Задача 1
Розрахувати зсув максимумуспектру флюоресценції (200 нм), якщо відомо, що втрата енергії квантафлюоресценції від поглинання становить 50%.
Рішення:
Флюоресценція - це явище,при якому промениста енергія невидимою короткохвильової частини спектру(Ультрафіолет) абсорбується об'єктом, частина цієї енергії втрачається, а рештавипускається вже у видимому діапазоні і відчувається нами, як колір.
Оскільки енергія квантавипромінювання пропорційна його частоті, то частота при цьому зменшується, а довжинахвилі зростає.
E = hс/пЃ¬,
де Е - енергія кванта, h -постійна Планка, пЃ¬ - довжина хвилі, с - швидкість світла.
Е/Е 1 = 2,отже, Е 1 = Е/2
пЃ¬ = E/hс
пЃ¬ 1 = E 1 /hс
пЃ¬ 1 /пЃ¬= E 1 /Е = Е/2/Е = 2
пЃ¬ 1 = 200 * 2= 400 нм
Завдання 2
Відбувається паралельнеутворення речовин В і С з речовини А сконстатамі Кв і Кс відповідно(Кв = 5Кс). Визначити якої речовини (В і С) і у скільки разів утворюється більше.
Рішення:
А в†’ В, Кв
А в†’ С, Кс
Кв = 5Кс
Кв = [B] /[А]
Кс = [С]/[А]
5Кс = [B] /[А]
[А] = 5Кс/[B]
[А] = Кс/[С]
5Кс/[В] = Кс/[С]
5/[B] = 1/[С]
[B]/[C] =5
Таким чином, речовини Вутворюється в 5 разів більше.
Задача 3
Активний транспорт підтримуєпозаклітинний градієнт для іонів Nа + як 100:1. Скільки потрібно для цьогоенергії на 1 моль іона, якщо позаклітинна концентрація Nа + 10 ммоль?
Рішення:
Активний транспорт маємісце в тому випадку, коли перенесення здійснюється проти градієнта концентрації.Таке перенесення вимагає витрати енергії клітиною. Активний транспорт служить длянакопичення речовин всередині клітини. Джерелом енергії часто є АТР. Дляактивного транспорту крім джерела енергії необхідно участь мембраннихбілків. Одна з активних транспортних систем в клітці тварин відповідає заперенесення іонів Na + і K + через клітинну мембрану. Ця система називається Na + -K + - насос. Вона відповідає за підтримання складу внутрішньоклітинного середовища, вякій концентрація К + вище, ніж Na +.
Вдруге активний транспортне залежить від концентрації Na + поза клітиною, а залежить від концентрації градієнтаіонів Na +. Градієнт Na + є рушійною силою, проміжною стадією впроцесі використання енергії (в системі вдруге активного транспорту).
Вільну енергію Fможна знайти за формулою:
F = RTlnС1/С2
С1 = 100 ммоль
С2 = 10 ммоль
Приймаючи температуру в клітцірівною 37 С, отримуємо:
F = RTlnС1/С2 = 8,314 * 37 *ln 10 = 708,31 Дж
Завдання 4
Яким був імпеданс тканини причастоті поляризації рівним 5, імпеданс при частоті 10 кГц дорівнював 5 кОм.
Рішення:
Пасивні електричнівластивості біологічних тканин характеризуються імпедансом (повнимопором), величина якого визначається ємнісний і активної провідністюз відповідною індуктивністю тканин.
В області низьких частотімпеданс тканин визначається, в основному, їх резистивним властивостями. До цієїобласті відносяться тканини, що володіють високою електропровідністю (нервоватканина). В область середніх частот входять тканини, електричні властивості якихвизначаються і резистивними і ємнісними властивостями (паренхіматозні органи). Вобласті високих частот електричні властивості тканин носять ємнісний характер(Мембрани, ліпіди). Уповільнені механізми поляризації в цій області частотможуть призводити до значних діелектричним втратам в тканинах (нагрівання).
Таким чином, живу клітинуможна представити у вигляді коливального контуру з ємністю і опором,причому ємність (мембрана) визначається вільнорадикальних реакцій ісистемою антиоксидантного захисту, а опір - ферментативним окисленням.
Між опором ічастотою поляризації існує зворотньопропорційну залежність.
Таким чином, зі збільшеннямчастоти поляризації опір зменшується, тоді при частоті поляризаціїрівної 5, імпеданс буде дорівнює 2,5 кОм.
Задача 5
Відбулося зниження периферичного опору судин на 20%. Яка вцьому роль в'язкості крові, якщо "загальна" довжина судинного руслазнизилася в 1,2 рази, а "загальний" радіус збільшився в 1,5 разів?
Рішення:
Закон Пуазейля єосновним законом гемодинаміки хоча в строгому сенсі він застосовний тільки длянепульсірующій ламінарного потоку при однорідній і постійної в'язкостірідини (Mc Donald, 1960). Цінність цього закону полягає в тому, що віндає кількісну характеристику основних факторів забезпечують рух кровіпо судинах і їх взаємозв'язок.
У додатку до гемодинамикезакон Пуазейля найчастіше записують у наступному вигляді:
Q = (P1-P2)/R
Q - об'єм крові, що протікаєза одиницю часу через поперечний переріз судини.
P1 - P2 - градієнт тиску впочатку і наприкінці системи.
R - опір кровотоку.
У свою чергу опіркровотоку описується наступною формулою:
R = 81П…/ПЂ r 4 ,де
l - довжина судини
r - радіус судини
П… - в'язкість крові
R = 81 П…/ПЂ r 4
П… = R ПЂ r 4 / 81
П… 1 = R 1 ПЂ r 1 4 /81 1
l/l 1 = 1,2, отже, l 1 = l/1,2
r 1 /r = 1,5, отже, r 1 = 1,5/r
R/R 1 = 1,2, отже, R 1 = R/1,2
Тоді
П… 1 = R 1 ПЂ r 1 4 /81 1 = (R/1,2) ПЂ (1,5/r) 4 /8 (l/1,2)
П… 1 /П…= (R/1,2) ПЂ (1,5/r) 4 /8 (l/1,2)/R ПЂ r 4 /81
П… 1 /П…= 5,0625
Тобто при зниженніпериферичного опору судин на 20% в'язкість крові в'язкість кровізбільшилася в 5,0625 разів.
Список літератури
1.Фізіологія людини/Під. ред. Р.Шмідта, Г. Тевс, Т. 3. Кров. Кровообіг. Дихання. М.: Мир, 1986.
2.Основи фізіології людини/Под.ред. Б.І. Ткаченко. Санкт-Петербург: Міжнародний фонд історії науки, 1994. Т.1.
3.Каро К., Педлі Т., Шротер Р., СідУ. Механіка кровообігу. М.: Мир, 1981.
4.Беркембліт М.Б., Глаголєва Є.Г.Електрика в живих організмах. - Москва: Наука, 1988.
5.Біоніка. - Москва: Наука, 1965.
6.Богданов К.Ю. Фізик в гостях убіолога. - Москва: Наука, 1986.
7.Еноховіч А.С. Довідник пофізиці. - Москва: Просвещение, 1990.
8.Іваницький Г.Р. Світ очимабіофізика. - М.: Педагогіка, 1985.
9.Ільченко В.Р. Перехрестя фізики,хімії та біології. - Москва: Просвещение, 1986.
10.Кац Ц.Б. Біофізика на урокахфізики. - Москва, Просвещение, 1988.
