49. Stała dielektryczna wody
Stała dielektryczna okre
ś
la zdolno
ść
osłabienia pola elektrycznego, przez o
ś
rodek,
przez który to pole zostaje przepuszczone. Dla danego o
ś
rodka mo
Ŝ
na j
ą
wyliczy
ć
porównuj
ą
c nat
ęŜ
enie pola elektrycznego mi
ę
dzy dwiema okładkami kondensatora w
momencie, gdy pomi
ę
dzy tymi okładkami jest pró
Ŝ
nia oraz wtedy, gdy przestrze
ń
ta
jest wypełniona substancj
ą
, dla której stał
ą
dielektryczn
ą
mierzymy.
δ
ε
E
0
1
1
=
r
1
r
0
2
1
1
ε
E
δ
ε
ε
E
=
=
δ
– g
ę
sto
ść
ładunku
0
ε
– przenikalno
ść
dielektryczna pró
Ŝ
ni
r
ε
– przenikalno
ść
dielektryczna o
ś
rodka umieszczonego mi
ę
dzy okładkami kondensatora
E
1
– nat
ęŜ
enie pola kondensatora płaskiego
E
2
– nat
ęŜ
enie pola kondensatora z dielektrykiem
Z powy
Ŝ
szego:
2
1
r
E
E
ε
=
.
Przy takiej samej g
ę
sto
ś
ci ładunku przepływaj
ą
cego przez kondensator nat
ęŜ
enie
pola elektrycznego malej pod wpływem wło
Ŝ
enia mi
ę
dzy okładki kondensatora
dielektryka.
Stał dielektryczna wody jest stosunkowo wysoka i wynosi
2
2
Nm
C
81,1
.
+
E
1
–
+
E
2
–
57. Dynamika dwuwarstwy lipidowej (powstawanie domen)
Domeny lipidowe to zgrupowania lipidów o tym samym ładunku, maj
ą
ce charakter
silnie polarny.
Dwuwarstwa lipidowa jest struktur
ą
niezwykle dynamiczn
ą
. Zmiana pH w jej
obr
ę
bie prowadzi do tworzenia si
ę
silnie polarnych domen lipidowych. Gdy pH maleje
– ro
ś
nie liczba ujemnie naładowanych cz
ą
steczek lipidów, które tworz
ą
domeny
lipidowe; gdy pH ro
ś
nie – maleje liczba ujemnie naładowanych cz
ą
steczek lipidów i
powstałe wcze
ś
niej domeny lipidowe ulegaj
ą
rozpadowi.
Przykładem substancji, która zdolna jest utworzy
ć
domeny jest kwas fosfatydowy w
lecytynie.
Domeny lipidowe tworz
ą
si
ę
w okre
ś
lonym czasie
t:
X
N
π
D
A
t
⋅
=
4
, gdzie:
A – pole powierzchni przypadaj
ą
cej na cz
ą
steczk
ę
[
Å
],
D – współczynnik dyfuzji [cm
2
/s],
N – liczba cz
ą
steczek w domenie,
X – ułamek molowy lipidu.
Do domen lipidowych mog
ą
przył
ą
cza
ć
si
ę
jony Ca
2+
. Przył
ą
czenie si
ę
jonu
wapniowego do cz
ą
steczki kwasu fosfatydowego powoduje usztywnienie
dwuwarstwy lipidowej w miejscu przył
ą
czenia si
ę
jonów wapniowych.
C
DPPA
[%]
100
0
10 pH
kwas fosfatydowy – DPPA
(tworzy domeny)
lecytyna
(nie tworzy domen)
86. Jakie znasz współczynniki lepko
ś
ci krwi
Współczynnik lepko
ś
ci bezwzgl
ę
dnej – równy liczbowo sile potrzebnej do
podtrzymania ruchu warstw cieczy o przepływie laminarnym; jest to stosunek
napr
ęŜ
enia stycznego do szybko
ś
ci
ś
cinania:
∆
x
∆υ
S
F
η
=
, gdzie:
S
F
– napr
ęŜ
enie styczne,
∆
x
∆υ
– szybko
ść
ś
cinania (gradient pr
ę
dko
ś
ci warstw).
Współczynnik lepko
ś
ci kinetycznej
temp,
kin
ρ
η
η
=
, gdzie:
η
– współczynnik lepko
ś
ci bezwzgl
ę
dnej,
temp,
ρ
– g
ę
sto
ść
krwi w danej temperaturze.
Współczynnik lepko
ś
ci wzgl
ę
dnej
0
η
η
η
=
wzg
, gdzie:
η
– współczynnik lepko
ś
ci bezwzgl
ę
dnej,
0
η
– współczynnik lepko
ś
ci bezwzgl
ę
dnej wzorcowej cieczy (najcz
ęś
ciej wody).
Wła
ś
ciwy współczynnik lepko
ś
ci
0
V
V
η
η
⋅
=
2,5
wlasciwy
, gdzie:
η
– współczynnik lepko
ś
ci bezwzgl
ę
dnej,
V
– obj
ę
to
ść
uwodnionej cz
ą
steczki,
0
V
– obj
ę
to
ść
nieuwodnionej cz
ą
steczki.
87. Omów znaczenie czynnika geometrycznego dla przepływu
krwi
Przepływem cieczy lepkich w naczyniach rz
ą
dzi
prawo Poiseuille’a, które wyra
Ŝ
a
si
ę
nast
ę
puj
ą
cym wzorem:
P
∆
l
η
r
π
I
∆
⋅
=
8
4
, gdzie:
I
∆
– nat
ęŜ
enie przepływu strumienia cieczy
r
– promie
ń
przekroju poprzecznego naczynia
η
– współczynnik lepko
ś
ci bezwzgl
ę
dnej
l
– długo
ść
naczynia
P
∆
– ró
Ŝ
nica ci
ś
nie
ń
na ko
ń
cach przewodu
W podanym wzorze
l
η
r
π
8
4
– to odwrotno
ść
oporu naczyniowego przepływu R. W
zwi
ą
zku z tym:
4
8
r
l
η
π
R
⋅
⋅
=
, gdzie:
4
r
l
– czynnik geometryczny.
W
naczyniach sztywnych R jest stały w zwi
ą
zku z tym nat
ęŜ
enie przepływu zale
Ŝ
y
tylko od ró
Ŝ
nicy ci
ś
nie
ń
na ko
ń
cach naczynia.
W
naczyniach spr
ęŜ
ystych, takich jak t
ę
tnice i w pewnym stopniu
Ŝ
yły, ci
ś
nienie, z
jakim krew działa na
ś
ciany naczy
ń
powoduje ich chwilowe rozci
ą
gni
ę
cie w zwi
ą
zku z
czym zmienia si
ę
promie
ń
przekroju poprzecznego tych naczy
ń
. Poniewa
Ŝ
długo
ść
naczy
ń
nie ulega zmianie, stosunek
4
r
l
, nazywany czynnikiem geometrycznym
ulega zmniejszeniu, a wraz z nim maleje opór naczyniowy R przepływu krwi. Wraz ze
spadkiem oporu naczyniowego przepływu krwi ro
ś
nie nat
ęŜ
enie przepływu
strumienia krwi przesz naczynie. Nat
ęŜ
enie przepływu w naczyniach spr
ęŜ
ystych
zale
Ŝ
y wi
ę
c nie tylko od ró
Ŝ
nicy ci
ś
nie
ń
na ko
ń
cach naczynia, ale równie
Ŝ
od
czynnika geometrycznego dla tego naczynia.
Nale
Ŝ
y pami
ę
ta
ć
,
Ŝ
e naczynia krwiono
ś
ne działaj
ą
ci
ś
nieniem spr
ęŜ
ystym
ś
ciany
na krew, co uniemo
Ŝ
liwia strumieniowy krwi nadmiernie odkształci
ć
naczynie.
95. Jakie funkcje pełni ucho zewn
ę
trzne
•
Wychwytuje fale d
ź
wi
ę
kowe z otoczenia.
•
Wraz z uchem
ś
rodkowym równowa
Ŝ
y oporno
ść
akustyczn
ą
wody i powietrza.
•
Jest komor
ą
o cz
ę
stotliwo
ś
ci rezonansowej ok. 2,5 kHz, która wzmacnia d
ź
wi
ę
ki o
ω
w zakresie 2–5 kHz do 15–20 dB (najwi
ę
ksze wzmocnienie – o ok. 20 dB
przypada na cz
ę
stotliwo
ść
d
ź
wi
ę
ku wynosz
ą
c
ą
ok. 3000 Hz).
•
Jego najni
Ŝ
szy próg czuło
ś
ci przypada na długo
ś
ci fal równe czterem długo
ś
ciom
kanału słuchowego, czyli dla d
ź
wi
ę
ków o cz
ę
stotliwo
ś
ci:
3173
4
sluchowego
kanalu
max
max
≈
=
=
⇒
=
⇒
=
λ
c
λ
c
ω
λ
c
ω
ω
c
λ
Hz.
101. Metody uzyskiwania ultrad
ź
wi
ę
ków
Ultrad
ź
wi
ę
ki to fale mechaniczne, których dolna granica cz
ę
stotliwo
ś
ci drga
ń
wynosi
ok. 16 – 20 kHz dla człowieka.
Ultrad
ź
wi
ę
ki mo
Ŝ
na otrzyma
ć
dwiema metodami:
•
Odwrotny efekt piezoelektryczny
Zjawisko piezoelektryczne polega na powstawaniu pola elektrycznego pod
wpływem napr
ęŜ
e
ń
mechanicznych, przy poddawaniu kryształu, np. kwarcu
działaniu sił
ś
ciskaj
ą
cych lub rozci
ą
gaj
ą
cych. Gdy kryształ poddany zostanie
odpowiednio skierowanej sile na powierzchni tych kryształów pojawiaj
ą
si
ę
ładunki elektryczne.
Odwrotny efekt piezoelektryczny polega na powstawaniu napr
ęŜ
e
ń
kryształu w
takt przyło
Ŝ
onego zmiennego napi
ę
cia o cz
ę
stotliwo
ś
ci f. Przy cz
ę
stotliwo
ś
ciach
rezonansowych drgania charakteryzuj
ą
ce si
ę
wysok
ą
amplitud
ą
przekazywane s
ą
na cz
ą
steczki powietrza i staj
ą
si
ę
ź
ródłem fal ultrad
ź
wi
ę
kowych.
•
Zjawisko magnetostrykcji
Zjawisko magnetostrykcji polega na odkształceniu (skróceniu lub wydłu
Ŝ
eniu)
ferromagnetyka umieszczonego w zmiennym polu magnetycznym.
Ferromagnetyk, w kształcie pr
ę
ta składaj
ą
cy si
ę
z rdzenia z nawini
ę
t
ą
cewk
ą
,
przez któr
ą
płynie pr
ą
d pod wpływem zmiennego pola magnetycznego
zwi
ą
zanego z przepływem pr
ą
dy sinusoidalnego wykonuje drgania podłu
Ŝ
ne z
cz
ę
sto
ś
ci
ą
dwukrotnie wi
ę
ksz
ą
od cz
ę
sto
ś
ci płyn
ą
cego pr
ą
du. Drgania
przenoszone s
ą
na cz
ą
steczki powietrza i przyczyniaj
ą
si
ę
do powstania
ultrad
ź
wi
ę
ków.
– – – – – – – – – – – –
– – – – – – – – – – – –
~
~
106. Biologiczne działanie ultrad
ź
wi
ę
ków
Ultrad
ź
wi
ę
ki charakteryzuj
ą
si
ę
cz
ę
stotliwo
ś
ci
ą
przekraczaj
ą
c
ą
20 kHz. Ze wzgl
ę
du
na biologiczne skutki działania ultrad
ź
wi
ę
ków podzielono je na ultrad
ź
wi
ę
ki:
– niskiego nat
ęŜ
enia – poni
Ŝ
ej 10 kW/m
2
,
–
ś
redniego nat
ęŜ
enia – od 10 do 30 W/m
2
,
– wysokiego nat
ęŜ
enia – powy
Ŝ
ej 30 W/m
2
.
Działanie biologiczne ultrad
ź
wi
ę
ków:
•
działanie termiczne – rozgrzewanie tkanek zwi
ą
zane z pochłoni
ę
ciem cz
ęś
ci
energii fali przez tkanki i zamian
ą
jej na ciepło,
•
działanie
mechaniczne
–
rozrywanie
wi
ą
za
ń
mi
ę
dzyatomowych
i
mi
ę
dzycz
ą
steczkowych, uszkodzenia komórek i organelli zwi
ą
zane ze
ś
cinaniem
białek, kawitacje trwałe (czyli wibracje p
ę
cherzyków gazu znajduj
ą
cych si
ę
w
tkankach i zwi
ą
zane z nimi mikroprzepływy) i przej
ś
ciowe (czyli gwałtowne
poszerzanie p
ę
cherzyków gazu a nast
ę
pnie ich zapadanie),
•
działanie biochemiczne – powstawanie wolnych rodników, zmiana pH,
depolimeryzacja, zwi
ę
kszenie szybko
ś
ci reakcji metabolicznych.
107. Infrad
ź
wi
ę
ki i wibracje
Infrad
ź
wi
ę
ki charakteryzuj
ą
si
ę
cz
ę
stotliwo
ś
ci
ą
poni
Ŝ
ej 20 Hz. Modulowane s
ą
podczas burzy, zjawisk tektonicznych, przed erupcj
ą
wulkanów, ale tak
Ŝ
e przez
transport lotniczy, kolejowy oraz drogowy. Organizm ludzki nie posiada receptorów
wra
Ŝ
liwych na infrad
ź
wi
ę
ki.
Działanie biologiczne infrad
ź
wi
ę
ków:
•
efekty termiczne – wzrost temperatury (patrz: zagadnienie 106.)
•
efekty makroskopowe – cz
ę
stotliwo
ść
drga
ń
infrad
ź
wi
ę
ków jest zgodna z
drganiami organów wewn
ę
trznych co mo
Ŝ
e prowadzi
ć
do uszkodze
ń
np.
p
ę
cherza moczowego, jelit lub zatrzymania akcji serca,
•
powoduj
ą
zakłócenie procesów fizjologicznych, nadmierne zm
ę
czenie,
wymioty, bóle głowy, depresj
ę
, l
ę
ki,
•
efekty mechaniczne – naprzemienne ci
ś
nienie prowadzi do: kawitacji trwałych i
przej
ś
ciowych (patrz: zagadnienie 106.), efektów tiksotropowych (zamiana
Ŝ
eli w
zole, odwodnienie białek),
•
efekty biochemiczne – przyspieszenie rekcji metabolicznych.
W laboratoriach infrad
ź
wi
ę
ki stosuje si
ę
do
ś
cinania
ś
cian komórkowych.
Wibracje to drgania o małej cz
ę
stotliwo
ś
ci odbierane przez mechanoreceptory, z
którymi człowiek ma do czynienia w
ś
rodkach transportu lub w obecno
ś
ci urz
ą
dze
ń
AGD i RTV. Efekty biologiczne podobne jak w przypadku infrad
ź
wi
ę
ków.
147. Omów cechy ATP jako idealnego no
ś
nika energii
•
Elektrostatyczne napi
ę
cie – ładunki zgromadzone s
ą
w jednym obszarze,
niewielki bodziec powoduje ich rozbicie, mo
Ŝ
e oddawa
ć
energi
ę
bez udziału
enzymów.
•
Stabilizacja rezonansowa produktów – łatwo ulega rozpadowi, poniewa
Ŝ
entropia ADP i P
i
jest wy
Ŝ
sza ni
Ŝ
entropia ATP.
•
Entalpia rozpuszczania ADP i P
i
jest wi
ę
ksza ni
Ŝ
entalpia rozpuszczania ATP
– łatwo dyfunduje w poddawany jest transportowi (mała masa), a jego gradient
cały czas jest odnawiany.
•
∆
G
hydrolizy ok. –31 kJ/mol i syntezy pomi
ę
dzy efektami energetycznymi
zwi
ą
zków
wysokoenergetycznych
(np.
fosfoenelopirogronian,
1,3–
difisfoglicerynian, fosfokreatynina)
i niskoenergetycznych (glukozo–6–fosforan,
glicerolo–3–fosforan) – mo
Ŝ
e by
ć
styntezowany zarówno przy udziale zwi
ą
zków
wysoko- jak i niskoenergetycznych.
148. Omów, w jaki sposób dochodzi do syntezy ATP
komórkowego w ła
ń
cuchu utleniania komórkowego
Mechanizm powstawania ATP komórkowego w organizmach
Ŝ
ywych wyja
ś
nia
teoria
chemiosmotyczna, która uznaje ró
Ŝ
nic
ę
potencjału elektrochemicznego po obu
stronach wewn
ę
trznej błony mitochondrialnej jako bodziec sprawczy syntezy ATP.
Fosforylacja oksydacyjna zlokalizowana jest w błonie wewn
ę
trznej mitochondrium,
która charakteryzuje si
ę
nisk
ą
przepuszczalno
ś
ci
ą
dla protonów.
1. Po wewn
ę
trznej stronie wewn
ę
trznej błony mitochondrialnej gromadz
ą
si
ę
protony
bogate w energi
ę
pochodz
ą
ce z kompleksów dehydrogenaz NADH + H
+
i FADH
2
powstałych w cyklu Krebsa.
2. Protony te pompowane s
ą
przez cytochrom b, cytochrom c i oksydaz
ę
cytochromow
ą
do przestrzeni mi
ę
dzybłonowej mitochondrium dzi
ę
ki energii
wydzielanej w trakcje transportu elektronów wzdłu
Ŝ
ła
ń
cucha oddechowego.
3. Powstała ró
Ŝ
nica potencjału elektrochemicznego ok. –200 mV jest bod
ź
cem dla
przeskoku protonów (potencjał przeskoku protonu wynosi ok. 200–300 mV) z
przestrzeni mi
ę
dzybłonowej mitochondrium do matrix mitochondrialnego.
4. Protony powracaj
ą
c do macierzy przez hydrofilny transporter ATPazy uwalniaj
ą
energi
ę
, która wykorzystywana jest do syntezy ATP, poprzez wytworzenie
wi
ą
zania wysokoenergetycznego mi
ę
dzy ADP a reszt
ą
fosforanow
ą
P
i
.
5. Protony oddaj
ą
c energi
ę
podczas przej
ś
cia do macierzy, przekształcaj
ą
si
ę
w
protony ubogie w energi
ę
; ł
ą
cz
ą
si
ę
z cz
ą
steczkami tlenu i elektronami, które
opuszczaj
ą
ła
ń
cuch oddechowy tworz
ą
c cz
ą
steczki wody.
Aby powstała jedna cz
ą
steczka ATP musz
ą
przeskoczy
ć
2–3 protony H
+
.
Reakcj
ę
fosforylacja mo
Ŝ
na przedstawi
ć
za pomoc
ą
nast
ę
puj
ą
cej reakcji:
+
−
−
+
−
+
−
−
+
+
+
→
−
+
+
+
+
ubogie
e.
2
4
H
z
energia
bogate
e.
2
4
3
H
ATP
O
H
ATP
H
ATP
H
HPO
ADP
bogate
e.
n
n
.
przestrze
ń
mi
ę
dzybłonowa
macierz (matrix)
mitochondrialna
dehydrogenazy:
NADH + H
+
→
NAD
+
+ 2H
+
FADH
2
→
FAD + 2H
+
c
y
to
c
h
ro
m
b
c
y
to
c
h
ro
m
c
o
k
s
y
d
a
z
a
c
y
to
c
h
ro
m
o
w
a
A
T
P
a
z
a
H
+
H
+
H
+
H
+
H
+
H
+
H
+
H
+
H
+
H
+
przepływ elektronów
e
–
p
o
m
p
o
w
a
n
ie
p
ro
to
n
ó
w
2H
+
+
2
1
O
2
→
H
2
O
p
rz
e
p
ły
w
p
ro
to
n
ó
w
ADP + P
i
↓
ATP
149. Scharakteryzuj homeostaz
ę
– zilustruj wykresami
Homeostaza to zdolno
ść
organizmu do utrzymania stało
ś
ci
ś
rodowiska
wewn
ę
trznego mimo zmian zachodz
ą
cych w
ś
rodowisku zewn
ę
trznym.
Organizm ludzki wymienia z otoczeniem materi
ę
i energi
ę
w sposób kontrolowany
tak, aby zachowa
ć
wzgl
ę
dn
ą
stało
ść
ś
rodowiska wewn
ę
trznego. Claude Bernard
stwierdził,
Ŝ
e zachowanie stało
ś
ci
ś
rodowiska wewn
ę
trznego jest warunkiem
swobodnego i niezale
Ŝ
nego
Ŝ
ycia. Aby utrzyma
ć
stan homeostazy organizm
wybiórczo reaguje na bod
ź
ce zewn
ę
trzne – reakcja na wszystkie bod
ź
ce zewn
ę
trzne
prowadziłaby do zbyt intensywnego napływu informacji i zachwiania stanu równowagi
(homeostazy).
Analiza wykresów:
Odcinek II wykresu odpowiada homeostazie (reakcje organizmu s
ą
niemal
Ŝ
e
niezale
Ŝ
ne od bod
ź
ców zewn
ę
trznych) – organizm zdrowy.
Odcinki I i III wykresu odpowiadaj
ą
odwracalnemu zachwianiu homeostazy (bod
ź
ce
zewn
ę
trzne zaczynaj
ą
wpływa
ć
na reakcje organizmu) – choroba organizmu.
Odcinki poza wyznaczonymi polami wykresu odpowiadaj
ą
nieodwracalnemu
zachwianiu homeostazy –
ś
mier
ć
organizmu.
Obszar H wykresu odpowiada stanowi równowagi homeostazy – organizm zdrowy.
Je
Ŝ
eli obszar H wkroczy do obszaru S – H zostaje odwracalnie zachwiana
homeostaza – choroba organizmu.
Je
Ŝ
eli obszar H przekroczy granice obszaru S – H zostaje nieodwracalnie zachwiana
homeostaza –
ś
mier
ć
organizmu.
Y
bodziec wewn
ę
trzny
(reakcja)
X
bodziec zewn
ę
trzny
I II III
X
bodziec zewn
ę
trzny
Y
bodziec wewn
ę
trzny
(reakcja)
H S
S – obszar stacjonarno
ś
ci, w
którym organizm jest w stanie
prze
Ŝ
y
ć
150. Omów znane ci rodzaje kodów informacyjnych
Kod to odpowiednio
ść
polegaj
ą
ca na tym,
Ŝ
e ka
Ŝ
demu elementowi jednego zbioru
odpowiada element zbioru drugiego.
Kod to zbiór m wyrazów, który tworzy pewn
ą
wiadomo
ść
. Wiadomo
ść
ta mo
Ŝ
e
zosta
ć
przesłana przez n sygnałów (sygnał – proces fizyczny stanowi
ą
cy materialny
no
ś
nik informacji). Maksymalna liczba nowych wiadomo
ś
ci, czyli pojemno
ść
informacyjna układu jest równa
n
m
N
=
.
Wyró
Ŝ
niamy
kody ziarniste (np. cyfrowe lub literowe) lub ci
ą
głe (opisuj
ą
ce zmiany
nat
ęŜ
e
ń
wielko
ś
ci fizycznych).
(Redundancja – stopie
ń
niewykorzystanej pojemno
ś
ci informacyjnej.)
•
Kod amplitud – amplitudy iglic powstałego potencjału w czasie zale
Ŝą
proporcjonalnie od siły bod
ź
ca zewn
ę
trznego – im silniejszy bodziec tym wy
Ŝ
sza
amplituda iglicy (ogromna redundancja, podatno
ść
na bł
ę
dy, nie wyst
ę
puje u
organizmów
Ŝ
ywych).
•
Kod dwójkowy – amplitudy iglic powstałego potencjału s
ą
stałe, jednak ilo
ść
iglic
w czasie zale
Ŝ
y od rodzaju bod
ź
ca zewn
ę
trznego (wytłumienie lub nadmiar iglic
przynosi ten sam efekt, nie wyst
ę
puje u organizmów
Ŝ
ywych).
•
Kod przedziałów – amplitudy iglic powstałego potencjału s
ą
stałe, jednak
odst
ę
py mi
ę
dzy iglicami w czasie zale
Ŝą
od siły bod
ź
ca zewn
ę
trznego – im
słabszy bodziec tym wi
ę
ksza odległo
ść
mi
ę
dzy iglicami ( nie wyst
ę
puje u
organizmów
Ŝ
ywych).
•
Kod cz
ę
sto
ś
ci – amplitudy iglic powstałego potencjału s
ą
stałe jednak ich liczba
w jednostce czasu zmienia si
ę
w zale
Ŝ
no
ś
ci od siły bod
ź
ca zewn
ę
trznego
(najbardziej odporny na szumy, wyst
ę
puje u organizmów
Ŝ
ywych).
151. Podaj przykłady przetwarzania informacji w organizmie –
analogowego, cyfrowego i analogowo–cyfrowego
•
Analogowe – przebiega w my
ś
l zasady „wszystko albo nic”, bod
ź
ce zewn
ę
trzne
w obr
ę
bie struktur komórkowych powoduj
ą
wzrost st
ęŜ
enia niektórych zwi
ą
zków,
np. cAMP, Ca
2
, NO. Gdy te zwi
ą
zki zostan
ą
uwolnione nast
ę
puje np. aktywacja
kinaz lub przekazywanie bod
ź
ców w obr
ę
bie synapsy.
•
Cyfrowe – sygnał po przekroczeniu warto
ś
ci progowej generuje seri
ę
nast
ę
pnych
sygnałów. Impuls biopotencjalny w błonie neuronu powoduje fal
ę
depolaryzacji
wzdłu
Ŝ
aksonu.
•
Analogowo–cyfrowe – warto
ść
potencjału generuj
ą
cego receptora jest wprost
proporcjonalna do logarytmu siły działaj
ą
cego bod
ź
ca. W taki sposób
przekazywana jest informacja o sile bod
ź
ca w ciałkach blaszkowatych
(receptorach bólu).
152. Wyja
ś
nij, na czym polega rozpoznanie cz
ą
steczkowe –
podaj przykłady
Rozpoznanie cz
ą
steczkowe zachodzi pomi
ę
dzy
ligandem a kieszeni
ą
wi
ąŜą
c
ą
receptora, które wykazuj
ą
wzgl
ę
dem siebie wysokie powinowactwo. Kiesze
ń
wi
ąŜą
ca aktywnie dopasowuje si
ę
do przył
ą
czaj
ą
cego si
ę
liganda, którego kształt
odpowiada powierzchni wi
ąŜą
cej kieszeni receptora. Aby kiesze
ń
wi
ąŜą
ca receptora
była w stanie zwi
ą
za
ć
si
ę
z ligandem receptor musi zosta
ć
uaktywniony, co
najcz
ęś
ciej odbywa si
ę
na drodze przył
ą
czenia lub odł
ą
czenia grupy aktywuj
ą
cej do
lub od powierzchni receptora.
Powierzchnia
receptora integrynowego najcz
ęś
ciej jest pomarszczona i posiada
odpowiednio rozmieszczone ładunki, które zapewniaj
ą
ś
cisł
ą
adhezj
ę
cz
ą
steczki
kolagenu do powierzchni kieszeni wi
ąŜą
cej tego receptora. Stabilno
ść
kompleksu
zapewniaj
ą
oddziaływania elektrostatyczne (wi
ą
zania wodorowe, siły van der
Waalsa).
Kompleksy s
ą
nietrwałe i posiadaj
ą
energi
ę
aktywacji ni
Ŝ
sz
ą
ani
Ŝ
eli wynosi energia
aktywacji elementów, z których powstały, wzi
ę
tych osobno.
Przykłady: tworzenie kompleksów antygen–przeciwciała podczas infekcji, aktywacja
enzymów bior
ą
cych udział w reakcjach biochemicznych, tworzenie struktur
białkowych wy
Ŝ
szych rz
ę
dów – 3
o
i 4
o
.
153. Omów typy drga
ń
oscylacyjnych oraz zastosowanie
pomiaru widma oscylacyjnego
Oscylacje dotycz
ą
cz
ą
steczek wieloatomowych – je
Ŝ
eli energia pochodz
ą
ca z
zewn
ą
trz wprawi w drganie jeden atom to energia tego drgania zostanie przekazana
na kolejny atom, który równie
Ŝ
zacznie drga
ć
.
Wyró
Ŝ
niamy nast
ę
puj
ą
ce
typy drga
ń
oscylacyjnych:
•
Drgania symetryczne (normalne) i asymetryczne
•
Drgania w płaszczy
ź
nie cz
ą
steczki i poza płaszczyzn
ą
cz
ą
steczki
•
Drgania rozci
ą
gaj
ą
ce (walencyjne) i zginaj
ą
ce (deformuj
ą
ce)
(Zjawisko Fermiego – rezonans mi
ę
dzy dwoma drganiami podstawowymi lub
podstawowym i nadtonem daje zamiast jednego – dwa oddzielne pasma.)
Gdy ruch oscylacyjny j
ą
der atomowych powoduje zmian
ę
momentu dipolowego
powstaje widmo oscylacyjne. Pomiar
widma oscylacyjnego ma szeroki zastosowanie.
Widmo jest zastosowane do identyfikacji grup funkcyjnych i składników zło
Ŝ
onych
cz
ą
steczek – po zastosowaniu
ś
wiatła spolaryzowanego liniowo, nast
ę
puje
wzbudzenie tylko tych drga
ń
, których kierunek wi
ą
za
ń
jest zgodny z kierunkiem
wektora elektrycznego padaj
ą
cego promieniowania. Widmo kryształu w podczerwieni
daje wówczas informacj
ę
o uło
Ŝ
eniu wi
ą
zania wzgl
ę
dem osi kryształu.
Widmo oscylacyjne:
•
dostarcza informacji na temat poziomów energetycznych cz
ą
steczek oraz
charakteru ich orbitali molekularnych,
•
umo
Ŝ
liwia rozpoznanie niektórych grup atomów po charakterystycznych dla nich
oscylacjach,
•
pozwala analizowa
ć
skład gazów oddechowych, okre
ś
la
ć
skład powietrza w danej
przestrzeni,
•
umo
Ŝ
liwia wykrywanie nowotworów na podstawie badania steroidów w moczu,
•
badania widma w podczerwieni przyczyniły si
ę
do poznania struktury penicyliny.
154. Podaj przykłady wa
Ŝ
nych wi
ą
za
ń
wodorowych w
przyrodzie
Wi
ą
zania wodorowe tworz
ą
si
ę
wówczas, gdy atom wodoru zwi
ą
zany kowalencyjnie
z elektroujemnym atomem tlenu, siarki lub azotu znajdzie si
ę
w s
ą
siedztwie innego
elektroujemnego atomu.
Do
najwa
Ŝ
niejszych wi
ą
za
ń
wodorowych zaliczamy wi
ą
zania pomi
ę
dzy:
•
cz
ą
steczkami wody – wi
ą
zania te przyczyniaj
ą
si
ę
do powstania form
pentagonalnych (2 pi
ę
cioboki poł
ą
czone na kraw
ę
dziach sze
ś
ciobokami) lub
klatratów (20 cz
ą
steczek, które tworz
ą
12 pi
ę
cioboków), które ł
ą
cz
ą
si
ę
ze sob
ą
tworz
ą
c obszary „clusters”, w obr
ę
bie których cz
ą
steczki wody s
ą
poł
ą
czone
wi
ą
zaniami
wodorowymi
a
przestrze
ń
mi
ę
dzy
nimi
jest
wypełniona
niepowi
ą
zanymi ze sob
ą
cz
ą
steczkami wody,
•
grup
ą
hydroksylow
ą
alkoholu a wod
ą
R
O
H
O
H
H
•
grup
ą
karbonylow
ą
ketonu a wod
ą
O
H
H
C
R1
R2
O
•
grupami peptydowymi w polipeptydach – przyczyniaj
ą
si
ę
do powstania struktury
2
o
polipeptydów:
β
–kartki i
α
–helisy
H
N
C
O
H
N
C
O
•
komplementarnymi zasadami w DNA – spajaj
ą
dwie nici DNA
N
N
N
N
N
H
H
N
H
N
O
O
CH
3
155. Na czym polega hydrofobowo
ść
i hydrofilno
ść
cz
ą
steczek
– omów na przykładach
Cz
ą
steczki hydrofobowe to takie, które oznaczaj
ą
si
ę
małym powinowactwem do
wody i słab
ą
rozpuszczalno
ś
ci
ą
w wodzie. Cz
ą
steczki hydrofobowe nie ulegaj
ą
dysocjacji, nie posiadaj
ą
grup polarnych, nie maj
ą
charakteru dipolowego. Takimi
zwi
ą
zkami s
ą
np. w
ę
glowodory, lub reszty kwasów tłuszczowych bior
ą
ce udział w
wytwarzaniu hydrofobowego ogonka lipidu. Zwi
ą
zki te tworz
ą
własne skupiska, w
których wyst
ę
puje du
Ŝ
a ilo
ść
słabych oddziaływa
ń
van der Waalsa.
Cz
ą
steczki hydrofilowe charakteryzuj
ą
si
ę
wysokim powinowactwem do wody i
bardzo dobrze rozpuszczaj
ą
si
ę
w wodzie. Cz
ą
steczki hydrofilowe ulegaj
ą
dysocjacji,
posiadaj
ą
grupy polarne i maj
ą
charakter dipolowy. Przykładem substancji
hydrofobowej mo
Ŝ
e by
ć
NaCl, który w trakcie rozpuszczania w wodzie dysocjuje na
jony Na
+
i Cl
–
, które oddziałuj
ą
c z cz
ą
steczkami wody tworz
ą
hydraty. Jon staje si
ę
tzw. jonem hydratowym za
ś
dipole wody otaczaj
ą
go wie
ń
cem tworz
ą
c tzw. warstw
ę
hydratow
ą
. Hydrofilowy charakter ma tak
Ŝ
e polarna główka lipidu utworzona z reszty
fosforanowej.
NaCl
→
O
H
2
Na
+
+
Cl
–
Dipol cz
ą
steczki wody
– +
156. Zbilansuj zmian
ę
entropii podczas samorzutnego
przyjmowania
struktury
uporz
ą
dkowanej
przez
układy
biologiczne
Układy biologiczne zdolne s
ą
do samorzutnego przyjmowania struktury
uporz
ą
dkowanej.
Sił
ą
nap
ę
dow
ą
procesów spontanicznych zachodz
ą
cych w
organizmach
Ŝ
ywych jest energia oddziaływa
ń
cz
ą
steczek wody.
Cz
ą
steczki wody zdolne s
ą
do wytwarzania wi
ą
za
ń
wodorowych, które oddziałuj
ą
we
wła
ś
ciwy sobie sposób z podstawnikami hydrofilowymi i hydrofobowymi ró
Ŝ
nych
zwi
ą
zków. Mo
Ŝ
na to zaobserwowa
ć
przy: odbudowie i tworzeniu błon lipidowo-
białkowych, formowaniu białek z ła
ń
cuchów polipeptydowych (bezpo
ś
rednio po
translacji), odtwarzaniu białkowej struktury wirusów, utrzymywaniu stabilnej struktury
B–DNA.
Zmian
ę
entropii mo
Ŝ
na prze
ś
ledzi
ć
na podstawie spontanicznego przyjmowania
struktury uporz
ą
dkowanej białka z pierwotnego ła
ń
cucha polipeptydowego.
Pocz
ą
tkowo ła
ń
cuch polipeptydowy posiada wysok
ą
entropi
ę
0
biako
polipeptyd
−
S
. Natomiast
entropia wody, która wyst
ę
puje w postaci uporz
ą
dkowanej „clusters” wynosi
0
dipol
pojedynczy
clusters"-
"
S
. Aby polipeptyd uzyskał form
ę
uporz
ą
dkowan
ą
białka, formy
„clusters” zostaj
ą
rozbite – entropia o
ś
rodka wodnego w zwi
ą
zku z utrat
ą
formy
uporz
ą
dkowanej ro
ś
nie do warto
ś
ci
1
dipole
pojedyncze
clusters"-
"
S
. W tym samym czasie
entropia polipeptydu przekształcaj
ą
cego si
ę
w białko maleje, gdy
Ŝ
ro
ś
nie stopie
ń
jego
uporz
ą
dkowania i osi
ą
ga warto
ść
1
biako
polipeptyd
−
S
.
Bilans dla danego procesu przedstawia si
ę
nast
ę
puj
ą
co:
0
0
dipole
pojedyncze
clusters"-
"
1
dipole
pojedyncze
clusters"-
"
dipole
pojedyncze
clusters"-
"
>
−
=
S
S
∆
S
0
0
biako
polipeptyd
1
biako
polipeptyd
biako
polipeptyd
<
−
=
−
−
−
S
S
S
∆
Z tego wynika,
Ŝ
e entropia układu polipeptyd–białko oraz „clusters”–pojedyncze
dipole ro
ś
nie. Wynika to z reguły, i
Ŝ
entropia układu nigdy nie maleje:
0
dipole
pojedyncze
clusters"
"
biako
polipeptyd
>
+
−
−
S
∆
S
∆
– nast
ę
puje produkcja entropii.
polipeptyd
„clusters”
pojedyncze
dipole
białko
157. Scharakteryzuj funkcje błon biologicznych
Błony biologiczne bior
ą
udział we wszystkich przejawach aktywno
ś
ci komórek (jest
to poj
ę
cie szersze ni
Ŝ
błona komórkowa).
Do funkcji błon biologicznych nale
Ŝ
y:
•
tworzenie fizycznych granic, kontrola składu komórki, nadanie organellom
komórkowym pewn
ą
suwerenno
ść
– błona biologiczna organellum wyodr
ę
bnia je
z cytoplazmy,
•
selektywna przepuszczalno
ść
, transport ograniczonej liczby cz
ą
steczek – białka
integralne, kanały jonowe, pompy, receptory zanurzone w błonach biologicznych
umo
Ŝ
liwiaj
ą
transport bierny b
ą
d
ź
aktywny,
•
stanowienie granic faz, przekazywanie sygnałów chemicznych i energii z jednego
przedziału do drugiego – wewn
ę
trzna błona biologiczna mitochondrium stanowi
granic
ę
faz dla elektronów podczas fosofrylacji oksydacyjnej, błony mog
ą
prowadzi
ć
egzocytoz
ę
,
•
zapewnienie optymalnych warunków działania enzymów, pomp jonowych,
receptorów – błony biologiczne stanowi
ą
rusztowanie, w którym umocowane s
ą
ww. struktury, oddzielaj
ą
od siebie
ś
rodowiska o ró
Ŝ
nym pH jak np. lizosom i
cytoplazm
ę
, dlatego zarówno w lizosomie jak i w cytoplazmie działaj
ą
inne
enzymy dostosowane do ró
Ŝ
nego pH.
158. Omów ruchy cz
ą
steczek w obr
ę
bie błony
Ruchy cz
ą
steczkowe w błonie mo
Ŝ
na podzieli
ć
na nast
ę
puj
ą
ce rodzaje:
1. ruchy w obr
ę
bie jednej cz
ą
steczki:
a. wokół wi
ą
za
ń
pomi
ę
dzy dwoma atomami w
ę
gla C–C
b. fragmentów fosfolipidów (najmniej ruchliwa – cz
ęść
glicerolowa, najbardziej
ruchliwe – ko
ń
ce polarne i metylowe)
2. ruchy cz
ą
steczki jako cało
ś
ci:
a. ruchy rotacyjne:
•
izotropowe – dotycz
ą
małych, kulistych, hydrofobowych cz
ą
steczek
wł
ą
czonych do dwuwarstwy lipidowej, ruch nie posiada wyró
Ŝ
nionej osi
ruchu w przestrzeni 3D,
•
anizotropowe – dotycz
ą
małych, podłu
Ŝ
nych cz
ą
steczek wł
ą
czonych do
dwuwarstwy lipidowej, ruch odbywa si
ę
wahadłowo po płaszczy
ź
nie
sto
Ŝ
ka, którego wysoko
ść
jest prostopadła do płaszczyzny dwuwarstwy
lipidowej.
( )
t
θ
D
4
2
R
=
, gdzie:
R
D
– współczynnik dyfuzji rotacyjnej,
( )
t
θ
4
2
–
ś
rednie kwadratowe k
ą
towe przesuni
ę
cie w czasie t.
b. ruchy translacyjne:
•
lateralne – ruch odbywa si
ę
w płaszczy
ź
nie dwuwarstwy lipidowej,
zwi
ą
zany jest z dyfuzj
ą
białek i lipidów w błonach komórkowych; dokonuj
ą
c
fuzji komórek mo
Ŝ
na stwierdzi
ć
,
Ŝ
e dyfuzja lipidów w nowo powstałej
komórce zachodzi szybciej ni
Ŝ
dyfuzja białek w tej
Ŝ
e komórce,
•
transwersalne – ruch zwi
ą
zany jest z dyfuzj
ą
lipidów w błonach
komórkowych, w ich wyniku cz
ą
steczka lipidu zmienia swoje miejsce
poło
Ŝ
enia w obr
ę
bie jednej z warstw dwuwarstwy lipidowej (dyfuzja boczna
– szybka) lub zmienia swoje miejsce poło
Ŝ
enia z obr
ę
bu jednej z warstw
na obr
ę
b drugiej warstwy dwuwarstwy lipidowej (dyfuzja poprzeczna –
powolna, tzw. flip – flop).
( )
t
L
D
4
2
T
=
, gdzie:
T
D
– współczynnik dyfuzji translacyjnej,
( )
t
L
4
2
–
ś
rednie kwadratowe liniowe przesuni
ę
cie w czasie t.
159. Modele dyfuzji ułatwionej
Dyfuzja ułatwiona polega na przenoszeniu cz
ą
steczek z zewn
ą
trz komórek do ich
wn
ę
trza za pom
ą
c
ą
przeno
ś
ników, którymi najcz
ęś
ciej s
ą
białka no
ś
nikowe lub
integralne – tworzy si
ę
kompleks no
ś
nik + substancja przenoszona.
Istniej
ą
dwa modele dyfuzji ułatwionej:
1. model przeno
ś
nikowy w wytworzeniu którego udział bior
ą
:
a. białka błonowe no
ś
nikowe – tworz
ą
kompleksy z jonami na zewn
ą
trz błony a
nast
ę
pnie przeskakuj
ą
na wewn
ę
trzn
ą
stron
ę
błony lub obracaj
ą
si
ę
o 180
o
i
uwalniaj
ą
zwi
ą
zane jony do wn
ę
trza komórki,
b. przeno
ś
niki antybiotykowe – przenosz
ą
jony wytwarzaj
ą
c „mał
ą
karuzel
ę
”
(antybiotyki hydrofobowe tworz
ą
kompleksy z jonami w obr
ę
bie błony) lub
„du
Ŝą
karuzel
ę
” (antybiotyki rozpuszczalne w wodzie tworz
ą
kompleksy poza
obr
ę
bem błony) i uwalniaj
ą
je do wn
ę
trza komórki.
2. model kanałowy w wytworzeniu którego udział bior
ą
:
a. białka integralne błony – przybieraj
ą
form
ę
kanału zamkni
ę
tego od wn
ę
trza
komórki, wi
ąŜą
jony na zewn
ą
trz błony a po zmianie konformacyjnej
(strukturalnej) uwalniaj
ą
je do wn
ę
trza komórki,
b. kanały
antybiotykowe
–
o
wielko
ś
ci
ok.
0,4–0,5
nm,
posiadaj
ą
charakterystyczny por przez który mo
Ŝ
e przenikn
ąć
jon; kanały utworzone
przez antybiotyki ró
Ŝ
ni
ą
si
ę
ilo
ś
ci
ą
cz
ą
steczek, które je tworz
ą
i sposobu ich
uło
Ŝ
enia w błonie, s
ą
nieselektywne.
OUT IN
OUT IN
OUT IN
OUT IN
„mała karuzela” „du
Ŝ
a karuzela”
Przeno
ś
niki antybiotykowe:
•
walinomycyna
•
eniatyna
•
nonaktyna
•
nigerycyna
Kanały antybiotykowe:
•
gramicydyna
•
alametycyna
•
monazomycyna
•
nystatyna
160. Omów współdziałanie systemów transportu podczas
wytwarzania kwasu solnego w
Ŝ
oł
ą
dku
W procesie wytwarzania kwasu solnego w
Ŝ
oł
ą
dku mamy do czynienia z czterema
ró
Ŝ
nymi systemami transport.
Pierwszy rodzaj transportu to
dyfuzja prosta dwutlenku w
ę
gla
z krwi do komórek
wydzielniczych
Ŝ
oł
ą
dka, która zachodzi zgodnie z gradientem st
ęŜ
e
ń
. Przy udziale
anhydrazy wodorow
ę
glanowej dwutlenek w
ę
gla reaguje w komórce wydzielniczej
Ŝ
oł
ą
dka z wod
ą
tworz
ą
c anion wodorow
ę
glanowy i kation wodorowy. Powstały anion
wodorow
ę
glanowy jest wyprowadzany z komórki wydzielniczej
Ŝ
oł
ą
dka przez białko
tworz
ą
ce
antyport (
−
3
HCO ,
−
Cl )
, które równocze
ś
nie wprowadza do komórki
wydzielniczej
Ŝ
oł
ą
dka anion chlorkowy – nast
ę
puje zatem wymiana anionów w
komórce
Ŝ
oł
ą
dka. Rozkład ATP w komórkach wydzielniczych
Ŝ
oł
ą
dka indukuje
pomp
ę
protonow
ą
zale
Ŝ
n
ą
od ATP
, która rozpoczyna przerzucanie kationów
wodorowych z wn
ę
trza komórki wydzielniczej do wn
ę
trza
Ŝ
oł
ą
dka. Z pomp
ą
protonow
ą
zale
Ŝ
n
ą
od ATP sprz
ęŜ
one jest integralne błonowe białko
transportuj
ą
ce Cl
–
, które przerzuca aniony chlorkowe z wn
ę
trza komórki
wydzielniczej
Ŝ
oł
ą
dka do wn
ę
trza
Ŝ
oł
ą
dka. We wn
ę
trzu
Ŝ
oł
ą
dka aniony chlorkowe
ł
ą
cz
ą
si
ę
z kationami wodorowymi tworz
ą
c kwas solny.
krew
komórka wydzielnicza
Ŝ
oł
ą
dka wn
ę
trze
Ŝ
oł
ą
dka
CO
2
CO
2
+ H
2
O
−
3
HCO + H
+
a
n
h
y
d
ra
z
a
w
o
d
o
ro
w
ę
h
la
n
o
w
a
Cl
–
−
3
HCO
Cl
–
H
+
H
+
Cl
–
Cl
–
ATP ADP + P
i
161. Omów endocytoz
ę
na drodze p
ę
cherzyków klatrynowych i
kaweolinowych
Endocytoza polega na przenoszeniu cz
ą
steczek z zewn
ą
trz komórek do ich wn
ę
trza
i zwi
ą
zana jest ze zmian
ą
kształtu błony komórkowej.
Transport za pomoc
ą
p
ę
cherzyków klatrynowych jest mo
Ŝ
liwy dzi
ę
ki obecno
ś
ci na
zewn
ę
trznej stronie błony komórkowej receptorów wra
Ŝ
liwych na obecno
ść
cz
ą
steczek substancji, z którymi mog
ą
utworzy
ć
kompleks. Gdy cz
ą
steczki substancji
spowinowaconej z receptorem zostan
ą
rozpoznane przez ten receptor i utworz
ą
kompleks, po wewn
ę
trznej stronie błony komórkowej gromadz
ą
si
ę
cz
ą
steczki
klatryny. Cz
ą
steczki klatryny ł
ą
cz
ą
si
ę
ze sob
ą
tworz
ą
c struktur
ę
p
ę
cherzykowat
ą
i
wpuklaj
ą
błon
ę
komórkow
ą
do
ś
rodka komórki wraz ze znajduj
ą
cymi si
ę
na jej
zewn
ę
trznej stronie kompleksami receptor–substancja transportowana – powstaje
p
ę
cherzyk klatrynowy. Białko pomocnicze – dyneina w momencie utworzenia
p
ę
cherzyka zaczyna zw
ęŜ
a
ć
jego
ś
wiatło zaciskaj
ą
c si
ę
wokoło jego uj
ś
cia i
ostatecznie separuje p
ę
cherzyk klatrynowy od błony komórkowej. P
ę
cherzyk
klatrynowy w
ę
druje do miejsca docelowego, gdzie zostaje rozpuszczony i uwalnia
cz
ą
steczki substancji, któr
ą
transportował.
P
ę
cherzyki klatrynowe transportuj
ą
prawie wszystkie substancje o
Ŝ
ywcze i
niezb
ę
dne do utrzymania homeostazy.
Transport za pomoc
ą
p
ę
cherzyków kaweolinowych jest mo
Ŝ
liwy dzi
ę
ki obecno
ś
ci
w błonie dwuwarstwy lipidowej bogatej w cholesterol i sfingolipidy, w której
zanurzone s
ą
receptory zdolne do utworzenia kompleksu z odpowiednim białkiem.
Po wewn
ę
trznej stronie dwuwarstwy lipidowej zlokalizowane s
ą
wzajemnie ze sob
ą
poł
ą
czone dimery kaweoliny, które tworz
ą
mocn
ą
sie
ć
. W momencie poł
ą
czenia
receptorów z białkami sie
ć
zaczyna zaciska
ć
si
ę
wokół p
ę
cherzyka i zostaje on
odseparowany od błony komórkowej. Białka s
ą
transportowane do miejsca
docelowego.
P
ę
cherzyki kaweolinowe transportuj
ą
białka osocza, np. albuminy do tkanek.
162. Omów sposoby przetwarzania informacji przez sieci
nerwowe
W skład sieci nerwowej wchodz
ą
nerwy obwodowe oraz komórki o
ś
rodkowego
układu nerwowego.
Przetwarzanie informacji w sieci nerwowej odbywa si
ę
nast
ę
puj
ą
cymi sposobami:
•
komórka B zostanie pobudzona wówczas, gdy została pobudzona komórka A
bezpo
ś
rednio z ni
ą
poł
ą
czona – implikacja,
•
komórka C zostanie pobudzona, gdy
zostanie pobudzona jedna z komórek
A
lub
B
bezpo
ś
rednio
z
ni
ą
poł
ą
czonych
–
implikacja
z
alternatyw
ą
•
komórka C zostanie pobudzona, gdy
zostan
ą
pobudzone obie komórki A i B
bezpo
ś
rednio z ni
ą
poł
ą
czone –
implikacja z koniunkcj
ą
•
komórka C zostanie pobudzona, gdy zostanie pobudzona komórka A
bezpo
ś
rednio z ni
ą
poł
ą
czona i nie zostanie pobudzona komórka B, poł
ą
czona z
komórk
ą
A za pomoc
ą
komórki inhibitorowej In – implikacja z koniunkcj
ą
i
negacj
ą
.
A
B
A
B C
A
C
In
B
163. Omów mechanizmy pami
ę
ci
Pami
ęć
to odtwarzanie impulsów dochodz
ą
cych do o
ś
rodkowego układu nerwowego
po pewnym, nieraz długim, czasie.
Podło
Ŝ
em pami
ę
ci krótkotrwałej s
ą
impulsy elektryczne kr
ąŜą
ce po obwodach
zamkni
ę
tych składaj
ą
cych si
ę
z komórek nerwowych. Impuls dochodz
ą
cy z zewn
ą
trz
do p
ę
tli składaj
ą
cej si
ę
z neuronów od czasu do czasu dochodzi do neuronu, który
aktywowany jest dodatkowo zewn
ę
trznym impulsem.
Pami
ęć
krótkotrwała mo
Ŝ
e by
ć
trwale usuni
ę
ta poprzez: szok elektryczny, silny
mechaniczny, raptowne impulsy elektryczne, przerwanie dopływu tlenu, ozi
ę
bienie
tkanki nerwowej.
Informacje z pami
ę
ci krótkotrwałej s
ą
przekazywane do pami
ę
ci długotrwałej i
mog
ą
by
ć
tam przechowywane nawet dziesi
ę
ciolecia. Podło
Ŝ
e pami
ę
ci nie jest
znane. Jedna z hipotez zakłada utrwalenie si
ę
poł
ą
cze
ń
miedzy neuronami,
szczególnie łatwo przewodz
ą
cymi impulsy. Inna hipoteza zakłada modyfikacje
biosyntezy kwasów nukleinowych i białek przez impulsy elektryczne pami
ę
ci
krótkotrwałej.
Pami
ęć
długotrwała nie zanika przy przej
ś
ciowym zaburzeniu czynno
ś
ci
elektrycznych mózgu.
164. Transmisja d
ź
wi
ę
ku z ucha
ś
rodkowego do wewn
ę
trznego
Na ucho
ś
rodkowe składaj
ą
si
ę
nast
ę
puj
ą
ce struktury:
•
młoteczek, który przyczepiony jest swoj
ą
r
ę
koje
ś
ci
ą
do błony b
ę
benkowej,
•
kowadełko,
•
strzemi
ą
czko, które zamyka okienko owalne
ś
limaka ucha wewn
ę
trznego.
Fala akustyczna dochodz
ą
ca do błony b
ę
benkowej działa na ni
ą
z pewnym
ci
ś
nieniem oraz sił
ą
. Układ młoteczek–kowadełko–strzemi
ą
czko stanowi element
po
ś
rednicz
ą
cy mi
ę
dzy uchem zewn
ę
trznym a uchem wewn
ę
trznym. Drgaj
ą
ca błona
b
ę
benkowa wprawia w ruch młoteczek, młoteczek – kowadełko, kowadełko –
strzemi
ą
czko, a strzemi
ą
czko wprawia w ruch błon
ę
okienka owalnego. Drgania
błony okienka owalnego wprawiaj
ą
w ruch płyn
ś
limakowy. Tak oto fala akustyczna
zostaje przekształcona na okresowe drgania kosteczek słuchowych a dalej na fal
ę
hydrodynamiczn
ą
płynu
ś
limaka.
Okienko owalne posiada powierzchni
ę
S
2
17 razy mniejsz
ą
ni
Ŝ
wynosi powierzchnia
S
1
błony b
ę
benkowej i dlatego zgodnie ze wzorem:
1
2
2
1
17
p
p
S
S
=
=
ci
ś
nienie, jakie wywiera błona b
ę
benkowa na błon
ę
okienka owalnego za
po
ś
rednictwem trzech kosteczek słuchowych jest wy
Ŝ
sze ni
Ŝ
ci
ś
nienie jakie wywiera
fala akustyczna na błon
ę
b
ę
benkow
ą
.
Młoteczek posiada rami
ę
o długo
ś
ci L
1
dłu
Ŝ
sze o ok. 1,2–1,4 razy ni
Ŝ
wynosi długo
ść
L
2
ramienia kowadełka – razem te dwie kosteczki słuchowe tworz
ą
klasyczn
ą
d
ź
wigni
ę
i zgodnie ze wzorem:
1
2
2
1
1,4
1,2
F
F
L
L
=
−
=
przyczyniaj
ą
si
ę
wzrostu wyj
ś
ciowej siły fali akustycznej działaj
ą
cej na błon
ę
b
ę
benkow
ą
, która działa za po
ś
rednictwem strzemi
ą
czka na błon
ę
okienka
owalnego.
Gdy amplituda drga
ń
fali d
ź
wi
ę
kowej jest zbyt du
Ŝ
a i mogłoby nast
ą
pi
ć
pora
Ŝ
enie
narz
ą
du słuchu, zwi
ę
ksza si
ę
napi
ę
cie mi
ęś
nia napr
ęŜ
acza błony b
ę
benkowej i
mi
ęś
nia strzemi
ą
czkowego, które zmniejszaj
ą
amplitud
ę
fali dochodz
ą
cej do ucha
wewn
ę
trznego – efekt strzemi
ą
czkowy.
Przy nadmiernej sile fali akustycznej działaj
ą
cej na błon
ę
b
ę
benkow
ą
nast
ę
puje
skr
ę
cenie strzemi
ą
czka, co jest równie
Ŝ
elementem przeciwdziałaj
ą
cym dostaniu
si
ę
zbyt silnej fali do ucha wewn
ę
trznego.
Gdy w uchu wewn
ę
trznym ci
ś
nienie wywołane działaniem fali akustycznej na błon
ę
b
ę
benkow
ą
jest zbyt du
Ŝ
e aktywowany jest mechanizm jego obni
Ŝ
enia polegaj
ą
cy na
otworzeniu tr
ą
bki Eustachiusza.