7/23/2019 WYKADY 1-8

1/26

WYKAD 1.W atomie istniej takie orbity, po ktrych poruszajce si elektrony nie promieniuj energii.Kada emisja lub absorpcja energii promieniowania odpowiada przejciu elektronupomidzy orbitami

stacjonarnymi.hv = E1E2gdzie hstaa Plancka, v czstotliwo, E1i E2 - energie ukadu w obu stanach stacjonarnych

Czsteczka powstaje tylko wtedy, gdy energia czsteczki jest mniejsza od sumy energii poszczeglnych atomw wstanie swobodnym. O trwaoci stanowi minimum energii potencjalnej takiego ukadu.

1. Sia oddziaywaEnergia wizania wewntrzczsteczkowego jest okoo 100-krotnie wiksza od energii wiza midzyczsteczkowych.

Oddziaywania midzyczsteczkowe s duo sabsze ni wewntrzczsteczkowe.2. Oddziaywania midzyczsteczkowe

Czsteczki, nawet pozbawione adunku elektrycznego, oddziauj midzy sob. Prawie wszystkie wasnoci materii okrelone

s przez charakter tych oddziaywa. Dziki nim moliwe jest istnienie cieczy i wikszoci cia staych.3. Stany skupienia

7/23/2019 WYKADY 1-8

2/26

4. Oddziaywania midzyczsteczkowe-Przyciganie-Odpychanie (na bardzo maych odlegociach)

5. Oddziaywania midzyczsteczkowe Siy elektrostatyczne

Wizania wodorowe

Siy van der Waalsa

Oddziaywania hydrofobowea) Siy elektrostatyczne

rodlego adunkw staa dielektryczna orodka 0przenikalno dielektryczna w prni

1. ElektroujemnoZdolno uzupeniania do trwaej powoki przez przyczenie elektronu nazywamy elektroujemnoci.Atom o takiej waciwoci to atom elektroujemny.Im wysza elektroujemno tym silniejsze przyciganie elektronw przez atomNajwysz elektroujemno (4) ma atom fluoru.

2. Czsteczki wodyJeeli wizanie tworz atomy pierwiastkw o rnej elektroujemnoci,to jedno z jder atomowych przyciga elektrony z

wiksz si ni drugie. Prowadzi to do deformacji chmury elektronowej i nierwnomiernego rozoenia adunku na czsteczce.Tak czsteczk nazywamy wwczas dipolemi mwimy, e jest ona polarna.

Dua rnica elektroujemnoci midzy tlenem a wodorem powoduje przesunicie chmury elektronowej. Poniewa oba

atomy wodoru znajduj si po jednej stronie czsteczki jej moment dipolowy jest wysoki, a czsteczka jest silnie polarna.

7/23/2019 WYKADY 1-8

3/26

b) Wizanie wodoroweZbliony charakter do kowalencyjnego ale energia wizania jest mniejsza.

Warunek powstania wizania wodorowegoAtom wodoru jest zwizany w czsteczce z atomem pierwiastka silnie elektroujemnego, np O,N,F.Pomidzy jdrem wodoru i jakim innym atomem elektroujemnym moe pojawi si przyciganie elektrostatyczne (Atom elektroujemny + wodr) + atom elektroujemny

WystpowanieWystpuj pomidzy czsteczkami, wewntrz czsteczekPosiada ono bardzo duo znaczenie w ukadach biologicznych i jest odpowiedzialne za utrzymywanie struktury biaek,

DNA, unikalne waciwoci wody.

Wizanie wodorowe jest gwnym czynnikiem odpowiedzialnym za stabilno konformacji biaka i aminokwasw.c) Siy Van der Waalsa oddziaywania pomidzy czsteczkami obojtnymi elektrycznie o energii (E)rwnej:E = A/r12- B/r6

zasig - do 0,5 nmorientacyjneoddziaywania midzy trwaymi dipolamiindukcyjneoddziaywania midzy dipolami trwaymi i indukowanymi dyspersyjneoddziaywania midzy czsteczkami, ktre nie s dipolamiSiy dyspersyjne wystpuj pomidzy wszystkimi rodzajami czsteczek s silniejsze od oddziaywa indukcyjnych i

orientacyjnych.

7/23/2019 WYKADY 1-8

4/26

Stanowi gwny skadnik oddziaywa Van der WaalsaSiy dyspersyjne pomidzy dwoma rnymi czsteczkami mog by zarwno siami przycigania jak i odpychania.Zaley to od rodowiska, w ktrym odbywa si oddziaywanie.

d) Oddziaywania hydrofobowe(nie lubi wody)Substancjami hydrofilowymi s substancje polarne elektrycznie, np. jony

Substancjami hydrofobowymi s substancje niepolarne elektrycznie.

Czsteczki amfifilowe

Zachowanie lipidw w kontakcie z wod

7/23/2019 WYKADY 1-8

5/26

WYKAD 2.1. Bony biologiczne

-bony komrkowe -bony organelli wewntrznychBez wzgldu na ich lokalizacj bony zbudowane s w identyczny niemal sposb

2. Funkcje bony biologicznej-odgradzajwntrze danego przedziau(komrki lub organelli) od rodowiska zewntrznego-utrzymuj rnic sternych substancji-utrzymuj rnic potencjaw elektrycznychpomidzy wntrzem i otoczeniem komrki-kontroluj transportsubstancji z i do komrki

-zapewniaj przenoszenie informacji pomidzy wntrzem a otoczeniem-bony niektrych komrek(np. nerwowych) posiadaj take zdolno do przetwarzania informacji-stanowi strukturaln podstawwaciwego funkcjonowania wielu enzymw-rozpoznawanie obcych komrek

3. Skadniki bon biologicznych

Rodzaj bony Biaka % Lipidy %

Bony plazmatyczne:ErytrocytyKomrki wtrobyMielina

495418

433679

Bona jdra komrkowego 66 32

Siateczka endoplazmatyczna 62 27

Mitochondrium:bona zewntrznabona wewntrzna

5578

4522

Lipidy grupa czsteczek charakteryzujca si bardzo z rozpuszczalnoci w wodzie i dobr rozpuszczalnoci wrozpuszczalnikach niepolarnych(np. chloroformie)

BiakaCukry

4. Amfifilowy charakter lipidwCzsteczki lipidw posiadaj charakter amfifilowy.W rodowisku wodnym spontanicznie grupuj si one tak, by z wod kontaktoway si wycznie czci hydrofilowe.Dwuwarstwa- rodowisko wodne, hydrofobowe wntrze

5. Frakcja lipidowa fosfolipidyw bonach komrek przewaajc cz frakcji lipidowej stanowi fosfolipidy

glikolipidy,

cholesteroljest skadnikiem budulcowymbon, uczestniczy w przekazywaniu sygnaw(wchodzi w skad otoczkimielinowej), peni rol w trawieniu tuszczy, jest prekursorem w syntezie witaminy D oraz hormonw steroidowych(kortyzonu, estrogenu, testosteronu)

1. Asymetria bony

Lipidyinny skad chemiczny monowarstw lipidowych, wystpowanie domen Biaka rne biaka po stronie wewntrznej i zewntrznej bonyCukrywystpowanie gwnie po zewntrznej stronie bony

7/23/2019 WYKADY 1-8

6/26

2. Pynno bon biologicznych

rotacja,

flip-flop1. Czynniki wpywajce na pynno bony

Temperatura, dugo wglowodorowych acuchw, liczba wiza podwjnych, zawarto cholesterolu, oddziaywanialipid- biako, oddziaywania lipid-lipid

a) Wpyw temperatury na pynno bonW okrelonej temperaturze ukad przechodzi ze stanu cisego upakowania (el) do stanu, w ktrym acuchy

wglowodorowe ulegaj pofadowaniu i trac uporzdkowanie w paszczynie bony (zol)

-przejcie fazowe zachodzi w temp. przejcia fazowego (xD)b) Wpyw dugoci acuchw wglowodorowych na pynno bon

Im dusze acuchy wglowodorowe tym wysza temperatura przejcia fazowego.c) Wpyw liczby wiza podwjnych na pynno bon

Im wicej wiza nienasyconych tym nisza temperatura przejcia fazowegod) Wpyw cholesterolu na pynno bon

W bonach zawierajcych lipidy o przewadze wiza nasyconych cholesterol zwiksza pynno bonyW bonach zawierajcych lipidy o wizaniach nienasyconych cholesterol zmniejsza pynno bony

1. Gwne cechy modelu pynnej mozaiki niezalene wystpowanie biaek integralnych i powierzchniowych

asymetria rozmieszczenia lipidw, biaek i cukrw

pynno1. Transport bonowy

Pojedynczych substancjiuniport

Dwch substancji w tym samym kierunkusymport

Dwch substancji w przeciwnych kierunkachantyport1. Rodzaje transportu- Transport biernyw tym transporcie nie jest wykorzystywana energia pochodzca z procesw metabolicznych

- Transport aktywnytransport wykorzystujcy energi pochodzc z procesw metabolicznycha) Transport bierny

Dyfuzja prosta, dyfuzja uatwiona transport w nonikach, dyfuzja zoona

Dyfuzja prosta spontaniczny transport substancji wywoany rnic ste w rnych punktach obszaru

zajmowanego przez t substancj.W ten sposb przenikaj do wntrza komrki substancje rozpuszczalne w lipidach (lipofilne), gazy O2, N2, CO2, maeobojtne czsteczki np. mocznik, etanol

j = P*(czcw)jstrumie substancji przechodzcej przez warstwPprzepuszczalno bonycz i cwstenie substancji odpowiednio na zewntrz bony i w cytoplazmie

Transport w nonikach

7/23/2019 WYKADY 1-8

7/26

W bonach znajduj si biaka odpowiedzialne za transport zwane biakami transportowymi lub nonikamisubstancja + nonik -> kompleks --> zmiana konformacji kompleksu -> substancja + nonikTransport na nonikachSymportw komrkach nabonka jelita wystpuje symport 1 czsteczki glukozy na 1 jon Na+

Antyportw komrkach mini wystpuje antyport jonu Ca2+ na 3 jony Na+W ten sposb przenikaj do wntrze komrki cukry, aminokwasy, nukleotydy.

Dyfuzja zoonaOprcz rnicy ste, na transport wpywaj dodatkowe bodceRnica cinie hydrostatycznych: filtracja i ultrafiltracjaRnica potencjaw elektrycznych: elektrodyfuzjaFiltracja -przepyw roztworu pod wpywem rnicy cinie hydrostatycznychUltrafiltracjaprzepyw substancji rozpuszczonej pod wpywem rnicy cinie hydrostatycznychFiltracja i ultrafiltracjaoczyszczanie krwi z wody i niepotrzebnych skadnikw w kbuszkach nerkowych, sztuczna nerka Elektrodyfuzja wyspecjalizowane biaka integralne, tzw. kanay jonowe tworz wypenione wod pory hydrofilowej

przestrzeni wewntrz biaka, ktrymi przez bon transportowane s jony.WYKAD 3.

Kanay jonowePosiadaj zdolno do kontrolowanego przepuszczania jonw.Otwieraj si lub zamykaj w zalenoci od czynnikw zewntrznych.Ze wzgldu na rodzaj czynnika otwierajcego (aktywujcego) kanay jonowe dzielimy na:

kanay zalene od napicia kanay zalene od ligandu (aktywowane chemicznie) kanay aktywowane napreniem mechanicznym

Selektywno zdolno do przepuszczania cile okrelonych typw jonw, np. kanay kationowe lub anionoweKanay jeszcze bardziej wyspecjalizowane to sodowe, potasowe itd.

Kana sodowy oznacza, i kana ten najlepiej przepuszcza jony sodu. Oprcz nich, cho znacznie gorzej, mog przez tenkana przechodzi inne kationy

Otwieranie kanaw jonowych procesem typu wszystko albo nic, tzn., e kana albo jest zamknity i nie przewodzi jonwalbo jest otwarty i wwczas jego przewodnictwo zaley od wielkoci czynnika otwierajcego

Transport przez kanay jonowe jest transportem biernym

Gradient elektrochemicznyPrzy maksymalnie otwartych kanaach jonowych wielko strumienia okrelonego jonu zaley od gradientu

elektrochemicznego, ktry tworzony jest cznie przez-rnic ste tego jonu po obydwu stronach bony komrkowej-istniejc w danej chwili rnic potencjaw1) gradient chemiczny bez potencjau transbonowego (kationy id do wewntrz, wewntrzna warstwa bony bez potencjau

transbonowego)2) gradient chemiczny z potencjaem transbonowym ujemnym (kationy id do wewntrz, warstwa wewn. bony z

potencjaem ujemnym) duy transport kationw

7/23/2019 WYKADY 1-8

8/26

3) gradient chemiczny z potencjaem transbonowym dodatnim (kationy id do wewntrz, warstwa wewn. bony zpotencjaem dodatnim) bardzo may transport kationw

Potencja bonowyPotencjaem bonowym nazywamy rnic potencjaw pomidzy wntrzem komrki a jej otoczeniem (Vm = Vw Vz).Przyjmuje si, e potencja po wewntrznej stronie bony wynosi zero Vz = 0

Kanay zalene od napiciaKanay zalene od napicia regulowane s przez potencja bonowy.Prawdopodobiestwo otwarcia wikszoci kanaw wzrasta wraz ze wzrostem potencjau bonowego s to kanay

aktywowane przez depolaryzacj.- Bramka inaktywacyjna,- bramka aktywacyjna z czujnikiem potencjau,- filtr selektywnoci po stronie wewntrznej kanau

Wraliwo kanaw na potencja bonowy zwizana jest z czujnikiem potencjaureagujcego na zmiany pola elektrycznegow bonie.

Przemieszczenia tzw. bramki aktywacyjnej, otwierajcej por wodnBramka inaktywacyjna powoduje, e kana w pewien czas po aktywacji przestaje przewodzi jony kana przechodzi w

stan inaktywacji. Ponowne otwarcie bramki aktywacyjnej jest moliwe dopiero, gdy potencja bonowy powrci do wartocispoczynkowej.

Dziki elektrostatycznemu odpychaniu przez filtr "niewaciwe" jony nie mog wchodzi do wntrza kanau.

Kanay aktywowane chemicznieKanay aktywowane chemicznie nazywamy te kanaami zalenymi od ligandu (antagonisty).

- Ligandczsteczka rozpoznawana przez receptor i przyczajca si do niego - Agonistasubstancja farmakologiczna, ktra po zwizaniu si z receptorem wywiera okrelony efekt

Kana otwiera si, gdy jedna lub wicej czsteczek substancji aktywujcych poczy si z odpowiednim miejscem wstrukturze biakowej kanau, czyli receptorem kanau.

Kana kationowo selektywny zaleny od acetylocholiny(wystpuje gwnie w synapsach)- Konformacja zamknita bramka

7/23/2019 WYKADY 1-8

9/26

- Konformacja otwartapod wpywem acetylocholiny jony sodu dostaj si do wntrza komrkiTransport przez kanay jonowe jest transportem biernym!!!

a) Transport aktywny-transport pierwotnypompy jonowe-transport wtrny

- Pompa sodowo-potasowa - transport aktywnyTransport ten polega na przepompowywaniu czstek z obszaru o niszym steniu do obszaru o steniu wyszym(wbrew

malejcemu gradientowi stenia) konieczne jest zatem dostarczenie energii (czsto jest nim ATP).

Pompa sodowo-potasowa wystpuje we wszystkich komrkach zwierzcychStanowi j zlokalizowana w bonach plazmatycznych grupa specyficznych biaekPompa uzupenia stenie jonw K+ wewntrz komrki a jednoczenie usuwa nadmiar jonw Na+ w jej wntrzu.Wytwarzany gradient stenia dotyczy jonw, w poprzek bony tworzy si nie tylko gradient stenia, lecz take gradient

potencjau elektrycznego (nastpuje rozdzielenie adunkw elektrycznych) polaryzacja bonyRysunek: Na+ wizany wewntrz komrki, hydroliza ATP, K i uabaina wizane po zewntrznej stronie kanau, 3 jony sodu

na zewntrz, 2 jony potasu do wewntrzPodczas kadego obrotu pompa ta przenosi z wntrza komrki na zewntrz 3 jony Na+ w zamiast za 2 jony K+

transportowane do wntrza. Obydwa te jony transportowane s wbrew gradientowi stenia. Energia napdzajca pompczerpana jest z hydrolizy ATP.

Gradient sodowo-potasowy-kontroluje objto komrki, jest niezbdny do pobudzenia nerww i mini-jest si napdow transportu aktywnego cukrw i aminokwasw.

Dziaanie pompy wymaga:staego dopywu glukozy i tlenustaej resyntezy ATPzachowania temp ok 37 st. Codprowadzania CO2odpowiedniego stenia Mg, Na, KCay cykl pracy pompy trwa ok 10 ms

Zatrzymanie pompy prowadzi do:- zmian skadu pynu wewntrz i zewntrzkomrkowego - utraty przez komrki ich waciwoci- braku reakcji komrek na bodce- do niepobudliwoci komrek pobudliwych

Hamowanie obrotw pompy w celach leczniczychNiektre substancje hamuj funkcjonowanie pompy. Ma to znaczenie w leczeniu niektrych chorb serca

PodsumowanieNa kad rozoon czsteczk ATP transportuje 3 jony Na z komrki i 2 jony K do komrki, ubywa 1 dodatni a dunek w

komrce.Pompa utrzymuje sta rnic ste jonw Na i K po obu stronach bony- Pompy wapnioweS to biaka integralne bony komrkowej i bony siateczki endoplazmatycznej hydrolizujce ATP.Utrzymuj niskie stenie jonw Ca w cytoplazmie

- Pompa protonowa biako integralne bony kom. hydrolizujce ATP, odpowiedzialne za transport protonw przez bony biologiczne

utrzymuje kwane rodowisko wewntrz lizosomw

uczestniczy w wydzielaniu kwasu odkowegoa) Transport aktywny wtrny

-nie zaley bezporednio od procesw metabolicznych-transport substancji przez ten ukad bon jest sprzony z pierwotnym transportem aktywnym innej substancji

zachodzcym w jednej z bonAktywnie transportowana pierwsza substancja(np. Na+) tworzy gradient potencjau elektrochemicznego, ktry warunkuje

transport innej substancji, np. Cukru, aminokwasu, zgodnie z tym gradientemTransport bierny glukozy w nabonku jelitowym jest napdzany aktywnym transportem jonw Na+

Rozkad jonw po obu stronach bonyWewntrz: duo K+, A-, mao Cl-, Ca2+, Na+Na zewntrz: duo Na+, Cl-, Ca2+, mao K+

7/23/2019 WYKADY 1-8

10/26

WYKAD 4

1. Potencja dyfuzyjnyJeli po dwu stronach przegrody przepuszczalnej dla jonw wytworzy rnic ste, to na skutek dyfuzji bd one

przechodziy (dyfundoway) z przedziau osteniu wyszym do przedziau o steniu niszym.Przepyw jonw pomidzy przedziaami mona zatrzyma. Pole elektryczne bdzie powodowao ruch jonw(migracj) w

stron przeciwn do kierunku ich ruchu zwizanego z dyfuzj(rnic ste).W ten sposb moe doj do rwnowagi pomidzy strumieniem dyfuzyjnym i migracyjnym.Cakowity strumie przez przegrod bdzie rwny zero i stenia jonw po obu przedziaach przestan si zmienia.

uruchliwo jonu (u=v/E)cstenie jonu

TtemperaturaRstaa gazowaFstaa Faradayaz - wartociowo

2. Potencja rwnowagiPotencja rwnowagi to rnica potencjaw elektrycznych hamujca ruch dyfundujcych jonw.

3. Potencja rwnowagowy NernstaW komrkach miniowych stenie K+ wynosi 144 mM, a w przestrzeni midzykomrkowej 4 mMPodstawienie tych danych do rwnania Nernsta daje warto -95 mV

4. Potencja spoczynkowyJest to rnica potencjaw elektrycznych midzy wewntrzn i zewntrzn stron bony komrkowej.

Wobec istniejcych rnic ste indywidualne strumienie kadego z jonw nie s rwne zero.Potencja spoczynkowy moe by utrzymany, gdy suma adunkw przenoszonych przez jony w jednostce czasu (suma

prdw jonowych) jest rwna zero:

INa+IK+ICl= 0W stanie spoczynku najlepiej przepuszczalne przez bon s jony potasu, gorzej chlorkowe, najgorzej za sodowe.Rwnanie Goldmana-Hodgkina-KatzaW komrce poza K+ jest wiele innych jonw, ktre te mog wdrowa przez bon komrkow. Rwnanie to obejmuje trzy rodzaje jonw: K, Na, ClPonadto uwzgldniona jest ich przepuszczalno Popisujca zdolno przenikania przez bon komrkow.

W rwnaniu stenia jonw podano w nawiasach kwadratowych. Indeks z oznacza stenie jonw na zewntrz komrki,indeks w oznacza stenie jonw wewntrz komrki.

Warto wkadu do wypadkowego potencjau istniejcego w komrce zaley od:

rnic ste poszczeglnych jonw po obydwu stronach bony komrkowej

od przepuszczalnoci bony komrkowej w stosunku do przenikajcych przez ni jonw

7/23/2019 WYKADY 1-8

11/26

1. Przepuszczalno bonyZmiany przepuszczalnoci bony dla poszczeglnych typw jonw s moliwe dziki obecnoci w bonie kanaw jonowych.

Otwieranie si lub zamykanie kanaw(selektywne) umoliwia komrce kontrol nad przepywem prdw poszczeglnychjonw.

Rwnanie GoldmanaGeneracja potencjau czynnociowego zaley gwnie od zmian w wartociach przepuszczalnoci P dla przenikajcych

jonw.Przepuszczalno P[n-tego jonu] jest informacj o liczbie otwartych kanaw omawianego jonu.W porwnaniu z wieloma innymi czsteczkami jony przenikaj bardzo sabo przez bon komrkow.Niskie ===> wysokie przewodnictwoNa, K, Cl, glukoza, glicerol, woda

2. Potencja czynnociowy komrekNiektre z komrek prcz utrzymywania potencjau spoczynkowego s zdolne dodatkowo do szybkiej i krtkotrwaej zmiany

potencjau bonowego bdziemy je nazywali komrkami pobudliwymi.Potencja czynnociowy powstaje, gdy potencja jej bony przekroczy graniczn warto nazywan progiem pobudzenia.Wielko bodca pobudzajcego nie ma wpywu na jego przebieg.Przykad potencjau czynnociowego1 depolaryzacja (wzrost) 2 repolaryzacja (spadek) 3 hiperpolaryzacja (utrzymujcy si nisko)Fazy:1.gwatownego wzrostu potencjau bonowego(depolaryzacji)2.nieco powolniejszego spadku potencjau bony (repolaryzacji)3.Okresu, gdy potencja bony jest niszy od potencjau spoczynkowego(hiperpolaryzacji)W fazie depolaryzacji wzrost potencjau bony jest zwizany z napywem do wntrza dodatnich jonw (w komrce nerwowej

s to Na+)

W czasie repolaryzacji ustaje dokomrkowy Na+, wzrasta natomiast odkomrkowy prd potasowy K+Prd K+ pynie rwnie wwczas, gdy potencja bony osiga warto potencjau spoczynkowego powoduje to, e

komrka wchodzi w faz hiperpolaryzacji.Dopiero gdy ustanie prd potasowy [K+] bony powraca do wartoci spoczynkowej,Na chwilowe wartoci prdw pyncych przez bon komrkow maj wpyw dwa czynniki:

chwilowa przepuszczalno bony dla danego typu jonw

aktualna warto potencjau bonowegoZachowanie si kanaw jonowych podczas generacji potencjau czynnociowego

Otwarcie w bonie specjalnych kanaw jonowych stwarza warunki do chwilowego przepywu stosunkowo duego

strumienia jonw Na+, K+, Cl-, co powoduje powstanie potencjau czynnociowego

WYKAD 5.POTENCJA CZYNNOCIOWY

powstaje w komrce pobudliwej, gdy potencja jej bony przekroczy pewn graniczn warto prg pobudzenia

wielko bodca pobudzajcego nie ma wpywu na jego przebieg

7/23/2019 WYKADY 1-8

12/26

FAZY POTENCJAU CZYNNOCIOWEGO KOMRKI1. Gwatowny wzrost potencjau bonowego depolaryzacja2. Nieco powolniejszy spadek potencjau bonowego repolaryzacja3. Okres gdy potencja bonowy jest niszy od potencjau spoczynkowego hiperpolaryzacja

ZMIANY PRZEWODNICTWA BONY W CZASIE TRWANIA POTENCJAU CZYNNOCIOWEGO1. W fazie depolaryzacji wzrost potencjau bony jest zwizany z napywem do wntrza dodatnich jonw (w komrce

nerwowej s to Na+)2. W czasie repolaryzacjiustaje dokomrkowy prd Na+, wzrasta natomiast odkomrkowy prd potasowy K+

3. Prd K+ pynie rwnie wwczas, gdy potencja bonowy osiga warto potencjau spoczynkowego powoduje to, ekomrka wchodzi w faz hiperpolaryzacji.Dopiero gdy ustanie prd K+ bona powraca do wartoci spoczynkowej

NA CHWILOWE WARTOCI PRDW PYNCYCH PRZEZ BONE MAJ WPYW:

chwilowa przepuszczalno bony dla danego typu jonw

aktualna warto potencjau bonowegoKANAY JONOWE: selektywno

kontrolowanie stanu przewodzeniaW BONIE KOMRKOWEJ ISTNIEJEWIELE TYPW KANAW:

specjalny rodzaj kanaw potasowych jest stale otwarty i przepyw przez te kanay generuje potencja spoczynkowy istniej kanay, ktre bior udzia tylko w wytwarzaniu potencjau czynnociowego. Podczas tego potencjau s one

zamknite.ZACHOWANIE SI KANAW JONOWYCH PODCZAS GENERACJI POTENCJAU CZYNNOCIOWEGOOtwarcie w bonie specjalnych kanaw jonowych stwarza warunki do chwilowego przepywu stosunkowo duego

strumienia jonw Na=, K+, Cl-, co powoduje powstanie potencjau czynnociowego.AKTYWACJA I INAKTYWACJA KANAWCech charakterystyczn kanaw, biorcych udzia w generacji potencjau czynnociowego, jest zaprogramowana w ich

funkcjonowaniu:

Aktywacjaszybko otwierania, czas otwarcia

Inaktywacjaczas zamykania

JEDNOKIERUNKOWE WYPYWY JONWW czasie wytwarzania potencjaw czynnociowych jony przepywaj przez bon zgodnie z ich gradientamielektrochemicznymi

Przepywajce prdy przenosz niewielki uamek cakowitej iloci jonw obecnych po obydwu stronach bonykom.Zmiana pot wntrza komrki z -90 mV na +30 mV, oznacza przepyw przez 1m2powierzchni bony okoo 6300 Na+W 1m3pynu midzykomrkowego jest ich ok. 108Aby wyrwnao si stenie Na+ po obydwu stronach bony komrkowej, naleaoby przeprowadzi ponad 10 000

stymulacjiSKUTEK JEDNOKIERUNKOWYCH WYPYWW JONWPo jakim czasie nieuzupeniane stenie jonw K+ w komrce i gromadzce si w jej wntrzu jony Na+ obniayby swoje

stenia po obu stronach bony komrkowejPowodowaoby to stopniowe obnianie potencjau Goldmana-Hodgkina-Katza, z czasem prowadzc do jego zaniku.POMPA SODOWO-POTASOWABona komrkowa wyposaona jest w mechanizm uzupeniajcy stenie jonw K+ wewntrz komrki i usuwajcy nadmiar

Na+ w jej wntrzu.

ROZCHODZENIE SI POTENCJAU CZYNNOCIOWEGO W AKSONIE Duy akson otoczony osonk mielinow od 100 m/s May akson bez osonki do 1 m/sROZCHODZENIE SI POTENCJAU CZYNNOCIOWEGO W AKSONIE NIEMIELINOWANYMLokalne pobudzenie ponadprogowe aksonu niemielinowanego prowadzi do powstania potencjau czynnociowego. Ta

lokalna depolaryzacja zostaje przeniesiona wzdu aksonu, aktywujc kanay sodowe. Depolaryzacja rejonw ssiadujcychz miejscem pobudzenia spowodowana jest przez prdy wzdune. Przebieg depolaryzacji ma charakter jednokierunkowy:

pobudzone wczeniej kanay sodowe s w stanie refrakcji, a przewodnictwo potasowe tego rejonu jest podwyszone. Faladepolaryzacji moe rozchodzi si jedynie w kierunku miejsc, ktre nie ulegy jeszcze refrakcji.

adunek na bonie rozoony jak wkondensatorze: od strony zewntrznej dodatni, od wewntrznej - ujemny. Oznacza to,i prdy wzdune po obu stronach bony maj te same natenia, lecz przeciwne kierunki. Natenia tych prdw zale odlokalnej rnicy potencjaw, przewodnictwa elektrycznego orodka i promienia przekroju aksonu. Przewodnictwo orodkazewntrznego znacznie przewysza przewodnictwo wntrza aksonu. Prdy wzdune wewntrz i na zewntrz aksonu musz

7/23/2019 WYKADY 1-8

13/26

mie t sam warto natenia, zatem czynnikiem decydujcym o szybkoci przemieszczania si adunkw wzdu bonyjest przewodnictwo rodowiska wewntrz aksonu. W aksonach niemielinowanych szybko ta jest tym wiksza, im grubszyjest akson.

ROZCHODZENIE SI POTENCJAU CZYNNOCIOWEGO W AKSONIE MIELINOWANYMOsonki mielinowe, formowane przez komrki Schwanna lub komrki skpowypustkowe, stanowi izolacj elektryczn

aksonu. Opr bony mielinowanej jest znacznie wikszy ni niemielinowanej, pojemno natomiast znacznie mniejsza, cosprawia, e waciwoci transmisyjne aksonu mielinowanego s znacznie lepsze ni aksonu pozbawionego osonki. W osoncemielinowej wystpuj przerwy przewenia Ranviera, w ktrych znajduje si bardzo dua ilo napiciowo zalenychkanaw sodowych. Impuls nerwowy, podczas przechodzenia przez osonk, ulega zmniejszeniu. Jednak dochodzc dokolejnych przewe Ranviera, ulega "regeneracji" przez wywoanie w tym miejscupotencjau czynnociowego. W warunkachfizjologicznych odlego midzy kolejnymi przeweniami jest tak dobrana, aby kady potencja docierajcy do kolejnego

przewenia by potencjaem ponadprogowym.Impuls ulega przesyowi jednokierunkowo na podobnej zasadzie jak w aksonie niemielinowanym. Prdko rozchodzenia

si impulsu jest proporcjonalna do promienia aksonu mielinowanego i u ssakw dochodzi do 120 m/s (432 km/h).

W aksonach niemielinowanych o rednicy do okoo 0,5 mikrometra szybko rozchodzenia si potencjau czynnociowegojest wiksza ni w aksonach mielinowanych, powyej 0,5 mikrometra mielinowane przewodz szybciej.

Waciwoci elektryczne bony komrkowej i tkanek

PRAWO OHMA

R- opr []LdugoSprzekrj poprzeczny opr waciwy [/m)

I = 1/R * U

R = * l/s

KONDUKTYWNOprzewodno elektryczna waciwa (jednostka - simens)Zaley od:rodzaju i stenia adunkw elektrycznych wystpujcych w substancji

moliwoci ruchu tych adunkw po przyoeniu pola elektrycznegoCIAA WYSTPUJCE W PRZYRODZIE DZIELIMY NA 3 GRUPY:

Przewodnikikonduktywno w granicach 10^8-10^6 S/m

Pprzewodniki konduktywno w granicach 10^-710^-8 S/m

Dielektrykikonduktywno w granicach 10^-910^-18 S/mPOLARYZACJAdielektryka ELEKTRONOWA

7/23/2019 WYKADY 1-8

14/26

Powstaje w atomie indukowany dipol elektryczny

Atomy nie zmieniaj swych pooe, deformacji ulegaj tylko ich powokiPOLARYZACJA ATOMOWA

Jeeli dielektryk zbudowany jest z czsteczek to w polu elektrycznym zdeformowane atomy, tworzce czsteczk, ulegajwzajemnemu przesuniciu. Pojawia si wwczas indukowany dipol czsteczkowy.POLARYZACJA DEFORMACYJNA

Polaryzacja elektronowa i atomowa nosz nazw polaryzacji deformacyjnej, a dipole wytworzone w wyniku takiejpolaryzacji nazywane s dipolami sprystymi.POLARYZACJA ORIENTACYJNA

Dipol trway (sztywny) czsteczka ma trwae waciwoci dipolowe bez pola zewntrznego (E=0)POLARYZACJA JONOWA - Komrka znajduje si w staym polu elektrycznymPOLARYZACJA ORIENTACYJNA W ZMIENNYM POLU ELEKTRYCZNYM

W zmiennym polu elektrycznym dipole zmieniaj swj kierunek na przeciwny po czasie T/2Dla duych czstotliwoci kt obrotu dipoli moe zmale do zera -> zanika polaryzacja orientacyjna -> maleje przenikalno

elektryczna r

STRATY DIELEKTRYCZNEW dielektryku w zmiennym polu elektrycznym, podczas obracania si dipoli w takt zmian pola, dochodzi do tarcia i

wytwarzania ciepa.WZGLDNA PRZENIKALNO DEILEKTRYCZNA r - STAA DIELEKTYRCZNA

Opisuje zdolno polaryzowania si materiau dielektryka.W materiale biologicznym istniej wszystkie rodzaje dipoli i wystpuj te wszystkie mechanizmy polaryzacji. POJEMNO ELEKTRYCZNA

Apojemno okadekdodlego midzy okadkami0- przenikalno elektryczna prnir wzgldna przenikalno elektryczna

O WACIWOCIACH ELEKTRYCZNYCH TKANKI DECYDUJ WACIWOCI: komrek

substancji midzykomrkowejKOMRKA

cytoplazmazoony elektrolit, ktrego konduktywno zaley od stenia i ruchliwoci jonw.Makroczsteczki (np. biaka) s trwaymi lub indukowanymi dipolami elektrycznymibona komrkowa izolator

konduktywno 10^-610^-4 S/m

pojemno 0,1 31 F/m^2ELEKTRYCZNY UKAD ZASTPCZY KOMRKIPRZEWODNIK O CECHACH DIELEKTRYKA

Jeeli materia posiada cechy przewodnika i dielektryka, to przy przepywie prdu naley poza konduktancj (1/ )uwzgldni jego cechy dielektryczne () impedancja ( epsilon- opr cakowity)

WYKAD 6Wpyw temperatury i wilgotnoci na organizm czowiekaTemperatura i ciepoCiepo ilo energii, jak ciao zyskuje lub oddaje, mierzy si je w jednostkach energii. Temperatura- okrela stopie ogrzania ciaa, od temperatury zaley szybko reakcji chemicznych, wspczynnik dyfuzji,

lepko, potencjay elektrolityczne?

Pomiar temperatury, wykorzystujemy wywoan zmian temperatury zmiany celu fizycznych waciwoci;-zmian liniowych rozmiarw (ciao cise)-zmiana objtoci (ciecze i gazy)-zmiana oporu elektrycznego (przewodniki, pprzewodniki)

Temperatura miar redniej energii kinetycznej

Ekr= 3/2 * kTW gazie idealnym temperatura T (w stopniach Kelvina) jest zwizana ze redni energi ruchu postpowego czsteczek

gazu poprzez sta Boltzmanna (k).

*Skala temperatur Celsjusza i Fahrenheita

7/23/2019 WYKADY 1-8

15/26

T Fahrenheita = 32+9/5 T Celsjusza*Celsjuszwykorzysta 2 staepunkty, temp. wrzenia i topnienia wody.

*Skala KelvinaT Kelvina = 273 + T CelsjuszaPojcie zera bezwzgldnego

*Pomiary iloci ciepa pomiarami zajmuje si kalorymetria: - zwykle mierzymy ilo ciepa Q jakie ciao zyskuje luboddaje

Q = m * Cw (tktp)m- masa ciaaCwciepo waciweTp i tk- temp. Pocztkowa i kocowa

Ciepo waciwe ilo ciepa, ktra trzeba dostarczy aby ogrza 1kg ciaa o 1 stopie Celsjusza

*rednia warto ciepa waciwego dla ciaa ludzkiego to 35KJ / (kg * K) = dua pojemno cieplna organizmu.

Ciekawostka: dua zawarto H2O w tkankach umoliwia utrzymanie staej temp. ciaa

*Ciepo potrzebne do zmiany stanu skupienia (przemiana fazowa) topnienie i parowanie wymagajdostarczenia ciepa

*Ciepo przemiany ilo ciepa, jak trzeba dostarczy jednostkowej masie substancji aby przeprowadzi j z jednej fazydo drugiej.

H20 Ciepo topnienia (kJ/kg) Ciepo parowania333 2256

Parowanie pochania duo ciepa, ma bardzo znaczny udzia w usuwaniu ciepa z organizmu, moe prowadzi dowyzibienia organizmu (mokre ubranie).

Szybko parowania a wilgotnoWw = (w0/w max) * 100%

Wilgotno wzgldna (Ww) powietrza , w0- ilo pary wodnej w powietrzu, w max - ?Przy niskiej wilgotnoci parowanie jest najszybsze, przy wzrocie wilgotnoci proces przebiega wolno, zahamowany jest

gdy wilgotno = 100%

Transport ciepa*Procesy biorce udzia w termoregulacji:-parowanie-przewodnictwo

-konwekcja-promieniowanie

Przewodzenie ciepa : Q = Sk () * t

S- powierzchnia,k- wspczynnik przewodnoci cieplnej,T- rnica temperatury,

t- czas przepywu,L- grubo przewodzcego materiau

Warto przewodnoci cieplnej: stal > szko > powietrze / w tym kierunku maleje przewodno, powietrze sabo przewodziciepo/

Konwekcjapolega na przenoszenia ciepa wraz z substancj (orodki cieke i gazowe) *grzejniki*czajnik (mniejsza gsto u gry, a wiksza gsto niej) = S ( Ts Tp)- strumie ciepa oddawany do powietrza, - wspczynnik ostygania (zaley od gstoci powietrza)

Konwekcja wymuszonatransport substancji nioscej ciepo pod wpywem wywieranego cinieniaNp. transport ciepa rurocigiem z elektrociepowni, transport ciepa przez pyn chodzcy.

Promieniowanie ciepa ciepo przenosi si z 1 do 2 ciaa bez przewodnictwa materii przez promieniowanieelektromagnetyczne : np. ciepo soca na Ziemi, ogrzewanie ludzi wok ogniska.

7/23/2019 WYKADY 1-8

16/26

Kade ciao T > 0K wysya fale elektromagnetyczne o energii:

E = kT4Ewypromieniowana energia, k- staa Boltzumana = 5,67*10^-8 (Wm^-2)K^-4, T- temp. K*dugo emitowanych fal zaley od Temperatury*ciao o T > 770K s rdem fal duszych ni wiato widzialne (podczerwie).

Promieniowanie elektromagnetykaa)Promieniowanie termiczneWidmo cige dla dowolnej temp. Ciao wysya rone dugoci fali przy okrelonym nateniu fali

Prawo Wienadugo fal promieniowania o max nateniu m emitowanym przez ciao o temp. (T) . Temp. Ludzkiegociaa = 310 K

m = = 9,3 nm

7/23/2019 WYKADY 1-8

17/26

1m3 powietrza1,25kg na poziomie morza

CINIENIE NORMOBARYCZNE1atm = 760 mmHg = 101,3 kPa

WPYW OBNIONEGO CINIENIA0 gsto powietrza na poziomie morzap0- cinienie powietrza na poziomie morzagprzyspieszenie ziemskie

EFEKTY MECHANICZNE1. efekty wynikajce z prawa Boylea i Mariottea

pV = const=nRT

niewielkie spadki cinienia s przyczyn nieprzyjemnych odczu ze strony:o przewodu pokarmowegoo ucha rodkowegoo ubytkw zbowych

nagy, duy spadek cinienia moe uszkodzi tkank pucn2. efekty wynikajce z prawa Henryego

c = p

w danej objtoci cieczy, przy staej temperaturze liczba moli gazu rozpuszczonego jest proporcjonalna do jegocinienia parcjalnego nad ciecz

niedotlenieniespada ilo tlenu zwizanego z hemoglobin i dostarczonego tkankom

zaburzenia krenia cz rozpuszczonego gazu wydziela si z roztworu w formie pcherzykw czopujc mae

naczynia krwionone3. efekty wynikajce ze zmiany temperatury wrzenia

EFEKTY CHEMICZNEzmiana cinienia -> zmiana powinowactwa tlenu do hemoglobiny-> zmiana zawartoci tlenu we krwi

NIEDOTLENIENIERodzaj i rozlego objaww zaley od:

wysokoci

szybkoci osigania wysokoci

czasu pobytu na wysokoci

aktywnoci fizycznej

aklimatyzacji

Reakcje organizmu: zwikszenie wentylacji pucnej

przyspieszenie akcji serca

wzrost liczby erytrocytw i hemoglobinyBardzo silne niedotlenienie moe prowadzi do mierci, u osb niezaadaptowanych wystpuje powyej 7000 m

CZAS TRWANIA REAKCJI ADAPTACYJNYCHWskaniki Czas powstania zauwaalnych

zmianCzas powstania maksymalnych

zmianPodwyszona wentylacja natychmiast Tygodnie

Zwikszona czsto skurczwserca

Natychmiast Tygodnie

Podwyszone steniehemoglobiny

Dni-tygodnie Tygodnie

Podwyszona gstokapilarw

Tygodnie miesice

Podwyszona aktywnoenzymw tlenowych w miniu

Tygodnie Miesice

Podwyszona gstomitochondriw w miniuszkieletowym

tygodniemiesice

Podwyszona erytropoeza Dni Tygodnie

WPYW PODWYSZONEGO CINIENIA (kade 10m wody to podwojenie cinienia atmosferycznego)Raptowny wzrost cinienia prowadzi do urazw uszu i zatok przynosowych,zgniecenia.Efekty chemiczne:- zakcenie rwnowagi midzy rodowiskiem gazowym i

tkankami ustroju zatrucie tlenemo poraenie drg oddechowych i tkanki pucnej

7/23/2019 WYKADY 1-8

18/26

o uszkodzenie orodkowego ukadu nerwowego konwulsjeo krwotok do ucha wewntrznegoo uszkodzenia oka pogorszenie ostroci widzenia upoledzenie zdolnoci rozpoznawania barw

zatrucie azotemo wzrost cinienia powoduje zwikszenie nasycenia

azotem tkanki nerwowej prowadzc do powstania:

halucynacji wzrokowych i suchowych

euforii zaniku poczucia czasu obnienia zdolnoci umysowych i fizycznych

zatrucie CO2o ble gowyo trudnoci oddechoweo oglne zmczenieo zawroty gowyo nudnoci

o zaburzenia psychiczne

DEKOMPRESJA- zbyt szybki powrt na powierzchni powoduje, wynikajce z dekompresji, uwalnianie gazw z pynw ustrojowych- wystpuj zaburzenia zwane chorob dekompresyjn lub kesonow

posta ostra choroby kesonowejo ble stawwo niewydolno oddechowa i kreniowa

o zaburzenia czuciao utrata przytomnoci

posta przewlekao dysbaryczna martwica koci spowodowana zablokowaniem odywiajcych koci naczyLECZNICZE ZASTOSOWANIE HIPERBARII:

w celu zmniejszenia i usuwania pooperacyjnych zatorw powietrznych przy leczeniu zgorzeli gazowej

przy leczeniu zatrucia CO2

przy leczeniu uszkodzenia tkanek przez radioterapi

WPYW PRZYSPIESZECZYNNIKI WPYWAJCE NA SKUTKI PRZYSPIESZE:

warto przyspieszenia

czas trwania

kierunek i zwrot

szybko zmian przyspieszenia

kondycja i wczeniejszy trening organizmu

W medycynie i fizjologii przyjto okrelanie warto przyspieszenia w odniesieniu do przyspieszenia ziemskiego g: a= ng

g=9,81 m/s2

KIERUNKI I ZWROTY PRZYSPIESZE:+ Gzod gowy do stp- Gzod stp do gowy+ Gxod mostka do plecw

- Gxod plecw do mostka+ Gyod prawej do lewej- Gyod lewej do prawej

PRZYSPIESZENIA PODUNE+Gz - pozorne zwikszenie masy ciaa

-ju przy 2,5 kg wystpuj trudnoci w poruszaniu koczynami- przesunicie narzdw wewntrznych w d- najwiksze zmiany wystpuj w ukadzie krenia- utrata widzenia obwodowego -> 3,54 g- utrata widzenia centralnego -> 4,55,5 g

- Gz - bardziej szkodliwe ni +- przy 2-3g pojawia si bl gowy i zaburzenia oddychania- znaczne zmiany rytmu serca i w ukadzie nerwowym- przy przyspieszeniach udarowych powstaj wylewy krwi do tkanki mzgowej

STAN NIEWAKOCIPowoduje:

zaburzenia orientacji przestrzennej

wzrasta rnica midzy cinieniem skurczowym irozkurczowym

maleje adaptacja ukadu krenia do wysiku

nastpuje odwapnienie koci

WYKAD8.dwiki syszalne 20Hz20kHz

7/23/2019 WYKADY 1-8

19/26

>20 kHzultradwiki

ULTRADWIKI W PRZYRODZIE:

niektre zwierzta psy

aktywna echolokacjanietoperze, ssaki morskie

WYTWARZANIE ULTRADWIKW:

metoda mechanicznapiszczaki Galtona

metoda piezoelektryczna

nazywamy zjawisko powstawania indukcji elektrycznej w ciele staym pod wpywem napre. Zjawisko to powstaje tylkow pewnych ciaach staych, majcych uporzdkowan budow atomw i wykazujcych waciw budow tej symetrii

Odwrotnym zjawiskiem piezoelektrycznym nazywamy zjawisko powstawania odksztace krysztau pod wpywem polaelektrycznego.

metoda magnetostrykcyjna

ZASTOSOWANIA ULTRADWIKW:

nawigacja

badania oceanograficzne

rybowstwo

armia

badania defektoskopoweo powyej 0,5 MHz (dugo fali powinna by mniejsza

od wykrywanych niejednorodnoci)

o badanie nieniszczceo np. badania szyn kolejowych z V do 70 km/h

oczyszczanie powierzchni

mieszanie

emulgowanie odgazowywanie

krystalizacja

WYKORZYSTANIE ULTRADWIKW

dziaanie bierne- promieniowanie o maej dugoci fali i niewielkim nateniu, ktre nie wpywa na waciwoci orodka

wykorzystanie diagnostyczneo badania struktur ruchomych np. pomiar szybkoci przepywu krwi, rejestracja skurczw serca o ultrasonografia

EFEKT DOPPLERAZjawisko to wystpuje, gdy rdo fali i odbiornik przemieszczaj si wzgldem siebie. Polega na zmianie czstotliwoci

odbieranej w stosunku do nadawanej.

pomiar szybkoci przepywu krwif=f0*(2u cos)/c

ULTRASONOGRAFIA- podstaw dziaania ultrasonografw jest zjawisko echa powstajce przy czciowym odbijaniu si ultradwikw od

powierzchni granicznych pomidzy kolejnymi tkankami- w obrazowaniu ultrasonograficznym wykorzystuje si wizk odbit od granicy dwch orodkowy czyli tzw. echo- wielkociami bezporednio mierzonymi s czas powrotu i natenie echa

Ip- natenie wizki padajcejI0natenie wizki odbitejR=I0/Ip=(Z1-Z2)2/(Z1+Z2)2R-wspczynnik odbicia, Z1-Z2rnica oporw akustycznych (impedancja)Prezentacja A (jednowymiarowa)Prezentacja B (dwuwymiarowa) -Amplitudy echa przedstawia si jako rne stopnie szaroci plamki na ekranie monitora.

Pooenie plamki okrelane jest przez czas powrotu echa.

Rozdzielczo obrazu USG:

najmniejsze dostrzegalne obrazy maj wielko rzdu dugoci fali

ultrasonografy diagnostyczne pracuj na czstotliwociach 1-15 MHz co pozwala otrzyma rozdzielczo ok. 0,1 mm

ODDZIAYWANIE ULTRADWIKW Z TKANKAMI

fala ultradwikowa rozchodzca si w tkankach ulega odbiciu, zaamaniu, rozproszeniu i absorpcji. Ilociowy udziatych zjawisk zaley od

o rodzaju tkankio czstotliwoci ultradwikw

7/23/2019 WYKADY 1-8

20/26

o wzajemnego stosunku dugoci fal do rozmiarw obiektuo powierzchni i oporu akustycznego orodka

skutki dziaania ultradwikw zale od mocy rda i czasu ekspozycji

DZIAANIE ULTRADWIKW NA ORGANIZM:Mechanizm biologicznego dziaania stanowi wypadkowa dziaania cieplnego, mechanicznego i fizykochemicznego:Wywoane w ustroju zm iany dzielimy na:

miejscowe (pierwotne)bezporednie zmiany fizyczne

oglne (wtrne)reakcja organw i tkanek na oddziaywanie pierwotne

ZMIANY PIERWOTNE:- wystpuj w momencie nadwikawiania, zwizane s bezporednio z dziaaniem energii ultradwikw mechaniczne cieplne

fizykochemiczne zapocztkowanie transportu konwekcyjnego

Dziaanie termiczne:- pochanianie ultradwikw powoduje wzrost temperatury pochaniajcego orodka- w materiaach o duym wspczynniku absorpcji (np. koci) efekt termiczny jest znacznie silniejszy ni w takich, ktre

maj niski wspczynnik absorpcji (np. minie)- czynniki wpywajce na dziaanie termiczne ultradwikw: natenie

czstotliwo rodzaj impulsw

kierunek rozchodzenia si fal w materiale

anizotropowym konwekcja cieplnaDziaanie mechaniczne:- powstawanie si i momentw skrcajcych- kawitacja jest to zjawisko powstawania, dynamicznego rozwoju i zaniku pcherzy parowo-gazowych w cieczach, wywoane

lokalnymi zmianami cinienia przy staejtemperaturze. w tkankach kawitacja wystpuje przy cinieniach powyej 10 MPa

*Mikromasa- ultradwiki przechodzc przez orodek sprysty wywouj w nim zmiany cinienia zgodne z czstotliwoci drga- zmiany te powoduje mikromasa tkanek

Dziaanie fizykochemiczne:

przyspieszenie rozpadu biaek

przemiana elu w zol

zwikszenie przewodnoci elektrycznej

rozpad czsteczek

zwikszona dyfuzja przez bony pprzepuszczalne

przyspieszenie niektrych reakcji chemicznych

zmiana pH w kierunku zasadowym

ZMIANY OGLNE (wtrne)W dziaaniu leczniczym ultradwikw wykorzystujemy:

zmiany przewodnictwa nerwowego

przyspieszenie regeneracji

wpyw na enzymy ustrojowe

rozszerzenie naczy krwiononych

przyspieszenie wchaniania tkankowego

dziaanie przeciwblowe

Wyrnia si nastpujce moce ultradwikwsabe 0,05 0,5 W/cm2rednie 0,5 1,5 W/cm2mocne 1,52 W/cm2

BIOLOGICZNE EFEKTY DZIAANIA ULTRADWIKW:1. Na komrki:

mae i rednie natenia powoduj krenie cytoplazmy, zwikszenie przepuszczalnoci bony komrkowej, tworzeniewakuoli

due natenia prowadz do deformacj i jder, przerwania bony komrkowej, fragmentacji komrek2.Na transport przez bony:

zmiana gruboci warstwy dyfuzyjnej oraz zwikszenie gradientu stenia granicy orodkw wpywaj na zachowaniesi komrki

zwiksza si synteza biaek

7/23/2019 WYKADY 1-8

21/26

zmienia si aktywno lokomocyjna niektrych komrek3. Na skr

przy maych nateniach do 0,5 W/cm2 nie stwierdzono adnego negatywnego wpywu na naskrek

wiksze natenie moe powodowa nieznaczny stan zapalny z odczynem wydzielniczym, dochodzi do zmian pH wskrze

4. Na tkank czn:

wkna elastyczne przy duszej ekspozycji ulegaj rozpadowi

wysze natenia przekraczajce 1 W/cm2 sprzyjaj powstawaniu zaburze w tkance5. Na tkank miniow:

mae natenie pobudza w tkankach procesy regeneracyjne (dziaanie stymulujce) wzmaga si przemiana materii w komrkach miniowych6. Na tkank kostn:

pod wpywem duego natenia, powyej 4 W/cm2, ulega uszkodzeniu

w koci w okresie wzrostu ju przynateniu wynoszcym 3,6 W/cm2pojawia si pogrubienie okostnej, a nastpniew zmienionych miejscach dochodzi do zamania

powoduje przekrwienie tkanek stawu

pobudzenie osteogenezy

przyspieszony zrost zama i staww rzekomych7. Na tkank nerwow:

w dawkach terapeutycznych maj dziaanie lecznicze

wiksze natenia prowadz do zaburze czucia, porae nerwowych (zwykle przejciowych)

TerapiaW doborze dawek stosuje si zasad Arndta-Schultzabodce sabe dziaaj podtrzymujco na procesy yciowebodce rednie dziaaj usprawniajco (aktywujco)bodce silne maj wpyw niekorzystny (hamujcy)

ZASTOSOWANIE MEDYCZNE:

diagnostykaultradwiki o wysokiej czstotliwoci (3-10MHz)

stomatologiaultradwiki o niskiej czstotliwoci terapia nowotworw zogniskowane wizki o duym

nateniu

w chirurgiimniejsze krwawienie

przy usuwaniu tkanki tuszczowej

transdermalne podawanie lekwsonoforeza

Sonoforezazabieg polegajcy na transdermalnym wprowadzeniu lekw przy udziale ultradwikw ogrzanie ultradwikami podnosi energi kinetyczn czsteczek leku oraz czsteczek bony komrkowej dziaa rozszerzajco na drogi przenikania takie jak mieszki wosowe, gruczoy potowe zwikszaj ukrwienie w miejscu dziaania

WSKAZANIA:

zespoy blowe w chorobie zwyrodnieniowejkrgosupa

neuralgie

ble poamputacyjne

szczkocisk

blizny

PRZECIWWSKAZANIA: nowotwory, cia, czynna grulica, ostre procesy zapalne, implanty, niezakoczony wzrost koci

7/23/2019 WYKADY 1-8

22/26

WYKAD 9Rozwj technik uzyskiwania obrazw wewntrz ciaa

techniki rentgenowskie scyntygrafia ultrasonografia jednofotonowa emisyjna tomografia komputerowa SPECT (single-photon emission computed tomography) emisyjna tomografia pozytonowa PET (positron emission tomography) tomografia jdrowego rezonansu magnetycznego NMR (nuclear magnetic resonance), zwana te MRI (magnetic

resonance imaging)

Uniwersalno techniki NMRNMR zdobya najszersze zastosowanie w diagnostyce, gdy mona j zastosowa do uzyskania obrazw niemal wszystkichtkanek organizmu. Wiele informacji diagnostycznych uzyskiwanych technik NMR jest niemoliwe do osignicia innymisposobami. Ponadto NMR pozwala na osignicie wyjtkowo dobrych kontrastw w obrbie tkanek mikkich. Odnosi si toszczeglnie do mzgu, ktry zamknity w czaszce jest trudny do uwidocznienia innymi technikami.Konwencjonalny NMRNMR jako metoda obrazowania uywany jest od pocztku lat 80-tych. Podstawy fizyczne rezonansu magnetycznego sznane od 1946 roku. W 1952 roku obie grupy otrzymay za to odkrycie nagrod Nobla. Od tego czasu NMR sta si szerokostosowan metod w fizyce i chemii jako standardowa metoda spektrograficzna.Informacje tworzce obraz NMRTomografia NMR umoliwia uzyskiwanie:

map gstoci rozkadu jder atomw wodoru (protonw) w badanych narzdach map rozkadu czasw relaksacji protonw w badanych tkankach dokonywania analiz spektroskopowych in vivo w wybranych lokalizacjach badanych narzdw wielu zwizkw

zawierajcych takie pierwiastki jak 1H, 13C, 31P

Dowiadczenie OerstedaUstawiona pod przewodnikiem elektrycznym iga magnetyczna zmienia swoje pooenie po zasileniu przewodnika prdemelektrycznym co pokazuje, i wok przewodnika wytwarza si pole magnetyczne.

7/23/2019 WYKADY 1-8

23/26

Moment pdu jdra (spin)

Jdro atomowe ma mas, wykonuje ono ruch obrotowy, tzn. e posiada moment pdu K (mvr) zwany spinem. Kade jdro atomowe scharakteryzowane jest przez dwie wielkoci

spin jdrowy Kmoment magnetyczny jdra

-jdrowy wspczynnik giromagnetyczny, charakteryzuje waciwoci magnetyczne jdra

Warto spinu jdrowego

I- liczba spinowa=h/2

7/23/2019 WYKADY 1-8

24/26

Dla rnych jder liczba spinowa moe przyjmowa wartoci 0,1/2, 1, 3/2.....Magnetyczny rezonans jdrowy mona obserwowa dla jder, ktrych I=/=0Jdro wodoru 1H ma I=1/2Jeeli na ciao posiadajce moment pdu dziaa para si, to takie ciao wykonuje ruch precesyjny.

7/23/2019 WYKADY 1-8

25/26

Obsadzenie stanw energetycznych w zewntrznym polu magnetycznym

Na-liczba jder w pozycji antyrwnolegej

Nr-liczba jder w pozycji rwnolegej

Bo=o,5T, T=25C

Na /Nr=999995/100003=0,999992

7/23/2019 WYKADY 1-8

26/26

W prbce zawierajcej niemal 2 miliony jder atomowych 1000003 dipoli ma zwrot rwnolegy z B a 999995 jest

skierowane antyrwnolegle.

Nadwyyka wektorw o zwrocie rwnolegym wynosi tylko 8 dipoli.

Ta niewielka nadwyka daje 1017jder/g tkanki i z niej wynika wypadkowy wektor namagnesowania M.

Wprowadzenie dipoli magnetycznych w obrb staego B powoduje dwa zjawiska:

-ustawienia si ich (rwnolegle bd antyrwnolegle) wzdu Bo

-wykonywania przez dipole ruchw precesyjnych wok osi rwnolegej do kierunku Bo