Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

РОЗДІЛ 6. ЕЛЕМЕНТИ МОЛЕКУЛЯРНОї БІОФІЗИКИ ТА БІОФІЗИКИ МЕМБРАННИХ ПРОЦЕСІВ В КЛІТИНАХ




1. Увімкнути прилад в мережу (встановіть тумблер “Ме­ре­жа” у положення “увімкнуто”).

2. Попередня настройка приладу (виконується у випадку розбалансування каналу, ступінь якого визначається викладачем):

- поставити ручки R1 та R2 у положення “0”;

- регулятор рівня виходу встановити у положення, при якому стрілка індикатора відхиляється на 3/4 шкали;

- повільно обертаючи регулятор Xп, встановити (міні­маль­не) відхилення стрілки.

3. Налагодження реографа для зняття реограми (викону­єть­ся студентами):

- перевірити підключення електродів до блока реографа з використанням гнізда “ВХІД”;

- за допомогою регулятора “УР.ВИХ” встановити стріл­­­­ку індикатора на 3/4 шкали;

- лімб регулятора R1 встановити на позначку 5;

- за допомогою регулятора R2 провести грубе налагоджен­ня моста за мінімальним відхиленням стрілки індикато­ра;

- поперемінним плавним обертанням регуляторів Хп та R2 збалансуйте міст точніше. (Спочатку, обертаючи потен­ціо­метр, добитися мінімуму, потім обертанням R2 зменшу­ємо відхилення стрілки; після цього поперемінним обертанням Хп та R2 добитись найменшого відхилення стрілки, причо­му для малих відхилень стрілки рівень вихідного сигналу зро­біть максимальним).

4. Разом із викладачем ручками управління реографа і осци­лографа вивести на екран реограму і встановити необхідну чутливість каналу реографа. Для зміни об’єму суди­ни можна використовувати грушу, періодично і легко нати­с­каю­чи її.

Якщо успішно виконані вказівки, прилад до роботи гото­вий. Зробіть пробну зміну об’єму трубки введенням 10 мл рі­дини за допомогою шприца.

Вірно настроєний комплекс повинен забезпечувати наяв­ність зображення на екрані реограми амплітудою 40–50 мм без очевидних амплітудних викривлень у вигляді плато на реограмі.

Згідно з інструкцією (див. нижче) налагодьте реограф і запишіть значення опору трубки Rт = 100×R1 + 10×R2, де R1 і R2 – показники потенціометрів 2 і 3 (див. мал. 5.20). Запишіть значення об’єму трубки Vт (наведене на макеті судини).

 
 

Завдання 2. Експериментальне дослідження залежнос­ті змі­ни опору трубки Rт від зміни об’єму системи ΔV.

Дослід­жен­ня проводиться на моделі, яка імітує властивості судини. Схематично макет поданий на мал. 5.21.

Мал. 5.21. Схема макета для дослідження реограми.

Зміна об’єму системи проводиться за рахунок рідини, витіс­неної з шприца; частина цієї рідини потрапляє в трубку і викликає зміну її об’єму DVт.

1. Вимірювання амплітуди реограми. Плавним рухом шпри­ца ввести дозований об’єм рідини DV, який послідовно дорівнює 10; 7.5; 5 і 2.5 мл – цим об’ємам відповідають міт­ки на шприці. Для кожного із значень DV виміряйте амплі­ту­­ду реограми на екрані осцилографа. Дані занести в графу А (мм) заздалегідь приготованої таблиці.

2. Визначення величини зміни опору. Для визначення ве­ли­чи­ни DRт необхідно провести калібровку реографа. З цією метою встано­віть значення Rк (Ом) (мал. 5.20, ручка 1) рівним 0.25, натисніть кноп­­ку калібровки (7) і виміряйте ам­плі­туду калібрувального сигналу на екрані Ак (мм). Знайдіть чут­ливість приладу: a = Rк/Aк (Ом/мм) (якщо калібровка не може бути виконана, то треба взяти чутли­вість комплексу a = 0.05 Ом/мм).

Визначити значення DRт = a ×А (Ом).

3. Теоретичне визначення зміни об’єму трубки DVт для кож­ного витісненого об’єму рідини DV знаходять із спів­від­но­шення

DVт = Vт×(DRт /Rт).

За знайденими значеннями DVт визначте відношення DVт /V. Знайдіть середнє його значення. Поясніть зміст одер­жа­ного коефіцієнта, враховуючи розподіл рідини між об’є­мами макета.

За даними експериментальних досліджень побудуйте гра­фік залежності DRт = f (DV).

Таблиця. Вимірювання об’єму еластичної трубки

Зміна об’єму системи DV 10 мл 7.5 мл 5 мл 2.5 мл
1. Амплітуда реограми А [мм]        
2. Зміна опору DR [Ом]        
3. Зміна об’єму трубки DVт [мл]        
4. Відношення DVт /DV        

Оформлення роботи. У протоколі повинно бути: а) корот­ке пояснення фізичних основ реографії; б) схема лаборатор­ної установки; в) таблиця з результатами вимірювань; г) гра­фік залежності реограми від зміни об’єму системи і виснов­ки.

Контрольні питання та задачі

1. Який зв’язок між реограмою судини та величиною тиску рідини (кро­ві) у ньому? Якими фізіологічними параметрами судин ви­зна­чається величина амплітуди реограми?

2. Чи впливає швидкість кровотоку (лінійна, об’ємна) на амплі­ту­ду?

3. Як відрізняються між собою реограми різних судин (артерій, ар­те­ріол, венул, вен)?

4. Амплітуда реограми у пацієнта зменшилась удвічі за короткий (кіль­ка хвилин) проміжок часу. Як це можна пояснити?

5. Яким чином здійснюється налагодження вимірювального моста ре­о­графа?

6. Яким чином пояснити незмінність амплітуди реограми при зміні хви­линного об’єму крові?

7. Як впливає частота скорочень серця (при незмінному ударному об’ємі) на амплітуду реограми?

8. Як зміниться реограма аорти при зміні жорсткості її стінок (на­при­клад, при атеросклерозі)? Завищеними чи заниженими є ре­зуль­тати визначення удар­ного об’єму крові за методикою А. Кедрова у цьому випадку?

9. Чи зміниться реограма судини, якщо лінійна швидкість крово­обі­гу зросте вдвічі?

10. Чи впливає дихання на реограму: а) легеневих судин; б) судин кін­цівок; в) судин мозку?

11. Чому є необхідним гарний контакт електродів з досліджуваною ді­лянкою тіла?

12. Визначте, у скільки разів відрізняються між собою імпеданси елек­тричних ланцюгів, які складаються з послідовно та пара­лель­но з’єднаних активного опору R = 100 Ом і ємності С = 0.1 мкФ. Яку індуктивність необхідно підключити до першого лан­цю­га, щоб імпеданс її був 200 Ом? Частота змінного струму 103 Гц.

РОЗДІЛ 6. ЕЛЕМЕНТИ МОЛЕКУЛЯРНОї БІОФІЗИКИ ТА БІОФІЗИКИ МЕМБРАННИХ ПРОЦЕСІВ В КЛІТИНАХ

“Быть может, эти электроны –

Миры, где пять материков,

Искусства, знанья, войны, троны

И память сорока веков!

Ещё, быть может, каждый атом –

Вселенная, где сто планет;

Там всё, что здесь, в объёме сжатом,

Но также то, чего здесь нет.”

Валерий Брюсов

Бiофiзика – наука про явища живої природи, якi вивчаються на всiх рiвнях, починаючи з молекул i клiтин та закiнчуючи бiосферою в цiлому, на основi загальних законiв фiзики i, перш за все, на основi уявлень про атомно-молекулярну будову речовини.

Бiофiзику умовно роздiляють на три роздiли: молекулярну бiофiзику, бiофiзику клiтин і бiофiзику складних систем.

Молекулярна бiофiзика вивчає будову i фiзико-хiмiчнi властивостi бiологiчно функцiональних молекул, перш за все бiополiмерiв – бiлкiв i нуклеїнових кислот. Задача молекулярної бiофiзики – розкрити фiзичнi механiзми, що вiдповiдають за бiологiчнi функцiї молекул. Це найбiльш розвинений роздiл бiофiзики, тому що легше вивчати атоми і молекули, нiж клiтини i органiзми.

Біофізика клітинних процесів займається, в основному, вивченням структурно-функціональної організації клітин, зокрема молекулярної організації клітинних мембран, процесів транспорту речовини крізь мембранні структури, електрогенезу та біоенергетики клітин, механізмів міжклі­тинної взаємодії тощо.

Біофізика складних систем вивчає моделі біологічних процесів, зокрема різноманітні сенсорні системи, проблеми біологічного розвитку, принципи регуляції внутрішнього середовища організму та інші проблеми.

Всі ці розділи тісно зв’язані з біологічними і хімічними дисциплінами (бiохiмiєю, молекулярною бiологiєю, бiоорга­нiч­ною та бiонеорганiчною хiмiєю тощо), але методологiя молекулярної бiофiзики та iнших роздiлiв біофізики – це математичний апарат i експериментальнi методи фiзики. Математичнi i теоретичнi основи сучасної бiофiзики спираються перш за все на термодинамiку і статистичну фiзику, молекулярну фізику i квантову механiку тощо.

Iнодi задачi бiофiзики розумiють спрощено i зводять до застосування фiзичних приладів у медико-бiологiчних дослiдженнях. Звичайно, це не так. Коли лiкар дослiджує хворого за допомогою електрокардiографа або вимiрює температуру його тiла термометром, це зовсiм не означає, що вiн займається бiофiзикою. Бiофiзичне дослiдження базується на фiзичнiй постановцi задачi, на загальних законах фiзики i, в першу чергу, на атомно-молекулярнiй будовi речовини.

Оскільки жива природа дуже складна, то постановка послiдовних медико-бiологiчних задач i їх розв’язок можливi поки що лише в обмеженiй кiлькостi випадкiв. Зараз бiофiзика переживає пору розквiту (багато таланови­тих людей присвячують все бiльше свого часу i зусиль роботi в цiй областi). З цiєю важливою обставиною, а також з успiхами сумiжних наук (фiзики, хiмiї, бiологiї, комп’ю­тер­ної техніки тощо) пов’язанi значнi досягнення в сучаснiй бiофiзицi. Перерахуємо їх стисло:

1) вивчена будова i властивiсть бiологiчно функцiональ­них молекул (бiлкiв i нуклеїнових кислот);

2) дослiдженi властивостi i створенi надiйнi молекуляр­нi моделi функцiонування клiтинних структур;

3) успiшно розвиваються фiзико-математичнi моделi склад­них бiологiчних процесiв (зокрема тих процесiв, що вiдбуваються в органiзмi людини). Для вивчення цих процесів великого значення набувають ідеї і методи термоди­наміки відкритих біологічних систем і синергетики.


Зараз ні у кого немає сумнівів відносно того, що ХХІ століття пройде під знаком видатних досягнень молекулярної біології та біофізики. Цей процес буде, з одного боку, характеризуватися все більшою інтеграцією з фундамент­альними природничими науками (перш за все фізикою, хімією та іншими), а з другого боку – мати дивовижні практичні втілення в медицину.

У цій главі ми зупинимося на перших двох розділах біофізики, а саме: розглянемо основні питання, що мають безпосереднє відношення до молекулярної біофізики та до біофізики клітин; точніше кажучи, до проблем міжмоле­кулярної взаємодії та структури біополімерів – білків і нуклеїнових кислот, а також до проблем, пов’язаних з мембранними структурами клітин. Третє коло питань, що стосуються біофізики складних систем (зокрема, термоди­наміки відкритих біологічних систем та синерге­тики), буде розглянуте в наступній главі.







Дата добавления: 2015-10-12; просмотров: 801. Нарушение авторских прав


Рекомендуемые страницы:


Studopedia.info - Студопедия - 2014-2020 год . (0.004 сек.) русская версия | украинская версия