Opracowanie 

wykładów 

 

Biofizyka 

 

 
 

MC_OMEN 

BIOFIZYKA  NARZADOW 

 

1.  Zasób energetyczny  mięśnia 

Najczęstszym  źródłem  energii  dla mięśnia  jest zmagazynowany  w nim  glikogen  lub  glukoza  dostarczona 

przez  krew 
2.  Rodzaje  tkanki  mięśniowej 

- 

Mięśnie  poprzecznie  prążkowane:  przytwierdzone  są do kości  za pomocą  ścięgien  – twardych  i 
elastycznych  włókien  tkanki  łącznej.  Mogą byd  także przytwierdzone  do skóry. Skurcze  tych mięśni 
są szybkie,  krótkotrwałe  i zależne  od naszej  woli  (w przypadku  zdrowego  organizmu).  Mięśnie 
poprzecznie  prążkowane  charakteryzują  się wysokim  stopniem  uporządkowania  włókien 
kurczliwych. 

- 

Tkanka  mięśniowa  gładka;  obecna jest  w ściankach  przewodu  pokarmowego,  układu  krwionośnego, 
moczo-płciowego,  limfatycznego,  oddechowego.  Skurcze  mięsni  gładkich  są powolne,  długotrwałe  i 
nie  zależą  od naszej  woli.  Komórki  mięsni  gładkich  nie wykazują  poprzecznego  prążkowania,  są 
krótkie  (u człowieka  0.02-0.05mm),  o wrzecionowatym  kształcie,  ostro zakooczone.  Zawierają  jedno 
jądro  położone  centralnie  w komórce.

 

- 

Tkanka  mięśnia  sercowego:  występuje  jedynie  jako  budulec  serca. Wykonuje  rytmiczne, 
automatyczne,  dośd  szybkie  i krótkotrwałe  skurcze,  które  nie zależą  od naszej  woli.  Komórki  tej 
tkanki  są krótkie  (u człowieka  0.05-0.12mm),  o średnicy  do  0.02mm.  Zawierają  jedno  lub  dwa jądra, 
położone  centralnie.  Wykazują  rozgałęzienia  i silnie  pofałdowane  zakooczenia,  a także delikatne 
poprzeczne  prążkowan

 

3.  Budowa  mięśnia  poprzecznie  prążkowanego: 

 

4.  Budowa  komórki  mięśnia  gładkiego 

 

5.  Skurcze  mięśnia  : 

Istotą skurczu  jest  zmiana  długości  mięśnia  oraz/lub  jego  naprężenie.  Zmiana  długości  lub  napięcia  mięśnia 
wywiera  siłę  mechaniczną  na miejsca  przyczepu  mięśnia  lub  wokół  narządu  otoczonego  przez  mięsieo 
okrężny  (np. jamy  ustnej). 

6.  Podizał  zmiany  napięcia  mięśnia  i skruczy 

- 

Izotoniczne  - gdy zmienia się długośd mięśnia przy stałym poziomie napięcia mięśniowego. 
Wynikiem skurczu jest zmiana położenia części ciała względem siebie czyli w konsekwencji ruch. 

 

- 

Izometryczne – gdy wzrasta  napięcie mięśnia przy jego stałej długości. Wynikiem nie  jest ruch,  ale 
utrzymanie części ciała w stałym położeniu, np. odkręcanie  mocno przykręconych  śrub, stanie, 
trzymanie ciężarów

 

- 

Auksotoniczny – gdy następuje zarówno zmiana długości jak i napięcia  mięśni (np. przy chodzeniu, 
bieganiu).

 

7.  Inny podział 

- 

Skurcz tężcowy  – jeżeli impulsy docierają w czasie krótszym niż zdąży nastąpid rozkurcz  mięśnia 

- 

Skurcz tężcowy  niezupełny – jeżeli impulsy docierają do mięśnia w czasie dłuższym niż skurcz

 

- 

Skurcz tężcowy  zupełny (pojedyoczy) – wywołany przez pojedyoczy impuls nerwowy lub 
elektryczny, po skurczu następuję  rozkurcz,  bardzo krótki skurcz.

 

8.  Ślizgowa teoria skurczu 

 

 

BIOFIZYKA ZMYSLU SLUCHU 

1.  Prędkośd rochodzenia sięfali dźwiękowej dla fali poprzecznej 



E

c



 

2.  Fali podłużnej 



K

c



 

3.  Impedancja akustyczna  
Zdolnośd przewodzenia  fali akustycznej w ośrodku 

c

Z

w

0





 

4.  Współczynnik odbicia fali 

)

(

2

1

2

1

0

Z

Z

Z

Z

I

I

R

r









 

5.  Natężenie fali 

c

p

dtA

dW

I

kw

0

2







 

6.  Budowa układu słuchowego 

 

 

 

 

7.  Mechanizm dopasowania impedancji w uchu środkowym 

 

8.  Budowa ślimaka (rozwinięty) 

 

9.  Mechanizm analizy dźwięku w ślimaku 

- 

ruch strzemiączka  powoduje drgania  błony okienka owalnego i wywołuje rozchodzące  się 
zaburzenie gęstości  perylimfy wzdłuż ślimaka;  

- 

gdy fala ciśnienia dociera do helikotremy przechodzi dalej do obszaru schodów  bębenka i 
ostatecznie do okienka okrągłego, powodując  jego odkształcenie  

- 

rozchodzenie się fali jest na tyle szybkie (prędkośd dźwięku w cieczy ok. 1500m/s,  droga  „tam i z 
powrotem” ok. 7cm), że drgania  błony okienka owalnego i okrągłego są w przeciwfazie. 

- 

fala rozchodząc  się w perylimfie wzbudza drgania błony podstawnej, które są mocno  zależne od 
częstotliwości pobudzającego  dźwięku 

Elastycznośd  błony jest mniejsza w niedużej odległości od okienka owalnego, a w pobliżu helikotre my błona 
podstawna  staje się szersza i mniej sztywna. Dźwięki o dużych częstotliwościach  najsilniej wzbudzają drgania 
błony w pobliżu podstawy błony, a tony niskie – w pobliżu helikotremy. Widzimy więc, w jaki sposób 
dokonywana jest w ślimaku konwersja częstotliwośd  - miejsce. Dzięki temu ślimak dokonuje analizy sygnału 
pod względem częstotliwości, co nazywamy  selektywnością częstotliwościową 
10. Przekrój poprzeczny ślimaka 

 

Komórki rzęsate wewnętrzne (ok. 3500  sztuk) wyposażone są w rzęski (ok. 40  rzęsek każd a), które w przypadku 
braku wygięcia błony podstawnej prawdopodobnie nie mają kontaktu z błoną pokrywną. Gdy powstaje wygięcie 
błony, na rzęski zaczynają  działad siły ścinające, co powoduje otwieranie i zamykanie się kanałów jonowych i 
przepływ jonów potasowych z endolimfy. W ten sposób generowana jest chwilowa zmiana potencjału komórek 
rzęskowych,  odbierana przez synapsy dołączonych  do nich aferentnych komórek nerwowych i przenoszona do 
wyższych partii układu nerwowego.  
Grupa  komórek rzęsatych  zewnętrznych  jest ponad 3-krotnie bardziej liczna jak również ok. 3 razy bardziej 
„urzęstniona”.  Połączona  jest z 1800  neuronów eferentnych (przekazujących  sygnały z mózgu). Komórki te 
odpowiedzialne są za wzmocnienie wrażenia słuchowego dzięki zdolności ich kurczenia się pod wpływem zmiany 
potencjału. Podobnie jak w przypadku  komórek wewnętrznych, ruch  błony podstawnej ku górze prowadzi do 
otwarcia  kanałów potasowych i napływu jonów K

+ 

z endolimfy. Wywołany tym napływem wzrost potencjału 

powoduje skrócenie komórek rzęsatych  zewnętrznych, a przez to większe zbl iżenie błony pokrywnej do komórek 
rzęsatych  wewnętrznych.  Tym samym  możliwe jest bardziej efektywne stymulowanie ich, a przez to wzmocnienie 
wrażenia słuchowego. Mechanizm  ten jest szczególnie ważny w przypadku dźwięków cichych.  

11. Fale akustyczne 

 

12. Dźwięk i wrażenie słuchowe 

Z czysto fizycznego punktu widzenia, dźwięk opisywany jest przez tzw. parametry  obiektywne (fizyczne): 
częstotliwośd, natężenie i strukturę  widmową. Wrażenie słuchowe jakie odbieramy wykorzystuje w opisie tzw. 
cechy subiektywne (psychologiczne): wysokośd dźwięku, jego głośnośd i barwę. Obiektywne i subiektywne 
cechy dźwięku odpowiadają sobie w znacznym  stopniu. 
.13  Poziom natężenia  dźwięku (głośnośd) 

0

1

log

10

I

I

L



- prawo Webera-Fechnera 

13. Barwa dźwięku 

Zdefiniowana jest jako atrybut  wrażenia dźwiękowego umożliwiający rozróżnianie głosów różnych osób lub 
tych samych  nut granych  na różnych  instrumentach. Fizycznie wiąże się ze strukturą  widmową 
charakterystyczną  dla danego źródła  dźwięku. 
14. Lokalizacja źródła dźwięku 
Słyszenie dwuuszne (binauralne) sprawia, że sygnały docierające do nas ze źródła umieszczonego odosiowo (na 
prawo lub na lewo względem osi pionowej ciała) różnią się zarówno momentem dotarcia  do każdego z uszu 
oraz natężeniem fali docierającej do nich. 
15. Międzyuszna  róźnica  natężenia 
Międzyuszna  różnica  natężenia zwana także międzyuszną różnicą  poziomów wynika bezpośrednio z faktu, że 
głowa i małżowiny uszne stanowią przeszkodę na drodze fali akustycznej i przez to dźwięk docierający z boku 
odbierany jest przez ucho bliższe jako głośniejszy. W  przypadku fal o długości porównywalnej lub większej od 
rozmiarów głowy (częstotliwości poniżej 1500Hz),  fala dźwiękowa ugina się na przeszkodzie i dociera także do 
ucha dalszego różniąc się bardzo nieznacznie poziomem natężenia. Natomiast  dla fal krótszych  przeszkoda w 
postaci głowy powoduje powstanie tzw. cienia akustycznego po stronie ucha dalszego i wówczas międzyuszna 
różnica natężeo  może wynosid nawet 30dB.

 

BIOFIZYKA ZMYSŁU OKA 

1.  Odbicie i załamanie światła 

 

2.  Soczekwa 

to układ optyczny  uformowany przez dwie powierzchnie sferyczne lub cylindryczne załamujące  światło (Rys. 

3.20)  tworzące  bryłę wypełnioną materiałem o innym współczynniku załamania  niż otoczenie. W odróżnieniu 
od powierzchni płaskiej, krzywizny soczewki umożliwiają skupienie lub rozproszenie wiązki za soczewką. 

 

3.  Zdolnośd skupiająca 

 

4.  Wady odwozrowao  soczewek optycznych 

 

5.  Budowa oka 

 

6.  Opis budowy  oka 

 

7.  Wady wzroku 

 

 

8.  Kątowa rozdzielczośd oka 





22

.

1

1

d

D

k





 

Jest to odwrotnośd  najmnijszego kąta pod jakim widoczne są obrazy dwóch rozróżnialnych  jeszcze 

punktów 
9.  Czopki i pręciki 

Siatkówka posiada wielowarstwową i niejednolitą strukturę  komórkową, w której elementami światłoczułymi ją 
dwa typy receptorów:  czopki i pręciki. W obu typach  komórek pod wpływem kwantów promieniow ania 
inicjowane są reakcje chemiczne prowadzące  do powstania impulsu nerwowego sygnalizującego wrażenie 
wzrokowe. Jednak gęstośd  fotoreceptorów w różnych  częściach  siatkówki nie jest jednakowa  

 

 

10. Adaptacja 

Wspomniane już zjawisko adaptacji  polega na dostosowaniu czułości oka do warunków oświetlenia, tak aby 
możliwa była percepcja informacji wizualnej w możliwie szerokim przedziale luminancji. Mechanizm  adaptacji 
szerokości źrenicy zachodzi w ciągu kilku dziesiątych sekundy i zmieniając średnicę z 8mm  do 2m m  powoduje 
16-krotne  zmniejszenie strumienia światła padającego  na siatkówkę. Drugim procesem jest adaptacja 
fotochemiczna (bardziej powolna) polegająca  na zmianie składu chemicznego pigmentów światłoczułych,  a 
następnie ich regeneracji, zachodzącej już w ciemności. Przy drastycznym  spadku luminancji np. po zgaszeniu 
światła w pokoju czyli z wartości ok. 100cd/m

2 

do 0.001cd/m

2 

(spadek o 5 rzędów wielkości) regeneracja 

pigmentu zachodzi  w pewnej skali czasowej. Jak pokazuje Rys.3.24,  czopki przystosowują  swó j próg czułości do 
niższego poziomu (ok. 1cd/m

2

) w przedziale do 10  minut. Poniżej tego poziomu czopki przestają byd aktywne i 

cała informacja  zbierana jest przez pręciki, którym na całkowitą regenerację  rodopsyny i odzyskanie 
maksymalnej wrażliwości potrzeba przynajmniej 30  minut (do kilku godzin). 
11. Rodopsyna 
Rodopsyna –  pigment światłoczuły obecny w pręcikach,  pod wpływem światła rozkłada  się na białko opsynę i 
trans-retinal. W ciemności natomiast  następuje ich ponowna  synteza z udziałem witaminy A. Przy d użym 
natężeniu oświetlenia procesy rozpadu przeważają  nad procesami syntezy i ze wzrostem ilości światła pręciki 
tracą  swoją czułośd