PDF (1123296)
Текст из файла
12113456789101112131415111111111111122222222222222216171819202122232425262728293011111111!1111111222222222222222311232123312Билет 1.Билет 2.Билет 3Билет 4.Билет 5Билет 6Билет 7Билет 8.Билет 9.Билет 10.Билет 11.Билет 12.Билет 13Билет 14Билет 15.Билет 16.Билет 17Билет 18Билет 19Билет 20Билет 21Билет 22Билет 23Билет 24Билет 25Билет 26Билет 27Билет 28Билет 30 ?Билет 31Билет 32Билет 33Билет 1.Первый и второй законы термодинамики в биологии. Характеристические функции и их использование в анализебиологических процессов.
Расчеты энергетических эффектов реакций в биологических системах.Первый закон термодинамики полностью годен для биологических систем.Первый закон. Количество теплоты δQ, поглощенной системой из внешней среды, идет на увеличение ее внутренней энергииdU и совершение общей работы δА, которая включает работу против сил внешнего давления Р по изменению объема dVсистемы и максимально полезную работу δ А 'мах , сопровождающую химические превращенияδQ = dU + δА, где работа δА = pdV + δА’ max или δQ = dU + pdV + А’ maxОпытная проверка первого закона проводилась в специальных калориметрах, где измеряется теплота, выделенная организмомв процессах метаболизма, при испарениях, а также вместе с продуктами выделения. Поступающие в организм питательныевещества распадаются с освобождением заключенной в них свободной энергии, которая и используется дляжизнедеятельности. Опыты проводились для реакций основного обмена на сравнительно коротком промежутке времени,когда не происходит накопления биомассы в результате роста и не совершается значительной работы.
При этом выделеннаяорганизмом теплота полностью соответствует энергии, поглощенной вместе с питательными веществами. Т.е. сами по себеорганизмы не являются независимым источником какой-либо новой энергии.При постоянном давлении вводится еще одна функция состояния системы - энтальпия:H = U+pV, dH=dU + pdVQv = ∆UQp = ∆НВеличины ∆U и ∆Н зависят только от начального и конечного состояний системы и не зависят от пути, по которому можетпроисходить превращение.Тепловой эффект реакции, протекающей при постоянном давлении и объеме, не зависит от пути реакции, а определяетсятолько разницей энтальпий исходных веществ и продуктов реакции (закон Гесса).Изменение энтальпии при образовании 1 моля химического соединения из простых веществ, находящихся в наиболееустойчивом стандартном состоянии (1 атм, 25 °С), называется стандартной теплотой образования данного вещества (H°).Второй закон термодинамики дает критерий направленности самопроизвольных необратимых процессов.
Всякое изменениесостояния системы описывается соответствующим изменением особой функции состояния энтропии S, которая определяетсясуммарной величиной поглощенных системой приведенных теплот Q/T.Малое изменение энтропии dS равно для равновесных или больше для неравновесных процессов, чем поглощенная системойэлементарная приведенная теплота δQ/T:dS ≥ δQ/TВ изолированных системах δQ = 0 и, следовательно, dS >0Необратимые изменения в изолированных системах всегда идут с увеличением энтропии до ее максимальных значений приокончании процесса и установлении термодинамического равновесия.
Увеличение энтропии означает падение степениупорядоченности и организованности в системе, ее хаотизацию.Второй закон носит статистический характер. Этот закон соблюдается наиболее точно для макроскопических систем сбольшим количеством молекул, где вероятности отклонения от среднестатистическог распределения в объеме системы крайнемалы. В системах с малым количеством частиц вероятность таких отклонений увеличивается. Число возможны хмикросостояний, или способов распределени частиц, которыми осуществляется данное макросостояние системы называетсятермодинамической вероятностью. S=klnW (Больцман).Термодинамические потенциалы (характеристические функции) — это термодинамические функции, которые выражаютявном виде все термодинамические свойства системы.
U— внутренняя энергия, Н - энтальпия, F =U - TS - свободная энергияГельмгольца (изохорно-изотермический потенциал), G=H-TS - свободная энергия Гиббса (изобарно-изотермическнйпотенциал). На основании первого и второго законов термодинамики для равновесных (обратимых) процессовтермодинамические потенциалысвязаны следующими уравнениями:dU= Tds-pdV,dH=TdS+Vdp,dF= - SdT - pdV,dG = - SdT + Vdp.Эти уравнения справедливы для закрытых систем, где совершается только механическая работа. В термодинамическихрасчетах удобно применять последние два потенциала, так как их естественные переменные удобны для систем, гдепротекают химические реакции.Изменение любого вида энергии, сопровождающее изменение количества вещества в системе, называется химическимпотенциалом µ, т.
е.µi=(∂U/∂ni)s,v,nj=(∂H/∂n i)s,p,nj==(∂F/∂ni)T,V,nj==(∂G/∂n i)T,p,nj,где ni - число молей 1-го компонента системы, nj - постоянные количества всех компонентов, кроме i-го.Если происходят химические реакции или система является открытой, тогда dG = -SdT +Vdp + cумма по j(µjdnj)Если в системе имеет место изменение заряда системы, вместо химического потенциала используется электрохимическийпотенциалdG = -SdT + Vdp + сумма по j(µj+zi Fфи)dnjВозбудимость и потенциал действия, ПД (фазы ПД( локальный потенциал, Спайк, следовая деполяризация игиперполяризация), серии ПД);Возбудимость – это способность отвечать возбуждением (генерацией потенциала действия) в ответ на действиераздражителей любой природы.Потенциал действия —волна возбуждения, перемещающаяся по мембране живой клетки в виде кратковременного изменениямембранного потенциала на небольшом участке возбудимой клетки (нейрона или кардиомиоцита), в результате которогонаружная поверхность этого участка становится отрицательно заряженной по отношению к соседним участкам мембраны, в товремя, как в покое она заряжена положительно.
Потенциал действия является физиологической основой нервного импульса.Свойства ПД:1. Наличие порогового значения2. Подчиняется закону “все или ничего”:если деполяризующий потенциал больше порогового, то развивается ответ (ПД),амплитуда которого не зависит от амплитуды возбуждающего импульса, и ПД нет, если амплитуда стимуляции меньшепороговой3. Есть период рефрактерности: абсолютная(ваще невозбудима) и относительная (можно вызвать ПД4.
] стимуляцией, большей чем та, что вызывала ответ до этого)5. В момент возбуждения резко уменьшается сопротивление мембраны.Типичный модельный объект - гигантский аксон кальмара. На нем в том числе была установлена зависимости силы тока отпродолжительности стимуляции.Для возбуждения аксона необходимо некоторое количество электричества, причем сила тока должна быть тем больше, чемменьше время воздействия.Данная зависимость представляет собой гиперболу, описываемуюуравнением:Iп=(a/дельта t)+bВеличина b - реабаза - минимальное значение возбуждающего тока придельта t стремящемся к бесконечности.а- константа, характеризующая пороговое количество электричества.Фазы ПД:1.
Предспайк — процесс медленной деполяризации мембраны до критического уровня деполяризации (местноевозбуждение, локальный ответ). Деполяризация за счет медленных Na токов в аксоплазму.2. Пиковый потенциал, или спайк, состоящий из восходящей части (деполяризация мембраны) и нисходящей части(реполяризация мембраны). К реполяризации происходит инактивация Na каналов и открытие потенциал-зависямых Kканалов (ток из аксоплазмы).3. Отрицательный следовой потенциал — от критического уровня деполяризации до исходного уровня поляризациимембраны (следовая деполяризация). Падение ниже ПП, так как Na не вносит своего вклада (каналы закрыты),восстанавливается работой АТФаз.4.
Положительный следовой потенциал — увеличение мембранного потенциала и постепенное возвращение его кисходной величине (следовая гиперполяризация).Локальный потенциал. В реальных клетках ПД возникает от появления локального потенциала. Типы локального потенциала:·постсинаптический потенциал (возникает в постсинаптической мембране, когда на нее попадает медиатор)·рецепторный потенциал (возникает в дендрите после воздействия на рецептор). Например, при растяжениибарорецептора в гладкой мускулатуре каротидного синуса или верхней дуги аорты открываются механозависимыенатриевые каналы.·потенциал концевой пластинки (область на мембране мышцы, лежащая под нервным окончанием.
После попаданиямедиатора, открываются N-холиновые рецепторы-каналы, по ним Na идет саркоплазму).Все локальные потенциалы подчиняются принципу градуальности, то есть неподчинение принципу «все или ничего», вотличие от ПД. Их амплитуда зависит от числа активировавшихся каналов (которое, в свою очередь зависит от величиныстимула), а амплитуда ПД – от числа Na-каналов вообще, потому как активируются они все, сколько есть.
И роль этихпотенциалов в том, что они, в случае если она надпороговые, вызывают генерацию ПД в триггерной зоне (мембранавокруг постсинаптической для ПСП, кончик дендрита для РП, мембрана вокруг КП для ПКП), характерной высокойплотностью Na-каналов.Теперь про синаптический потенциал (не путать с постсинаптическим!). ПД распространяется до последнегомиелинезированного сегмента аксона, а в самой терминали ПД нет. Там есть градуальный тонический синаптическийпотенциал.=)ПД могут быть с эндогенной активацией.
При этом часто наблюдается спонтанная ритмическая активность, то естьгенерируется не одиночный ПД, а серия. И у меня есть только одна мысль по этому поводу... Это нас рассказал Ловать, и мысами это делали на праке. Фишка в том, что если мы увеличим внеклеточную концентрацию кальция, то ПП увеличится(это видно из уравнения Гольдмана-Ходжкина-Хаксли φ=RT/F*ln((PK[Kout]+ PNa[Naout]+ PCl[Clin])/( PK[Kin]+ PNa[Nain]+PCl[Clout])). Мы увеличиваем числитель под логарифмом). И может случиться так, что ПП сам станет надпороговым, и мыбудем наблюдать последующий ПД как только закончится период рефрактерности. Это называется явлениемнейроавтоматии.
Вероятно, подобные эффекты имеют место в пейсмейкерных клетках (например, в сердце, или вметасимпатических вставочных нейронах, контролирующих перистальтику. В кишке у нис есть маленькие автономные –метасимпатические – рефлекторные дуги, которые сами ритмично работают, не загружая этим мозг).Билет 2.Изменение энтропии в открытых системах.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
