Электронный осциллограф(Осц)

(Больцман 1872) Э -ф-ция состояния сист., разность значений которой для 2 состояний=сумме приведенных количеств теплоты при обратимом переходе сист из одного сост. в др. ∆S=S₂-S₁=²∫₁ , где S₁ и S₂- Э в конечном2 и начальном1 состояниях. Статистическая физика связывает Э. с вероятностью осуществления данного макроскопического состояния сис. Э. определяется через логарифм статистического веса W данного равновесного состояния S= k ln W (E, N), где k — постоянная Больцмана (k=1,38•10^–23 Дж/К), W(E, N) — число квантовомеханических уровней в узком интервале энергии. Св-ва Э.: является аддитивной (равно сумме значений величин, соответствующих его частям) величиной; есть ф-ция состояния макросистемы; э. изолированной сист.при протекании необратимых процессов возрастает; э. макросистемы, находящейся в равновесном состоянии, max. Изотермическое сжатие вещ. уменьшает, а изотермическое расширение и нагрев.-увелич. Э.

8. Свободная и связанная энергия в организме.

Свободная энергия- max возможная работа, кот. может совершить система, обладая каким-то запасом внутр.Е (внутр.Е системы U = сумме свободной (F) и связанной Е (TS):U=F+TS). Свободная Е Гельмгольца для системы с постоянным числом частиц: F=U-TS, где U-внутренняя Е, T- абсолютная t⁰, S-энтропия. Свободная Е Гиббса:G=U+PV-TS, где P-давление, V-объем. Связанная энергия –часть внутр.Е, кот. не может быть превращена в работу, – это обесцененная часть внутренней энергии. При одной и той же температуре связанная энергия тем больше, чем больше энтропия. энтропия системы - мера той энергии, которая не может быть превращена в работу.

17.Активный транспорт ионов. Механизм активного транспорта вещ-в на примере Na-K насоса. Если бы в клетках существовал только пассивный транспорт, то концентрации, давления и др. величины вне и внутри клетки сравнялись бы. Поэтому сущ-т др. механизм,работающий в направлении против электрохимического градиента и происходящий с затратой энергии клеткой. Перенос молекул и ионов против электрохимич. градиента, осуществляемый клеткой за счет энергии метаболических процессов, наз-т активным транспортом. Он присущ только биологическим мембранам. Активный перенос вещ-ва через мембрану - за счет свободной энергии, высвобождающейся в ходе хим. р-ций внутри клетки. Активный транспорт в орг-ме создает градиенты концентраций,электр. потенциалов, давлений, поддерж. жизнь в орг-ме. Изучены 3 основные системы акт.трансп.,кот-ые обеспечивают перенос ионов Na,K,Ca,H через мембрану. Механизм. Ионы К⁺ и Na⁺ неравномерно распределены по разные стороны мембраны:концентр. Na⁺ снаружи > ионов K⁺,а внутри клетки K⁺ > Na⁺.Эти ионы диффундируют через мембрану по направлению электрохимич. градиента, что приводит к его выравниванию. Na-K насосы входят в состав цитоплазматич. мембран и работают за счет энергии гидролиза молекул АТФ с образ. мол-л АДФ и неорганического фосфата Ф_н: АТФ=АДФ+Ф_н. Насос работает обратимо:градиенты концентраций ионов способствуют синтезу мол-л АТФ из мол-л АДФ и Ф_н:АДФ+Ф_н=АТФ.

18.Способы проникновения вещ-в через биол. мембраны. Одной из важнейших характеристик клеточных мембран(КМ) явл-ся избирательная проницаемость. КМ избирательно ↓ υ передвиж. мол-л в клетку и из нее. Чем меньше мол-ла и чем меньше она образует водородных связей,тем быстрее она диффундирует через мембрану.Следовательно,чем меньше мол-ла и чем более она жирорастворима,тем быстрее она будет проникать через мембрану.Малые неполярные мол-лы легко растворимы в липидах КМ и быстро диффундируют. Клетка была вынуждена создать спец.механизмы для транспорта растворимых в воде вещ-в через мембрану-через поры в мембране и посредством транспортных белков-переносчиков мол-л. Для жиронерастворимых вещ-в и ионов мембрана выступает как молекулярное сито:чем больше размер частицы,тем меньше проницаемость мембраны для этого вещ-ва.Избирательность переноса обеспеч-ся набором в мембране пор определенного радиуса, соответствующих размеру проникающей частицы.Это распределение зависит от мембранного потенциала. Перенос малых водорастворимых мол-лосущест. при помощи специальных транспортных белков. Это особые белки,каждый из которых отвечает за транспорт определенных мол-л или групп мол-л. Каждый из них предназначен для определенного класса мол-л.Все они обеспечивают перенос мол-л через мембрану,формируя в ней сквозные проходы.Транспортные белки делятся на белеки-переносчики, и каналообразующие белки.Переносчикивзаимодействуют с молекулой переносимого вещ-ва и каким-либо способом перемещают ее сквозь мембрану.Каналообразующи е -формируют в мембране водные поры,через кот. могут проходить в-ва.Отличия облегченной диффузии от простой: 1)перенос ионов с участием переносчиков происходит значительно быстрее;2)обладает св-вом насыщения-при ув. концентр. С одной стороны мембраны плотность потока в-ва ↑ до некоторого предела.Разновидностью облегч.дифф.-транспорт с помощью неподвижных мол-л переносчиков,фиксированных поперек мембраны. Осмос- движение мол-л воды через полупроницаемые мембр. из мест с меньшей концентрацией растворенного в-ва в места с большей концентр.Осмос обуславливает гемолиз эритроцитов в гипотонических растворах и тургор в растениях.

20.мембранно-ионная теория генерации биопотенциалов клеткой и основные опыты,ее подтверждающие. Ю.Бернштейн провел опыты на неповрежденной мышце лягушки.Он показал,что если нагреть один конец целой мышцы,от нагретого участка к холодному участку мышцы потечет ток.Электрич. ток течет по направлению от точек пространства с более высоким потенциалом к месту с более низким значением электрич. потенциала. В 1905г. Геберобнаружил,что все соли,содержащие калий,оказывают на мышцу схожее действие:участок на кот. действовал р-р соли калия,приобретал «-» потенциал по отношению к другим участкам мышцы.Все соли калия при диссоциации в воде ↑ наружную концентрацию ионов калия,при этом отношение (K⁺)_i\(K⁺)₀ ↓,ум-ся и потенциал той области мышцы,на кот. действуют соли калия.Однако эксперим. Бернштейна и Гебера - косвенными.Чтобы подтвердить правильность гипотезы,требовалось доказать следующее: 1)клетки имеют мембрану,кот. проницаема лишь для одного иона;2)концентрация этого иона по обе стороны БМ различная;3)потенциал на мембране возникает только за счет проницаемости мембраны для этого иона и он равен нернстовскому потенциалу. В 1936г.Дж.Юнг обнаружил кольмара,у кот. диаметр нервного волокна доходил до миллиметра.Аксон кальмара был гигантской клеткой,хотя сам моллюск не был гигантом.Нервное волокно выняли из моллюска и поместили в морскую воду,и оно не погибло.Впервые ученые получили возможность проводить эксперименты на клеточном уровне.В 1939г. А. Ходжкин и Хаксли измерили разность потенциалов на аксоне кальмара.Они доказали,что внутри аксона имеется много ионов калия,и они образуют ионный газ,т.е.находятся в свободном состоянии.

19.История открытия биопотенциалов. Гипотеза Бернштейна.Фр.священник аббат Нолле в 1746г открыл явление осмоса.1826г. Дютрошедоказал,что осмос - результат проявления не особых,мифических сил,а законов физики и химии. Немецк.ботаник Пфеффер-изобрел осмометр и измерил величину осмотического давления.Он обнаружил,что для каждого раствора величина давления пряма-пропорциональна концентр. раств.в-ва, не проходящего через полупроницаемую мембрану (Р_осм=m/V m-масса раств. в-ва, V-объем р-ра).Вант-Гофф - мол-лы раств. вв-ва в растворителе ведут себя подобно мол-ам идеального газа(Р_осм=С_мRT С_м-молярная плотность раств. в-ва).Теория Вант-Гоффа давала точные значения величины осм.давления для многих в-в, но для некоторых оказывалась больше расчетной в 2раза.С.Аррениуспредположил что в растворе мол-ла соли распадается на 2 частицы-электролитическая диссоциация.Вальтер Нернст обосновал идею диффузного потенциала, возникающ. при соприкосновении двух жидкостей.Величина дифф.потенц.: Ф_н=(u-v/u+v)×(RT/F)×Ln(C₁/C₂),где u и v-скорости быстрого и медленного ионов,R-газ.постоянная,C1 и С2-концентр. электролита. Для возникновения дифф.потенц. необходима разность концентраций электролита, различная подвижность анионов и катионов.Бернштейн начал объяснять электрич св-ва мышц не устройством этих органов в целом,а свойствами клеток,из кот. эти органы сост. 1902 г - мембранной теории биопотенциалов. Согласно гипотезе Бернштейна, каждая клетка имеет оболочку,кот. представляет собой полупроницаемую мембр. Внутри и вне клетки имеется много свободных ионов,среди кот. нах-ся ионы K⁺.Разность потенциалов между внутр. стороной БМ и ее наружн. стороной наз-ся потенциалом покоя (ПП).Величина ПП опис-ся формулой Нернста: Ф_Н=­­­­-(RT/F)×Ln[(K⁺)_I/(K⁺)₀] где [K⁺]_i-концентр. ионов К внутри клетки, [K⁺]₀- снаружи.