ما هو الفرق بين القوى النشطة وقوى رد الفعل. الإثارة المحلية والمنتشرة

دعونا نتفق على أن نسمي الجسد حراً إذا كانت تحركاته غير مقيدة بأي شيء. الجسم الذي تحد من تحركاته أجسام أخرى يسمى غير حر ، والأجسام التي تحد من حركات هذا الجسم تسمى الروابط. كما ذكرنا سابقًا ، عند نقاط الاتصال ، تنشأ قوى التفاعل بين جسم معين والروابط. تسمى القوى التي تعمل بها الروابط على جسم معين بردود فعل الروابط.

تسمى القوى التي لا تعتمد على الروابط بالقوى النشطة (معطاة) ، وتسمى ردود فعل الروابط بالقوى السلبية.

في الميكانيكا ، يتم تبني الموقف التالي ، والذي يسمى أحيانًا مبدأ التحرير: يمكن اعتبار أي جسم غير حر حرًا إذا تم استبدال أفعال الروابط بردود أفعالها المطبقة على الجسم المحدد.

في الإحصائيات ، يمكن تحديد تفاعلات الروابط تمامًا باستخدام شروط أو معادلات توازن الجسم ، والتي سيتم تحديدها لاحقًا ، ولكن يمكن تحديد اتجاهاتها في كثير من الحالات من خلال النظر في خصائص الروابط:

الأنواع الرئيسية للوصلات:

1. إذا استقر جسم صلب على سطح أملس تمامًا (بدون أشواك) ، فإن نقطة تلامس الجسم بالسطح يمكن أن تنزلق بحرية على طول السطح ، لكن لا يمكنها التحرك في الاتجاه على طول السطح الطبيعي. يتم توجيه رد فعل السطح الأملس بشكل مثالي على طول المعتاد العادي للأسطح الملامسة.

إذا كان الجسم يحتوي على سطح أملس ويستند على نقطة ، فإن رد الفعل يتجه على طول الخط الطبيعي إلى سطح الجسم نفسه.

2. مفصلة كروية.

3. يسمى المفصل الأسطواني بالدعم الثابت. يمر رد فعل مثل هذا الدعم عبر محوره ، ويمكن أن يكون اتجاه التفاعل موجودًا (في مستوى موازٍ لمحور الدعم).

4. يتوقف أسطواني - دعم متحرك.

المهام الرئيسية للإحصاءات.

1. مهمة تقليص نظام القوات: كيف يمكن استبدال هذا النظام بآخر ، ولا سيما أبسطها ، يعادله؟

2. مشكلة التوازن: ما هي الشروط التي يجب أن يفي بها نظام القوى المطبق على جسم معين حتى يكون نظامًا متوازنًا؟

المهمة الرئيسية الأولى مهمة ليس فقط في الإحصائيات ، ولكن أيضًا في الديناميكيات. غالبًا ما يتم طرح المشكلة الثانية في تلك الحالات التي يحدث فيها التوازن بالتأكيد. في هذه الحالة ، تؤسس شروط التوازن علاقة بين جميع القوى المطبقة على الجسم. في كثير من الحالات ، باستخدام هذه الشروط ، من الممكن تحديد ردود فعل الدعم. على الرغم من أن هذا لا يحد من نطاق اهتمامات احصائيات الجسم الصلب ، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن تحديد تفاعلات الروابط (الخارجية والداخلية) ضروري للحساب اللاحق لقوة الهياكل.

وفقًا لتعاليم هذا العمل ، يوجد خلف كل شيء قانونان أساسيان ، يُطلق عليهما على التوالي قانون الثلاثة وقانون السبعة. هذان القانونان أساسيان.

من وجهة نظر هذا التعليم ، الكون مخلوق: نحن نعيش أولاً في كون مخلوق وثانيًا مرتب. إذا كان الكون فوضى ، فلن يكون هناك نظام ولا قوانين. يعني الكون حرفياً النظام على أنه متميز عن الفوضى. إذا كان العالم فوضى ، ودراسة قوانين المادة ، وما إلى ذلك. سيكون من المستحيل. لا يمكن أن يوجد العلم.

قانون الثلاثة هو قانون قوى الإبداع الثلاث

ينص هذا القانون على أن ثلاث قوى يجب أن تدخل في كل مظهر. كل مظهر من مظاهر الكون هو نتيجة مزيج من ثلاث قوى. تسمى القوى الثلاث القوة النشطة والقوة السلبية والقوة المحايدة.

القوة النشطة تسمى القوة الأولى.

القوة الكامنة تسمى القوة الثانية.

تسمى القوة المحايدة القوة الثالثة.

القوة الأولى - يمكن تعريفها على أنها قوة المبادرة ،

القوة الثانية - كقوة مقاومة أو رد فعل ،

القوة الثالثة - كمبدأ موازنة أو مترابط ، أو قوة ملزمة ، أو نقطة تطبيق.

تم العثور على هذه القوى الثلاث في كل من الطبيعة والإنسان. في جميع أنحاء الكون ، وعلى كل مستوى ، تعمل هذه القوى الثلاث. هم قوى خلاقة. لا شيء يتم إنشاؤه بدون اتحاد هذه القوى الثلاث.

يشكل اتحاد هذه القوى الثلاث ثالوثًا. يقوم أحد الثالوث بإنشاء ثالوث آخر ، سواء على المقياس العمودي أو على المقياس الزمني الأفقي. في الزمن ، ما نسميه سلسلة الأحداث هو سلسلة من الثلاثيات.

كل مظاهر ، كل إبداع يأتي من الاجتماع المشترك لهذه القوى ، النشطة والسلبية والمحيدة. لا تستطيع القوة النشطة ، أو القوة الأولى ، أن تخلق أي شيء بمفردها. لا يمكن للقوة السلبية أو القوة الثانية أن تخلق أي شيء بمفردها. لا تستطيع القوة المحايدة أو القوة الثالثة أن تخلق أي شيء بمفردها. ولا يمكن لأي قوتين من القوى الثلاث إنتاج أي شيء. من الضروري أن تجتمع القوى الثلاث معًا من أجل حدوث أي مظهر أو إبداع. يمكن تمثيل هذا على النحو التالي.

تكون القوى الثلاث خلاقة فقط عند نقطة اتصالها ، وهنا يحدث التظاهر والإبداع والحدث ، ولكن ليس بخلاف ذلك. من بين كل عدد لا حصر له من الأشياء التي يمكن أن تحدث ، هناك عدد قليل فقط يحدث بالفعل ، أي تلك التي تلتقي فيها هذه القوى الثلاث معًا. إذا لم يلتقوا جميعًا ، فلن يحدث شيء.

على سبيل المثال ، إذا اجتمعت القوة النشطة والقوة السلبية ، فلن يحدث شيء ، ولا يمكن حدوث أي حدث. ولكن إذا ظهرت قوة التحييد ، فستعمل القوى الثلاث وسيحدث شيء ما. سيكون الثالوث موجودًا. وحيثما تلتقي القوى الثلاث في شكل ثالوث ، يجب أن تكون النتيجة تجسيدا. يمكن أن يؤدي كل ثالوث ، كل اتحاد من القوى الثلاث ، إلى ظهور ثالوث آخر ، وفي ظل الظروف المناسبة ، ستكون النتيجة سلسلة من الثلاثيات. يأتي الثالوث الجديد دائمًا من قوة التحييد ، أي القوة الثالثة.

في الثالوث التالي ، تصبح القوة المحايدة للثالوث السابق هي القوة النشطة أو القوة السلبية. إنه يربطهم إلى حد ما بنفس الطريقة التي يضع بها نقطة ارتكاز جانبي التوازن في خط مستقيم. بدون قوة التحييد ، فإن القوات النشطة والسلبية ستطفئ بعضها البعض منذ ذلك الحين هم عكس بعضهم البعض. هم متضادون. قوة الربط أو الربط وسيطة بين القوى النشطة والسلبية. عندما تكون القوة المعادلة الصحيحة موجودة ، فإن القوة النشطة والسلبية لم تعد تتعارض مع بعضها البعض بلا فائدة ، بل تدخل في علاقة عمل يخلقها هذا التجلّي.

مثال بسيط هو طاحونة الهواء. القوة النشطة والمولدة هي الريح. القوة السلبية والمقاومة - الهيكل. تعطي الأجنحة الدوارة رابطًا بين ضغط الرياح ومقاومة المبنى ، ويحدث المظهر. إذا لم يكن هناك أجنحة ، أو إذا انهار الهيكل ، أو إذا لم تكن هناك ريح ، فلا يوجد مظهر. هذا مجرد توضيح تقريبي للغاية.

الجزء 2. القوى الفاعلة والسلبية والمعطلة

لن يؤدي التغيير في جودة قوة التحييد إلى تغيير ارتباط القوى في الثالوث فحسب ، بل قد يؤدي أيضًا إلى عكس القوى النشطة والسلبية. عندما تكون الحياة هي القوة المحايدة ، تكون الشخصية نشطة في الشخص والجوهر سلبي.

عندما يكون العمل هو القوة المحايدة ، ينقلب الموقف - يصبح الجوهر أو الجزء الحقيقي نشطًا ، وتصبح الشخصية أو الجزء المكتسب سلبيًا.

في هذه الحالة ، يجب أن نفكر مرة أخرى في معنى الخطوط الرأسية والأفقية للصليب. يمكننا أن نتخيل القوة المحايدة للعمل تدخل في كل لحظة من الاتجاه الرأسي ولا نشعر بها إلا عندما يتوقف الشخص عن التعرف على أشياء العصر ويتذكر نفسه.

تبدأ دراسة القوى الثلاث بدراستها في النفس. كما قيل ، فإن القوى الثلاث موجودة في الطبيعة وفي الإنسان. من الصعب جدا رؤية القوى الثلاث. يجب أولاً دراستها نفسياً ، أي كما هي موجودة في ذاتها ، من خلال الملاحظة الذاتية. يمكن اعتبار القوة النشطة ، أو القوة الأولى ، كما يريد المرء. يعتمد بشكل أساسي على المدى الذي يجب على المرء أن يتقدم فيه. من المستحيل رؤية القوة الثالثة حتى يرى المرء القوة الأولى والثانية.

القوة الثانية ، أو قوة المقاومة ، موجودة في كل شيء. كل ما نريده له حتمًا قوة مقاومة. إذا فهم الناس هذا ، فلن يلوموا ويشعروا أن محنتهم فريدة من نوعها. عند تكوين هدف ، يجب حساب القوة الثانية ، وإلا سيبقى الهدف غير محقق.

إذا حددت هدفًا ، فيجب عليك حساب تكلفة الحفاظ عليه. عندما تفعل هذا ، فمن المرجح أن تجعل هدفك أكثر واقعية وعملية. يجب ألا يكون الهدف صعبًا للغاية. أي شيء يعيق الحفاظ على هدفك هو القوة الثانية ، قوة المقاومة. لنفترض أنك حددت هدفًا مؤقتًا مصطنعًا لن تجلس فيه طوال اليوم. ثم ستلاحظ وجود قوة ثانية في نفسك فيما يتعلق بهذا الهدف - أي ما يعيقك ، وما الذي يعوقك عن تحقيق هذا الهدف ، وكل ما هو مختلف ، والحجج المختلفة ، وما إلى ذلك. سيتم تحديد طبيعة القوة الثانية ، بطبيعة الحال ، من خلال طبيعة القوة الأولى ، وفي هذه الحالة الغرض الذي تريد الاحتفاظ به.

لا تحاول رؤية القوة الثالثة. انها عديمة الفائدة تماما في البداية. لكن حاول أن ترى القوة الأولى ثم القوة الثانية. لا يمكنك رؤية القوة الثانية إلا إذا رأيت القوة الأولى. إنها القوة الأولى التي تسبب ظهور القوة الثانية. إذا كنت لا تريد أي شيء ، فلا توجد قوة ثانية فيما يتعلق برغبتنا. غالبًا لا يعرف الناس حتى أن القوة الأولى في أنفسهم ، أي أنهم لا يعرفون ما يريدون حقًا. اسأل نفسك في بعض الأحيان: "ماذا أريد؟" يجب أن تكون صادقًا في الإجابة على ما تريده حقًا.

إن القوى الثلاث التي نشأت من المطلق في فعل الخلق الأول مشروطة بالإرادة المفردة للمطلق وترابطها مع بعضها البعض على أنها نشطة وسلبية ومتعادلة. هذه القوى في مستواها الأساسي كلها واعية ، رغم أنها محدودة بالفعل.

الجزء 3. ما هي القوة

لدينا فرص أكبر لمراقبة أنفسنا من مراقبة العالم الخارجي. نحن نعيش القليل جدًا في العالم الخارجي ، وهو غريب عنا. نحن ندرك ذلك بشكل متقطع ولكننا نلاحظ القليل جدًا منه ، ويمكننا المرور بنفس المنزل ألف مرة ولا نستطيع وصفه. في الواقع ، نحن أكثر ثباتًا لأنفسنا فقط من العالم. هذا هو أحد أسباب بدء دراسة القوى الثلاث بملاحظة الذات. يجب أن تتذكر أيضًا أن القوة غير مرئية ، وأن تواصلنا المباشر مع ما هو غير مرئي يأتي من خلال مراقبة الذات.

يجب أن تفهم أنه في محاولتك دراسة مسألة القوى هذه ، فأنت لا تدرس الأشياء. على سبيل المثال ، الرغبة قوة وليست شيئًا. إن سلسلة الأفكار قوة وليست شيئًا. الفكرة هي قوة وليست شيئًا.

أحد الأسباب التي تجعلنا نواجه صعوبة كبيرة في فهم القوى الثلاث هو أننا نحاول رؤية كل شيء كقوة واحدة. نحن نفكر في القوة كواحد ، وفي كل ما يحدث في أي مظهر ، وفي أي حال ، نسعى جاهدين لرؤية قوة واحدة فقط. ننسبها إلى قوة واحدة. نرى فعلًا واحدًا في حدث واحد. هذا يرجع جزئيًا إلى عدم قدرتنا على التفكير بشكل عام في أكثر من شيء واحد في وقت واحد. أحيانًا نفكر من منظور شيئين ، لكن التفكير من منظور ثلاثة أشياء هو خارج منا ، أي خارج التفكير التكويني. على سبيل المثال ، يجب أن يكون الحدث دائمًا جيدًا أو سيئًا ، صحيحًا أو خاطئًا بالنسبة لنا. نرى فيها فعلًا واحدًا فقط ، وإلى جانب ذلك ، لا نفكر حتى في الأحداث على أنها ناتجة عن قوى. نرى تفاحة تسقط من شجرة ، ولا نرى الآن سوى التفاحة ملقاة على الأرض. نرى مغناطيسًا يجذب أو يطرد قطبًا واحدًا من البوصلة.

نحن نرى كل هذا ، لكننا بالكاد نفكر في القوى - في هذه الحالة ، من الواضح ، حول أنواع مختلفة من القوى. كما أننا لا نلاحظ كيف تتغير القوى بالنسبة لنا. لحظة واحدة ينجذبنا للشيء ، وفي اللحظة التالية يصادفنا نفس الشيء. أو نتنافر ، ثم تأتي إلينا فكرة ، ونشعر بالانجذاب.

نحن لا ندرك أن شيئًا ما يقود قوة واحدة في وقت واحد والقوة المعاكسة في أخرى. بنفس الطريقة ، يتغير موقفنا تجاه الشخص. أي أن الشخص يختبر تغييرًا في علامة بالنسبة لنا ، مما يعني أنه في ثالوث القوى الذي يخلقه الاتصال ، حدث تغيير في القوى - على سبيل المثال ، يمكن أن يتحول الحب الميكانيكي إلى كراهية ، وثقة ميكانيكية - إلى شك ، إلخ. . كما أن جميع المظاهر العادية في حياة الإنسان ترجع إلى قوى وتغيرات في هذه القوى. أنا لا أطلب منكم تحديد القوات في مثل هذه الحالات ، ولكن أن أذكرها.

لا يمكن دراسة القوى الثلاث نظريًا. الطريقة العملية الوحيدة لدراسة القوى الثلاث في أنفسنا هي القيام بشيء ما. وهذا يعني تقليد أو تجسد القوى الثلاث في أنفسنا ، فيما يتعلق ببعض القوى الأخرى ، إما 1) التصرف فينا ، 2) في الأحداث الخارجية. أمثلة.

إرسال عملك الجيد في قاعدة المعرفة أمر بسيط. استخدم النموذج أدناه

سيكون الطلاب وطلاب الدراسات العليا والعلماء الشباب الذين يستخدمون قاعدة المعرفة في دراساتهم وعملهم ممتنين جدًا لك.

نشر على http://www.allbest.ru/

نشر على http://www.allbest.ru/

1. غشاء الخلية: التعريف ، وظائف الأغشية ، الخصائص الفيزيائية

غشاء الخلية عبارة عن فيلم رقيق للغاية على سطح خلية أو عضية خلوية ، يتكون من طبقة ثنائية الجزيئية من الدهون مع بروتينات وعديدات سكريات مدمجة.

وظائف الغشاء:

· الحاجز - يوفر التمثيل الغذائي المنظم والانتقائي والسلبي والنشط مع البيئة. على سبيل المثال ، يحمي غشاء البيروكسيسوم السيتوبلازم من البيروكسيدات التي تشكل خطورة على الخلية. تعني النفاذية الانتقائية أن نفاذية الغشاء إلى ذرات أو جزيئات مختلفة تعتمد على حجمها وشحنتها الكهربائية وخصائصها الكيميائية. تضمن النفاذية الانتقائية فصل الأجزاء الخلوية والخلوية عن البيئة وتزويدها بالمواد الضرورية.

· النقل - يتم نقل المواد من خلال الغشاء إلى الخلية وخارجها. يوفر النقل عبر الأغشية: توصيل العناصر الغذائية ، وإزالة المنتجات النهائية لعملية التمثيل الغذائي ، وإفراز مواد مختلفة ، وإنشاء التدرجات الأيونية ، والحفاظ على درجة الحموضة المثلى في الخلية وتركيز الأيونات اللازمة لعمل الانزيمات الخلوية. الجسيمات التي لا تستطيع ، لسبب ما ، عبور طبقة ثنائية الفوسفوليبيد (على سبيل المثال ، بسبب الخصائص المحبة للماء ، لأن الغشاء الموجود بداخله كاره للماء ولا يسمح بمرور المواد المحبة للماء ، أو بسبب حجمها الكبير) ، ولكنها ضرورية للخلية ، يمكن أن تخترق الغشاء من خلال بروتينات حاملة خاصة (ناقلات) وبروتينات قناة أو عن طريق الالتقام الخلوي. في النقل السلبي ، تعبر المواد طبقة ثنائية الدهون دون إنفاق الطاقة على طول تدرج التركيز عن طريق الانتشار. أحد أشكال هذه الآلية هو الانتشار الميسر ، حيث يساعد جزيء معين مادة ما على المرور عبر الغشاء. قد يحتوي هذا الجزيء على قناة تسمح فقط بنوع واحد من المواد بالمرور. يتطلب النقل النشط طاقة ، لأنها تحدث مقابل تدرج تركيز. توجد بروتينات مضخة خاصة على الغشاء ، بما في ذلك ATPase ، والتي تضخ بنشاط أيونات البوتاسيوم (K +) في الخلية وتضخ أيونات الصوديوم (Na +) خارجها.

· المصفوفة - توفر موقعًا نسبيًا واتجاهًا معينًا لبروتينات الغشاء وتفاعلها الأمثل.

ميكانيكي - يضمن استقلالية الخلية وتركيباتها داخل الخلايا وكذلك الاتصال بالخلايا الأخرى (في الأنسجة). تلعب جدران الخلايا دورًا مهمًا في توفير الوظيفة الميكانيكية ، وفي الحيوانات - مادة بين الخلايا.

الطاقة - أثناء عملية التمثيل الضوئي في البلاستيدات الخضراء والتنفس الخلوي في الميتوكوندريا ، تعمل أنظمة نقل الطاقة في أغشيتها ، والتي تشارك فيها البروتينات أيضًا ؛

مستقبلات - بعض البروتينات الموجودة في الغشاء هي مستقبلات (جزيئات تستقبل بها الخلية إشارات معينة). على سبيل المثال ، تعمل الهرمونات المنتشرة في الدم فقط على الخلايا المستهدفة التي لها مستقبلات مقابلة لتلك الهرمونات. ترتبط الناقلات العصبية (المواد الكيميائية التي تنقل النبضات العصبية) أيضًا ببروتينات مستقبلات معينة على الخلايا المستهدفة.

الأنزيمية - غالبًا ما تكون بروتينات الغشاء إنزيمات. على سبيل المثال ، تحتوي أغشية البلازما للخلايا الظهارية المعوية على إنزيمات هضمية.

· تنفيذ توليد وتوصيل القدرات الحيوية. بمساعدة الغشاء ، يتم الحفاظ على تركيز ثابت للأيونات في الخلية: تركيز أيون K + داخل الخلية أعلى بكثير من تركيزه في الخارج ، وتركيز Na أقل بكثير ، وهو أمر مهم للغاية ، حيث هذا يحافظ على فرق الجهد عبر الغشاء ويولد نبضة عصبية.

وسم الخلية - توجد مستضدات على الغشاء تعمل كواسمات - "علامات" تسمح بتحديد الخلية. هذه هي البروتينات السكرية (أي البروتينات ذات السلاسل الجانبية قليلة السكاريد المتفرعة المرتبطة بها) التي تلعب دور "الهوائيات". نظرًا لعدد لا يحصى من تكوينات السلسلة الجانبية ، فمن الممكن عمل علامة محددة لكل نوع خلية. بمساعدة الواسمات ، يمكن للخلايا التعرف على الخلايا الأخرى والعمل بالتنسيق معها ، على سبيل المثال ، عند تكوين الأعضاء والأنسجة. كما يسمح للجهاز المناعي بالتعرف على المستضدات الأجنبية.

تنتشر بعض جزيئات البروتين بحرية في مستوى الطبقة الدهنية ؛ في الحالة الطبيعية ، لا تغير أجزاء من جزيئات البروتين التي تظهر على جوانب متقابلة من غشاء الخلية موقعها.

يحدد الشكل الخاص لأغشية الخلايا خصائصها الكهربائية ، ومن أهمها السعة والتوصيل.

يتم تحديد خصائص السعة بشكل أساسي بواسطة طبقة ثنائية الفسفوليبيد ، وهي غير منفذة للأيونات المائية وفي نفس الوقت رقيقة بدرجة كافية (حوالي 5 نانومتر) لتوفير فصل فعال للشحنات وتراكمها ، والتفاعل الكهروستاتيكي للكاتيونات والأنيونات. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الخصائص السعوية لأغشية الخلايا هي أحد الأسباب التي تحدد الخصائص الزمنية للعمليات الكهربائية التي تحدث على أغشية الخلايا.

الموصلية (g) هي متبادل للمقاومة الكهربائية وتساوي نسبة التيار الغشائي الكلي لأيون معين إلى القيمة التي تسببت في اختلاف جهد الغشاء.

يمكن أن تنتشر المواد المختلفة من خلال طبقة ثنائية الفسفوليبيد ، وتعتمد درجة النفاذية (P) ، أي قدرة غشاء الخلية على تمرير هذه المواد ، على الاختلاف في تركيزات المادة المنتشرة على جانبي الغشاء ، وقابليتها للذوبان في الدهون ، وخصائص غشاء الخلية. يتم تحديد معدل انتشار الأيونات المشحونة في حقل ثابت في الغشاء من خلال حركة الأيونات وسماكة الغشاء وتوزيع الأيونات في الغشاء. بالنسبة لغير المنحل بالكهرباء ، لا تؤثر نفاذية الغشاء على الموصلية ، حيث لا تحمل الشوارد غير المنحلة شحنة ، أي أنها لا تستطيع حمل التيار الكهربائي.

إن موصلية الغشاء هي مقياس لنفاذية أيوناته. تشير الزيادة في الموصلية إلى زيادة عدد الأيونات التي تمر عبر الغشاء.

السيولة هي خاصية مهمة للأغشية البيولوجية. جميع أغشية الخلايا عبارة عن هياكل سائلة متحركة: معظم جزيئات الدهون والبروتينات التي تتكون منها قادرة على التحرك بسرعة كبيرة في مستوى الغشاء

2. نموذج بلوري سائل للغشاء. وظائف بروتينات الغشاء والدهون والكربوهيدرات. الانتشار الجانبي وانتقال الدهون. أغشية اصطناعية. الجسيمات الشحمية

اليوم ، يتم التعرف على نموذج الكريستال السائل كنموذج للتنظيم. تم اقتراحه لأول مرة من قبل Singer و Nicholson في عام 1972. وفقًا لهذا النموذج ، فإن أساس أي غشاء هو طبقة فوسفورية مزدوجة. يتم توجيه جزيئات الفسفوليبيد بحيث تخرج رؤوسها المحبة للماء وتشكل الأسطح الخارجية والداخلية للغشاء ، ويتم توجيه ذيولها الكارهة للماء نحو منتصف الطبقة ثنائية الجزيء. يبدو أن البروتينات تطفو في طبقة الدهون. توجد البروتينات السطحية على الأسطح الخارجية والداخلية للغشاء ، ويتم تثبيتها بشكل أساسي بواسطة القوى الكهروستاتيكية. يمكن للبروتينات المتكاملة اختراق الطبقة المزدوجة من خلالها. هذه البروتينات هي المكون الرئيسي المسؤول عن النفاذية الانتقائية للخلايا. أغشية.

بالإضافة إلى الدهون الفوسفورية والبروتينات ، تحتوي الأغشية البيولوجية على مواد كيميائية أخرى. المركبات (الكوليسترول ، الجليكوليبيدات ، البروتينات السكرية).

وظائف بروتينات الغشاء. تشارك بعض بروتينات الغشاء في نقل الجزيئات الصغيرة عبر غشاء الخلية ، مما يؤدي إلى تغيير نفاذه. يمكن تقسيم بروتينات نقل الغشاء إلى بروتينات قناة وبروتينات حاملة. تحتوي بروتينات القناة على مسام داخلية مملوءة بالماء تسمح للأيونات (عبر القنوات الأيونية) أو جزيئات الماء بالتحرك عبر الغشاء. العديد من القنوات الأيونية مخصصة لنقل أيون واحد فقط ؛ لذلك غالبًا ما تميز قنوات البوتاسيوم والصوديوم بين هذه الأيونات المتشابهة وتمرر واحدة منها فقط. ترتبط البروتينات الحاملة بكل جزيء أو أيون محمول ويمكن أن تقوم بالنقل النشط باستخدام طاقة ATP. تلعب البروتينات أيضًا دورًا مهمًا في أنظمة إشارات الخلايا والاستجابة المناعية وفي الخلايا. دورة.

وظائف غشاء الكربوهيدرات. يقع الجزء الكربوهيدراتي من الجليكوليبيدات والبروتينات السكرية لغشاء البلازما دائمًا على السطح الخارجي للغشاء ، على اتصال مع المادة بين الخلايا. تلعب السكريات ، جنبًا إلى جنب مع البروتينات ، دور المستضدات في نمو الخلايا. حصانة. المشاركة في نقل البروتينات السكرية وتوجيهها إلى وجهتها في الخلية أو على سطحها.

تتمثل الوظيفة الرئيسية للدهون الغشائية في أنها تشكل مصفوفة ثنائية الطبقة تتفاعل معها البروتينات.

الانتشار الجانبي هو الحركة الحرارية الفوضوية لجزيئات الدهون والبروتينات في مستوى الغشاء. مع الانتشار الجانبي ، تقفز جزيئات الدهون المجاورة ، ونتيجة لمثل هذه القفزات المتتالية من مكان إلى آخر ، يتحرك الجزيء على طول سطح الغشاء. يمكن تقدير حركة الجذر التربيعي للجزيئات أثناء الانتشار خلال الوقت t بواسطة صيغة أينشتاين: Skv = 2cor (Dt) ، حيث D هو المعامل. اللات. انتشار الجزيء.

الانتشار الجانبي للبروتينات المتكاملة في الغشاء محدود ، ويرجع ذلك إلى حجمها الكبير وتفاعلها مع الأغشية الأخرى. البروتينات. لا تنتقل بروتينات الغشاء من جانب واحد من الغشاء إلى الجانب الآخر (قفزات "فليب فلوب") ، مثل الدهون الفوسفورية.

يتم تحديد حركة الجزيئات على سطح غشاء الخلية خلال الفترة الزمنية t بشكل تجريبي بواسطة طريقة التسميات الفلورية - المجموعات الجزيئية الفلورية. اتضح أن حركة الجذر التربيعي لجزيء الفوسفوليبيد في الثانية على طول سطح غشاء كرات الدم الحمراء تقابل مسافة 5 ميكرومتر ، وهو ما يعادل حجم الخلايا. كانت قيمة مماثلة لجزيئات البروتين 0.2 ميكرومتر في الثانية.

تم حساب المعاملات وفقًا لمعادلة آينشتاين لات. انتشار الدهون 6 * 10 (عند -12 ش) كيلو فولت / متر للبروتينات - حوالي 10 (في - 14 ست) كيلو فولت متر / ثانية.

تردد الجزيء يقفز من مكان إلى آخر بسبب خط العرض. يمكن العثور على الانتشار بالصيغة: v = 2cor (3D / f) ، حيث f هي المنطقة التي يشغلها جزيء واحد على الغشاء.

عادة ما يكون الغشاء الاصطناعي عبارة عن قسم جامد قابل للنفاذ بشكل انتقائي يفصل جهاز نقل الكتلة إلى منطقتين عمل ، حيث يتم الاحتفاظ بضغوط وتركيبات مختلفة للخليط الذي يتم فصله. يمكن صنع الأغشية على شكل صفائح مسطحة وأنابيب وشعيرات دموية وألياف مجوفة. تصطف الأغشية في أنظمة الأغشية. الأغشية الاصطناعية الأكثر شيوعًا هي الأغشية البوليمرية. في ظل ظروف معينة ، يمكن استخدام أغشية السيراميك بشكل مفيد. تعمل بعض الأغشية في نطاق واسع من عمليات الأغشية مثل الترشيح الدقيق أو الترشيح الفائق أو التناضح العكسي أو التبخر أو فصل الغازات أو غسيل الكلى أو اللوني. تعتمد طريقة التطبيق على نوع الوظيفة المدمجة في الغشاء ، والتي قد تعتمد على عزل الأبعاد ، أو التقارب الكيميائي ، أو الكهرباء الساكنة.

الجسيمات الشحمية. أو حويصلات الفسفوليبيد (حويصلات) ، وعادة ما يتم الحصول عليها عن طريق انتفاخ الفسفوليبيدات الجافة في الماء أو عن طريق حقن محلول من الدهون في الماء. في هذه الحالة ، يحدث التجميع الذاتي للغشاء الدهني ثنائي الجزيء. في هذه الحالة ، تكون جميع ذيول غير القطبية الكارهة للماء داخل الغشاء ولا يتلامس أي منها مع جزيئات الماء القطبية ، ومع ذلك ، يتم الحصول على الجسيمات الشحمية الكروية متعددة الطبقات في كثير من الأحيان ، والتي تتكون من عدة طبقات ثنائية الجزيئية - الجسيمات الشحمية متعددة الطبقات.

يتم فصل الطبقات ثنائية الجزيئات الفردية للجسيم الشحمي متعدد الطبقات بواسطة وسط مائي. يتراوح سمك طبقات الدهون ، حسب طبيعة الدهون ، من 6.5 - 7.5 نانومتر ، والمسافة بينها 1.5 - 2 نانومتر. يتراوح قطر الجسيمات الشحمية متعددة الطبقات من 60 نانومتر إلى 400 نانومتر أو أكثر. يمكن الحصول على الجسيمات الشحمية أحادية الطبقة بطرق مختلفة ، على سبيل المثال ، من تعليق الجسيمات الشحمية متعددة الطبقات ، إذا تم علاجها بالموجات فوق الصوتية. يبلغ قطر الجسيمات الشحمية أحادية الطبقة 25-30 نانومتر. الجسيمات الشحمية هي بطريقة ما النموذج الأولي للخلية. أنها بمثابة نموذج لدراسة خصائص مختلفة من cl. أغشية. وجدت الجسيمات الشحمية أيضًا تطبيقًا مباشرًا في الطب (كبسولة فوسفورية دقيقة لتوصيل الأدوية إلى أعضاء وأنسجة معينة). الجسيمات الشحمية غير سامة ، ويمتصها الجسم بالكامل.

3. نقل غير المنحل بالكهرباء من خلال أغشية الخلايا. انتشار بسيط. معادلة فيك. الانتشار الميسر: آليات النقل (المتنقلة والثابتة) ، تختلف عن الانتشار البسيط

يتم نقل المواد غير المنحل بالكهرباء (السكريات والأحماض الأمينية والنيوكليوتيدات والماء) عبر أغشية الخلايا باستخدام المسام المكونة من بروتينات النقل أو الدهون المغمورة في الغشاء.

الانتشار البسيط هو الحركة التلقائية للمادة من الأماكن ذات التركيز العالي إلى الأماكن ذات التركيز المنخفض للمادة بسبب الحركة الحرارية الفوضوية للجزيئات. انتشار مادة عبر طبقة ثنائية الدهون مدفوعة بتدرج تركيز في الغشاء

معادلة فيك:

J م = - د دك / دكس

J م هي كثافة تدفق المادة.

dC / dx - تدرج التركيز

معامل الانتشار D

"-" - يتم توجيه الانتشار من مكان به تركيز أعلى إلى مكان به تركيز أقل

صفحة 214- أنتونوف.

كثافة تدفق Fick

J م \ u003d -DdC / dx \ u003d -D (C · m 2 - C · m 1) / 1 \ u003d D (C · m 1 - C · m 2) / L

C m - تركيز مادة بالقرب من كل سطح

L هو سمك الغشاء.

تم العثور على نوع آخر من الانتشار في الأغشية البيولوجية - الانتشار الميسر. يحدث الانتشار الميسر بمشاركة الجزيئات الحاملة. يحدث الانتشار الميسر من الأماكن ذات التركيز العالي للمادة المنقولة إلى الأماكن ذات التركيز المنخفض. على ما يبدو ، يشرح الانتشار الميسر أيضًا نقل الأحماض الأمينية والسكريات والمواد الأخرى المهمة بيولوجيًا من خلال الأغشية البيولوجية.

الاختلافات بين الانتشار الميسر والبسيط:

1) يحدث نقل مادة بمشاركة شركة نقل بشكل أسرع ؛

2) الانتشار الميسر له خاصية التشبع: مع زيادة التركيز على جانب واحد من الغشاء ، تزداد كثافة تدفق المادة فقط إلى حد معين ، عندما تكون جميع الجزيئات الحاملة مشغولة بالفعل ؛

3) مع الانتشار الميسر ، لوحظ التنافس بين المواد المنقولة في الحالات التي يتم فيها نقل المواد المختلفة من قبل الناقل ؛ في حين أن بعض المواد يتم تحملها بشكل أفضل من غيرها ، كما أن إضافة بعض المواد تجعل من الصعب نقل البعض الآخر ؛

4) هناك مواد تمنع الانتشار الميسر - فهي تشكل معقدًا قويًا مع جزيئات حاملة.

نوع من الانتشار الميسر هو النقل بمساعدة الجزيئات الحاملة الثابتة بطريقة معينة عبر الغشاء. في هذه الحالة ، يتم نقل جزيء المادة المنقولة من جزيء حامل إلى آخر ، كما هو الحال في سباق الترحيل.

4. نقل الأيونات عبر أغشية الخلايا. الإمكانات الكهروكيميائية. معادلة تيوريل. معادلة نيرست بلانك. معنى المعادلة

الأنظمة الحية على جميع مستويات التنظيم هي أنظمة مفتوحة ، وبالتالي فإن نقل المواد عبر الأغشية البيولوجية شرط ضروري للحياة. يعتبر مفهوم الإمكانات الكهروكيميائية ذات أهمية كبيرة لوصف نقل المواد.

الإمكانات الكيميائية لمادة معينة هي قيمة مساوية عدديًا لطاقة جيبس ​​لكل 1 مول من هذه المادة.

رياضيًا ، يُعرَّف الجهد الكيميائي بأنه المشتق الجزئي لطاقة جيبس ​​G فيما يتعلق بكمية المادة k ، عند درجة حرارة ثابتة T ، والضغط P وكميات جميع المواد الأخرى م 1:

م (مو) \ u003d (دج / دي م ك) ف ، تي ، م 1

لمحلول مخفف:

م = m0 + RTlnC ،

حيث m0 هو الجهد الكيميائي القياسي ، مساويًا عدديًا للإمكانات الكيميائية لمادة معينة عند تركيزها البالغ 1 مول / لتر في المحلول.

الجهد الكهروكيميائي (mu مع شرطة) - قيمة مساوية عدديًا لطاقة جيبس ​​G لكل 1 مول من مادة معينة موضوعة في مجال كهربائي.

للحلول المخففة

م (مو مع شرطة) = m0 + RTlnC + zFf (فاي) ،

حيث F = 96500 C / mol هو رقم فاراداي ، z هو شحنة أيون الإلكتروليت.

يمكن تقسيم نقل المواد عبر الأغشية البيولوجية إلى نوعين رئيسيين: سلبي ونشط.

النقل السلبي هو نقل مادة من أماكن ذات قيمة كبيرة للقدرة الكهروكيميائية إلى أماكن ذات قيمة أقل. يستمر النقل السلبي مع انخفاض في طاقة جيبس ​​، وبالتالي يمكن أن تستمر هذه العملية تلقائيًا دون إنفاق الطاقة. أنواعه: تناضح ، ترشيح ، إنتشار (بسيط وخفيف الوزن).

النقل النشط هو حركة مادة من أماكن ذات قدرة كهروكيميائية منخفضة إلى أماكن ذات قيمة أعلى. مصحوبة بزيادة في طاقة جيبس ​​، لا يمكن أن تسير بشكل تلقائي ، ولكن فقط مع تكلفة ATP.

تخضع كثافة تدفق المادة jm في النقل السلبي لمعادلة Theorell:

Jm \ u003d -UCdm (مو مع الجحيم) / DX ،

حيث U هي تنقل الجسيمات ، C هو التركيز. تشير علامة الطرح إلى أن النقل يحدث في اتجاه تناقص الكهروكيميائية. محتمل.

كثافة تدفق المادة هي قيمة مساوية عدديًا لكمية المادة المنقولة لكل وحدة زمنية عبر مساحة سطح الوحدة المتعامدة مع اتجاه النقل:

جم = م / ث * ر (مول / kV.m * ث)

باستبدال التعبير عن الإمكانات الكهروكيميائية ، نحصل على معادلة Nernst-Planck للحلول المخففة عند m0 = const:

جم \ u003d -URTdC / DX - UczFdf (phi) / dx.

تصف معادلة Nernst-Planck عملية النقل السلبي للأيونات في مجال الجهد الكهروكيميائي. يتناسب تدفق الأيونات المشحونة مع انحدار الجهد الكهروكيميائي في اتجاه المحور x ويعتمد على تنقل وتركيز الأيونات:

حيث F هو رقم فاراداي ، Z هو تكافؤ الأيون ، T هو درجة الحرارة المطلقة ، R هو ثابت الغاز ، هو الجهد الكهربائي على الغشاء.

لذلك ، يمكن أن يكون هناك سببان لنقل المادة أثناء النقل السلبي: تدرج التركيز dC / dx وتدرج الجهد الكهربائي dph / dx.

تُظهر علامات الطرح أمام التدرجات أن تدرج التركيز يتسبب في نقل مادة من الأماكن ذات التركيز العالي إلى الأماكن ذات التركيز المنخفض ، ويؤدي تدرج الجهد الكهربائي إلى نقل الشحنات الموجبة من الأماكن ذات التركيز الأكبر إلى الأماكن. بإمكانيات أقل.

5. القنوات الأيونية. تعريف. التصميم الجزيئي. مرشح انتقائي. آلية نقل الأيونات عبر القناة الأيونية

القنوات الأيونية عبارة عن بروتينات مكونة للمسام (مجمعات مفردة أو كاملة) تحافظ على فرق الجهد الموجود بين الجانبين الخارجي والداخلي لغشاء الخلية لجميع الخلايا الحية. هم بروتينات نقل. بمساعدتهم ، تتحرك الأيونات وفقًا لتدرجاتها الكهروكيميائية عبر الغشاء.

تتكون المرحلية من بروتينات ذات بنية معقدة. بروتينات IC لها تأكيد معين ، وتشكل مسام عبر الغشاء ، ويتم "حياكتها" في الطبقة الدهنية من الغشاء. يمكن أن يتكون معقد بروتين القناة إما من جزيء بروتين واحد أو من عدة وحدات بروتينية فرعية متطابقة أو مختلفة في التركيب. يمكن تشفير هذه الوحدات الفرعية بواسطة جينات مختلفة ، وتصنيعها على الريبوسومات بشكل منفصل ، ثم تجميعها كقناة كاملة. المجالات هي أجزاء فردية مضغوطة من بروتين القناة أو الوحدات الفرعية. المقاطع عبارة عن أجزاء من مشكّل قناة البروتين مطوية حلزونيًا وتخترق الغشاء. تحتوي جميع CI تقريبًا على مجالات تنظيمية في وحداتها الفرعية التي يمكن أن ترتبط بمواد تحكم مختلفة (جزيئات تنظيمية) وبالتالي تغير حالة القناة أو خصائصها. في الأشعة تحت الحمراء التي يمكن تنشيطها ، يحتوي أحد أجزاء الغشاء على مجموعة خاصة من الأحماض الأمينية موجبة الشحنة ويعمل كمستشعر للإمكانات الكهربائية للغشاء. قد تحتوي الدوائر المتكاملة أيضًا على وحدات فرعية مساعدة تؤدي وظائف تعديل أو هيكلية أو استقرار. فئة واحدة من هذه الوحدات الفرعية هي داخل الخلايا ، وتقع بالكامل في السيتوبلازم ، والثاني هو الغشاء ، لأن. لديهم مجالات عبر الغشاء تخترق الغشاء.

خصائص القنوات الأيونية:

1) الانتقائية هي زيادة نفاذية الأشعة تحت الحمراء الانتقائية لبعض الأيونات. بالنسبة للأيونات الأخرى ، يتم تقليل النفاذية. يتم تحديد هذه الانتقائية بواسطة المرشح الانتقائي - أضيق نقطة في مسام القناة. يمكن أن يحتوي المرشح ، بالإضافة إلى الأبعاد الضيقة ، على شحنة كهربائية محلية. على سبيل المثال ، عادةً ما تحتوي القنوات الانتقائية للكاتيونات على بقايا أحماض أمينية سالبة الشحنة في جزيء البروتين في منطقة مرشحها الانتقائي ، والتي تجذب الكاتيونات الموجبة وتطرد الأنيونات السالبة ، مما يمنعها من المرور عبر المسام.

2) النفاذية المضبوطة هي القدرة على الفتح أو الإغلاق تحت إجراءات تحكم معينة على القناة.

3) التعطيل هو قدرة القناة الأيونية على خفض نفاذيةها تلقائيًا لبعض الوقت بعد فتحها ، حتى لو استمر عامل التنشيط الذي فتحها في العمل.

4) الحجب هو قدرة القناة الأيونية تحت تأثير المواد - الحاصرات على إصلاح إحدى حالاتها وعدم الاستجابة لإجراءات التحكم التقليدية. يحدث الحظر بسبب المواد - الحاصرات ، والتي يمكن تسميتها بالمضادات أو الحاصرات أو المواد السائلة.

5) اللدونة هي قدرة القناة الأيونية على تغيير خصائصها وخصائصها. الآلية الأكثر شيوعًا لللدونة هي فسفرة الأحماض الأمينية لبروتينات القناة من الجانب الداخلي للغشاء بواسطة إنزيمات بروتين كيناز.

عمل القنوات الأيونية:

يجند - القنوات الأيونية المعتمدة

تنفتح هذه القنوات عندما يرتبط الناقل العصبي بمواقع المستقبلات الخارجية ويغير تأكيدها. عند الفتح ، سمحوا بدخول الأيونات ، وبالتالي تغيير إمكانات الغشاء. القنوات المعتمدة على الترابط تكاد تكون غير حساسة للتغيرات في إمكانات الغشاء. إنها تولد جهدًا كهربائيًا ، وتعتمد قوتها على مقدار الوسيط الذي يدخل الشق المشبكي والوقت الذي يوجد فيه.

القنوات الأيونية المعتمدة المحتملة

هذه القنوات مسؤولة عن انتشار إمكانات العمل ، فهي تفتح وتغلق استجابة للتغيرات في إمكانات الغشاء. على سبيل المثال ، قنوات الصوديوم. إذا تم الحفاظ على إمكانات الغشاء في حالة الراحة ، يتم إغلاق قنوات الصوديوم ولا يوجد تيار صوديوم. إذا تغيرت إمكانات الغشاء في الاتجاه الإيجابي ، فستفتح قنوات الصوديوم ، وستبدأ أيونات الصوديوم في دخول الخلية على طول تدرج التركيز. 0.5 مللي ثانية بعد إنشاء قيمة جديدة لإمكانات الغشاء ، سيصل تيار الصوديوم هذا إلى الحد الأقصى. وبعد بضعة أجزاء من الألف من الثانية ، تنخفض إلى الصفر تقريبًا. هذا يعني أن القنوات تغلق بعد مرور بعض الوقت بسبب التعطيل ، حتى لو ظل غشاء الخلية غير مستقطب. ولكن عند إغلاقها ، فإنها تختلف عن الحالة التي كانت عليها قبل الفتح ، والآن لا يمكن فتحها استجابةً لإزالة الاستقطاب من الغشاء ، أي أنها غير نشطة. في هذه الحالة ، ستبقى حتى يعود الغشاء المحتمل إلى قيمته الأصلية وتحدث فترة استرداد ، والتي تستغرق عدة أجزاء من الثانية.

6. النقل النشط للأيونات. مضخة الحجاب الحاجز. تعريف. التصميم الجزيئي لمضخة الصوديوم والبوتاسيوم

النقل النشط هو نقل مادة من أماكن ذات قدرة كهروكيميائية منخفضة إلى أماكن ذات قيمة أعلى. النقل النشط في الغشاء مصحوب بزيادة في طاقة Gibbs ، ولا يمكن أن يستمر بشكل تلقائي ، ولكن يكون مصحوبًا فقط بعملية التحلل المائي ATP ، أي بسبب إنفاق الطاقة المخزنة في روابط ATP الكبيرة. النقل الفعال للمواد عبر الأغشية البيولوجية له أهمية كبيرة. بسبب النقل النشط في الجسم ، يتم إنشاء تدرجات التركيز وتدرجات الجهد الكهربائي وتدرجات الضغط وما إلى ذلك والتي تدعم عمليات الحياة.

مضخة الحجاب الحاجز - مضخة حجمية ، يكون جسم العمل منها عبارة عن لوحة مرنة (غشاء ، غشاء) مثبتة عند الحواف ؛ تنثني اللوحة تحت تأثير آلية الربط (محرك ميكانيكي) أو نتيجة لتغيير في ضغط الهواء (محرك هوائي) أو ضغط سائل (محرك هيدروليكي) ، تؤدي وظيفة مكافئة لوظيفة مكبس في مضخة إزاحة موجبة .

من بين أمثلة النقل النشط مقابل تدرج التركيز ، تمت دراسة مضخة الصوديوم والبوتاسيوم بشكل أفضل. أثناء تشغيلها ، يتم نقل ثلاثة أيونات Na + موجبة من الخلية لكل اثنين من أيونات K موجبة في الخلية. يصاحب هذا العمل تراكم فرق في الجهد الكهربائي على الغشاء. في نفس الوقت ، يتم تكسير ATP ، مما يعطي الطاقة. لسنوات عديدة ، ظل الأساس الجزيئي لمضخة الصوديوم والبوتاسيوم غير واضح. لقد ثبت الآن أن بروتين نقل Na / K هو ATPase. على السطح الداخلي للغشاء ، يقوم بتكسير ATP إلى ADP والفوسفات. تُستخدم طاقة جزيء ATP لنقل ثلاثة أيونات صوديوم من الخلية وفي نفس الوقت اثنان من أيونات البوتاسيوم إلى الخلية ، أي في المجموع ، تتم إزالة شحنة موجبة واحدة من الخلية في دورة واحدة. وبالتالي ، فإن مضخة Na / K كهربية (تخلق تيارًا كهربائيًا عبر الغشاء) ، مما يؤدي إلى زيادة في القدرة الكهربية لإمكانات الغشاء بنحو 10 مللي فولت. يقوم بروتين النقل بإجراء هذه العملية بمعدل مرتفع: من 150 إلى 600 أيون صوديوم في الثانية. إن تسلسل الأحماض الأمينية لبروتين النقل معروف ، لكن آلية نقل التبادل المعقد هذا لم تتضح بعد. يتم وصف هذه العملية باستخدام ملفات تعريف الطاقة لنقل أيونات الصوديوم أو البوتاسيوم بواسطة البروتينات (الشكل 1.5 ، -6). من خلال طبيعة التغيير في هذه الملامح المرتبطة بالتغيرات المستمرة في تشكيل بروتين النقل (عملية تتطلب طاقة) ، يمكن للمرء أن يحكم على القياس المتكافئ للتبادل: يتم استبدال أيوني بوتاسيوم بثلاثة أيونات صوديوم.

بالإضافة إلى مضخة Na / K ، يحتوي غشاء البلازما على مضخة أخرى على الأقل ، مضخة الكالسيوم ؛ تضخ هذه المضخة أيونات الكالسيوم (Ca2 +) من الخلية وتشارك في الحفاظ على تركيزها داخل الخلايا عند مستوى منخفض للغاية. توجد مضخة الكالسيوم بكثافة عالية جدًا في الشبكة الساركوبلازمية لخلايا العضلات ، والتي تتراكم فيها أيونات الكالسيوم نتيجة لانهيار جزيئات ATP.

7. إمكانات الغشاء ، التعريف ، القيمة. طرق قياس MP. شروط ظهور النائب. دور القوى السلبية والفاعلة

جهد الغشاء هو الاختلاف في الإمكانات الكهربائية بين الأسطح الخارجية والداخلية للغشاء البيولوجي ، بسبب التركيز غير المتكافئ للأيونات ، بشكل أساسي Na ، K.

يتم تسجيل MP (إمكانية الراحة) بين الجانبين الخارجي والداخلي للخلية الحية. وجودها بسبب التوزيع غير المتكافئ للأيونات. الجانب الداخلي من الغشاء مشحون سلبًا بالنسبة للجانب الخارجي. يختلف حجم MP في الخلايا المختلفة: خلية عصبية - 60-80 مللي فولت ، ألياف عضلية مخططة - 80-90 مللي فولت ، عضلة قلب - 90-95 مللي فولت. مع الحالة الوظيفية الثابتة للخلية ، لا تتغير قيمة إمكانات الراحة ؛ يتم ضمان الحفاظ على قيمته الثابتة من خلال المسار الطبيعي لعملية التمثيل الغذائي الخلوي. تحت تأثير العوامل المختلفة ، يمكن أن تتغير قيمة النائب.

وجدت أبحاث MF تطبيقًا واسعًا في المختبرات الطبية الحيوية ، في الممارسة السريرية في تشخيص الأمراض المختلفة للجهاز العصبي المركزي والجهاز القلبي الوعائي والجهاز العضلي. عند أخذ مجموع bioel. يتم استخدام إمكانات من جذوع الأعصاب للعضلات والدماغ والقلب والأعضاء الأخرى ، ويتم استخدام الأقطاب الكهربائية السطحية. في بعض الحالات ، يتم استخدام أقطاب كهربائية داخل التجويف أو يتم إدخالها مباشرة في الأنسجة. لتسجيل قياس المجال المغناطيسي للخلايا الفردية ، غالبًا ما تستخدم الأقطاب الكهربائية الدقيقة داخل الخلايا وخارج الخلية. يتم توصيل الأقطاب الكهربائية بمضخم تيار مستمر أو تيار متردد. يمكن توصيل مكبر الصوت بجهاز للمعالجة الآلية للإشارات الكهربائية الحيوية. ترتبط آلية الحدوث بوجود مواد فيزيائية وكيميائية معينة. التدرجات بين أنسجة الجسم الفردية ، بين السائل المحيط بالخلية والسيتوبلازم ، بين العناصر الخلوية الفردية. يرجع التواجد في الخلايا الحية إلى التركيز غير المتكافئ للأيونات على الأسطح الداخلية والخارجية للغشاء ونفاذيةها المختلفة.

8. معادلة نيرست. إمكانات نيرست ، طبيعتها. جهد الغشاء الثابت. معادلة جولدمان-هودجكين

جهد الفعل - نبضة كهربائية تحدث بين الجانبين الداخلي والخارجي للغشاء وترجع إلى التغيرات في نفاذية أيون الغشاء.

المرحلة Pd.

1) مرحلة إزالة الاستقطاب -

مرحلة نزع الاستقطاب. تحت تأثير محفز إزالة الاستقطاب على خلية ، على سبيل المثال ، تيار كهربائي ، يحدث الاستقطاب الجزئي الأولي لغشاء الخلية دون تغيير نفاذه إلى أيونات. عندما يصل الاستقطاب إلى ما يقرب من 50٪ من قيمة العتبة (50٪ من عتبة الإمكانات) ، تزداد نفاذية غشاء الخلية لـ Na + ، وفي اللحظة الأولى ببطء نسبيًا. بطبيعة الحال ، يكون معدل دخول Na + في الخلية منخفضًا في هذه الحالة. خلال هذه الفترة ، وكذلك خلال المرحلة الأولى بأكملها (إزالة الاستقطاب) ، فإن القوة الدافعة التي تضمن دخول Na + إلى الخلية هي التركيز والتدرجات الكهربائية.

تذكر أن الخلية الداخلية مشحونة سلبًا (الشحنات المعاكسة تجذب بعضها البعض) ، وأن تركيز Na + خارج الخلية أكبر بمقدار 10-12 مرة من داخل الخلية. الشرط الذي يضمن دخول Na + إلى الخلية هو زيادة نفاذية غشاء الخلية ، والتي يتم تحديدها من خلال حالة آلية بوابة قنوات Na (في بعض الخلايا ، على وجه الخصوص ، في عضلات القلب ، في ألياف العضلات الملساء ، تلعب القنوات المسورة لـ Ca2 + دورًا مهمًا في حدوث PD). تعتمد مدة القناة التي يتم التحكم فيها كهربائيًا في الحالة المفتوحة على حجم إمكانات الغشاء. يتم تحديد إجمالي تيار الأيونات في أي لحظة من خلال عدد القنوات المفتوحة لغشاء الخلية. يختلف جزء القناة الأيونية الذي يواجه الفضاء خارج الخلية عن جزء القناة الذي يواجه داخل البيئة الخلوية (PG Kostyuk).

توجد آلية بوابة قنوات Na على الجانبين الخارجي والداخلي لغشاء الخلية ، وتكون آلية بوابة قنوات K على الجانب الداخلي (يتحرك K + خارج الخلية). تحتوي قنوات Na + على بوابات تنشيط m ، والتي توجد على الجزء الخارجي من غشاء الخلية (يتحرك Na + داخل الخلية أثناء الإثارة) ، وتعطيل / بوابات r ، الموجودة داخل غشاء الخلية. في حالة الراحة ، يتم إغلاق بوابات التنشيط ، ويكون التعطيل / بوابات r في الغالب (حوالي 80 ٪) مفتوحة ؛ بوابة تنشيط البوتاسيوم مغلقة أيضًا ، ولا توجد بوابات تعطيل لـ K +. يطلق بعض المؤلفين على w-gates سريعًا ، / r-gates بطيئًا ، لأنهم يتفاعلون لاحقًا في عملية إثارة الخلية من m-gates. ومع ذلك ، فإن رد الفعل اللاحق للبوابة / r يرتبط بتغيير في شحنة الخلية ، وكذلك البوابة m ، التي تفتح في عملية إزالة الاستقطاب لغشاء الخلية. تغلق I-gates في مرحلة الانعكاس ، عندما تصبح الشحنة داخل الخلية موجبة ، وهذا هو سبب إغلاقها. في هذه الحالة ، تتوقف الزيادة في ذروة AP. لذلك ، من الأفضل أن تسمى m-gates مبكرًا ، و A-gates متأخرًا.

عندما يصل استقطاب الخلية إلى قيمة حرجة (Ecr ، المستوى الحرج لإزالة الاستقطاب - CUD) ، والتي تكون عادةً -50 مللي فولت (القيم الأخرى ممكنة) ، تزداد نفاذية غشاء Na + بشكل حاد: عدد كبير من المعتمد على الجهد / بوابات p لقنوات Na واندفاع Na + الانهيار الجليدي إلى القفص. يمر ما يصل إلى 6000 أيون عبر قناة Na مفتوحة واحدة في 1 مللي ثانية. نتيجة للتدفق المكثف لـ Na + في الخلية ، تكون عملية إزالة الاستقطاب سريعة جدًا. يؤدي تطور إزالة الاستقطاب في غشاء الخلية إلى زيادة إضافية في نفاذه ، وبالطبع موصلية الصوديوم +: يتم فتح المزيد والمزيد من بوابات التنشيط لقنوات الصوديوم ، مما يمنح تيار الصوديوم في الخلية طابع عملية التجدد. نتيجة لذلك ، يختفي PP ويصبح مساويًا للصفر. هنا تنتهي مرحلة إزالة الاستقطاب.

2) مرحلة عودة الاستقطاب.

في هذه المرحلة ، لا تزال نفاذية غشاء الخلية لأيونات K + عالية ، وتستمر أيونات K + في ترك الخلية بسرعة وفقًا لتدرج التركيز. مرة أخرى ، تحتوي الخلية على شحنة سالبة بالداخل وشحنة موجبة بالخارج ، وبالتالي فإن التدرج الكهربائي يمنع K * من مغادرة الخلية ، مما يقلل من موصليةها ، على الرغم من استمرارها في المغادرة. يفسر ذلك حقيقة أن تأثير تدرج التركيز يكون أكثر وضوحًا من تأثير التدرج الكهربائي. وبالتالي ، فإن الجزء الهابط بأكمله من ذروة AP يرجع إلى إطلاق أيون K + من الخلية. في كثير من الأحيان ، في نهاية AP ، هناك تباطؤ في عودة الاستقطاب ، وهو ما يفسر بانخفاض نفاذية غشاء الخلية لأيونات K + وتباطؤ في خروجها من الخلية بسبب إغلاق القناة K بوابات. سبب آخر لتباطؤ تيار أيونات K + يرتبط بزيادة في الإمكانات الإيجابية للسطح الخارجي للخلية وتشكيل تدرج كهربائي موجه بشكل معاكس. يلعب أيون الصوديوم الدور الرئيسي في حدوث AP ، والذي يدخل الخلية مع زيادة نفاذية غشاء الخلية ويوفر الجزء الصاعد بالكامل من ذروة AP. عندما يتم استبدال أيون Na + الموجود في الوسط بأيون آخر ، على سبيل المثال ، الكولين ، أو عندما يتم حظر قنوات Na بواسطة tetrodotoxin ، لا يحدث AP في الخلية العصبية. ومع ذلك ، فإن نفاذية الغشاء لأيون K + تلعب أيضًا دورًا مهمًا. إذا تم منع زيادة نفاذية أيون K عن طريق رباعي إيثيل الأمونيوم ، فإن الغشاء ، بعد إزالة الاستقطاب ، يعاد الاستقطاب بشكل أبطأ بكثير ، فقط بسبب القنوات البطيئة غير المتحكم فيها (قنوات التسرب الأيوني) التي من خلالها سيغادر K + الخلية. دور أيونات Ca 2+ في حدوث AP في الخلايا العصبية غير مهم ، في بعض الخلايا العصبية يكون مهمًا ، على سبيل المثال ، في التشعبات لخلايا بركنجي المخيخية.

9. آلية عمل الأيونية التوليد المحتمل

تعتمد إمكانات العمل على تغييرات متسلسلة في التطور في النفاذية الأيونية لغشاء الخلية. تحت تأثير مادة مهيجة على الخلية ، تزداد نفاذية غشاء أيونات الصوديوم (الشكل 1) بشكل حاد بسبب تنشيط (فتح) قنوات الصوديوم. في هذه الحالة ، Na + أيونات حسب التركيز.

أرز. 1

في نفس الوقت ، Na أيونات+ على طول التدرج التركيزي يتحرك بشكل مكثف من الخارج - إلى الفضاء داخل الخلايا. يتم أيضًا تسهيل دخول أيونات الصوديوم إلى الخلية عن طريق التفاعل الكهروستاتيكي. نتيجة لذلك ، تصبح نفاذية غشاء Na 20 مرة أكبر من نفاذية أيونات K +.

نظرًا لأن تدفق Na + إلى الخلية يبدأ في تجاوز تيار البوتاسيوم من الخلية ، يحدث انخفاض تدريجي في إمكانات الراحة ، مما يؤدي إلى ارتداد - تغيير في علامة إمكانات الغشاء. في هذه الحالة ، يصبح السطح الداخلي للغشاء موجبًا فيما يتعلق بسطحه الخارجي. تتوافق هذه التغييرات في إمكانات الغشاء مع المرحلة الصاعدة من جهد الفعل (مرحلة إزالة الاستقطاب).

يتميز الغشاء بزيادة نفاذية أيونات الصوديوم فقط لفترة قصيرة جدًا من 0.2 - 0.5 مللي ثانية. بعد ذلك ، تنخفض نفاذية غشاء أيونات الصوديوم مرة أخرى ، ويزيد K +. نتيجة لذلك ، يتم إضعاف تدفق Na + إلى الخلية بشكل حاد ، ويزداد تدفق K + من الخلية (الشكل 2.).

أثناء جهد الفعل ، تدخل كمية كبيرة من Na + الخلية ، وتغادر أيونات K + الخلية. تتم استعادة التوازن الأيوني الخلوي نتيجة عمل Na +، K + - AT لمضخة الطور ، حيث يزداد نشاطها مع زيادة التركيز الداخلي لأيونات الصوديوم وزيادة التركيز الخارجي لـ K + أيونات. نظرًا لعمل مضخة الأيونات والتغير في نفاذية الغشاء لـ Na + و K + ، يتم استعادة تركيزها الأولي في الفضاء داخل وخارج الخلية تدريجيًا.

نتيجة هذه العمليات هي إعادة استقطاب الغشاء: تكتسب المحتويات الداخلية للخلية مرة أخرى شحنة سالبة فيما يتعلق بالسطح الخارجي للغشاء.

10. دورة القلب الميكانيكية. القلب مثل مضخة من 6 حجرات. صدمة حجم الدم الدقيقة. العمل قوة القلب

العمل الميكانيكي للقلب. الدورة القلبية.

يرتبط العمل الميكانيكي للقلب بانقباض عضلة القلب. عمل البطين الأيمن أقل بثلاث مرات من عمل البطين الأيسر. من وجهة نظر ميكانيكية ، فإن القلب عبارة عن مضخة للحركة الإيقاعية التي يسهلها الجهاز الصمامي. توفر الانقباضات الإيقاعية والاسترخاء للقلب تدفقًا مستمرًا للدم. يسمى انقباض عضلة القلب بالانقباض ، ويسمى ارتخاءها بالانبساط. مع كل انقباض بطيني ، يتم إخراج الدم من القلب إلى الشريان الأورطي والجذع الرئوي. في ظل الظروف العادية ، يتم تنسيق الانقباض والانبساط بشكل واضح في الوقت المناسب. الفترة ، بما في ذلك انقباض واحد واسترخاء لاحق للقلب ، تشكل دورة قلبية. تبلغ مدته عند الشخص البالغ 0.8 ثانية مع تكرار تقلصات من 70 إلى 75 مرة في الدقيقة. بداية كل دورة هي الانقباض الأذيني. تستغرق 0.1 ثانية. في نهاية الانقباض الأذيني ، يحدث الانبساط ، وكذلك الانقباض البطيني. يستمر الانقباض البطيني 0.3 ثانية. في وقت الانقباض ، يرتفع ضغط الدم في البطينين ، ويصل إلى 25 ملم زئبق في البطين الأيمن. الفن ، وعلى اليسار - 130 ملم زئبق. فن. في نهاية الانقباض البطيني ، تبدأ مرحلة الاسترخاء العام ، وتستمر 0.4 ثانية. بشكل عام ، تبلغ فترة استرخاء الأذينين 0.7 ثانية ، وفترة استرخاء البطينين 0.5 ثانية. تكمن الأهمية الفسيولوجية لفترة الاسترخاء في أنه خلال هذا الوقت ، تحدث عمليات التمثيل الغذائي بين الخلايا والدم في عضلة القلب ، أي استعادة القدرة على العمل لعضلة القلب.

المؤشرات الرئيسية لعمل القلب

الحجم الانقباضي (السكتة الدماغية) هو حجم الدم المطرود من القلب في انقباض واحد. يبلغ متوسط ​​\ u200b \ u200b عند الراحة عند الشخص البالغ 150 مل (75 مل لكل بطين). بضرب الحجم الانقباضي في عدد النبضات في الدقيقة ، يمكنك إيجاد حجم الدقائق. بمتوسط ​​4.5 - 5.0 لتر. الأحجام الانقباضية والدقيقة غير مستقرة ، فهي تتغير بشكل كبير اعتمادًا على الإجهاد البدني والعاطفي.

عمل القلب

Ac = Alj + Apj

Apj = 0.2Alj

Alzh \ u003d R * Vsp + (mv 2/2)

م = الكثافة لكل حجم صدمة

أس \ u003d 1.2 Vsp (P + الكثافة * ع 2/2)

عمل القلب أثناء الانقباض الأول يساوي 1 ي تقريبًا

قوة القلب N = Ac

11. آلية تحول نبضي طرد الدم من القلب إلى تدفق الدم المستمر في الشرايين. نظرية الغرفة النابضة. نبض ، موجة نبضية. القلب المحيطي

نظرًا لحقيقة أن الدم يقذفه القلب في أجزاء منفصلة ، فإن تدفق الدم في الشرايين له طابع نابض ، وبالتالي فإن السرعات الخطية والحجمية تتغير باستمرار: فهي في الحد الأقصى في الشريان الأورطي والشريان الرئوي في وقت حدوث البطين. الانقباض والنقصان أثناء الانبساط. في الشعيرات الدموية والأوردة ، يكون تدفق الدم ثابتًا ، أي أن سرعته الخطية ثابتة. في تحول تدفق الدم النابض إلى ثابت ، فإن خصائص جدار الشرايين مهمة. يحدد التدفق المستمر للدم في جميع أنحاء نظام الأوعية الدموية الخصائص المرنة الواضحة للشريان الأورطي والشرايين الكبيرة. في نظام القلب والأوعية الدموية ، يتم إنفاق جزء من الطاقة الحركية التي يطورها القلب أثناء الانقباض على مد الشريان الأورطي والشرايين الكبيرة الممتدة منه.

تشكل الأخيرة غرفة مرنة ، أو مضغوطة ، يدخل فيها حجم كبير من الدم ، مما يؤدي إلى شدها ؛ في الوقت نفسه ، يتم تحويل الطاقة الحركية التي يطورها القلب إلى طاقة التوتر المرن لجدران الشرايين. عندما ينتهي الانقباض ، تميل جدران الشرايين المتمددة إلى الهروب ودفع الدم إلى الشعيرات الدموية ، مما يحافظ على تدفق الدم أثناء الانبساط.

يُطلق على النبض الشرياني اسم التذبذبات الإيقاعية لجدار الشريان ، بسبب زيادة الضغط خلال فترة الانقباض.

تحدث الموجة النبضية ، أو التغيرات التذبذبية في قطر أو حجم الأوعية الشريانية ، بسبب موجة زيادة الضغط التي تحدث في الشريان الأورطي في وقت طرد الدم من البطينين. في هذا الوقت ، يرتفع الضغط في الشريان الأورطي بشكل حاد ويتمدد جداره. تنتشر موجة الضغط المتزايد واهتزازات جدار الأوعية الدموية الناتجة عن هذا التمدد بسرعة معينة من الشريان الأورطي إلى الشرايين والشعيرات الدموية ، حيث تنطلق الموجة النبضية.

القلب المحيطي

مع الانقباضات المختلفة ، تعمل الألياف العضلية على الأوعية الدموية الموازية لها ، وفي شكل العديد من المضخات الدقيقة داخل العضل ، تمتص الدم الشرياني عند مدخل العضلة ، مما يسهل عمل ضخ القلب ، ويدفع هذا الدم من خلاله الأوعية العضلية وضخها عند خروج العضلات والهيكل العظمي من الدم الوريدي إلى القلب بطاقة تتجاوز الحد الأقصى لضغط الشرايين بمقدار 2-3 مرات. إذا كان القلب كما نعلم يضخ الدم الشرياني بضغط 120 ملم زئبق. الفن. ، إذن فالعضلة الهيكلية قادرة على ضخ الدم الوريدي بقوة 200 ، 250 وحتى 300 ملم زئبق. فن ، إعادته إلى القلب ليملأه.

العضلة المعزولة تمامًا عن الجسم ، والمحاطة بدائرة دوران اصطناعية ، قادرة على تحريك الدم بشكل مستقل حول هذه الدائرة في صورة ومثال القلب أثناء الانقباض. لذلك ، يمكن تسميته "القلب المحيطي" (PS). من المهم للغاية أن تعمل هذه "القلوب المحيطية" العديدة - وهناك أكثر من 1000 منها في عدد العضلات الهيكلية في الإنسان - بشكل مستقل كمضخات شفط وحقن صغيرة ليس فقط أثناء أنواع مختلفة من الانقباضات: إيقاعي ، غير منتظم ، منشط ، كزاز ، وتوتر عضلي ، وما إلى ذلك ، ولكن أيضًا تحت التوتر. خلاف ذلك ، يمكننا القول أنه ليس لديهم "عاطل".

12. الديناميكا الدموية في وعاء واحد. معادلة باوزل. المقاومة الهيدروليكية. قوانين ديناميكا الدم على مستوى النظام

الديناميكا الدموية - حركة الدم عبر الأوعية ، الناتجة عن الاختلاف في الضغط الهيدروستاتيكي في أجزاء مختلفة من الدورة الدموية (ينتقل الدم من منطقة ذات ضغط مرتفع إلى منطقة ذات ضغط منخفض).

نحن نعتبر أن الوعاء الفردي هو أنبوب ذو مقطع عرضي دائري ، ممتد مقارنة بأبعاده العرضية. تُفهم مرونة الجدران على أنها إمكانية تغيير المقطع العرضي للأوعية تحت تأثير الضغط.

أثبت Poeisel بشكل تجريبي أن متوسط ​​سرعة تدفق السائل الصفحي عبر أنبوب دائري أفقي ضيق لمقطع عرضي ثابت يتناسب طرديًا مع فرق الضغط P1 و P2 عند مدخل ومخرج الأنبوب ، ومربع نصف قطر الأنبوب ، وعكسًا يتناسب مع طول الأنبوب l واللزوجة n.

Vav = (R (in kV) / 8n) * (P1 - P2) / لتر

المقاومة الهيدروليكية ، مقاومة حركة السوائل (والغازات) عبر الأنابيب والقنوات وما إلى ذلك ، بسبب لزوجتها.

ث \ u003d 8nl / pi r (في 4 ملاعق كبيرة)

تسمى القيمة w المقاومة الهيدروليكية. يتناسب عكسياً مع القوة الرابعة لنصف القطر وبالتالي يزداد بشكل ملحوظ مع تناقص نصف قطر الأنبوب.

القوة التي تخلق الضغط في الأوعية الدموية هي القلب. في الشخص في منتصف العمر ، مع كل انقباض للقلب ، يتم دفع 60-70 مل من الدم (الحجم الانقباضي) أو 4-5 لتر / دقيقة (الحجم الدقيق) في الأوعية الدموية. القوة الدافعة للدم هي فرق الضغط الذي يحدث في بداية ونهاية الأنبوب.

في جميع أجزاء نظام الأوعية الدموية تقريبًا ، يكون تدفق الدم صفحيًا بطبيعته - حيث يتحرك الدم في طبقات منفصلة موازية لمحور الوعاء الدموي. في الوقت نفسه ، تظل الطبقة المجاورة لجدار الوعاء ثابتة من الناحية العملية ، وتنزلق الطبقة الثانية على طول هذه الطبقة ، وتنزلق الطبقة الثالثة بدورها على طولها ، وما إلى ذلك. تشكل العناصر المكونة للدم التدفق المركزي والمحوري ، تتحرك البلازما بالقرب من جدار الوعاء الدموي. وبالتالي ، كلما كان قطر الوعاء أصغر ، كلما اقتربت الطبقات المركزية من الجدار ، وكلما تباطأت سرعتها بسبب التفاعل اللزج مع الجدار. بشكل عام ، هذا يعني أن سرعة تدفق الدم في الأوعية الصغيرة أقل منها في الأوعية الكبيرة. من السهل التحقق من صحة هذا الوضع من خلال مقارنة سرعات تدفق الدم في أجزاء مختلفة من سرير الأوعية الدموية. في الشريان الأورطي 50-70 سم / ثانية ، في الشرايين - من 40 إلى 10 ، الشرايين - 10–0.1 ، الشعيرات الدموية - أقل من 0.1 ، الأوردة - أقل من 0.3 ، الأوردة - 0 ، 3 - 5.0 ، الوريد الأجوف - 5-20 سم / ثانية.

جنبا إلى جنب مع الصفحي في نظام الأوعية الدموية ، هناك حركة مضطربة مع دوامة مميزة من الدم. تتحرك جزيئات الدم ليس فقط بالتوازي مع محور الوعاء الدموي ، كما هو الحال في تدفق الدم الصفحي ، ولكن أيضًا بشكل عمودي عليه. نتيجة هذه الحركة المعقدة هي زيادة كبيرة في الاحتكاك الداخلي للسائل. في هذه الحالة ، لن يكون معدل تدفق الدم الحجمي متناسبًا مع تدرج الضغط ، ولكنه يساوي تقريبًا الجذر التربيعي له. عادة ما تحدث الحركة المضطربة في أماكن تفرع الشرايين وتضييقها ، في مناطق الانحناءات الشديدة في الأوعية.

الدم هو تعليق العناصر المكونة في محلول ملحي غرواني ، وله لزوجة معينة ، وهي ليست قيمة ثابتة. عندما يتدفق الدم عبر أنبوب شعري يقل قطره عن 1 مم ، تنخفض اللزوجة. يؤدي الانخفاض اللاحق في قطر الشعيرات الدموية إلى تقليل لزوجة الدم المتدفق. تفسر هذه المفارقة الديناميكية الدموية بحقيقة أنه أثناء حركة الدم ، تتركز خلايا الدم الحمراء في مركز التدفق. تتكون الطبقة القريبة من الجدار من بلازما نقية ذات لزوجة أقل بكثير ، والتي تنزلق عليها العناصر المشكلة بسهولة. ونتيجة لذلك تتحسن ظروف تدفق الدم وينخفض ​​الضغط مما يعوض بشكل عام عن زيادة لزوجة الدم وانخفاض سرعة جريانه في الشرايين الصغيرة. ويرافق الانتقال من التدفق الصفحي إلى تدفق الدم المضطرب زيادة كبيرة في مقاومة تدفق الدم.

عادة ما يتم تحديد العلاقة بين طبيعة تدفق السوائل في الأنابيب الصلبة والضغط من خلال صيغة Poiseuille. باستخدام هذه الصيغة ، يمكنك حساب المقاومة R لتدفق الدم اعتمادًا على لزوجته Yu وطول l ونصف قطر الوعاء:

يمكن تمثيل نظام الأوعية الدموية ككل كأنابيب متسلسلة ومتوازية متصلة بأطوال وأقطار مختلفة. في حالة الاتصال المتسلسل ، تكون المقاومة الكلية هي مجموع مقاومات الأوعية الفردية:

R \ u003d R 1 + R 2 + ... + R n.

مع اتصال متوازي ، يتم حساب قيمة المقاومة باستخدام صيغة مختلفة:

1 / ص = 1 / ص 1 + 1 / ص 2 + ... + + 1 / ر.

مع الأخذ في الاعتبار تعقيد هندسة أوعية الكائن الحي بأكمله ، وتنوعه ، اعتمادًا على فتح وإغلاق المحولات ، والضمانات ، ودرجة تقلص العضلات الملساء ، ومرونة الجدران ، والتغيرات في لزوجة الدم وغيرها لأسباب ، من الصعب حساب قيمة مقاومة الأوعية الدموية في الظروف الحقيقية. لذلك ، من المعتاد تعريفه على أنه حاصل قسمة ضغط الدم P على الحجم الدقيق للدم Q:

بالنسبة لنظام الأوعية الدموية في الجسم ككل ، فإن هذه الصيغة قابلة للتطبيق فقط إذا كان الضغط في نهاية النظام ، أي في الوريد الأجوف بالقرب من المكان الذي تتدفق فيه إلى القلب ، سيكون قريبًا من الصفر. وفقًا لذلك ، إذا كان من الضروري حساب مقاومة قسم منفصل من نظام الأوعية الدموية ، فإن الصيغة تأخذ الشكل

R = P 1 --P 2 / Q

تعكس قيم P 1 و P 2 الضغط في بداية ونهاية القسم المحدد.

يبلغ القلب عن الطاقة الحركية الأساسية اللازمة لحركة الدم أثناء الانقباض. يتم إنفاق جزء من هذه الطاقة على دفع الدم ، ويتم تحويل الجزء الآخر إلى طاقة كامنة للجدار المرن للشريان الأورطي ، والشرايين الكبيرة والمتوسطة التي تتمدد أثناء الانقباض. تعتمد خصائصها على وجود الألياف المرنة والكولاجينية ، والتي تزيد قابليتها للتمدد بنحو ستة أضعاف ، على سبيل المثال ، الخيوط المطاطية ذات السماكة نفسها. أثناء الانبساط ، يتم تحويل طاقة جدار الأبهر والأوعية الدموية إلى الطاقة الحركية لحركة الدم.

بالإضافة إلى المرونة والقابلية للتمدد ، أي الخصائص السلبية ، تتمتع الأوعية أيضًا بالقدرة على الاستجابة بفعالية للتغيرات في ضغط الدم فيها. عندما يزداد الضغط ، تنقبض العضلات الملساء للجدران ويقل قطر الوعاء الدموي. وبالتالي ، فإن تدفق الدم النابض الناتج عن وظيفة القلب ، بسبب خصائص الشريان الأورطي والأوعية الكبيرة ، ينخفض ​​ويصبح مستمرًا نسبيًا.

المؤشرات الرئيسية لديناميكا الدم هي السرعة الحجمية ومعدل الدورة الدموية والضغط في مناطق مختلفة من نظام الأوعية الدموية.

تحدد السرعة الحجمية لحركة الدم مقدارها (بالملليترات) التي تتدفق عبر المقطع العرضي للوعاء لكل وحدة زمنية (دقيقة واحدة). سرعة تدفق الدم الحجمي تتناسب طرديا مع انخفاض الضغط في بداية ونهاية الوعاء وتتناسب عكسيا مع مقاومته لتدفق الدم. في الجسم ، يتوافق تدفق الدم من القلب مع تدفقه إليه. هذا يعني أن حجم الدم المتدفق لكل وحدة زمنية عبر الجهاز الشرياني والوريدي بأكمله للدورة الدموية الجهازية والرئوية هو نفسه.

تحدد السرعة الخطية لحركة الدم (v) سرعة حركة جزيئاتها على طول الوعاء في التدفق الصفحي. يتم التعبير عنها بالسنتيمتر في الثانية ويتم تعريفها على أنها نسبة معدل تدفق الدم الحجمي Q إلى منطقة المقطع العرضي للوعاء pr 2:

القيمة التي يتم الحصول عليها بهذه الطريقة هي مؤشر متوسط ​​بحت ، حيث أنه وفقًا لقوانين الحركة الصفحية ، تكون سرعة حركة الدم في وسط الوعاء قصوى وتنخفض في الطبقات المجاورة لجدار الأوعية الدموية.

تختلف السرعة الخطية لتدفق الدم أيضًا في أجزاء معينة من السرير الوعائي على طول شجرة الأوعية الدموية. يعتمد ذلك على المساحة الإجمالية لتجويف السفن من هذا العيار في المنطقة قيد الدراسة. يتميز الشريان الأورطي بأصغر مقطع عرضي ، وبالتالي تكون سرعة حركة الدم فيه أكبر - 50-70 سم / ثانية. تمتلك الشعيرات الدموية أكبر مساحة مقطعية إجمالية ؛ في الثدييات ، تكون أكبر بحوالي 600-800 مرة من مساحة المقطع العرضي للشريان الأورطي. وفقًا لذلك ، تبلغ سرعة الدم هنا حوالي 0.05 سم / ثانية. في الشرايين ، 20-40 سم / ثانية ، في الشرايين - 0.5 سم / ثانية. نظرًا لحقيقة أنه عندما تندمج الأوردة ، ينخفض ​​تجويفها الكلي ، تزداد السرعة الخطية لتدفق الدم مرة أخرى ، لتصل إلى 20 سم / ثانية في الوريد الأجوف (الشكل 9.30).

يُدفع الدم في أجزاء منفصلة ، بحيث ينبض الدم في الشريان الأبهر والشرايين. في الوقت نفسه ، تزداد سرعته الخطية في مرحلة الانقباض وتنخفض أثناء الانبساط. في الشبكة الشعرية ، بسبب السمات الهيكلية للشرايين التي تسبقها ، تختفي صدمات النبض وتصبح السرعة الخطية لتدفق الدم ثابتة.

وثائق مماثلة

الأسس الفيزيائية لاستخدام تقنية الليزر في الطب. أنواع الليزر ومبادئ التشغيل. آلية تفاعل إشعاع الليزر مع الأنسجة البيولوجية. طرق الليزر الواعدة في الطب والبيولوجيا. معدات الليزر الطبية ذات الإنتاج الضخم.

الملخص ، تمت الإضافة في 08/30/2009


يؤدي ثنائي القطب لتخطيط القلب الكهربائي (وفقًا لأينتهوفن). موقع أقطاب الصدر لتخطيط القلب. رسم الخرائط البكر. تشكيل المحور الكهربائي للقلب ، خارج الانقباض. آلية حدوث الموجة P و T و P-Q و ST ومركب QRS.

عرض تقديمي ، تمت إضافة 01/08/2014


مفهوم المترولوجيا والتقييس والتاريخ والمراحل الرئيسية للتطوير واللوائح والإطار القانوني. قيمة تخطيط القلب في الطب الحديث ، آلية تنفيذه. الإثبات والتحسين من التحقق من تخطيط القلب.

أطروحة ، تمت إضافة 02/15/2014


مصدر للطاقة اللازمة لحركة الدم عبر الأوعية. الوظيفة الرئيسية للقلب. موقع القلب في التجويف الصدري. متوسط ​​حجم قلب بالغ. عمل البطينين الأيمن والأيسر ، الصمام التاجي والأبهري.

عرض تقديمي ، تمت إضافة 12/25/2011


الأسس الفسيولوجية لتخطيط القلب. قمة نبضة القلب. الطرق الرئيسية لدراسة أصوات القلب ، مخطط النقاط الرئيسية لسماعهم. المكونات الرئيسية لتخطيط القلب الطبيعي وغير الطبيعي (موجات ، فترات ، شرائح).

عرض تقديمي ، تمت إضافة 01/08/2014


اكتشاف الأشعة السينية بواسطة Wilhelm Roentgen ، وتاريخ وأهمية هذه العملية في التاريخ. جهاز أنبوب الأشعة السينية والعلاقة بين عناصره الرئيسية ومبادئ التشغيل. خصائص الأشعة السينية وتأثيرها البيولوجي ودورها في الطب.

عرض تقديمي ، تمت الإضافة بتاريخ 11/21/2013


تاريخ اكتشاف الأشعة السينية. آلية إنتاجه باستخدام أنبوب الكاثود. التأثيرات البيولوجية للأشعة السينية. تطبيقه في الطب والعلوم. التصوير المقطعي بالشعاع الإلكتروني. تأثير القطع الأثرية على جودة الصورة أثناء المسح.

عرض تقديمي ، تمت الإضافة 03/29/2016


صيغ لحساب النتاج القلبي أو حجم السكتة الدماغية. العوامل التي تزيد من حجم الدم الدقيق. النشاط الميكانيكي للقلب ومبدأ تخطيط القلب. المؤشرات العامة للنشاط الميكانيكي للقلب. أنواع التأثيرات التنظيمية على القلب.

عرض تقديمي ، تمت إضافة 12/13/2013


الخصائص الفيزيائية للصوت. مفهوم الموجات فوق الصوتية ومبدأ تشغيل بواعث الكهروميكانيكية. التطبيقات الطبية البيولوجية للموجات فوق الصوتية. طرق التشخيص والبحث: تنظير الصدى ثنائي الأبعاد والدوبلر ، التصور على التوافقيات.

عرض تقديمي ، تمت الإضافة في 02/23/2013


تنظيم الأغشية. نقل المواد عبر الأغشية. الآلية المركزية لتنظيم الجهاز التنفسي. نفرون هو وحدة هيكلية ووظيفية في الكلى. الوصلات الوظيفية بين منطقة ما تحت المهاد والغدة النخامية. مشكلة توطين الوظائف في القشرة الدماغية.

اسم الجسم حرإذا لم تقتصر تحركاتها على شيء. يسمى الجسم الذي تكون حركته محدودة بأجسام أخرى ليس حر، والأجسام التي تحد من حركة هذا الجسم ، - روابطعند نقاط الاتصال ، تنشأ قوى التفاعل بين الجسم المعطى والروابط. يتم استدعاء القوى التي تعمل بها الروابط على جسم معين تفاعلات السندات.

مبدأ الافراج: يمكن اعتبار أي جسم غير حر حرًا إذا تم استبدال عمل الروابط بردود أفعالها المطبقة على الجسم المحدد.في الإحصائيات ، يمكن تحديد تفاعلات الروابط تمامًا باستخدام شروط أو معادلات توازن الجسم ، والتي سيتم تحديدها لاحقًا ، ولكن يمكن تحديد اتجاهاتها في كثير من الحالات من خلال فحص خصائص الروابط. كمثال بسيط ، في الشكل. 1.14 ، ولكن يتم تمثيل الجسم ، والنقطة M متصلة بالنقطة الثابتة O بمساعدة قضيب ، يمكن إهمال وزنه ؛ نهايات القضيب لها مفصلات تسمح بحرية الدوران. في هذه الحالة ، يعمل القضيب OM كحلقة وصل للجسم ؛ يتم التعبير عن القيد على حرية الحركة للنقطة M في حقيقة أنها مجبرة على أن تكون على مسافة ثابتة من النقطة O. يجب توجيه قوة العمل على مثل هذا القضيب على طول الخط المستقيم OM ، ووفقًا لـ بديهية 4 ، يجب توجيه قوة رد الفعل للقضيب (رد الفعل) R على طول نفس الخط المستقيم. وهكذا ، فإن اتجاه رد فعل القضيب يتزامن مع OM المباشر (الشكل 1.14 ، ب). وبالمثل ، يجب توجيه قوة رد فعل الخيط المرن غير المرن على طول الخيط. على التين. يوضح الشكل 1.15 جسمًا معلقًا على خيطين وتفاعلات الخيوط R 1 و R 2. تنقسم القوى المؤثرة على الجسم غير الحر إلى فئتين. تتكون إحدى الفئات من قوى لا تعتمد على الروابط ، والأخرى هي تفاعلات الروابط. في الوقت نفسه ، تكون ردود أفعال الروابط سلبية بطبيعتها - فهي تنشأ بسبب تأثير قوى الفئة الأولى على الجسم. تسمى القوى التي لا تعتمد على الروابط النشطة ، وتسمى تفاعلات الروابط القوى السلبية. على التين. 1.16 ، وفي الجزء العلوي توجد قوتان نشطتان F 1 و F 2 متساويتان في القيمة المطلقة ، وتمتد القضيب AB ، أدناه هي التفاعلات R 1 و R 2 للقضيب الممتد. على التين. 1.16 ، b ، القوى النشطة F 1 و F 2 لضغط القضيب موضحة أدناه ، التفاعلات R 1 و R 2 للقضيب المضغوط.

نحن نتفق على النظر في الجسد حر إذا لم تقتصر تحركاتها على شيء. يسمى الجسم الذي تكون حركته محدودة بأجسام أخرى ليس حر والأجسام التي تحد من حركة هذا الجسم ، روابط . عند نقاط الاتصال ، تنشأ قوى التفاعل بين الجسم المعطى والروابط. يتم استدعاء القوى التي تعمل بها الروابط على جسم معين تفاعلات السندات . عند سرد جميع القوى المؤثرة على جسم معين ، يجب أيضًا مراعاة قوى الاتصال هذه (تفاعلات الروابط).

في الميكانيكا ، يتخذون الموقف التالي ، الذي يطلق عليه أحيانًا مبدأ التحرير: لا يمكن اعتبار أي جسم غير حر حرًا إلا إذا تم استبدال عمل الروابط بردود أفعالها المطبقة على الجسم المعطى.

في الإحصائيات ، يمكن تحديد تفاعلات الروابط تمامًا باستخدام شروط أو معادلات توازن الجسم ، ولكن يمكن تحديد اتجاهاتها في كثير من الحالات من خلال فحص خصائص الروابط. كمثال بسيط ، ضع في اعتبارك الجسم ، نقطة موهو متصل بنقطة ثابتة عنباستخدام قضيب ، يمكن إهمال وزنه ؛ نهايات القضيب لها مفصلات تسمح بحرية الدوران. في هذه الحالة ، يعمل القضيب كحلقة وصل للجسم. OM. تقييد حرية حركة نقطة ميتم التعبير عنها في حقيقة أنها مجبرة على أن تكون على مسافة ثابتة من النقطة عن. ولكن ، كما رأينا أعلاه ، يجب توجيه القوة المؤثرة على مثل هذا القضيب في خط مستقيم OM. وفقًا للبديهية 4 ، قوة رد فعل القضيب (رد فعل) صيجب أن يكون في نفس الخط المستقيم. وهكذا ، فإن اتجاه رد فعل القضيب يتزامن مع الخط المستقيم OM. (في حالة قضيب منحني عديم الوزن - على طول خط مستقيم يربط بين طرفي القضيب).

وبالمثل ، يجب توجيه قوة رد فعل الخيط المرن غير المرن على طول الخيط. على التين. جسم معلق على خيطين وتظهر ردود أفعال الخيوط. R1و R2.

في الحالة العامة ، يمكن تقسيم القوى المؤثرة على جسم غير حر (أو على نقطة مادية غير حرة) إلى فئتين. تتكون إحدى الفئات من قوى لا تعتمد على الروابط ، وتتكون الفئة الأخرى من تفاعلات الروابط. في الوقت نفسه ، فإن ردود فعل الروابط ، في جوهرها ، سلبية بطبيعتها. تنشأ فقط بقدر ما تؤثر قوى معينة من الفئة الأولى على الجسم. لذلك ، يتم استدعاء القوى التي لا تعتمد على القيود نشيط القوات (تسمى أحيانًا منح ) ، وتفاعلات السندات سلبي القوات.

على التين. يظهر الشكل 1.16 في الأعلى قوتان نشطتان متساويتان في المعامل F1و F2، وتمتد القضيب AB، ردود الفعل موضحة أدناه R1و R2امتدت قضيب. على التين. تظهر القوى النشطة F1و F2، ضغط القضيب ، ردود الفعل موضحة أدناه R1و R2قضيب مضغوط.

دعونا نفكر في بعض الأنواع الأكثر شيوعًا من الروابط ونوضح الاتجاهات المحتملة لردود أفعالهم. يتم تحديد وحدات التفاعل بواسطة القوى النشطة ولا يمكن العثور عليها حتى يتم تحديد الأخيرة بطريقة معينة. في هذه الحالة ، سوف نستخدم بعض التمثيلات المبسطة التي توضح الخصائص الفعلية للوصلات الحقيقية.

1. إذا استقر جسم صلب على سطح أملس تمامًا (بدون احتكاك) ، فإن نقطة تلامس الجسم بالسطح يمكن أن تنزلق بحرية على طول السطح ، ولكنها لا تستطيع التحرك على طول السطح الطبيعي. يتم توجيه رد فعل السطح الأملس بشكل مثالي على طول المعتاد العادي للأسطح الملامسة.

إذا كان الجسم الصلب له سطح أملس ويستند على نقطة ، إذن يتم توجيه التفاعل على طول سطح الجسم نفسه.

إذا كان الجسم الصلب يستقر مع طرفه على الزاوية ، فإن الاتصال يمنع الطرف من التحرك أفقيًا وعموديًا. تبعا لذلك ، رد الفعل صيمكن تمثيل الزاوية بمكونين - أفقي صوعمودي ص، التي يتم تحديد مقاديرها واتجاهاتها في نهاية المطاف من قبل القوى المعينة.

2. مفصل كروي يسمى الجهاز الذي ينشئ نقطة ثابتة عنمن الجسم المدروس (مركز المفصلة). إذا كان سطح التلامس الكروي أملسًا بشكل مثالي ، فإن رد فعل المفصلة الكروية يكون له اتجاه طبيعي على هذا السطح. لذلك ، فإن الشيء الوحيد المعروف عن التفاعل هو أنه يمر عبر مركز المفصلة عن. يمكن أن يكون اتجاه التفاعل موجودًا ويتم تحديده في كل حالة محددة ، اعتمادًا على القوى المعينة والمخطط العام لإصلاح الجسم. وبالمثل ، من المستحيل تحديده مسبقًا اتجاه رد الفعل تحمل الاتجاه .

3. محمل محوري أسطواني . يمر رد فعل مثل هذا الدعم عبر محوره ، ويمكن أن يكون اتجاه رد فعل الدعم موجودًا (في المستوى العمودي على محور الدعم).

4. محمل محوري أسطواني يمنع حركة النقطة الثابتة للجسم على طول المستوى العمودي على مستوى الدعم. رد فعل مثل هذا الدعم له أيضًا اتجاه هذا العمودي.

5. تحمل الدفع. محمل الدفع هو اتصال بمفصلة أسطوانية بمستوى مرجعي. يسمح هذا الاتصال للعمود بالدوران حول محوره والتحرك على طوله ، ولكن في اتجاه واحد فقط.

تفاعل محمل الدفع هو مجموع تفاعل محمل أسطواني يقع في مستوى عمودي على محوره (في الحالة العامة ، يمكن أن يتحلل إلى مكونات ص 1 و ص 2) ، ورد الفعل الطبيعي للطائرة المرجعية ص 3 .

يمكن فرض عدة روابط ، ربما من أنواع مختلفة ، على نفس الجسم في نفس الوقت. ثلاثة أمثلة من هذا النوع موضحة في الشكل. على التين. يتم عرض أنظمة القوى المقابلة. وفقًا لمبدأ الحرية ، يتم التخلص من الروابط واستبدالها بردود فعل.

6. ردود فعل رود موجهة على طول القضبان (الرسم التخطيطي العلوي) ؛ من المفترض أن القضبان عديمة الوزن ومتصلة بالجسم وتدعم بمساعدة المفصلات.

تفاعلات الأسطح الملساء تمامًاموجه على طول الأسطح العادية إلى هذه الأسطح (رسمان بيانيان سفليان). بالإضافة إلى ذلك ، رد فعل محمل أسطواني عند النقطة أ(الرسم التخطيطي الأوسط) يجب ، على أساس النظرية على ثلاث قوى غير متوازية ، أن تمر عبر نقطة تقاطع خطوط عمل القوى Fو R2-نقطة مع.

7. رد فعل R1 خيط مرن تمامًا وغير قابل للتمدد وخفيف الوزن موجه على طول الخيط (الرسم البياني السفلي).

في الأنظمة الميكانيكية التي تشكلت عن طريق التعبير عن العديد من الأجسام الصلبة ، جنبًا إلى جنب مع الوصلات الخارجية (الدعامات) ، هناك إتصال داخلي . في هذه الحالات ، يفكك المرء عقليًا في بعض الأحيان النظام ويستبدل المهملة ليس فقط الروابط الخارجية ، ولكن أيضًا الروابط الداخلية مع ردود الفعل المقابلة. مثال على هذا النوع حيث يتم توصيل جسدين بواسطة مفصل مع، كما هو مبين في الشكل. لاحظ أن القوات R2و R3تساوي بعضها البعض في القيمة المطلقة ، ولكنها موجهة بشكل معاكس (وفقًا للبديهية 4).

لاحظ أن قوى التفاعل بين النقاط الفردية لجسم معين تسمى داخلي ، والقوى التي تعمل على جسم معين وتسببها أجسام أخرى تسمى خارجي . ويترتب على ذلك أن تفاعلات الروابط هي قوى خارجية لجسم معين.