BIOFIZYKA - Pytania egzaminacyjne

1. Układ termodynamiczny, rodzaje układów.

Stanowi część przestrzeni materialnej, jest oddzielony od otoczenia albo rzeczywistą przestrzenią materialną, albo przestrzenią pomyślaną (abstrakcyjną), która stanowi brzeg materialny lub abstrakcyjny tego układu.

Trzy rodzaje układów termodynamicznych:

1. układ izolowany – brzeg układu ma takie właściwości, że uniemożliwia wymianę materii i energii pomiędzy układem a otoczeniem (izoluje układ od otoczenia, nie ma żadnej wymiany energii ∆E=0, ani materii(masy) ∆m=0)

2. układ zamknięty – następuje wymiana energii między układem a otoczeniem, nie występuje wymiana materii, ∆E≠0, ∆m=0.

3. układ otwarty – dopuszczona jest wymiana zarówno energii, jak i materii pomiędzy układem a otoczeniem, ∆E≠0, ∆m≠0.

1. Trzy zasady termodynamiki.

I zasada termodynamiki:

- przyrost energii wewnętrznej układu (U₂-U₁) jest równy sumie dostarczonego mu ciepła Q i dostarczonej pracy W, co można wyrazić wzorem:

U₂ - U₁ = Q + W

II zasada termodynamiki:

- w układzie izolowanym procesy mogą zachodzić tylko w kierunku wzrostu entropii. W stanie równowagi entropia przyjmuje wartość stałą, maksymalną:

∆S = 0, czyli S = S_max

III zasada termodynamiki:

- dla układów skondensowanych (ciała stałe i ciecze) entropia staje się zerem w temperaturze zera bezwzględnego:

limS = 0

1. Potencjał chemiczny.

Potencjał chemiczny składnika i wyraża liczbowo pracę wykonaną podczas zmiany liczby moli tego składnika o jeden, przy zachowaniu stałości temperatury, ciśnienia oraz ilości innych składników wchodzących w skład układu. ( p.ch. jest miarą pracy, jaką układ wykona powiększając ilość składnika o 1 mol.

µ_i = ∆G_i/∆n_i , gdzie

G - entalpia swobodna, n – ilość składnika

T = const. , p = const. , n_j = const., i ≠ j

1. Dyfuzja.

- polega na przemieszczaniu się cząsteczek z obszaru o wyższej ich koncentracji (ilości cząsteczek przypadającej na jednostkę objętości) do obszaru o niższej koncentracji. Proces ten prowadzi do wyrównywania koncentracji (w roztworach - stężeń) cząsteczek = do stanu równowagi. Przyczyną występowania dyfuzji jest chaotyczny, termiczny ruch cząsteczek.

1. Prawo Ficka, dyfuzja przez błonę.

Prawo Ficka:

- stosunek liczby moli ∆n przepływających przez powierzchnię S do czasu ∆t:

∆n/∆t = -∆S, gdzie

D – współczynnik dyfuzji zależny od rodzaju substancji rozpuszczonej, rozpuszczalnika, temperatury.

Dyfuzja przez błonę:

- jeżeli dwa roztwory o stężeniach molowych c₁ i c₂ będą rozdzielone błoną utrudniającą dyfuzję, prawo daje się zapisać:

∆n/∆t = PS (c₁-c₂), gdzie

P – przepuszczalność błony dla danej substancji (wyrażona w m/s, jeżeli stężenie jest w mol/m³)

1. Osmoza.

- do zjawiska osmozy prowadzi dyfuzja przez błonę półprzepuszczalną, która przepuszcza rozpuszczalnik, a nie przepuszcza substancji rozpuszczonej.

1. Prawo van`t Hoffa

- określa ciśnienie osmotyczne π:

π = RTC_m, gdzie

π- ciśnienie osmotyczne wywierane na roztwór w stanie równowagi, która została osiągnięta między dwoma różnymi fazami, R – stała gazowa, C_m – stężenie molowe.

1. Stan stacjonarny, entropia układu.

Stan stacjonarny:

- w układzie stacjonarnym funkcje termodynamiczne układu zachowują stałą wartość w czasie; nie zmienia się ani entropia, ani energia, ani entalpia swobodna.

Entropia układu:

- w stanie równowagi entropia przyjmuje wartość maksymalną (energia swobodna – minimalną), a szybkość tworzenia się entropii jest równa zeru ∆S_i/∆t = 0.

1. Procesy krzyżowe.

- są to procesy w postaci przepływów wywołanych bodźcami, którymi nie są przyporządkowane, np. przepływ substancji wywołany różnicą temperatur i przepływ energii wywołany różnicą stężeń.

1. Prawa transportu.

- transport wymaga istnienia określonych bodźców wywołujących ten przepływ, bodźcami tymi są różnice potencjałów elektromechanicznych. Można wymienić szereg praw transportu

a) transport energii – prawo Fouriera przewodzenia ciepła

1/S * ∆Q/∆t = - λ * ∆T/∆x, gdzie

S – powierzchnia, Q – ilość ciepła, λ – przewodność cieplna właściwa, T - temperatura

b) transport materii – prawo dyfuzji Ficka

1/S * ∆n/∆t = -D * ∆c/∆x, gdzie

S – powierzchnia, n – ilość moli, D – współczynnik dyfuzji, c – stężenie

c) transport ładunku – prawo Ohma przewodzenia prądu elektrycznego

1/S * ∆q/∆t = γ * ∆V/∆x, gdzie

S – powierzchnia, q – ilość ładunku, γ - przewodność elektryczna właściwa, V – potencjał elektryczny

d) transport pędu – prawo Newtona przepływu lepkiej cieczy

1/S * ∆p/∆t = -n * ∆V/∆x, gdzie

S – powierzchnia, p – pęd, n – współczynnik lepkości, V - prędkość

1. Potencjał elektrochemiczny, potencjał elektrodowy.

Potencjał elektrochemiczny:

- jest to zmiana entalpii swobodnej na 1 mol, odgrywa tę samą rolę w układzie zawierającym ładunki elektryczne, co potencjał chemiczny w układzie bez ładunków elektrycznych.

Potencjał elektrodowy:

- jest to różnica potencjałów elektrycznych danego metalu. Odgrywa ważną rolę przy pomiarach elektrofizjologicznych, np. przy mierzeniu potencjałów bioelektrycznych. Wyraża się go wzorem Nernsta:

∆V = ∆V₀ + (R * T / z * F) * ln c_j, gdzie

c_j – stężenie jonów metalu w elektrolicie, z – ich wartościowość

1. Potencjał dyfuzyjny, potencjał błonowy.

Potencjał dyfuzyjny:

- powstaje na granicy zetknięcia się dwóch roztworów o różnych stężeniach i różnych ruchliwościach kationów i anionów. Wyraża się go wzorem Hendersona:

∆V = (u⁺ - u^-)/(u⁺ + u^-) * RT/F * ln c₁/c₂, gdzie

u⁺ i u^- - ruchliwości jonów

Potencjał błonowy:

- nazywamy różnicę potencjałów między wnętrzem komórki i jej otoczeniem (∆V), która określa stan równowagi, któremu odpowiada określone ciśnienie osmotyczne.

1. Równowaga Donnana.

- osiągnięty stan równowagi ustala się, gdy potencjał elektromechaniczny potasu i chloru wewnątrz i na zewnątrz komórki wyrówna się.

U_K^zewn + U_Cl^zewn = U_K^wewn + U_Cl^wewn

∆V = RT/F * ln (K⁺¹)^zewn/(K⁺¹)^wewn = RT/F * ln (Cl^-1)^wewn/(Cl^-1)^zewn

1. Transport bierny, rodzaje, przykłady.

- transport ten odbywa się zgodnie z istniejącymi bodźcami bez nakładu energii i innych źródeł, dąży do ustalenia równowagi po obu stronach,

- może zachodzić na dwa sposoby:

1. dyfuzja, zachodząca, gdy błona komórkowa rozdziela dwa obszary o różnym stężeniu substancji, dla której jest ona przepuszczalna, a transport nie wymaga istnienia wyspecjalizowanych struktur, takich jak miałka transportujące.

2. transport za pośrednictwem białek tworzących pory (kanały jonowe) – tzw. Dyfuzja ułatwiona lub transport ułatwiony.

Przykłady:

• dyfuzja prosta opisywana równaniem Ficka,

• dyfuzja nośnikowa

1. Transport aktywny, argumenty, przykłady.

- nie zachodzi samoistnie, wymagają nakładów energetycznych i pośredników,

- rodzaje:

• pierwszego rodzaju (pierwotny) – następuje tu sprzężenie transportu z uwalnianiem energii,

• drugiego rodzaju (wtórny) – między procesem uwalniania energii a transportem istnieją mechanizmy pośredniczące.

- przykłady:

• transport jonów wodorowych do soków żołądkowych z komórek nabłonkowych ściany żołądka

• transport jonów potasowych i sodowych w komórkach mięśniowych i nerwowych dla podtrzymania potencjału spoczynkowego (pompa jonowa)

• pompa sodowo-potasowa

1. Budowa błony komórkowej.

Każda komórka otoczona jest błoną komórkową zawierającą podwójną warstwę lipidową (pozwala zachować charakterystyczny skład chemiczny), wewnątrz komórki błony otaczają organelle, w których zachodzą reakcje biologiczne. Kontakt między wnętrzem a zewnętrzem komórki jest możliwy dzięki wybiórczemu przepuszczaniu określonych substancji. Głównym składnikiem błony są białka i związki lipidowe. Model mozaikowy błony – błonę tworzy podwójna warstwa lipidowa, wewnątrz błony znajdują się fragmenty hydrofobowe lipidów, natomiast na wewnątrz znajdują się hydrofilowe główki oraz białka integralne, przenikające poprzez błonę i powierzchniowe związane z powierzchnią błony. Białka są odpowiedzialne za wybiórczy transport przez błonę określonych substancji, pełnią też rolę receptorów neuroprzekaźników i antygenów.

1. Transport przez błonę, bierny, aktywny.

- transport bierny – jest wtedy, kiedy transport danego składnika nie wymaga nakładu energii (np. odbywa się na skutek różnicy stężeń)

- transport aktywny – jest wtedy, kiedy transport danego składnika wymaga nakłady energii, zachodzi z udziałem wyspecjalizowanych struktur błonowych,

1. Potencjał spoczynkowy.

- różnica potencjałów elektrycznych pomiędzy zewnętrzną a wewnętrzną stroną błony komórkowej. Pojęcie potencjału spoczynkowego dotyczy wyłącznie komórki w stanie niepobudzonym. Wnętrze komórki ma potencjał niższy nić jej powierzchnia zewnętrzna.

1. Pompa jonowa, Na²⁺ /K⁺ budowa i rola.

Praca pompy z reguły polega na wciąganiu jonów potasu do wnętrza komórki, a usuwaniu jonów sodu na zewnątrz. W ten sposób jonów potasowych jest więcej wewnątrz komórki, a jony sodu mają większe stężenie w płynie pozakomórkowym.

Schemat pracy pompy:

1. przyłączenie jonu potasu zmienia konformację enzymu umożliwiając jego fosforylację,

2. fosforylacja wywołuje przemieszczenie jonu sodu na zewnątrz błony oraz przyłączenie jonu potasu,

3. przyłączenie jonu potasu, defosforylacja enzymu i powrót do wyjściowej konformacji związanej z przemieszczeniem jonu potasu do wnętrza komórki.

Pompa jest odpowiedzialna za utrzymanie różnicy między jonami sodowymi i potasowymi.

1. Potencjał czynnościowy komórki, przebieg w określonym punkcie włókna nerwowego.

- impulsowa zmiana potencjału błony komórkowej. Potencjał czynnościowy powstaje w komórce pobudliwej, gdy potencjał jej błony przekroczy pewną graniczną wartość nazywaną progiem pobudzenia

Przebieg p.cz. w określonym punkcie włókna nerwowego:

1. Linia ciągła – potencjał błony komórkowej, przerywana – wartość progu pobudliwości na następny bodziec.

2. W czasie trwania potencjału czynnościowego błona jest w stanie refrakcji bezwzględnej, w którym nie jest możliwe wyzwolenie następnego potencjału czynnościowego.

3. Po nim następuje okres refrakcji względnej, w czasie, którego wyzwolenie następnego potencjału czynnościowego jest utrudnione ze względu na podniesiony próg pobudliwości.

Potencjał czynnościowy składa się z kilku faz:
1. gwałtownego wzrostu potencjału błonowego (depolaryzacji)
2. nieco powolniejszego spadku potencjału błony (repolaryzacji)
3. okresu, gdy potencjał błony jest niższy od potencjału spoczynkowego (hiperpolaryzacji)

1. Warunki powstawania potencjałów czynnościowych.

Refrakcja błony:

- względna – błona jest w mniejszym stopniu wrażliwa na działanie bodźców wyzwalających potencjał czynnościowy

- bezwzględna – błona jest całkowicie niewrażliwa na bodźce

1. Zależność wielkości potencjału czynnościowego od bodźca.

Wpływ wielkości bodźca elektrycznego (wielkość i czas jego trwania) ma wpływ na powstanie potencjału czynnościowego. W miarę wydłużania się czasu trwania bodźca coraz mniejsze natężenie bodźca może wyzwolić potencjał czynnościowy. Gdy jednak czas bodźca staje się bardzo długi, minimalna wielkość bodźca nie maleje do zera, lecz do pewnej wielkości zwanej reobazą.

1. Rozprzestrzenianie się potencjału czynnościowego.

- potencjał czynnościowy rozprzestrzenia się w organizmie od wzgórka aksonu w kierunku telodendrium. Po pobudzeniu neuronu w określonym miejscu powstaje potencjał czynnościowy. Na całej długości aksonu posiada on taką samą amplitudę, ale pojawia się z pewnym opóźnieniem czasowym. Rozprzestrzenianie się p.cz. wzdłuż włókna tłumaczy się powstawaniem we włóknie lokalnych prądów, prowadzących do depolaryzacji włókna przed i za miejscem, do którego dotarł p.cz. W obszarze „za” neuron jest w fazie refrakcji bezwzględnej, aktywne są tam kanały potasowe, a nieaktywne sodowe. W obszarze „przed” aktywizowane są kanały sodowe i powstaje p.cz. Na szybkość przepływu p.cz. wpływa:

1. Wielkość napływu jonów sodu.

2. Średnica włókna.

3. rola osłonki mielinowej – umożliwia skokowe przemieszczanie się potencjału czynnościowego od jednego przewężenia Ranviera do kolejnego.

1. Zjawiska zachodzące w synapsach.

- komórka nerwowa kontaktuje się z innymi neuronami za pomocą synaps. Synapsa umożliwia przekazywanie pobudzenia elektrycznego pomiędzy błonami dwóch komórek: presynaptycznej – przekazującej pobudzenia i postsynaptycznej – odbierającej pobudzenie. Na zakończeniach błon znajdują się kolbki synaptyczne, a między nimi jest szczelina synaptyczna. W kolbce presynaptycznej znajdują się transmitery – mediatory, które pod wpływem napływania jonów wapnia do kolbki przemieszczają się do szczeliny, a dalej do kolbki postsynaptycznej.

1. Generacja potencjałów receptorowych.

- rzeczywiste bodźce powstają w organizmie w wyspecjalizowanych komórkach, pod wpływem określonych czynników. Komórki rozróżniające te bodźce i przekazujące o nich informacje nazywamy receptorami. Receptory dzielimy na:

1. mechanoreceptory (proprioreceptory)

2. receptory światła (czopki, pręciki)

3. chemoreceptory (węchowe, smakowe)

Działający bodziec stanowi rozciągnięcie mięśnia, zachodzi depolaryzacja ciała komórki, która znika wraz ze zniknięciem bodźca. Tę depolaryzację nazywa się potencjałem receptorowym (generacyjnym). Miejscem jego powstania są dendryty. Depolaryzacja wywołuje lokalne przepływy prądów jonowych. Przemiana bodźca w potencjał receptorowy nazywa się przetwarzaniem, a receptor stanowi przetwornik.

1. Adaptacja sygnału.

- jest to przystosowanie receptora do działającego bodźca, w różnych rodzajach receptorów występuje z różnym nasileniem, adaptacja - z upływem czasu działania bodźca następuje pewne zmniejszanie się potencjału receptorowego.

1. Komórki receptorowe.

- odbierają bodźce zewnętrzne i przetwarzają je na impuls nerwowy.

Typy: termoreceptory, mechanoreceptory, chemoreceptory, fotoreceptory, proprioreceptory, eksteroreceptory, interoreceptory, wisceroreceptory.

1. Budowa mięśnia szkieletowego.

Charakteryzuje się wydłużonym kształtem i długością od kilkudziesięciu mikrometrów do kilkudziesięciu centymetrów. Elementami kurczliwymi są biegnące przez cała długość komórki włókienka mięśniowe. Widoczne są poprzecznie ułożone prążki. Jednostkami czynnymi są segmenty – sarkomery. Środek sarkomeru stanowią miofilamenty grube zbudowane z cząsteczek białka – miozyny, są ułożone równolegle do osi podłużnej włókienka. Końcowe części sarkomeru utworzone są z miofilamentów cienkich, których głównym składnikiem jest aktyna. Z jednej strony aktyna jest przymocowana do dysku Z, a z drugiej wsunięta między miozynę. Każda miozyna otoczona jest przez 6 aktyn.

1. Ślizgowa teoria skurczu.

- jest to oddziaływanie pomiędzy aktyną a miozyną powodujące wsuwanie miofilamentów aktynowych głębiej pomiędzy miofilamenty miozynowe, co prowadzi do skracania się komórki. Przesuwanie się miofilamentów względem siebie jest wynikiem wzrostu stężenia jonów wapnia w sarkoplaźmie, wzrostu hydrolizowania ATP do ADP oraz odłączenia fosforanu. Cały ten proces prowadzi do przetwarzania energii chemicznej w mechaniczną.

1. Etapy skurczu, jednostka motoryczna.

Etapy skurczu:

1. Impuls nerwowy z OUN dociera neuronem ruchowym w pobliże błony włókna mięśniowego. W tym miejscu neuron uwalnia acetylocholinę.
2. Acetylocholina wywołuje fale aktywności elektrycznej, która rozchodzi się wzdłuż włókna mięśniowego.
3. Zjawisko to powoduje uwolnienie jonów wapnia, które rozprzestrzeniają się w obrębie miofibryli i zapoczątkowują mechaniczny proces skurczu.
4. Jony wapnia kontaktują się z aktyną i miozyną, oraz z dwoma innymi białkami, które wchodzą w skład aktyny.
5. Główka miozyny rozkłada ATP – powstaje ADP i fosforan nieorganiczny oraz energia, która zostaje zużytkowana na wytworzenie połączenia z aktyną i skręt główki miozyny. Ten skręt jest właśnie siła napędową, która wciąga cienkie miofilamenty aktyny pomiędzy grube miofilamenty miozyny.
6. Główka miozyny „chwyta” kolejną cząsteczkę ATP i następuje zwolnienie połączenia z aktyną. Zaopatrzona w nową porcję energii główka miozyny odbudowuje mostek poprzeczny i cały proces powtarza się. Dzięki temu jest umożliwione przesunięcie miofilamentu cienkiego względem grubego w skali całego sarkometru. Prowadzi to do skrócenia sarkometru.

Jednostka motoryczna – jeden neuron motoryczny + grupa unerwianych przez niego włókien mięśniowych.

1. Sprzężenie elektromechaniczne.

- depolaryzacja sarkolemy powoduje otwarcie kanałów wapniowych i wejście jonów wapnia z przestrzeni zewnątrzkomórkowej do cytoplazmy. Następnie jony wapnia oddziaływają na miofibryle, co powoduje ich skurcz.

1. Źródła energii skurczu – reakcje.

Bezpośrednim źródłem jest ATP, potrzebny do tworzenia mostków miozynowych jak i dla uwalniania ich z aktywnych centrów aktynowych.
Źródłem energii we włóknach mięśniowych jest glikogen. Zgromadzony w komórce zostaje rozłożony do glukozy, która jest następnie zużywana w procesie oddychania komórkowego.

glikogen glukozo – 1 – fosforan glukozo – 6 – fosforan glukoza

Jeśli braknie tlenu komórki mięśniowe mogą pozyskać energię w wyniku fermentacji – powstaje kwas mlekowy.

glukoza kwas mlekowy

1. Skurcz tężcowy.

- skurcz mięśni szkieletowych wyzwalany przez powtarzające się z dużą częstotliwością bodźce nadprogowe, wywołujące sumowanie się pojedynczych skurczów w jeden ciągły skurcz mięśniowy, rozróżnia się skurcz tężcowy niezupełny - pojawiający się w przypadku działania bodźców w odstępach dłuższych niż faza pojedynczego skurczu mięśnia, co umożliwia częściowy rozkurcz mięśnia między kolejnymi bodźcami, oraz skurcz tężcowy zupełny - ciągły skurcz mięśnia wywoływany przez bodźce działające w odstępach czasowych krótszych niż faza skurczu pojedynczego.

1. Elektromiogram EMG.

- elektryczny zapis potencjału czynnościowego mięśnia, sumaryczna rejestracja wywołanych impulsów zebrana za pomocą elektrod powierzchniowych umieszczonych na skórze lub wkutych elektrod igłowych podskórnie, umieszczonych w bezpośredniej odległości od badanego miejsca.

1. Co to jest opór naczyniowy, co wpływa na jego wielkość.

- opór naczyniowy jest równy przyrostowi ciśnienia statycznego do wielkości strumienia objętości cieczy.

R = ∆p/Q

- na wielkość oporu wpływa:

• lepkość,

• długość,

• promień.

- czynniki wpływające na opór naczyniowy:

• czynnik lepkościowy,

• czynnik geometryczny.

1. Napięcie sprężyste.

- jest to stosunek rozciąganie włókien elastyny i kolagenu do długości włókna

T = F/L, gdzie

T – opór naczyniowy, F – rozciągliwość włókien, L – długość włókna

1. Fala tętna, prędkość przenoszenie się fali tętna.

Fala tętna:

- jest to rozchodzenie się krwi znajdującej się w podatnej na rozciąganie tętnicy głównej (w wybrzuszeniach) w kierunku obwodowym.

Prędkość przenoszenia się fali tętna (= 5 – 8 m/s)

c = √(E * h)/(2 * p * r), gdzie:

E – moduł Younga ścian, h – grubość ściany, ϕ - gęstość krwi, r – promień naczynia.

1. Pomiar ciśnienia krwi, ruch wirowy.

Pomiar ciśnienia krwi – zwykle wykonywany jest na tętnicy ramiennej. Wartości ciśnienia tętniczego krwi zmieniają się pulsacyjnie w czasie cyklicznej pracy serca. Przy pomiarze ciśnienia tętniczego krwi wyróżnia się ciśnienie maksymalne, czyli skurczowe oraz minimalne, czyli rozkurczowe. Do pomiaru ciśnienia tętniczego krwi używa się przyrządu zwanego sfigmomanometrem (ciśnieniomierz)

1. Wywołane potencjały czynnościowe i naprężenie w mięśniu szkieletowym i włóknie mięśnia sercowego.

Naprężenie w mięśniu szkieletowym:

1. Akson neuronu ruchowego osiąga potencjał czynnościowy.

2. Potencjał czynnościowy aktywuje kanały wapniowe zlokalizowane w błonie komórkowej aksonu, co powoduje gwałtowne wnikanie jonów wapnia do wnętrza komórki.

3. Pod wpływem wzrostu stężenia wapnia, pęcherzyki zawierające acetylocholinę łączą się z błoną komórkową uwalniając neurotransmiter do szczeliny złącza nerwowo-mięśniowego.

4. Acetylocholina dyfunduje przez szczelinę, łącząc się na jej drugim końcu z receptorami nikotynowymi, co powoduje otwarcie kanałów sodowych i potasowych zlokalizowanych w błonie komórkowej miocytu. Przewaga jonów sodu powoduje polaryzację błony komórkowej i powstanie dodatniego potencjału czynnościowego.

5. Pod wpływem potencjału czynnościowego retikulum endoplazmatyczne komórki mięśniowej uwalnia jony wapnia.

6. Jony wapnia łączą się z białkiem troponiną połączoną z aktyną i tropomiozyną. Troponina zmienia konfigurację przestrzenną tropomiozyny, co doprowadza do odsłonięcia miejsc kontaktu znajdujących się na włóknie aktynowym, umożliwiając przyłączenie się miozyny.

7. Główki miozyny po połączeniu z aktyną, pod wpływem ATP przesuwają się, doprowadzając do przemieszczenia się włókienek względem siebie.

8. Główki miozyny pod wpływem ATP odłączają się od aktyny.

9. Etap 7 i 8 powtarzane są cały czas, kiedy obecne są jony wapnia.

10. Wapń jest aktywnie wpompowywany z powrotem do zbiorników retikulum endoplazmatycznego. Tropomiozyna wraca do pierwotnej konfiguracji, blokując miejsca wiązania miozyny na aktynie.

Naprężenie we włóknie mięśnia sercowego:

1. Skurcz inicjowany jest przez napływ jonów wapnia do wnętrza komórki, które następnie łączą się z białkiem kalmoduliną.

2. Kompleks wapń-kalmodulina łączy się i aktywuje kinazę lekkich łańcuchów miozyny.

3. Kinaza lekkich łańcuchów miozyny dokonuje fosforylacji lekkich łańcuchów miozyny, przez co zmienia ich konfigurację przestrzenną, umożliwiając przyłączenia się filamentów aktynowych. Następuje skurcz.

1. Układ tętniczy a żylny.

- tętnice odznaczają się dużą sprężystością, jest to „układ opornościowy” i magazyn energii potencjalnej,

- żyły są podatne na odkształcenia, są „układem pojemnościowym” i zbiornikiem objętościowym

1. Elektrokardiogram EKG.

- elektryczny zapis pracy serca, polega na ocenie mechanicznej czynności serca na podstawie analizy jego czynności elektrycznej; sygnały elektryczne serca zwykle są odbierane z powierzchni klatki piersiowej lub kończyn za pomocą układu elektrod naskórnych i przedstawiane w postaci wykresu, oznaczenia:

Załamek P – czas przejścia pobudzenia przez przedsionki komór (skurcz przedsionków)

Zespół QRS – czas przejścia pobudzenia przez komory (początek skurczu komór)

Załamek T – czas wygaszania pobudzenia (koniec skurczu komór)

1. Rola ciśnień wewnątrzopłucnowego i śródpęcherzykowego.

- w zamkniętej klatce piersiowe płuca wypełniają ją całkowicie, gdyż ciśnienie srópęcherzykowe jest większe od ciśnienia wewnątrzopłucnowego. Ta różnica rozciąga płuca działając przeciw naprężeniom sprężystym tkanki.

p_sp = p_p- p_op, gdzie

p_p – ciśn. śródpęcherzykowe, p_op – ciśn. wewnątrzopłucnowe

Różnica ciśnień śródpęcherzykowego i wewnątrzopłucnowego równoważy ciśnienie sprężyste tkanki płucnej.

1. Histereza objętościowo-ciśnieniowa układu oddechowego.

- zmienianie objętości płuc przy podwyższaniu i obniżaniu ciśnienia, mechanizm ten związany jest ze zmieniającym się napięciem powierzchniowym warstw powierzchniowych pęcherzyków płucnych.

1. Wentylacja minutowa.

- jest to wypełnianie płuc powietrzem i opróżnianie płuc z powietrza ubogiego w tlen. Gdy w czasie oddechu spoczynkowego wykonujemy 15 oddechów na minutę to wentylacja wynosi 8 litrów na minutę.

1. Wymiana gazowa, prawo Henry`ego.

Wymiana gazowa:

- mechanizm przenikania tlenu do krwi i dwutlenku węgla do powietrza zawartego w pęcherzykach płucnych.

Prawo Henry`ego:

- wymiana gazów pomiędzy powietrzem a krwią zachodzi na drodze dyfuzji, ważna rolę odgrywa rozpuszczalność gazów w krwi, co podlega temu prawu.

c = α * p, gdzie

c – stężenie rozpuszczonego gazu w cieczy, wyrażone stosunkiem objętości, jaką zajmowałby rozpuszczony gaz w warunkach normalnych, p – ciśnienie cząstkowe gazu nad cieczą, α – współczynnik rozpuszczalności gazu zależny od temperatury oraz od całkowitego ciśnienia

1. Szybkość dyfuzji gazów O₂ i CO_2.

- tlen i dwutlenek węgla swobodnie dyfundują przez błonę komórkową, są to cząsteczki polarne, pozbawione momentu dipolowego, dlatego dyfundują przez błonę bardzo szybko, błona jest dla nich bardzo dobrze przepuszczalna.

- tlen jest potrzebny do prawidłowego przebiegu różnych czynności życiowych, dlatego musi być bez przerwy pobierany ze środowiska zewnętrznego. Zużywanie tlenu w procesach metabolicznych wewnątrz komórki powoduje zmniejszenie stężenia tego gazu w cytoplazmie. Powstaje różnica stężeń tlenu pomiędzy płynem zewnątrzkomórkowym a cytoplazmą i cząsteczki tlenu przenikają do wnętrza komórki na zasadzie dyfuzji.

- odwrotnie wygląda sytuacja z dwutlenkiem węgla, który powstaje wewnątrz komórki w różnych procesach katabolicznych. Dwutlenek węgla w wyniku dyfuzji jest usuwany z cytoplazmy do płynu zewnątrzkomórkowego. Aby ten proces mógł zachodzić bezustannie, tlen musi być transportowany z krwią do płynu, w którym są zawieszone komórki różnych tkanek, a dwutlenek węgla musi być usuwany tą samą drogą z płynu zewnątrzkomórkowego. W przeciwnym wypadku wyrównanie stężeń tych gazów po obu stronach błony komórkowej prowadziłoby do zatrzymania dyfuzji.

1. Ośrodki mowy i słuchu. Rezonans.

Ośrodki mowy – płuca, tchawica, krtań, gardło, nos, jama nosowa, zęby, usta,

Ośrodki słuchu – ucho zewnętrzne (małżowina uszna, przewód słuchowy zewnętrzny), środkowe (błona bębenkowa, jama bębenkowa, trąbka Eustachiusza) i wewnętrzne (okienko owalne, przedsionek, kanały półkoliste, ślimak, tunel, narząd Cortiego, kamyczki słuchowe)

Rezonans – maksymalne przekazywanie energii drgań od elementu wymuszającego drgania, do elementu pobudzanego do drgań, jest to wzmocnienie amplitudy drgań, które jest skutkiem wzmocnienia sygnału dźwięku.

1. Ruch drgający, ruch falowy, dźwięk.

Ruch drgający – przemieszcza się on z ustalonego punktu w przestrzeni do innego punktu, a następnie do punktu, w którym ruch się rozpoczął

Ruch falowy – polega na przekazywaniu ruchu drgającego źródła fali kolejno na coraz bardziej oddalone części ośrodka stanowiącego nośnik fal, wraz z przekazywaniem ruchu drgającego odbywa się przekazywanie energii.

Dźwięk – w aspekcie fizycznym dźwięk oznacza falę akustyczną wywołującą zjawisko słuchowe lub w aspekcie psychologicznym wrażenie słuchowe wywołane przez tą falę. Cechy fizyczne dźwięku:

- częstotliwość drgań (F),

- natężenie dźwięku – ciśnienie akustyczne wywierane na daną powierzchnię

- struktura widmowa – dźwięki proste = tony, którym odpowiada drganie harmoniczne proste; dźwięki złożone = o drganiach złożonych.

1. Przenoszenie fali dźwiękowej jako nośnika informacji.

- fala dźwiękowa (akustyczna) jest nośnikiem informacji. Jest to zaburzenie ciśnienie, które propaguje się w ośrodku sprężystym. Źródłem dźwięku może być każde ciało drgające lub przepływ powietrza przez przewężenie. Fala dźwiękowa wpada przez membranę do ucha środkowego, gdzie następuje wzmocnienie dźwięku przez rezonans kostek słuchowych. Strzemiączko przylega do okienka owalnego i dźwięki są przekazywane do ucha wewnętrznego. W ślimaku powstają tzw. prądy wirowe, które poruszają rzęskami i prowadzą falę do narządu Cortiego, a następnie odbiorcą i analizatorem informacji jest układ nerwowy.

1. Ucho, budowa.

- narząd słuchu zbudowany jest z:

• narządu równowagi – reaguje na ruchy głowy,

• właściwego narządu słuchu – odbiera bodźce dźwiękowe.

- budowa:

• ucho zewnętrzne:

  • małżowina uszna – skupia fale akustyczne,

  • przewód słuchowy zewnętrzny – dł. ok. 2,5.

    • ucho środkowe:

• błona bębenkowa – membrana,

• jama bębenkowa – wypełniona powietrzem, tu znajdują się 3 kosteczki słuchowe:

- młoteczek,

- kowadełko,

- strzemiączko,

• od ucha środkowego do jamy gardła odchodzi trąbka Eustachiusza – wyrównuje ciśnienie zewnętrzne z wewnętrznym,

  • ucho wewnętrzne:

• okienko owalne – wypełnione śródchłonką tzw. endolimfa,

• przedsionek:

- woreczek,

- łagiewka – tworzy skupienia, tzw. plamki woreczka,

• 3 kanały półkoliste ustawione w stosunku do siebie pod kątem prostym – narząd równowagi ciała,

• ślimak – spiralnie skręcony kanał,

• wewnątrz kanału znajduje się tunel,

• w tunelu znajduje się blaszka podstawowa pokryta nabłonkiem rzęskowym, tu znajduje się właściwy narząd słuchu – narząd Cortiego,

• kamyczki słuchowe:

- statolity – kryształki węglany i fosforanu wapnia

1. Oko, układ optyczny.

   • rogówka,

   • soczewka,

   • ośrodki optyczne:

     1. ciało wodniste – wypełnia komorę przednią,

     2. ciało szkliste,

     3. powietrze.

2. Niemiarowość układu optycznego.

- nieprawidłowa budowa układu optycznego oka, uniemożliwiająca powstawanie na siatkówce wyraźnego obrazu obserwowanego przedmiotu. Do niemiarowości oczu należą:

a) krótkowzroczność – promienie świetlne przechodzące przez układ optyczny ulegają skupieniu przed siatkówką, objawia się nieostrym widzeniem przedmiotów położonych daleko, wadę tą koryguje się soczewką rozpraszającą (dwuwklęsłe)

b) dalekowzroczność – promienie świetlne przechodzące przez układ optyczny ulegają skupienie za siatkówką, objawia się nieostrym widzeniem przedmiotów położonych blisko, wadę tą koryguje się soczewką skupiającą (dwuwypukłe),

c) astygmatyzm – niezborność, wada ta polega na zniekształceniu widzenia wskutek niesymetryczności rogówki oka. Obrazy powstające na siatkówce są niewyraźne, powstają trudności w pracy z bliska, bóle oczu i głowy. Leczenie: korekcja szkłami okularowymi cylindrycznymi.

1. Zdolność skupiająca.

- jest to odwrotność jej ogniskowej:

D = 1/f, gdzie

D – zdolność skupiająca, f – ogniskowa

Jednostką zdolności skupiającej jest jedna dioptria (1D). Oznacza ona zdolność skupiającą soczewki o ogniskowej 1 metra:

1D = 1/m

Soczewki skupiające mają zdolność skupiającą dodatnią, rozpraszające – ujemną.

1. Aberracja układu optycznego, dyfrakcja.

Aberracja – to cecha układu optycznego, polegająca na odmiennych odległościach ogniskowania dla różnych barw widmowych światła (zależność współczynnika załamania od częstotliwości); rozróżnia się aberrację chromatyczną położenie i powiększenia.

Dyfrakcja – załamywanie (ugięcie) promieni słonecznych przechodzących przez wszystkie struktury optycznego układu oka, zwłaszcza przez rogówkę, soczewkę i ciało szkliste