Zestaw I
1. stany stacjonarne, zmiany entropii w układach otwartych
stan stacjonarny = stan stabilny dla ukl.otwartych(entropia nie zmienia się w czasie dS=0)
x entropia ukladu nie zmienia się w czasie (dSu=0)
x rosnie entropia otoczenia (dSo > 0 )
x dowolny uklad razem z otoczeniem to uklad izolowany wtedy :
dla procesu odwracalnego : dSu + dSo =0
dla procesnu nieodwracalnego : dSu + dSo > 0
2. przekazywanie informacji w układzie nerwowym
-kom.nerwowe maja zdolnosc do dynamicznej zmiany potencjalu pod wplywem bodzcow powyzej wart.progowej
-przebieg informacji
x receptor → CUN
x CUN → efektor
1.dochodzac do zakonczenia wlokna nerwowego depolaryzacja otwiera kanaly Ca2+ (bramkowane napieciem)
2.jony Ca2+ naplywaja do komorki zgodnie z gradientem stezen
3.pod wplywem wzrostu stezenie jonow Ca2+ pecherzyki synaptyczne ulegaja fuzji z blona
4.nastepuje egzocytoza neuroprzekaznika, który aktywuje następna komorke
5.zaleznie od rodzaju neuroprzekaznika impuls może być pobudzajacy lub hamujacy
6.czasteczki neuroprzekaznika zostaja rozlozone przez enzymy
3. transport przez błony komórkowe
DYFUZJA PROSTA
-szybko transportu czast. Jest proprocjonalna do ich rozpuszczalnosci w lipidach
- niektore substancje tworza kompleks ze zwiazkami rozpuszczalnymi w lipidach
-bodzcem do t.biernego jest g.stezen (roznice w : stezeniu , potencjale el. , ciśnieniu os.)
x male czast bez ladunku / bez udzialu nosnikow
x h2o, o2, co2, n2,
x etanol, sterydy (hormony i leki)
DYFUZJA WSPOMAGANA=nosniki
-specyficzny (nosniki posiadają receptory dla okreslonych subst.)
-nosnikami dla glukozy i aminokwasow są specyficzne bialka blonowe : permeazy
x duze czast. Bez ladunku / z udzialem nosnikow
x glukoza, aminokwasY
TRANSPORT JONOW=kanaly
T.AKTYWNY
-naklad energii zalezy od stosunku stezen subst po obu stronach blony
-transport jonow odbywa się wbrew gradientowi elektrochemicznemu (g.stezen+g.elektryczny)
4. powstawanie i właściwości ultradźwięków
Ultradźwięki to fale o częstotliwościach powyżej16 kHz . Oznacza to, że są falami o częstotliwości zbyt wysokiej, nieodbieranej dla ludzkiego ucha. Mają bardzo małą długość fali.
mechaniczne - układy drgające (struny, płytki sprężyste, piszczałki). Wykorzystują one drgania samego tworzywa albo przepływ gazów czy cieczy. Typowe przykłady to syreny ultradźwiękowe i piszczałka Pohlmana-Janowskiego, wykorzystywana do wytwarzania rozmaitych emulsji w chemii i biotechnologii.
termiczne - poprzez wyładowania elektryczne w płynach i gazach, poprzez ciągle lub impulsowe podnoszenie temperatury przewodników prądu.
magnetostrykcja - zmiana długości rdzenia magnesu pod wpływem zmiennego prądu przepuszczanego przez solenoid nawinięty na ten rdzeń.
odwrócenie efektu piezoelektrycznego - polega na doprowadzeniu do przeciwległych płaszczyzn kryształu kwarcu lub innego minerału szybko zmiennego napięcia elektrycznego. Prowadzi to do rozszerzenia lub skurczenia płytki i do powstania drgań o odpowiedniej częstotliwości.
optyczne - laserem można wytworzyć fale sprężyste w szerokim zakresie częstotliwości ultradźwiękowych aż do zakresu hiperdźwiękowego.
-fale mechaniczne[dzwiekowe] o czest. > 20 kHz
-rozchodza się roznie : w zaleznosci od osrodka
-powstawanie : odwrocony efekt piezoelektryczny
(deformacja ciala stalego pod wplywem przylozonego pola elektrycznego ;
minerały - kryształ kwarcu ; powstaja drgania o okreslonej czestotliwosci)
-zjawiska zachodzace podczas przechodzenia fali ultradzwiekowej przez osrodek
(odbicie/zalamanie/interferencja/pochlanianie/rozpraszanie/ef.Dopplera)
5. powstawanie promieniowania jonizującego elektromagnetycznego
Prom elektromag.=gamma,X
Reakcja jądrowa - jądra atomowe izotopów promieniotwórczych po rozpadzie znajdują się w stanie wzbudzonym. Powrót do stanu podstawowego, o niższej energii, powoduje emisję fotonu gamma.
-nosnikami tego promieniowania są FOTONY
-najwiekszy zasieg / najmniejsza zdolnosc jonizacji
P.GAMMA
- emitowane przez jadra atomowe
- nosnikiem jest fala elektromagnetyczna o dlugosci ponizej 124pm
x powrot jadra ze stanu wzbudzonego do stanu podstawowego (np. po nukleosyntezie)
x anihilacja- zderzenie czastki i antyczastki (elektron+pozyton)
x rozpad nietrwałych czast.elementarnych
P. X
x powstaje podczas hamowania wysokoenergetycznych elektronow
x zakres dlugosci fali 10pm-10nm
x dlugosc fali zalezy od wartosci energii kinetycznej elektronu w okresie hamowania
(czy zostal zahamowany gwaltownie, czy najpeirw stracil część energii i dopiero został zahamowany)
Zestaw II
1. Entalpia swobodna jako termodynamiczna funkcja stanu.
G = H-(TxS)
-zmiana G wyznacza kierunek przebiegu procesow izobarycznych(dp=0)
-dG jest funkcja stanu bo zalezy od stanu poczatkowego i koncowego ukladu (a nie od drogi)
-p.egzoergiczne : dG maleje / p.endoergiczne : dG rosnie
-w procesach izobar-izoterm
x w procesie odwracalnym ubytek dG =praca nieobjetosciowa wykonana przez ten uklad (-dG=Wi)
x w procesie nieodwracalnym ubytek dG > praca nieobjetosciowa wykonana przez ten uklad (-dG >Wi)
2. Opisz cechy błony komórkowej.
-półpłynna (bialka i lipidy w ciaglym ruchu)
-asymetryczna
-selektywna przepuszczalnosc (regulacja transportu substancji-stale pH i klad jonowy = aktywnosc enzymow)
-spolaryzowana (roznica potencjalow)
-wiazania
-lipidy (charakter amfipatyczny ; srodowisko dla funkcjonowania bialek)
-bialka blonowe (rozne funkcje ; rozne powinowactwo do blony)
3. Potencjał dyjuzyjny
Potencjał dyfuzyjny - różnica potencjałów powstajaca na granicy zetknięcia roztworów o różnych aktywnościach jonów.
Jony dodatnie i ujemne dyfundują z roztworu o aktywności wyższej do roztworu o aktywności niższej. Podczas dyfuzji jony o większej ruchliwości wyprzedzają jony o ruchliwości mniejszej, wskutek czego wytwarza się pewne rozwarstwienie jonów na dodatnie i ujemne. Powstały w ten sposób gradient pola elektrycznego hamuje dalszą wędrówkę jonów ruchliwszych, a przyśpiesza ruch jonów powolnych, wyrównując w końcu ich prędkość.
Na granicy zetknięcia roztworów ustala się wtedy stan stacjonarny o charakterystycznej wartości różnicy potencjałów. Granica faz po stronie roztworu o niższej aktywności ma wtedy ładunek o znaku jonów bardziej ruchliwych.
POTENCJAŁ DYFUZYJNY
-powstaje na granicy dwoch elektrolitow o roznych stezeniach (warunkiem jest roznica v-dyfuzji jonow w ukl.)
1. dodatnie i ujemne jony dyfunduja z roztworu o aktywnosci wyzszej do roztworu o aktywnosci nizszej
2. jony o większej ruchliwosci wyprzedzaja jony o mniejszej ruchliwosci
3. powstaje rozwarstwienie jonow na dodatnie i ujemne → GRADIENT POLA ELEKTRYCZNEGO(?)
4. gradient pola elektrycznego: hamuje ruch jonow ruchliwszych / przyspiesza ruch jonow powolnych
5.predkosc jonow wyrownuje się
4. Jak powstaje potencjał czynnościowy
-kom.pobudliwe (kom.zdolne do zmiany potencjalu i powrotu do stanu poczatkowego)
-niektore bodzce podnosza wartosc pot.spocz do uruchomienia mechanizmow wywolujacych pot.czynn
(wartosc pot.spocz powyzej której powstaje pot.czynn → prog pobudliwosci)
-powstawanie pot.czynnosciowego jest wywołane zmiana przepuszczalnosci blony dla jonow
x DEPOLARYZACJA
1.na kom. dziala bodziec wywolujacy potencjal.czynnosciowy
2.otwarcie kanalow Na+ (bramkowanych impulsem)
3.jony Na+ zaczynaja naplywac do wnetrza komorki podnoszac wartosc potencjalu
4.Na+ naplywaja do komorki do osiagniecia potencjalu rownowagi dla jonow Na+ (+40mV)
x REPOLARYZACJA
1.zamkniecie kanalow Na+ (bramkowanych napieciem)
2.zwiekszenie przepuszczalnosci kanalow K+(przez wzrost potencjalu)
3.K+ dyfunduja zgodnie z grad. do osiagniecia potencjalu rownowagi dla jonow K+ (-100mV)
4.pompa sodowo-potasowa przywraca potencjal spoczynkowy (-90 mV)
5. Skutki promieniowania jonizującego na organizmy żywe.
-skutek zalezy od : dawki / rodzaju promieniowania / tkanki (najwrazliwsze : gonady, szpik kostny)
-przykladowe choroby :zmiany morfologiczne krwi / anemia / zaburzenia szpiku / nudnosci i wymioty utrata wlosow / zgon / nowotwory
-promieniowanie dziala w 3 fazach(f.fizyczna ; f.chemiczna ; f.biologiczna)
1.FAZA FIZYCZNA
1.struktury kom.pochlaniaja energie przekazywana przez prominiowanie
2.w komorce zachodza niekorzystne procesy fizyczne (np.wzbudzanie czasteczek i jonizacja atomow)
2.FAZA CHEMICZNA
x czasteczki naladowane reaguja z innymi skladnikami komorki
x w wyniku radiolizy wody powstaja bardzo reaktywne wolne rodniki
x wolne rodniki ulegaja rekombinacjom i tworzya toksyczne zwiazki (+o2-> h2o2)
x wolne rodniki uszkadzaja wszystkie elementy kom. z ktorymi maja kontakt
3.FAZA BIOLOGICZNA
x aktywacja enzymow w celu naprawy uszkodzen chemicznych
x niektorych uszkodzen organizm nie jest w stanie naprawic (albo naprawia je nieprawidlowo)
x uszkodzenie DNA (do naprawienia / smierc komorki / mutacje przekazywane na następne pokolenia )
Zestaw III
1. Energia swobodna jako termodynamiczna funkcja stanu.
Każdy organizm żywy jest układem otwartym a procesy w nim zachodzące są procesami nieodwracalnymi.
II zasada termodynamiki dla procesów nieodwracalnych mówi że zmiana entropii układu i otoczenia związana z zachodzącym procesem jest zawsze dodatnia. Entropia układu może zmieniać się nie tylko na skutek zachodzenia w układzie procesów nieodwracalnych ale też w wyniki wymiany substancji lub energii między układem a otoczeniem.
Rozważając układ otwarty tzn. taki który może wymienić z otoczeniem substancję i energię, to nieskończenie mały przyrost entropii możemy przedstawić w postaci sumy dwóch członów: dSu = dSi + dSe
Entropia wytworzona w układzie w jednostce czasu jest równa entropii efektywnie oddanej do otoczenia w jednostce czasu. Jeżeli w jednostce czasu układ otrzymuje z otoczenia entropię , a oddaje , to różnica tych wielkości będzie ujemna gdy Ubytek entropii jest rekompensowany entropią tworzoną w układzie , w wyniku zachodzących tam procesów nieodwracalnych. W tych warunkach entropia układu nie zmienia się, znajduje się w tzw. stanie stacjonarnym. Rośnie natomiast entropia otoczenia
Szybkość tworzenia się entropii zmniejsza się: do - w stanie stacjonarnym układu otwartego.
W stanie stacjonarnym układu szybkość tworzenia się entropii w układzie osiąga minimum lokalne dla określonej wartości działającego bodźca.
Stan stacjonarny wyróżnia się pewną stabilnością. Zakłócenie stanu stacjonarnego przez zmianę któregoś bodźców zwane fluktuacją powoduje zwiększenie szybkości tworzenia entropii. W stanie stacjonarnym stale zachodzą procesy nieodwracalne, zakłucające porządek - czyli procesy tworzące entropię. Typ procesom przeciwstawiają się procesy konstruktywne związane z wymianą entropii z otoczeniem - zmniejszające entropię.
F = U-(TxS)
-zmiana F wyznacza kierunek przebiegu procesow IZOTERMICZNYCH(dT=0)
-dF jest funkcja stanu bo zalezy od stanu poczatkowego i koncowego ukladu (a nie od drogi)
-p.egzoergiczne : dF maleje / p.endoergiczne : dF rosnie
-dF to taka część energii wewn, która uklad może wykorzystac do wykonania pracy
(ubytek dF oznacza maksymalna ilosc energii jaka uklad może zuzyc do pracy)
-w procesach
x w procesie odwracalnym ubytek dF =praca nieobjetosciowa wykonana przez ten uklad (-dF=Wi)
x w procesie nieodwracalnym ubytek dF > praca nieobjetosciowa wykonana przez ten uklad (-dF > Wi)
2. Opisz potencjał jonowy na błonie.
-po obu stronach blony wystepuje roznica potencjalow mierzalna za pomoca elektrod (d40-100mV)
-potencjal wnetrza blony jest ujemny w stosunku do zewn.strony blony
-najwiekszy wpływ na wartosc pot.spocz. maja jony K+ (przepuszczalnosc blony jest najwieksza)
-pot.spoczynkowy = wypadkowa roznica potencjalow na blonie w stanie stacjonarnym
(na która składają się potencjaly rownowagowe K+, Na+, Cl- / Ik + Ina + Icl = 0)
-roznica potencjalow jest wynikiem asymetrycznego rozmieszczenia jonow po obu stronach blony
x K+ wyplywaja z komorki zgodnie z gradientem stezen (stale otwarte kanaly)
x Na+nie mogą wplynacdo komorki zgodnie z gradientem (bramkowane kanaly)
x POMPA wypompowywuje (3 Na/ 2 K )wpompowane
3.Opisz układ optyczny oka.
-osrodki graniczace z rogowka i soczewka maja rozne wspolczynniki zalamania swiatla
(ogniskowa przedmiotowa i obrazowa są rozne)
-powietrze - rogowka - ciecz wodnista - soczewka - cialko szkliste
-akomodaca oka : dostosowywanie wypuklosci soczewki do ogladania przedmiotow znajdujacych się w roznych odleglosciach (za pomoca miesnia soczewki)
-w prawidlowo dzialajacym oku promienie swietlne są skupiane bezposrednio na siatkowce
-wspolczynnik zalamania swiatla jest rozny na poszczegolnych warstwach soczewki
SOCZEWKA-UKLAD RECEPTOROWY OKA
a) czopki
x widzenie przy dobrym oswietleniu (fotopowe)
x przy zbyt duzym naswietleniu jakos wzroku się pogarsza (przesycenie czopkow)
x 3 rodzaje czopkow - kazdy reaguja na swiatlo z innego zakresu barw
b) pręciki
x widzenie przy slabym oswietleniu (skotopowe) / widzenie ksztaltow i ruchow
x preciki mogą być pobudzone nawet 1 fotonem
4. Powstawanie promieniowania jonizującego korpuskularnego.
-nosnikiem jest STRUMIEN CZĄST. JONIZUJACYCH
-zrodlem promieniowania j-korp są przemiany zachodze w jadrze atomowym
(zmiana ukladu protonow i neutronow powoduje zmiane ukladu energii)
-zdolne do emisji prom.jonizujacego są izotopy promieniotworcze
P.ALFA
x przemianie ulegaja ciezkie jadra atomowe
x krotki zasieg ale bardzo duza energia (przez duzy rozmiar jadra)
P.BETA
x zmiana skladu jadra w celu zwiekszenia jego stabilnosci
x (B-)
-charakterystyczna dla izotopow promieniotworczych otrzymywanych sztucznie
-neutron → proton+ elektron (pozbycie się nadmiaru neutronow)
x (B+)
-charakterystyczna dla izotopow promieniotworczych wystepujacych w srodowisku naturalnym
-proton → neutron (pozbycie się nadmiaru protonow przez jadro)
5. Opisz podstawowe źródła energii w komórce.
UTLENIANIE
x glowne procesy redoks i zwiazane z nimi procesy uzyskiwania en. Odbywaja się w mitoch
x przeniesienie elektronow:
z podukladow o niskim potencjale oksydored. Na poduklady o wyzszym pot.oksydored.
x procesy oksydoredukcyjne są egzoenergetyczne (spontaniczne / entropia rosnie)
x powiazanie procesow oksydored. Z fosforylacja ADP = sprzezenie termodynamiczne
FOTOSYNTEZA
x proces odbywa się w chloroplastach
x zamiana en.promieniowania elektromagnetycznego → en.chemiczna
x zwiazki niskoenergetyczne (co2/h20) przy udziale en.slonecznej zostaja przeksztalcone
w zw.wysokoenergetyczne (WW/o2)
1. faza świetlna (reakcja fotochemiczna / zalezna od swiatla / jednoetapowa / wytwarzanie sily asymil.)
2. faza ciemna (brak reakcji fotochem. / niezalezna od swiatla / wieloetapowa / wysoka temp-enzymy)
6. RÓWNANIE ADIABATY
-dla ukladu który nie wymienia ciepla z otoczeniem
(Adiabata to chuj nie podzieli się grzalka)
pVx = const
x=Cp/Cv(wykladnik adiabaty) → zalezy od liczby stopni swobody
Cp > Cv
x > 1
-dla przemiany: od stanu poczatkowego do stanu koncowego
p1V1x = p2V2x
Transport bierny: dyfuzja ułatwiona, czyli transport za pośrednictwem białek tworzącymi kanały jonowe, otwarcie kanałów - bodźce - acetylocholina, przez kanały są transportowane głównie jony nieorganiczne, zgodnie z gradientem stężeń i bez nakładu energii
bodźce to gradienty,
Osmoza - dyfuzja rozpuszczalnika przez błonę półprzepuszczalną rozdzielającą dwa roztwory o różnym stężeniu. Osmoza spontanicznie zachodzi od roztworu o niższym stężeniu substancji rozpuszczonej do roztworu o wyższym, czyli prowadzi do wyrównania stężeń obu roztworów.
Omów podstawowe zjawiska wykorzystywane w diagnostyce ultradźwiękowej.
Odbicie, załamanie, dopplera, osłabienia natężenia