BIOFIZYKA

KOLOKWIUM II

1.OKO

Tabela 1.

Nazwa	Budowa	Cechy	Rola
Czopki	1.Dysk 2.Cytoplazma 3.Cilium 4.Mitochondria 5.Jądro komórkowe 6.Synapsa	-skoncentrowane niemal wyłącznie w obszarze plamki żółtej(dołek środkowy, naprzeciwko źrenicy); -ilość: 7 mln -barwnik światłoczuły -jodopsyna; -maksimum czułości przy długości fali 555nm	-informacja tylko w widzeniu fotopowym (widzenie jasne ok. 100cd/m^2) -odpowiedzialne za widzenie barwne -najlepsza zdolność rozdzielcza w obszarze plamki żółtej (zdolność rozróżniania szczegółów odległych od siebie o ok. 1’ gdy patrzymy na wprost)
Pręciki		-rozmieszczone w obszarze całej siatkówki z wyjątkiem dołka środkowego -ilość: 140 mln -duża czułość (ok. 1000 razy bardziej czułe na światło) -barwnik światłoczuły-rodopsyna	-informacja tylko w widzeniu ekotopowym (widzenie ciemne, poniżej 0.035cd/m^2) -odpowiedzialne za widzenie peryferyjne (przedział kąta ok. 210 stopni) -słaba zdolność rozdzielcza na poziomie 10 % wartości max. -widzenie w odcieniach szarości (patrz przysłowie: w nocy wszystkie koty są szare)

Tabela 2.

Nazwa element	Część	Budowa i rola
Rogówka	Błona Włóknista (zewnętrzna)	Twarda ale w pełni przepuszczalna dla wiatru otacza ok 20% gałki ocznej (część d przednia) załamuje światło kierując wiązkę na soczewkę; chroni przed urazami zewnętrznymi, bardzo wrażliwa na ból
Twardówka		Nieprzeźroczysta, otacza 80% gałki ocznej, chroni przed urazami, stanowi miejsce przyczepu mięśni gałki ocznej
Tęczówka ze źrenicą	Błona Naczyniowa (środkowa)	Pierścień o zmiennej średnicy stanowiący przesłonę regulującą szerokość wiązki i ilości światła wpadającego do oka; zawiera barwnik decydujący o kolorze oczu
Ciałko rzęskowe		Dobrze umięśniony pierścień otaczający soczewkę, odpowiedzialny za zmianę wypukłości soczewki podczas akomodacji
Naczyniówka		Mocno ukrwiona, odpowiada za odżywiane komórek oka i odprowadzenie produktów przemiany materii oraz pochłanianie nadmiaru światła
Siatkówka	Błona Nerwowa (wewnętrzna)	Warstwa światłoczuła oka, odpowiada za odbiór wrażeń świetlnych przez komórki zmysłowe (pręciki i czopki) oraz widzenie barwne (czopki)
Komora przednia	Wypełniona cieczą wodnistą, ma za zadanie utrzymanie właściwego ciśnienia w gałce ocznej
Soczewka	Element elastyczny dyskowatego kształtu o zmiennej krzywiźnie, determinuje ostrość widzenia
Ciałko szkliste	Przeźroczysta galaretowata substancja wypełniająca komorę wnętrza oka, zapobiega zwiotczeniu gałki ocznej
Plamka żółta	Najgęstsze skupisko czopków na siatkówce, położone w osi oka, miejsce najwyraźniejszego widzenia w całym oku
Plamka ślepa	Miejsce ujścia nerwu wzrokowego, obszar siatkówki niewrażliwy na światło (brak receptorów siatkówki)
Nerw wzrokowy	Wiązka włókien nerwowych przekazująca impulsy nerwowe z receptorów do kory mózgowej

Akomodacja (nastawność oka) – zjawisko dostosowania się oka do oglądania przedmiotów znajdujących się w różnych odległościach. Dostosowanie to polega na odpowiednim doborze ostrościwidzenia.

Istnieją dwa zasadnicze mechanizmy akomodacji:

• zmiana kształtu soczewki oka, a wskutek tego zmiana jej ogniskowej i co za tym idzie zmiana jej zdolności skupiającej

• zmiana odległości soczewki od siatkówki.

Ten pierwszy mechanizm występuje u ssaków, a drugi u ryb. U ptaków występują oba mechanizmy, a u stawonogów zjawisko akomodacji w ogóle nie występuje.

Zakres akomodacji (odległość między punktem bliży i dali wzrokowej) oka człowieka

• Punkt bliży wzrokowej - najbliższy punkt, jaki oko jest w stanie ostro widzieć dzięki akomodacji soczewki (ok. 10 cm).

• Punkt dali wzrokowej - najbliższy punkt powyżej którego soczewka nie akomoduje (ok. 6 m)

Skupienie wzroku na obiekcie znajdującym się daleko ma miejsce na skutek rozluźnienia mięśnia rzęskowego, które skutkuje napięciem wiązadeł połączonych koncentrycznie z brzegiem soczewki i w efekcie jej spłaszczenie.

Skupienie wzroku na obiekcie znajdującym się blisko jest spowodowane skurczem mięśnia rzęskowego, zwolnieniem wiązadeł i zaokrągleniem soczewki.

Refrakcja - zmiana kierunku rozchodzenia się fali (załamanie fali) związana ze zmianą jej prędkości, gdy przechodzi do innego ośrodka. Zmiana prędkości powoduje zmianę długości fali, a częstotliwość pozostaje stała.

Zdolność rozdzielcza oka zależy od kontrastu obiektów i odległości między pręcikami w siatkówce oka, która wynosi średnio ok. 5 mikronów.

Rozrzut w rozdzielczości, notowany z różnych źródeł , jest dość duży: od 1’ do 5’.

Próg czułości oka ludzkiego (minimalna moc światła, która wywołuje wrażenie światła) zależy od długości fali świetlnej. Dla światła zielonego jest w przybliżeniu równy 2,93*10^-17 W. 50-150 kwantów

2.Kryteria podziału promieniowania elektro magnetycznego

	Rodzaj promieniowania	Zakres długości fal nm	Zakres energii fotonów 10^-18 J	Hv/kT
1	Elektromagnetyczne promieniowanie jonizujące (promieniowanie rentgenowskie, promieniowanie gamma)	<20	>9,94	>10^3
2	Promieniowanie nadfioletowe(UV): UV próżniowe UV-C UV-B UV-A Światło Promieniowanie podczerwone	20-400 20-200 200-280 280-320 320-400 400-760 760-10^6	0,50-9,94 0,26-0,50 0,26-0,0002	<10^3 >1
3	Pola elektromagnetyczne (PEM): mikrofale, fale radiowe, pola elektromagnetyczne o niskich i bardzo niskich częstotliwościach w tym stałe pole elektryczne i magnetyczne	>10^6	<0,0002	<1

3.Przykładowe zastosowanie promieniowania-metody badawcze

Rodzaj promieniowania	Długość fali [m]	Zastosowanie
γ	10^-13 –10^-10 <o,1 pm	Badania dostarczają danych o siłach jądrowych oraz o oddziaływaniach między składnikami jądra otomowego
Rentgenowskie X	10^-10—10^-8 (0,1-10nm)	Zmiana energii elektronów sąsiadujących z jadrem. Rentgenografia-struktura cząsteczki (długość wiązań, kąty, rozmieszczenie atomów)
UV,Vis	10^-8—10^-6 (10-770nm)	Zmiana energii elektronów walencyjnych. Spektroskopia widm elektronowych – analiza struktury związków organicznych, ilościowa substancji.
IR	10^-6—10^-4 (770 nm -500µm)	Zmiana energii oscylacyjnej cząsteczek-spektroskopia w podczerwieni (infrared)
mikrofale	10^-3—10^-1	Zmiana energii rotacyjnej cząsteczek oraz oscylacyjnej atomów sieci krystalicznej. Technika radarowa, kuchenki mikrofalowe, EPR.
Fale radiowe	>1	Spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR)

4.Wytwarzanie promieniowania jonizującego

Źródłem promieniowania niejonizującego są atomy i cząsteczki we wzbudzonych stanach elektronowych, to jest znajdujące się na wyższych poziomach energii elektronowej. Ich przejściom do stanów o niższej energii towarzyszy (najczęściej) emisja fotonów o energiach hv(Mn)=Em-Ea gdzie Em-energia elektronów na orbitalach(a tomowych – w przypadku atomów, molekularnych- w przypadku cząsteczek) , z których nastepuje przejscie na orbitale (odpowiednio: atomowe, molekularne) o niższych energiach En.

5.Absorbcja

Prawo Lamberta-Beera:

Dla równoległej ściśle monochromatycznej wiązki promieniowania elektromagnetycznego, w przypadku nieabsorbującego rozpuszczalnika, kiedy brak jest jakichkolwiek oddziaływań między cząsteczkami substancji absorbujacej czy też między cząsteczkami tej substancji i rozpuszczalnika:

absorbancja A jest proporcjonalna do stężenia roztworu c i grubości warstwy absorbującej b

Prawo addytywności absorbancji dotyczy roztworów i mieszanin wieloskładnikowych. Wyraża ono absorbancje całkowitą środowiska, A, jako sume niezależnych absorbancji poszczególnych składników (A₁, A₂, .....A_n)

Odstępstwa od praw absorpcji:

1. związane z próbką, zależą od charakteru środowiska;

   • zmiana współczynnika załamania promieniowania,

   • zbyt wysokie stężenie (oddziaływanie składników roztworu; hydroliza, solwatacja, polimeryzacja),

   • nakładanie się przekrojów czynnych cząstek

2. instrumentalne;

• brak monochromatyzacji wiązki promieniowania,

• niska klasa przyrządu

Co to jest transmitancja??

Ogólnie mówiąc jest to transmitancja jest to funkcja opisująca zależność sygnału na wyjściu układu od sygnałów wejściowych

Co ten parametr okresla?

Określa sposób zmiany Uwy w zależności od Uwe

Kiedy go się liczy?(w jakich układach)

Jak jesteśmy zbyt dociekliwi (z własnej woli lub z przymusu). W układach liniowych.

W jaki sposób w ogolności liczymy transmitancje?

Bierzemy schemat układu i wartości elementów i tworzymy wzór opisujący zależność Uwy od Uwe w postaci:

Uwy= funkcja_przejścia*Uwe a potem obie strony dzielimy przez Uwe (Uwe<>0)

i otrzymujemy:

Uwy/Uwe=funkcja_przejścia=transmitancja

Wartość współczynnika absorpcji od czego zależy?

Wartość całkowitego współczynnika absorpcji zależy zarówno od rodzaju absorbenta jak i od energii promieniowania. Przy wejściu przez dowolną substancję promieniowanie gamma zostaje usunięte z pierwotnego biegu wiązki w trzech procesach:

-fotoefektu

-rozproszenia comptonowskiego

-tworzenia par elektron-pozyton

W każdym z tych procesów promieniowanie traci energię całkowicie lub częściowo i zmienia kierunek propagacji. Jest to jednoznaczne z ubytkiem kwantów z pierwszej wiązki.