony komórkowej.

Transport za pomoc

ą

p

ę

cherzyków klatrynowych jest mo

ż

liwy dzi

ę

ki obecno

ś

ci na

zewn

ę

trznej stronie błony komórkowej receptorów wra

ż

liwych na obecno

ść

cz

ą

steczek substancji, z którymi mog

ą

utworzy

ć

kompleks. Gdy cz

ą

steczki substancji

spowinowaconej z receptorem zostan

ą

rozpoznane przez ten receptor i utworz

ą

kompleks, po wewn

ę

trznej stronie błony komórkowej gromadz

ą

si

ę

cz

ą

steczki

klatryny. Cz

ą

steczki klatryny ł

ą

cz

ą

si

ę

ze sob

ą

tworz

ą

c struktur

ę

p

ę

cherzykowat

ą

i

wpuklaj

ą

błon

ę

komórkow

ą

do

ś

rodka komórki wraz ze znajduj

ą

cymi si

ę

na jej

zewn

ę

trznej stronie kompleksami receptor–substancja transportowana – powstaje

p

ę

cherzyk klatrynowy. Białko pomocnicze – dyneina w momencie utworzenia

p

ę

cherzyka zaczyna zw

ęż

a

ć

jego

ś

wiatło zaciskaj

ą

c si

ę

wokoło jego uj

ś

cia i

ostatecznie separuje p

ę

cherzyk klatrynowy od błony komórkowej. P

ę

cherzyk

klatrynowy w

ę

druje do miejsca docelowego, gdzie zostaje rozpuszczony i uwalnia

cz

ą

steczki substancji, któr

ą

transportował.

P

ę

cherzyki klatrynowe transportuj

ą

prawie wszystkie substancje o

ż

ywcze i

niezb

ę

dne do utrzymania homeostazy.

Transport za pomoc

ą

p

ę

cherzyków kaweolinowych jest mo

ż

liwy dzi

ę

ki obecno

ś

ci

w błonie dwuwarstwy lipidowej bogatej w cholesterol i sfingolipidy, w której
zanurzone s

ą

receptory zdolne do utworzenia kompleksu z odpowiednim białkiem.

Po wewn

ę

trznej stronie dwuwarstwy lipidowej zlokalizowane s

ą

wzajemnie ze sob

ą

poł

ą

czone dimery kaweoliny, które tworz

ą

mocn

ą

sie

ć

. W momencie poł

ą

czenia

receptorów z białkami sie

ć

zaczyna zaciska

ć

si

ę

wokół p

ę

cherzyka i zostaje on

odseparowany od błony komórkowej. Białka s

ą

transportowane do miejsca

docelowego.
P

ę

cherzyki kaweolinowe transportuj

ą

białka osocza, np. albuminy do tkanek.

162. Omów sposoby przetwarzania informacji przez sieci
nerwowe

W skład sieci nerwowej wchodz

ą

nerwy obwodowe oraz komórki o

ś

rodkowego

układu nerwowego.

Przetwarzanie informacji w sieci nerwowej odbywa si

ę

nast

ę

puj

ą

cymi sposobami:

•

komórka B zostanie pobudzona wówczas, gdy została pobudzona komórka A

bezpo

ś

rednio z ni

ą

poł

ą

czona – implikacja,

•

komórka C zostanie pobudzona, gdy

zostanie pobudzona jedna z komórek
A

lub

B

bezpo

ś

rednio

z

ni

ą

poł

ą

czonych

–

implikacja

z

alternatyw

ą

•

komórka C zostanie pobudzona, gdy

zostan

ą

pobudzone obie komórki A i B

bezpo

ś

rednio z ni

ą

poł

ą

czone –

implikacja z koniunkcj

ą

•

komórka C zostanie pobudzona, gdy zostanie pobudzona komórka A

bezpo

ś

rednio z ni

ą

poł

ą

czona i nie zostanie pobudzona komórka B, poł

ą

czona z

komórk

ą

A za pomoc

ą

komórki inhibitorowej In – implikacja z koniunkcj

ą

i

negacj

ą

.

A
B

A

B C

A

C
In
B

163. Omów mechanizmy pami

ę

ci

Pami

ęć

to odtwarzanie impulsów dochodz

ą

cych do o

ś

rodkowego układu nerwowego

po pewnym, nieraz długim, czasie.


Podło

ż

em pami

ę

ci krótkotrwałej s

ą

impulsy elektryczne kr

ążą

ce po obwodach

zamkni

ę

tych składaj

ą

cych si

ę

z komórek nerwowych. Impuls dochodz

ą

cy z zewn

ą

trz

do p

ę

tli składaj

ą

cej si

ę

z neuronów od czasu do czasu dochodzi do neuronu, który

aktywowany jest dodatkowo zewn

ę

trznym impulsem.

Pami

ęć

krótkotrwała mo

ż

e by

ć

trwale usuni

ę

ta poprzez: szok elektryczny, silny

mechaniczny, raptowne impulsy elektryczne, przerwanie dopływu tlenu, ozi

ę

bienie

tkanki nerwowej.

Informacje z pami

ę

ci krótkotrwałej s

ą

przekazywane do pami

ę

ci długotrwałej i

mog

ą

by

ć

tam przechowywane nawet dziesi

ę

ciolecia. Podło

ż

e pami

ę

ci nie jest

znane. Jedna z hipotez zakłada utrwalenie si

ę

poł

ą

cze

ń

miedzy neuronami,

szczególnie łatwo przewodz

ą

cymi impulsy. Inna hipoteza zakłada modyfikacje

biosyntezy kwasów nukleinowych i białek przez impulsy elektryczne pami

ę

ci

krótkotrwałej.
Pami

ęć

długotrwała nie zanika przy przej

ś

ciowym zaburzeniu czynno

ś

ci

elektrycznych mózgu.

164. Transmisja d

ź

wi

ę

ku z ucha

ś

rodkowego do wewn

ę

trznego

Na ucho

ś

rodkowe składaj

ą

si

ę

nast

ę

puj

ą

ce struktury:

•

młoteczek, który przyczepiony jest swoj

ą

r

ę

koje

ś

ci

ą

do błony b

ę

benkowej,

•

kowadełko,

•

strzemi

ą

czko, które zamyka okienko owalne

ś

limaka ucha wewn

ę

trznego.

Fala akustyczna dochodz

ą

ca do błony b

ę

benkowej działa na ni

ą

z pewnym

ci

ś

nieniem oraz sił

ą

. Układ młoteczek–kowadełko–strzemi

ą

czko stanowi element

po

ś

rednicz

ą

cy mi

ę

dzy uchem zewn

ę

trznym a uchem wewn

ę

trznym. Drgaj

ą

ca błona

b

ę

benkowa wprawia w ruch młoteczek, młoteczek – kowadełko, kowadełko –

strzemi

ą

czko, a strzemi

ą

czko wprawia w ruch błon

ę

okienka owalnego. Drgania

błony okienka owalnego wprawiaj

ą

w ruch płyn

ś

limakowy. Tak oto fala akustyczna

zostaje przekształcona na okresowe drgania kosteczek słuchowych a dalej na fal

ę

hydrodynamiczn

ą

płynu

ś

limaka.

Okienko owalne posiada powierzchni

ę

S

2

17 razy mniejsz

ą

ni

ż

wynosi powierzchnia

S

1

błony b

ę

benkowej i dlatego zgodnie ze wzorem:

1

2

2

1

17

p

p

S

S

=

=

ci

ś

nienie, jakie wywiera błona b

ę

benkowa na błon

ę

okienka owalnego za

po

ś

rednictwem trzech kosteczek słuchowych jest wy

ż

sze ni

ż

ci

ś

nienie jakie wywiera

fala akustyczna na błon

ę

b

ę

benkow

ą

.

Młoteczek posiada rami

ę

o długo

ś

ci L

1

dłu

ż

sze o ok. 1,2–1,4 razy ni

ż

wynosi długo

ść

L

2

ramienia kowadełka – razem te dwie kosteczki słuchowe tworz

ą

klasyczn

ą

d

ź

wigni

ę

i zgodnie ze wzorem:

1

2

2

1

1,4

1,2

F

F

L

L

=

−

=

przyczyniaj

ą

si

ę

wzrostu wyj

ś

ciowej siły fali akustycznej działaj

ą

cej na błon

ę

b

ę

benkow

ą

, która działa za po

ś

rednictwem strzemi

ą

czka na błon

ę

okienka

owalnego.

Gdy amplituda drga

ń

fali d

ź

wi

ę

kowej jest zbyt du

ż

a i mogłoby nast

ą

pi

ć

pora

ż

enie

narz

ą

du słuchu, zwi

ę

ksza si

ę

napi

ę

cie mi

ęś

nia napr

ęż

acza błony b

ę

benkowej i

mi

ęś

nia strzemi

ą

czkowego, które zmniejszaj

ą

amplitud

ę

fali dochodz

ą

cej do ucha

wewn

ę

trznego – efekt strzemi

ą

czkowy.

Przy nadmiernej sile fali akustycznej działaj

ą

cej na błon

ę

b

ę

benkow

ą

nast

ę

puje

skr

ę

cenie strzemi

ą

czka, co jest równie

ż

elementem przeciwdziałaj

ą

cym dostaniu

si

ę

zbyt silnej fali do ucha wewn

ę

trznego.

Gdy w uchu wewn

ę

trznym ci

ś

nienie wywołane działaniem fali akustycznej na błon

ę

b

ę

benkow

ą

jest zbyt du

ż

e aktywowany jest mechanizm jego obni

ż

enia polegaj

ą

cy na

otworzeniu tr

ą

bki Eustachiusza.