Каква е разликата между активни сили и реактивни сили. Локално и разпространяващо се възбуждане

Нека се съгласим да наречем тялото свободно, ако неговите движения не са ограничени от нищо. Тяло, чиито движения са ограничени от други тела, се наричат ​​несвободни, а телата, които ограничават движенията на това тяло, се наричат ​​връзки. Както вече споменахме, в точките на контакт възникват сили на взаимодействие между дадено тяло и връзки. Силите, с които връзките действат върху дадено тяло, се наричат ​​реакции на връзките.

Силите, които не зависят от връзките, се наричат ​​активни сили (дадени), а реакциите на връзките се наричат ​​пасивни сили.

В механиката се приема следната позиция, понякога наричана принцип на освобождението: всяко несвободно тяло може да се счита за свободно, ако действията на връзките се заменят с техните реакции, приложени към даденото тяло.

В статиката реакциите на връзките могат да бъдат напълно определени с помощта на условията или уравненията на равновесието на тялото, които ще бъдат установени по-късно, но техните посоки в много случаи могат да бъдат определени от разглеждането на свойствата на връзките:

Основните видове връзки:

1. Ако твърдо тяло лежи върху идеално гладка (без тръни) повърхност, тогава точката на контакт на тялото с повърхността може да се плъзга свободно по повърхността, но не може да се движи в посоката по нормалата към повърхността. Реакцията на идеално гладка повърхност е насочена по общата нормала към контактуващите повърхности.

Ако тялото има гладка повърхност и опира в точка, тогава реакцията е насочена по нормалата към повърхността на самото тяло.

2. Сферична става.

3. Цилиндричната панта се нарича неподвижна опора. Реакцията на такава опора минава през нейната ос и посоката на реакцията може да бъде всяка (в равнина, успоредна на оста на опората).

4. Цилиндрична шарнирна - подвижна опора.

ОСНОВНИ ЗАДАЧИ НА СТАТИКАТА.

1. Задачата за намаляване на системата от сили: как тази система може да бъде заменена с друга, по-специално най-простата, еквивалентна на нея?

2. Проблемът за равновесието: на какви условия трябва да отговаря една система от сили, приложени към дадено тяло, за да бъде то балансирана система?

Първата основна задача е важна не само в статиката, но и в динамиката. Вторият проблем често се поставя в случаите, когато равновесието със сигурност е налице. В този случай условията на равновесие установяват връзка между всички сили, приложени към тялото. В много случаи, използвайки тези условия, е възможно да се определят поддържащите реакции. Въпреки че сферата на интерес на статиката на твърдото тяло не се ограничава до това, трябва да се има предвид, че определянето на реакциите на връзките (външни и вътрешни) е необходимо за последващото изчисляване на здравината на конструкциите.

Според учението на това произведение, зад всички неща стоят два основни закона, наречени съответно Закон на трите и Закон на седемте. Тези два закона са основни.

От гледна точка на това учение, Вселената е създадена: ние живеем, първо, в създадена и, второ, подредена Вселена. Ако Вселената беше хаос, нямаше да има нито ред, нито закони. Космос буквално означава ред, различен от хаоса. Ако светът беше хаос, изучаването на законите на материята и т.н. би било невъзможно. Науката не би могла да съществува.

Законът на трите е законът на трите сили на творчеството

Този закон гласи, че три сили трябва да влязат във всяко проявление. Всяко проявление във Вселената е резултат от комбинация от три сили. Трите сили се наричат ​​активна сила, пасивна сила и неутрализираща сила.

Активната сила се нарича 1-ва сила.

Пасивната мощност се нарича 2-ра мощност.

Неутрализиращата сила се нарича 3-та сила.

1-ва сила - може да се определи като инициативна сила,

2-ра сила - като сила на съпротива или реакция,

3-та сила - като балансиращ или корелативен принцип, или свързваща сила, или точка на приложение.

Тези три сили се намират както в природата, така и в човека. В цялата вселена, на всяка равнина, тези три сили действат. Те са творчески сили. Нищо не е създадено без обединението на тези три сили.

Комбинацията от тези три сили съставлява триада. Една триада създава друга триада, както във вертикалната скала, така и в хоризонталната времева скала. Във Времето това, което наричаме верига от събития, е верига от триади.

Всяко проявление, всяка креативност идва от съвместната среща на тези сили, Активни, Пасивни и Неутрализиращи. Активната сила или 1-ва сила не може да създаде нищо сама. Пасивната сила или 2-ра сила не може да създаде нищо сама по себе си. Неутрализиращата сила или 3-та сила не може да създаде нищо сама по себе си. Нито две от трите сили могат да произведат нещо. Необходимо е и трите сили да се срещнат заедно, за да се осъществи всяка проява или творчество. Това може да бъде представено по следния начин.

Трите сили са творчески само в точката на тяхното свързване и тук се случват проява, творчество, събитие, но не и по друг начин. От всички безкрайни неща, които могат да се случат, само няколко действително се случват, а именно тези, в които тези три сили се срещат в съвпад. Ако не се срещнат всички, тогава нищо не може да се случи.

Например, ако активната сила и пасивната сила се срещнат, нищо не може да се случи, не може да се случи никакво събитие. Но ако се появи Неутрализиращата сила, тогава трите сили ще работят и нещо ще се случи. Триадата ще присъства. И където и да се срещнат трите сили като триада, резултатът трябва да бъде проявление. Всяка триада, всяко съчетание на трите сили, може да доведе до друга триада и при правилните условия резултатът ще бъде верига от триади. Новата триада винаги идва от Неутрализиращата сила, т.е. 3-та сила.

В следващата триада неутрализиращата сила на предходната триада става активна или пасивна сила. Свързва ги до известна степен по същия начин, по който опорната точка привежда двете страни на баланса в съответствие. Без неутрализиращата сила, активните и пасивните сили биха се потушили една друга, тъй като те са един срещу друг. Те са противоположности. Свързващата или свързващата сила е междинна между активните и пасивните сили. Когато е налице дясната неутрализираща сила, активната и пасивната сила вече не се противопоставят безполезно, а влизат в работна връзка, която проявлението създава.

Груб пример е вятърната мелница. Активната и генерираща сила е вятърът. Пасивна и съпротивляваща сила - структура. Въртящите се крила дават връзка между налягането на вятъра и съпротивлението на сградата и се осъществява проява. Ако няма крила, или ако конструкцията се срути, или ако няма вятър, няма проявление. Това е само една много груба илюстрация.

Част 2. Активни, пасивни и неутрализиращи сили

Промяната в качеството на Неутрализиращата сила не само ще промени връзката на силите в триадата, но може да обърне активните и пасивните сили. Когато животът е Неутрализиращата сила, личността е активна в човека, а същността е пасивна.

Когато работата е Неутрализиращата сила, ситуацията е обратна – това е същността или истинската част, която става активна, а личността или придобитата част става пасивна.

В този случай отново трябва да разгледаме значението на вертикалните и хоризонталните линии на Кръста. Можем да си представим Неутрализиращата сила на работата, която навлиза във всеки момент от вертикална посока и се усеща едва когато човек престане да се идентифицира с нещата от Времето и си спомни себе си.

Изучаването на Трите сили започва с изучаването им в себе си. Както беше казано, Трите сили съществуват в природата и в човека. Много е трудно да се видят Трите сили. Те първо трябва да бъдат изучавани психологически, тоест такива, каквито съществуват сами по себе си, чрез самонаблюдение. Активната сила, или 1-ва сила, може да се приема за каквото си поиска. Зависи преди всичко от това колко далеч трябва да напредне. Невъзможно е да се види 3-та сила, докато човек не види 1-ва сила и 2-ра сила.

Втората сила, или Силата на съпротивата, съществува във всичко. Всичко, което искаме, неизбежно има сила на съпротива. Ако хората разберат това, те няма да обвиняват и да чувстват, че тяхното затруднение е единствено по рода си. При формиране на цел трябва да се изчисли 2-ра сила, в противен случай целта ще остане нереализирана.

Ако си поставите цел, трябва да изчислите разходите за нейното поддържане. Когато направите това, вероятно ще направите целта си по-реалистична и практична. Целта не трябва да бъде твърде трудна. Всичко, което ви пречи да запазите целта си, е 2-ра сила, Силата на съпротивата. Да приемем, че сте си поставили изкуствена временна цел, че няма да седите цял ден. Тогава ще забележите в себе си 2-ра сила във връзка с тази цел – а именно какво ви пречи, какво ви противопоставя да изпълните тази цел, всички различни „аз“, различни аргументи и т.н. Естеството на 2-ра сила, разбира се, ще се определя от естеството на 1-ва сила, в този случай целта, която искате да запазите.

Не се опитвайте да видите 3-та сила. В началото е напълно безполезно. Но опитайте се да видите 1-ва сила и след това 2-ра сила. Не можете да видите 2-ра сила, освен ако не видите 1-ва сила. Това е 1-ва сила, която причинява появата на 2-ра сила. Ако не искате нищо, тогава няма 2-ра сила що се отнася до нашето желание. Хората често дори не знаят, че 1-ва сила е в тях самите, т.е. те не знаят какво всъщност искат. Запитайте се понякога: "Какво искам?" Трябва да сте искрени в отговора на това, което наистина искате.

Трите сили, които произлизат от Абсолюта в първия акт на сътворението, са обусловени от единната Воля на Абсолюта и тяхната взаимовръзка помежду си като Активна, Пасивна и Неутрализираща. Всички тези сили на тяхното първично ниво са съзнателни, макар и вече ограничени.

Част 3. Какво е Силата

Имаме по-големи възможности да наблюдаваме себе си, отколкото да наблюдаваме външния свят. Ние живеем много малко във външния свят, който ни е чужд. Ние периодично сме наясно, но забелязваме много малко от това. Можем да минем покрай една и съща къща хиляди пъти и да не можем да я опишем. Всъщност ние сме много по-постоянни само за себе си, отколкото за света. Това е една от причините, поради които изучаването на Трите сили започва със самонаблюдение. Трябва също да помните, че силата е невидима и нашият по-директен контакт с това, което е невидимо, идва чрез самонаблюдение.

Трябва да разберете, че опитвайки се да изучавате този въпрос за силите, вие не изучавате нещата. Например желанието е сила, а не нещо. Веригата от мисли е сила, а не нещо. Идеята е сила, а не нещо.

Една от причините, поради които имаме толкова трудности да разберем трите сили, е, че се опитваме да видим всичко като една сила. Ние мислим за силата като за една и във всичко, което се случва във всяко проявление, във всеки случай, ние се стремим да видим само една сила. Приписваме го на една сила. Виждаме едно действие в едно събитие. Това отчасти се дължи на неспособността ни да мислим за повече от едно нещо наведнъж. Понякога мислим от гледна точка на две неща, но мисленето в термините на три неща е извън нас, тоест извън формиращото мислене. Едно събитие, например, винаги трябва да е добро или лошо, правилно или грешно за нас. В него виждаме само едно действие, а освен това дори не мислим за събитията като за дължащи се на сили. Виждаме ябълка, падаща от дърво, и виждаме само ябълката, която сега лежи на земята. Виждаме магнит, който привлича или отблъсква единия полюс на компаса.

Виждаме всичко това, но почти не мислим за сили - в случая, очевидно, за различни видове сили. Ние също не забелязваме как силите се променят за нас. В един момент сме привлечени от нещото, а в следващия момент сме отблъснати от същото нещо. Или отблъскваме и тогава ни идва идея и усещаме привличане.

Ние не осъзнаваме, че едно нещо провежда една сила в един момент и противоположната сила в друг. По същия начин се променя и нашето отношение към даден човек. Тоест човек преживява промяна в знака за нас, което означава, че в триадата от сили, която създава връзката, е настъпила промяна в силите - например механичната любов може да се превърне в омраза, механичното доверие в подозрение и т.н. Също така всички обикновени прояви в човешкия живот се дължат на сили и промени в тези сили. Не ви моля да определяте силите в такива случаи, а да ги отбелязвате.

Трите сили не могат да бъдат изследвани теоретично. Единственият практичен начин да изучим трите сили в себе си е да направим нещо. Под това се разбира имитация или въплъщение в нас самите на трите сили, по отношение на някаква друга сила, или 1) действаща в нас, 2) във външни събития. ПРИМЕРИ.

Изпратете вашата добра работа в базата от знания е лесно. Използвайте формуляра по-долу

Студенти, специализанти, млади учени, които използват базата от знания в своето обучение и работа, ще Ви бъдат много благодарни.

публикувано на http://www.allbest.ru/

публикувано на http://www.allbest.ru/

1. Клетъчна мембрана: определение, функции на мембраните, физични свойства

Клетъчната мембрана е ултратънък филм върху повърхността на клетка или клетъчна органела, състоящ се от бимолекулен слой от липиди с вградени протеини и полизахариди.

Функции на мембраната:

· Бариера – осигурява регулиран, селективен, пасивен и активен метаболизъм с околната среда. Например, пероксизомната мембрана предпазва цитоплазмата от пероксиди, които са опасни за клетката. Селективната пропускливост означава, че пропускливостта на мембраната за различни атоми или молекули зависи от техния размер, електрически заряд и химични свойства. Селективната пропускливост осигурява отделяне на клетката и клетъчните отделения от околната среда и снабдяването им с необходимите вещества.

· Транспорт – през мембраната се осъществява транспорт на вещества в клетката и извън клетката. Транспортирането през мембраните осигурява: доставка на хранителни вещества, отстраняване на крайните продукти от метаболизма, отделяне на различни вещества, създаване на йонни градиенти, поддържане на оптимално pH в клетката и концентрацията на йони, които са необходими за функционирането на клетъчни ензими. Частици, които по някаква причина не могат да преминат през фосфолипидния двуслой (например поради хидрофилни свойства, тъй като мембраната е хидрофобна отвътре и не позволява на хидрофилни вещества да преминават, или поради големия им размер), но необходими за клетката , може да проникне през мембраната чрез специални белтъци носители (транспортери) и канални протеини или чрез ендоцитоза. При пасивен транспорт веществата преминават през липидния бислой без разход на енергия по градиента на концентрация чрез дифузия. Вариант на този механизъм е улеснена дифузия, при която специфична молекула помага на веществото да премине през мембраната. Тази молекула може да има канал, който позволява да преминава само един вид вещество. Активният транспорт изисква енергия, тъй като се осъществява срещу градиент на концентрация. На мембраната има специални помпени протеини, включително АТФаза, която активно изпомпва калиеви йони (K +) в клетката и изпомпва натриеви йони (Na +) от нея.

· матрикс – осигурява определена относителна позиция и ориентация на мембранните протеини, тяхното оптимално взаимодействие.

Механичен - осигурява автономността на клетката, нейните вътреклетъчни структури, както и връзката с други клетки (в тъканите). Клетъчните стени играят важна роля за осигуряване на механична функция, а при животните - междуклетъчно вещество.

енергия - по време на фотосинтезата в хлоропластите и клетъчното дишане в митохондриите, в техните мембрани работят системи за пренос на енергия, в които участват и протеините;

Рецептор – някои протеини, разположени в мембраната, са рецептори (молекули, с които клетката възприема определени сигнали). Например, хормоните, циркулиращи в кръвта, действат само върху целевите клетки, които имат рецептори, съответстващи на тези хормони. Невротрансмитерите (химикали, които провеждат нервни импулси) също се свързват със специфични рецепторни протеини на целевите клетки.

Ензимни - Мембранните протеини често са ензими. Например, плазмените мембрани на чревните епителни клетки съдържат храносмилателни ензими.

· Осъществяване на генериране и провеждане на биопотенциали. С помощта на мембраната в клетката се поддържа постоянна концентрация на йони: концентрацията на йона К + вътре в клетката е много по-висока, отколкото отвън, а концентрацията на Na + е много по-ниска, което е много важно, тъй като това поддържа потенциалната разлика през мембраната и генерира нервен импулс.

Маркиране на клетката – върху мембраната има антигени, които действат като маркери – „маркери“, които позволяват да се идентифицира клетката. Това са гликопротеини (тоест протеини с прикрепени към тях разклонени олигозахаридни странични вериги), които играят ролята на "антени". Поради безбройните конфигурации на страничната верига е възможно да се направи специфичен маркер за всеки тип клетка. С помощта на маркери клетките могат да разпознават други клетки и да действат съвместно с тях, например при образуване на органи и тъкани. Освен това позволява на имунната система да разпознава чужди антигени.

Някои протеинови молекули дифундират свободно в равнината на липидния слой; в нормално състояние, части от протеинови молекули, които се появяват от противоположните страни на клетъчната мембрана, не променят позицията си.

Специалната морфология на клетъчните мембрани определя техните електрически характеристики, сред които най-важни са капацитетът и проводимостта.

Капацитетните свойства се определят основно от фосфолипидния двуслой, който е непроницаем за хидратирани йони и в същото време достатъчно тънък (около 5 nm), за да осигури ефективно разделяне и натрупване на заряди и електростатично взаимодействие на катиони и аниони. В допълнение, капацитивните свойства на клетъчните мембрани са една от причините, които определят времевите характеристики на електрическите процеси, протичащи върху клетъчните мембрани.

Проводимостта (g) е реципрочната стойност на електрическото съпротивление и е равна на съотношението на общия трансмембранен ток за даден йон към стойността, която е причинила неговата трансмембранна потенциална разлика.

Различни вещества могат да дифундират през фосфолипидния двуслой, а степента на пропускливост (P), т.е. способността на клетъчната мембрана да пропуска тези вещества, зависи от разликата в концентрациите на дифузиращото вещество от двете страни на мембраната, нейната разтворимост в липидите и свойствата на клетъчната мембрана. Скоростта на дифузия за заредени йони в постоянно поле в мембраната се определя от подвижността на йоните, дебелината на мембраната и разпределението на йоните в мембраната. За неелектролитите пропускливостта на мембраната не влияе на нейната проводимост, тъй като неелектролитите не носят заряди, тоест не могат да пренасят електрически ток.

Проводимостта на мембраната е мярка за нейната йонна пропускливост. Увеличаването на проводимостта показва увеличаване на броя на йоните, преминаващи през мембраната.

Важно свойство на биологичните мембрани е течливостта. Всички клетъчни мембрани са подвижни течни структури: повечето от липидните и протеиновите молекули, които ги изграждат, са в състояние да се движат достатъчно бързо в равнината на мембраната

2. Течнокристален модел на мембраната. Функции на мембранни протеини, липиди, въглехидрати. Странична дифузия и флип-флоп преход на липиди. изкуствени мембрани. Липозоми

Днес течнокристалният модел е признат за модел на организация. За първи път е предложен от Сингър и Никълсън през 1972 г. Според този модел основата на всяка мембрана е двоен фосфолипиден слой. Фосфолипидните молекули са ориентирани така, че хидрофилните им глави излизат навън и образуват външната и вътрешната повърхност на мембраната, а хидрофобните им опашки са насочени към средата на бимолекулния слой. Протеините сякаш плуват в липидния слой. Повърхностните протеини са разположени на външната и вътрешната повърхност на мембраната, като се задържат главно от електростатични сили. Интегралните протеини могат да проникнат през двойния слой. Такива протеини са основният компонент, отговорен за селективната пропускливост на клетките. мембрани.

В допълнение към фосфолипидите и протеините, биологичните мембрани съдържат и други химикали. съединения (холестерол, гликолипиди, гликопротеини).

Функции на мембранните протеини. Някои мембранни протеини участват в транспорта на малки молекули през клетъчната мембрана, променяйки нейната пропускливост. Мембранните транспортни протеини могат да бъдат разделени на канални протеини и протеини носители. Каналните протеини съдържат вътрешни пълни с вода пори, които позволяват на йони (чрез йонни канали) или водни молекули да се движат през мембраната. Много йонни канали са специализирани за транспортиране само на един йон; така че калиевите и натриевите канали често правят разлика между тези подобни йони и преминават само един от тях. Протеините носители свързват всяка пренесена молекула или йон и могат да извършват активен транспорт, използвайки енергията на АТФ. Протеините също играят важна роля в клетъчните сигнални системи, в имунния отговор и в клетките. цикъл.

Функции на мембранните въглехидрати. Въглехидратната част на гликолипидите и гликопротеините на плазмената мембрана винаги се намира на външната повърхност на мембраната, в контакт с междуклетъчното вещество. Полизахаридите, заедно с протеините, играят ролята на антигени в развитието на клетките. имунитет. Участват в транспортирането на гликопротеини, насочвайки ги към местоназначението им в клетката или на нейната повърхност.

Основната функция на мембранните липиди е, че те образуват двуслойна матрица, с която взаимодействат протеините.

Страничната дифузия е хаотичното термично движение на липидните и протеиновите молекули в равнината на мембраната. По време на латерална дифузия съседните липидни молекули скачат наоколо и в резултат на такива последователни скокове от едно място на друго, молекулата се движи по повърхността на мембраната. Средноквадратичното движение на молекулите по време на дифузия за време t може да се оцени по формулата на Айнщайн: Skv = 2cor(Dt), където D е коефициентът. лат. дифузия на молекулата.

Страничната дифузия на интегралните протеини в мембраната е ограничена, това се дължи на техния голям размер и взаимодействие с други мембрани. протеини. Мембранните протеини не се движат от едната страна на мембраната до другата (скакове на джапанка), подобно на фосфолипидите.

Движението на молекулите по повърхността на клетъчната мембрана за времето t се определя експериментално по метода на флуоресцентните етикети – флуоресцентни молекулни групи. Оказа се, че средноквадратичното движение на фосфолипидна молекула в секунда по повърхността на еритроцитната мембрана съответства на разстояние от 5 μm, което е сравнимо с размера на клетките. Подобна стойност за протеиновите молекули е 0,2 µm в секунда.

Коефициентите, изчислени по формулата на Айнщайн lat. дифузия за липиди 6 * 10 (при -12 st) kV.m / s, за протеини - около 10 (при - 14 st) kV.m / s.

Честотата на молекулата скача от едно място на друго поради лат. дифузията може да се намери по формулата: v = 2cor(3D/f), където f е площта, заета от една молекула върху мембраната.

Изкуствената мембрана обикновено е твърда селективно пропусклива преграда, която разделя апарата за пренос на маса на две работни зони, в които се поддържат различни налягания и състави на сместа, която се отделя. Мембраните могат да бъдат направени под формата на плоски листове, тръби, капиляри и кухи влакна. Мембраните се подреждат в мембранни системи. Най-разпространените изкуствени мембрани са полимерните мембрани. При определени условия могат изгодно да се използват керамични мембрани. Някои мембрани работят в широк спектър от мембранни операции като микрофилтрация, ултрафилтрация, обратна осмоза, первапорация, разделяне на газ, диализа или хроматография. Методът на приложение зависи от вида на функционалността, вградена в мембраната, която може да се основава на изолация на размери, химичен афинитет или електростатичност.

Липозоми. или фосфолипидни везикули (везикули), обикновено получени чрез набъбване на сухи фосфолипиди във вода или чрез инжектиране на разтвор на липиди във вода. В този случай настъпва самосглобяване на бимолекулярната липидна мембрана. В този случай всички неполярни хидрофобни опашки са вътре в мембраната и нито една от тях не влиза в контакт с полярните водни молекули, но по-често се получават сферични многослойни липозоми, състоящи се от няколко бимолекулярни слоя - многослойни липозоми.

Отделните бимолекулярни слоеве на многослойната липозома са разделени с водна среда. Дебелината на липидните слоеве е в зависимост от естеството на липидите 6,5 - 7,5 nm, а разстоянието между тях е 1,5 - 2 nm. Диаметърът на многослойните липозоми варира от 60 nm до 400 nm или повече. Еднослойните липозоми могат да бъдат получени по различни методи, например от суспензия от многослойни липозоми, ако се третират с ултразвук. Диаметърът на еднослойните липозоми е 25 - 30 nm. Липозомите са по някакъв начин прототипът на клетката. Те служат като модел за изследване на различни свойства на кл. мембрани. Липозомите са намерили и пряко приложение в медицината (фосфолипидна микрокапсула за доставка на лекарства до определени органи и тъкани). Липозомите са нетоксични, напълно се абсорбират от тялото.

3. Транспорт на неелектролити през клетъчните мембрани. проста дифузия. Уравнението на Фик. Улеснена дифузия: транспортни механизми (мобилни, фиксирани носители), различни от простата дифузия

Транспортирането на неелектролити (захари, аминокиселини и нуклеотиди, вода) през клетъчните мембрани се осъществява с помощта на пори, образувани от транспортни протеини или липиди, потопени в мембраната.

Простата дифузия е спонтанното движение на вещество от места с по-висока концентрация към места с по-ниска концентрация на вещество поради хаотичното топлинно движение на молекулите. Дифузията на вещество през липидния бислой се задвижва от градиент на концентрация през мембраната

уравнението на Фик:

J m = - D dC/ dx

J m е плътността на потока на материята.

dC/dx - концентрационен градиент

D-коефициент на дифузия

"-" - дифузията се насочва от място с по-висока концентрация към място с по-ниска концентрация

Страница 214- Антонов.

Плътност на потока на Фик

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

C m - концентрацията на вещество близо до всяка повърхност

L е дебелината на мембраната.

Друг вид дифузия е открит в биологичните мембрани – улеснена дифузия. Улеснената дифузия се осъществява с участието на молекули носители. Улеснена дифузия настъпва от места с по-висока концентрация на пренесеното вещество към места с по-ниска концентрация. Очевидно улеснената дифузия обяснява и преноса на аминокиселини, захари и други биологично важни вещества през биологичните мембрани.

Разлики между улеснена дифузия и проста:

1) прехвърлянето на вещество с участието на носител става много по-бързо;

2) улеснената дифузия има свойството на насищане: с увеличаване на концентрацията от едната страна на мембраната, плътността на потока на веществото се увеличава само до определена граница, когато всички молекули носители вече са заети;

3) при улеснена дифузия се наблюдава конкуренция на пренесени вещества в случаите, когато различни вещества се пренасят от носителя; докато някои вещества се понасят по-добре от други, а добавянето на някои вещества затруднява транспортирането на други;

4) има вещества, които блокират улеснената дифузия - образуват силен комплекс с молекули носители.

Един вид улеснена дифузия е транспортирането с помощта на неподвижни молекули носители, фиксирани по определен начин през мембраната. В този случай молекулата на прехвърленото вещество се прехвърля от една молекула носител на друга, както при щафета.

4. Транспорт на йони през клетъчните мембрани. Електрохимичен потенциал. уравнение на Тиорел. Уравнение на Нерст-Планк. Значението на уравнението

Живите системи на всички нива на организация са отворени системи, така че транспортирането на вещества през биологичните мембрани е необходимо условие за живот. Концепцията за електрохимичен потенциал е от голямо значение за описване на транспорта на вещества.

Химичният потенциал на дадено вещество е стойност, числено равна на енергията на Гибс на 1 мол от това вещество.

Математически, химическият потенциал се дефинира като частична производна на енергията на Гибс G по отношение на количеството k-то вещество, при постоянна температура T, налягане P и количествата на всички други вещества m1:

m (mu) \u003d (dG / dmk) P, T, m1

За разреден разтвор:

m = m0 + RTlnC,

където m0 е стандартният химичен потенциал, числено равен на химичния потенциал на дадено вещество при концентрация от 1 mol/l в разтвор.

Електрохимичен потенциал (mu с тире) - стойност, числено равна на енергията на Гибс G на 1 мол от дадено вещество, поставено в електрическо поле.

За разредени разтвори

m (mu с тире) = m0 + RTlnC + zFf(phi),

където F = 96500 C/mol е числото на Фарадей, z е зарядът на електролитния йон.

Транспортирането на вещества през биологичните мембрани може да бъде разделено на 2 основни типа: пасивен и активен.

Пасивният транспорт е пренасяне на вещество от места с голяма стойност на електрохимичния потенциал до места с по-ниска стойност. Пасивният транспорт протича с намаляване на енергията на Гибс и следователно този процес може да протича спонтанно без разход на енергия. Видове: осмоза, филтрация, дифузия (прости и леки).

Активният транспорт е движението на вещество от места с по-нисък електрохимичен потенциал към места с по-висока стойност. Придружено от увеличаване на енергията на Гибс, тя не може да върви спонтанно, а само с цената на АТФ.

Плътността на потока на материята jm в пасивния транспорт се подчинява на уравнението на Теорел:

Jm \u003d -UCdm (mu с ада.) / dx,

където U е подвижността на частиците, C е концентрацията. Знакът минус показва, че прехвърлянето става в посока на намаляване на електрохимичния. потенциал.

Плътността на потока на веществото е стойност, числено равна на количеството вещество, пренесено за единица време през единица повърхност, перпендикулярна на посоката на пренос:

jm = m/S*t (mol/kV.m*s)

Замествайки израза за електрохимичния потенциал, получаваме уравнението на Нернст-Планк за разредени разтвори при m0 = const:

jm \u003d -URTdC / dx - UczFdf (phi) / dx.

Уравнението на Нернст-Планк описва процеса на пасивен транспорт на йони в полето на електрохимичния потенциал. Потокът от заредени йони е пропорционален на градиента на електрохимичния потенциал в посока на оста x и зависи от подвижността и концентрацията на Cions:

Където F е числото на Фарадей, Z е валентността на йона, T е абсолютната температура, R е газовата константа, е електрическият потенциал на мембраната.

Така че може да има две причини за преноса на материя по време на пасивен транспорт: градиентът на концентрация dC/dx и градиентът на електрическия потенциал dph/dx.

Знаците минус пред градиентите показват, че концентрационният градиент предизвиква прехвърляне на вещество от места с по-висока концентрация към места с по-ниска концентрация, а градиентът на електрическия потенциал предизвиква пренос на положителни заряди от места с голяма концентрация. на места с по-нисък потенциал.

5. Йонни канали. Определение. Молекулярен дизайн. Селективен филтър. Механизмът на йонния транспорт през йонния канал

Йонните канали са протеини, образуващи пори (единични или цели комплекси), които поддържат потенциалната разлика, която съществува между външната и вътрешната страна на клетъчната мембрана на всички живи клетки. Те са транспортни протеини. С тяхна помощ йоните се движат според своите електрохимични градиенти през мембраната.

ICs са съставени от протеини със сложна структура. IC протеините имат известно потвърждение, образувайки трансмембранна пора и са "зашити" в липидния слой на мембраната. Каналният протеинов комплекс може да се състои или от една протеинова молекула, или от няколко протеинови субединици, идентични или различни по структура. Тези субединици могат да бъдат кодирани от различни гени, синтезирани върху рибозоми отделно и след това сглобени като пълен канал. Домейните са отделни компактно оформени части от канален протеин или субединици. Сегментите са части от протеин-каналоформера, които са спирално нагънати и пробиват мембраната. Почти всички CI имат регулаторни домени в своите субединици, които могат да се свързват с различни контролни вещества (регулаторни молекули) и по този начин да променят състоянието или свойствата на канала. При потенциално активиран IR, един от трансмембранните сегменти съдържа специален набор от положително заредени аминокиселини и действа като сензор за електрическия потенциал на мембраната. ИС могат също да съдържат спомагателни субединици, които изпълняват модулиращи, структурни или стабилизиращи функции. Единият клас такива субединици е вътреклетъчен, разположен изцяло в цитоплазмата, а вторият е мембранен, т.к. те имат трансмембранни домени, които пробиват мембраната.

Свойства на йонните канали:

1) Селективността е селективно повишената пропускливост на IR за определени йони. За други йони пропускливостта е намалена. Такава селективност се определя от селективния филтър - най-тясната точка на порите на канала. Филтърът, освен тесни размери, може да има и локален електрически заряд. Например, катион-селективните канали обикновено имат отрицателно заредени аминокиселинни остатъци в протеиновата молекула в областта на техния селективен филтър, които привличат положителните катиони и отблъскват отрицателните аниони, предотвратявайки преминаването им през порите.

2) Контролирана пропускливост е способността да се отваря или затваря при определени контролни действия върху канала.

3) Инактивирането е способността на йонния канал автоматично да намалява пропускливостта си известно време след отварянето му, дори ако активиращият фактор, който ги е отворил, продължава да действа.

4) Блокирането е способността на йонния канал под въздействието на вещества - блокери да фиксира едно от състоянията си и да не реагира на конвенционални контролни действия. Блокирането се причинява от вещества - блокери, които могат да бъдат наречени антагонисти, блокери или литици.

5) Пластичността е способността на йонния канал да променя своите свойства, характеристики. Най-често срещаният механизъм за пластичност е фосфорилирането на аминокиселините на каналните протеини от вътрешната страна на мембраната чрез ензими протеин киназа.

Работата на йонните канали:

Лиганд - зависими йонни канали

Тези канали се отварят, когато невротрансмитерът се свърже с техните външни рецепторни места и промени тяхното потвърждение. Отваряйки се, те пропускат йони, като по този начин променят мембранния потенциал. Лиганд-зависимите канали са почти нечувствителни към промените в мембранния потенциал. Те генерират електрически потенциал, чиято сила зависи от количеството медиатор, влизащ в синаптичната цепнатина, и времето, в което се намира там.

Потенциално-зависими йонни канали

Тези канали са отговорни за разпространението на потенциала на действие, те се отварят и затварят в отговор на промените в мембранния потенциал. Например натриевите канали. Ако мембранният потенциал се поддържа при потенциала на покой, натриевите канали се затварят и няма натриев ток. Ако мембранният потенциал се измести в положителна посока, тогава натриевите канали ще се отворят и натриевите йони ще започнат да навлизат в клетката по градиента на концентрацията. 0,5 ms след установяване на нова стойност на мембранния потенциал, този натриев ток ще достигне максимум. И след няколко милисекунди пада почти до нула. Това означава, че каналите се затварят след известно време поради инактивиране, дори ако клетъчната мембрана остане деполяризирана. Но когато са затворени, те се различават от състоянието, в което са били преди отваряне, сега не могат да се отворят в отговор на деполяризация на мембраната, тоест са инактивирани. В това състояние те ще останат, докато мембранният потенциал се върне към първоначалната си стойност и настъпи период на възстановяване, който отнема няколко милисекунди.

6. Активен транспорт на йони. Мембранна помпа. Определение. Молекулярен дизайн на натриево-калиева помпа

Активният транспорт е пренасяне на вещество от места с по-нисък електрохимичен потенциал към места с по-висока стойност. Активният транспорт в мембраната е придружен от увеличаване на енергията на Гибс, той не може да протича спонтанно, а само придружен от процеса на хидролиза на АТФ, т.е. поради разхода на енергия, съхранявана в макроергичните връзки на АТФ. Активният транспорт на вещества през биологичните мембрани е от голямо значение. Благодарение на активния транспорт в тялото се създават концентрационни градиенти, градиенти на електрически потенциал, градиенти на налягане и др., които подпомагат жизнените процеси.

Мембранна помпа - обемна помпа, чието работно тяло е гъвкава плоча (диафрагма, мембрана), фиксирана по краищата; пластината се огъва под действието на свързващ механизъм (механично задвижване) или в резултат на промяна на налягането на въздуха (пневматично задвижване) или налягането на течността (хидравлично задвижване), изпълнявайки функция, еквивалентна на тази на бутало в помпа с положителен обем .

Сред примерите за активен транспорт срещу градиент на концентрация, натриево-калиевата помпа е най-добре проучена. По време на неговата работа три положителни Na ​​+ йона се прехвърлят от клетката за всеки два положителни K йона в клетката. Тази работа е придружена от натрупване на разлика в електрическите потенциали върху мембраната. В същото време АТФ се разгражда, давайки енергия. Дълги години молекулярната основа на натриево-калиевата помпа остава неясна. Сега е установено, че Na/K транспортният протеин е АТФаза. На вътрешната повърхност на мембраната той разгражда АТФ до АДФ и фосфат. Енергията на една молекула АТФ се използва за транспортиране на три натриеви йона от клетката и едновременно два калиеви йона в клетката, т.е. общо един положителен заряд се отстранява от клетката за един цикъл. По този начин помпата Na/K е електрогенна (създава електрически ток през мембраната), което води до увеличаване на електроотрицателността на мембранния потенциал с приблизително 10 mV. Транспортният протеин извършва тази операция с висока скорост: от 150 до 600 натриеви йони в секунда. Аминокиселинната последователност на транспортния протеин е известна, но механизмът на този сложен обменен транспорт все още не е ясен. Този процес е описан с помощта на енергийните профили на преноса на натриеви или калиеви йони от протеини (фиг. 1.5,-6). По характера на промяната в тези профили, свързана с постоянни промени в конформацията на транспортния протеин (процес, който изисква енергия), може да се съди за стехиометрията на обмена: два калиеви йона се обменят с три натриеви йона.

В допълнение към Na/K помпа, плазмената мембрана съдържа поне още една помпа, калциевата; тази помпа изпомпва калциеви йони (Ca2+) от клетката и участва в поддържането на тяхната вътреклетъчна концентрация на изключително ниско ниво. Калциевата помпа присъства с много висока плътност в саркоплазмения ретикулум на мускулните клетки, които натрупват калциеви йони в резултат на разграждането на АТФ молекулите.

7. Мембранен потенциал, дефиниция, стойност. Методи за измерване на MP. Условия за възникване на МП. Ролята на пасивните и активните сили

Мембранният потенциал е разликата в електрическите потенциали между външната и вътрешната повърхност на биологичната мембрана, поради неравномерната концентрация на йони, главно Na, K.

MP (потенциал на покой) се регистрира между външната и вътрешната страна на жива клетка. Наличието му се дължи на неравномерното разпределение на йони. Вътрешната страна на мембраната е отрицателно заредена спрямо външната. Големината на MP е различна в различните клетки: нервна клетка - 60-80 mV, набраздени мускулни влакна - 80-90 mV, сърдечен мускул - 90-95 mV. При постоянно функционално състояние на клетката стойността на потенциала на покой не се променя; поддържането на постоянната му стойност се осигурява от нормалното протичане на клетъчния метаболизъм. Под влияние на различни фактори стойността на MP може да се промени.

MF изследванията са намерили широко приложение в биомедицинските лаборатории, в клиничната практика при диагностика на различни заболявания на централната нервна система, сърдечно-съдовата система и мускулната система. При приемане на общия биоел. потенциали от нервните стволове на мускулите, мозъка, сърцето и други органи, се използват повърхностни макроелектроди. В някои случаи се използват вътрекухини електроди или се вкарват директно в тъканта. За регистриране на измерването на магнитното поле на отделни клетки най-често се използват вътреклетъчни и точково-екстрацелуларни микроелектроди. Електродите са свързани към DC или AC усилвател. Усилвателят може да бъде свързан към устройство за автоматизирана обработка на биоелектрични сигнали. Механизмът на възникване е свързан с наличието на определени физични и химически. градиенти между отделните тъкани на тялото, между течността около клетката и нейната цитоплазма, между отделните клетъчни елементи. Появата в живите клетки се дължи на неравномерната концентрация на йони върху вътрешната и външната повърхност на мембраната и различната й пропускливост за тях.

8. Уравнение на Нерст. Потенциал на Nerst, неговата природа. Стационарен мембранен потенциал. Уравнение на Голдман-Ходжкин

Потенциал на действие - електрически импулс, който възниква между вътрешната и външната страна на мембраната и се дължи на промени в йонната пропускливост на мембраната.

Фаза Pd.

1) Фаза на деполяризация -

фаза на деполяризация. Под действието на деполяризиращ стимул върху клетка, например електрически ток, настъпва първоначалната частична деполяризация на клетъчната мембрана, без да се променя нейната пропускливост за йони. Когато деполяризацията достигне приблизително 50% от праговата стойност (50% от праговия потенциал), пропускливостта на клетъчната мембрана за Na + се увеличава и в първия момент относително бавно. Естествено, скоростта на навлизане на Na+ в клетката в този случай е ниска. През този период, както и през цялата първа фаза (деполяризация), движещата сила, която осигурява навлизането на Na + в клетката, са концентрацията и електрическите градиенти.

Припомнете си, че клетката вътре е отрицателно заредена (противоположните заряди се привличат един друг) и концентрацията на Na + извън клетката е 10-12 пъти по-голяма, отколкото вътре в клетката. Условието, което осигурява навлизането на Na+ в клетката, е повишаване на пропускливостта на клетъчната мембрана, което се определя от състоянието на механизма на портата на Na каналите (в някои клетки, по-специално в кардиомиоцитите, в гладките мускулни влакна , затворените канали за Ca2+ играят важна роля за появата на PD). Продължителността на електрически управлявания канал в отворено състояние зависи от големината на мембранния потенциал. Общият ток на йони във всеки един момент се определя от броя на отворените канали на клетъчната мембрана. Частта от йонния канал, обърната към извънклетъчното пространство, се различава от частта на канала, обърната към вътрешността на клетъчната среда (PG Kostyuk).

Механизмът на вратата на Na-канали е разположен от външната и вътрешната страна на клетъчната мембрана, механизмът на вратата на K-каналите е от вътрешната (K+ се движи извън клетката). Каналите за Na + имат активиращи m-врати, които са разположени от външната страна на клетъчната мембрана (Na + се движи вътре в клетката по време на нейното възбуждане) и инактивационни /r-врати, разположени от вътрешната страна на клетъчната мембрана. В покой активационните w-врати са затворени, инактивационните /r-врати са предимно (около 80%) отворени; калиевата активираща врата също е затворена, няма инактивиращи врати за K+. Някои автори наричат ​​w-вратите бързи, /r-вратите бавни, тъй като те реагират по-късно в процеса на възбуждане на клетката, отколкото m-портите. По-късната реакция на /r-портата обаче е свързана с промяна в заряда на клетката, както и на m-портата, която се отваря в процеса на деполяризация на клетъчната мембрана. I-вратите се затварят във фазата на инверсия, когато зарядът вътре в клетката става положителен, което е причината за тяхното затваряне. В този случай увеличаването на пика на AP спира. Следователно m-портите се наричат ​​по-добре рано, а A-вратите късно.

Когато клетъчната деполяризация достигне критична стойност (Ecr, критичното ниво на деполяризация - CUD), което обикновено е -50 mV (възможни са и други стойности), пропускливостта на мембраната за Na + се увеличава рязко: голям брой зависими от напрежението /p-порти на Na-канали и Na + лавина се втурва в клетката. До 6000 йона преминават през един отворен Na канал за 1 ms. В резултат на интензивния поток на Na + в клетката, процесът на деполяризация е много бърз. Развиващата се деполяризация на клетъчната мембрана причинява допълнително повишаване на нейната пропускливост и, разбира се, Na+ проводимост: отварят се все повече и повече активиращи врати на Na канали, което придава на потока Na+ в клетката характер на регенеративен процес. В резултат на това PP изчезва и става равен на нула. Фазата на деполяризация завършва тук.

2) Фаза на реполяризация.

В тази фаза пропускливостта на клетъчната мембрана за K + йони е все още висока, K + йони продължават бързо да напускат клетката според градиента на концентрация. Клетката отново има отрицателен заряд вътре и положителен заряд отвън, така че електрическият градиент не позволява на K* да напусне клетката, което намалява нейната проводимост, въпреки че тя продължава да напуска. Това се обяснява с факта, че действието на градиента на концентрация е много по-изразено от действието на електрическия градиент. По този начин цялата низходяща част на AP пика се дължи на освобождаването на K+ йона от клетката. Често в края на AP има забавяне на реполяризацията, което се обяснява с намаляване на пропускливостта на клетъчната мембрана за K + йони и забавяне на освобождаването им от клетката поради затваряне на K-канала порти. Друга причина за забавяне на тока на К + йони е свързана с увеличаване на положителния потенциал на външната повърхност на клетката и образуването на противоположно насочен електрически градиент. Основна роля за възникването на АР играе йонът Na+, който навлиза в клетката с повишаване на пропускливостта на клетъчната мембрана и осигурява цялата възходяща част на АР пика. Когато Na + йонът в средата е заменен с друг йон, например холин, или когато Na каналите са блокирани от тетродотоксин, АР не се появява в нервната клетка. Въпреки това, пропускливостта на мембраната за K + йона също играе важна роля. Ако увеличаването на пропускливостта за K + йона се предотврати от тетраетиламония, тогава мембраната, след нейната деполяризация, се реполяризира много по-бавно, само поради бавни неконтролирани канали (канали за изтичане на йони), през които K + ще напусне клетката. Ролята на Ca 2+ йони при възникването на АР в нервните клетки е незначителна, в някои неврони е значителна, например в дендритите на мозъчните клетки на Пуркине.

9. Йонен механизъм на генериране на потенциал на действие

Потенциалът на действие се основава на последователно развиващи се промени в йонната пропускливост на клетъчната мембрана. Под действието на дразнител върху клетката пропускливостта на мембраната за Na + йони (фиг. 1) рязко се увеличава поради активирането (отварянето) на натриевите канали. В този случай Na + йони според концентрацията.

Ориз. един

В същото време, Na йони+ по градиента на концентрацията се движат интензивно отвън - към вътреклетъчното пространство. Навлизането на Na + йони в клетката също се улеснява от електростатичното взаимодействие. В резултат на това пропускливостта на мембраната за Na + става 20 пъти по-голяма от пропускливостта за K + йони.

Тъй като потокът на Na + в клетката започва да надвишава калиевия ток от клетката, настъпва постепенно намаляване на потенциала на покой, което води до реверсия - промяна в знака на мембранния потенциал. В този случай вътрешната повърхност на мембраната става положителна спрямо нейната външна повърхност. Тези промени в мембранния потенциал съответстват на възходящата фаза на потенциала на действие (фаза на деполяризация).

Мембраната се характеризира с повишена пропускливост за Na + йони само за много кратко време от 0,2 - 0,5 ms. След това пропускливостта на мембраната за Na + йони отново намалява, а за K + се увеличава. В резултат на това потокът на Na + в клетката рязко отслабва, а потокът на К + от клетката се увеличава (фиг. 2.).

По време на потенциала на действие значително количество Na + навлиза в клетката, а К + йони напускат клетката. Възстановяването на клетъчния йонен баланс се осъществява поради работата на Na + , K + - AT на фазовата помпа, чиято активност се увеличава с увеличаване на вътрешната концентрация на Na + йони и увеличаване на външната концентрация на K + йони. Благодарение на работата на йонната помпа и промяната в пропускливостта на мембраната за Na + и K +, първоначалната им концентрация във вътрешно- и извънклетъчното пространство постепенно се възстановява.

Резултатът от тези процеси е реполяризацията на мембраната: вътрешното съдържание на клетката отново придобива отрицателен заряд по отношение на външната повърхност на мембраната.

10. Механичен сърдечен цикъл. Сърцето е като 6-камерна помпа. Шок минутен обем кръв. Работа, сила на сърцето

Механична работа на сърцето. Сърдечен цикъл.

Механичната работа на сърцето е свързана със свиването на неговия миокард. Работата на дясната камера е три пъти по-малка от работата на лявата камера. От механична гледна точка сърцето е помпа с ритмично действие, което се улеснява от клапния апарат. Ритмичните контракции и отпусканията на сърцето осигуряват непрекъснат приток на кръв. Свиването на сърдечния мускул се нарича систола, отпускането му се нарича диастола. При всяка вентрикуларна систола кръвта се изхвърля от сърцето в аортата и белодробния ствол. При нормални условия систолата и диастолата са ясно координирани във времето. Периодът, включващ едно свиване и последващо отпускане на сърцето, представлява сърдечен цикъл. Продължителността му при възрастен е 0,8 секунди с честота на контракциите 70 - 75 пъти в минута. Началото на всеки цикъл е предсърдна систола. Продължава 0,1 секунди. В края на предсърдната систола настъпва тяхната диастола, както и камерна систола. Вентрикуларната систола продължава 0,3 сек. По време на систолата кръвното налягане се повишава в вентрикулите, достига 25 mm Hg в дясната камера. чл., а в ляво - 130 mm Hg. Изкуство. В края на вентрикуларната систола започва фазата на обща релаксация с продължителност 0,4 секунди. Като цяло периодът на релаксация на предсърдията е 0,7 секунди, а този на вентрикулите е 0,5 секунди. Физиологичното значение на периода на релаксация е, че през това време в миокарда протичат метаболитни процеси между клетките и кръвта, тоест работоспособността на сърдечния мускул се възстановява.

Основните показатели за работата на сърцето

Систоличният (ударен) обем е обемът на кръвта, изхвърлена от сърцето за една систола. Той е средно в покой при възрастен е 150 ml (75 ml за всяка камера). Като умножите систоличния обем по броя на ударите в минута, можете да намерите минутния обем. Средно е 4,5 - 5,0 литра. Систоличните и минутните обеми са нестабилни, те се променят драстично в зависимост от физически и емоционален стрес.

Работата на сърцето

Ac=Alj+Apj

Alj=0,2Alj

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

m = плътност на ударен обем

Ac = 1,2 Vsp (P + плътност * v 2 / 2)

Работата на сърцето по време на 1 контракция е приблизително равна на 1 j

Сърдечна мощност N=Ac

11. Механизъм на трансформация на импулсно изхвърляне на кръв от сърцето в непрекъснат кръвен поток в артериалните съдове. Теорията на пулсиращата камера. Пулс, пулсова вълна. периферно сърце

Поради факта, че кръвта се изхвърля от сърцето на отделни порции, кръвният поток в артериите има пулсиращ характер, така че линейните и обемните скорости непрекъснато се променят: те са максимални в аортата и белодробната артерия по време на вентрикуларна систола и намаление по време на диастола. В капилярите и вените кръвният поток е постоянен, тоест линейната му скорост е постоянна. При превръщането на пулсиращия кръвен поток в постоянен, свойствата на артериалната стена са важни. Непрекъснатият приток на кръв в съдовата система определя изразените еластични свойства на аортата и големите артерии. В сърдечно-съдовата система част от кинетичната енергия, развивана от сърцето по време на систола, се изразходва за разтягане на аортата и големите артерии, излизащи от нея.

Последните образуват еластична или компресионна камера, в която влиза значителен обем кръв, като я разтяга; в същото време кинетичната енергия, развивана от сърцето, се превръща в енергията на еластичното напрежение на артериалните стени. Когато систолата приключи, разтегнатите стени на артериите са склонни да избягат и да изтласкат кръвта в капилярите, поддържайки притока на кръв по време на диастолата.

Артериалният импулс се нарича ритмични трептения на стената на артерията, дължащи се на повишаване на налягането през периода на систола.

Пулсова вълна или осцилаторни промени в диаметъра или обема на артериалните съдове се причиняват от вълна на повишаване на налягането, която се появява в аортата по време на изхвърляне на кръвта от вентрикулите. По това време налягането в аортата рязко се повишава и стената й се разтяга. Вълната от повишено налягане и вибрациите на съдовата стена, причинени от това разтягане, се разпространяват с определена скорост от аортата към артериолите и капилярите, където пулсовата вълна излиза.

периферно сърце

С различни контракции мускулните влакна действат върху кръвоносните съдове, разположени успоредно на тях, и под формата на много особени интрамускулни микропомпи те засмукват артериална кръв на входа на мускула, като по този начин улесняват изпомпването на сърцето, изтласкват тази кръв през интрамускулните съдове и я изпомпват на изхода на скелетната мускулатура венозна кръв към сърцето с енергия, превишаваща максималното артериално налягане 2-3 пъти. Ако сърцето, както добре знаем, изпомпва артериална кръв с налягане от 120 mm Hg. чл., тогава скелетният мускул е в състояние да изпомпва венозна кръв със сила от 200, 250 и дори 300 mm Hg. чл., връщайки го в сърцето, за да го напълни.

Мускул, напълно изолиран от тялото, затворен в изкуствен кръг на кръвообращението, е способен независимо да движи кръвта около този кръг по образ и подобие на сърцето, когато се свива. Следователно може да се нарече "периферно сърце" (PS). Изключително важно е тези многобройни "периферни сърца" - а те са повече от 1000 в броя на скелетните мускули на човек - работят самостоятелно като смукателно-инжекционни микропомпи не само при различни видове контракции: ритмични, аритмични, тонизиращи. , тетаничен, ауксотоничен и др., но и под напрежение. Иначе можем да кажем, че нямат "празен ход".

12. Хемодинамика в един съд. Уравнението на Паусел. хидравлично съпротивление. Закони на хемодинамиката в цялата система

Хемодинамика - движението на кръвта през съдовете, произтичащо от разликата в хидростатичното налягане в различни части на кръвоносната система (кръвта се движи от зона с високо налягане в зона с ниско налягане).

Ние разглеждаме един съд като тръба с кръгло напречно сечение, удължено в сравнение с напречните му размери. Еластичността на стените се разбира като възможността за промяна на напречното сечение на съдовете под въздействието на налягане.

Poeisel емпирично установи, че средната скорост на потока на ламинарен флуид през тясна хоризонтална кръгла тръба с постоянно напречно сечение е право пропорционална на разликата в налягането P1 и P2 на входа и изхода на тръбата, квадрата на радиуса на тръбата и обратно пропорционално на дължината на тръбата l и вискозитета n.

Vav = (R (в kV) / 8n)*(P1 - P2)/l

Хидравлично съпротивление, устойчивост на движението на течности (и газове) през тръби, канали и др., поради техния вискозитет.

w \u003d 8nl / pi r (в 4 супени лъжици)

Стойността w се нарича хидравлично съпротивление. Той е обратно пропорционален на четвъртата степен на радиуса и следователно се увеличава значително с намаляване на радиуса на тръбата.

Силата, която създава налягане в съдовата система, е сърцето. При човек на средна възраст при всяко свиване на сърцето в съдовата система се изтласква 60–70 ml кръв (систолен обем) или 4–5 l / min (минутен обем). Движещата сила на кръвта е разликата в налягането, която възниква в началото и в края на тръбата.

В почти всички части на съдовата система кръвният поток има ламинарен характер - кръвта се движи на отделни слоеве, успоредни на оста на съда. В същото време слоят, прилежащ към стената на съда, остава практически неподвижен, вторият се плъзга по този слой, а третият от своя страна се плъзга по него и т.н. Кръвните клетки образуват централния, аксиален поток, плазмата се приближава до стената на съда. Следователно, колкото по-малък е диаметърът на съда, толкова по-близо са централните слоеве до стената и толкова повече скоростта им се забавя поради вискозното взаимодействие със стената. Като цяло това означава, че скоростта на кръвния поток в малките съдове е по-ниска, отколкото в големите. Лесно е да се провери правилността на тази позиция чрез сравняване на скоростите на кръвния поток в различни части на съдовото легло. В аортата е 50--70 cm / s, в артериите - от 40 до 10, артериоли - 10--0,1, капиляри - по-малко от 0,1, венули - по-малко от 0,3, вени - 0, 3 - 5,0, празна вена - 5 - 20 см / сек.

Наред с ламинарното в съдовата система се наблюдава турбулентно движение с характерно завихряне на кръв. Кръвните частици се движат не само успоредно на оста на съда, както при ламинарния кръвен поток, но и перпендикулярно на него. Резултатът от това сложно движение е значително увеличаване на вътрешното триене на течността. В този случай обемът на кръвния поток вече няма да бъде пропорционален на градиента на налягането, а приблизително равен на корен квадратен от него. Турбулентното движение обикновено се случва в местата на разклоняване и стесняване на артериите, в области на стръмни завои на съдовете.

Кръвта е суспензия от образувани елементи в колоидно-солев разтвор, има определен вискозитет, който не е постоянна стойност. Когато кръвта тече през капиляр, чийто диаметър е по-малък от 1 mm, вискозитетът намалява. Последващото намаляване на диаметъра на капиляра допълнително намалява вискозитета на изтичащата кръв. Този хемодинамичен парадокс се обяснява с факта, че по време на движението на кръвта червените кръвни клетки се концентрират в центъра на потока. Пристенният слой се състои от чиста плазма с много по-нисък вискозитет, върху която лесно се плъзгат профилни елементи. В резултат на това се подобряват условията за притока на кръв и намаляват спада на налягането, което като цяло компенсира увеличаването на вискозитета на кръвта и намаляването на скоростта на нейния поток в малките артерии. Преходът от ламинарен към турбулентен кръвен поток е придружен от значително увеличаване на съпротивлението на кръвния поток.

Връзката между естеството на флуидния поток в твърдите тръби и налягането обикновено се определя от формулата на Поазой. Използвайки тази формула, можете да изчислите съпротивлението R към кръвния поток в зависимост от неговия вискозитет Yu, дължина l и радиус r на съда:

Съдовата система като цяло може да бъде представена като последователно и паралелно свързани тръби с различна дължина и диаметър. В случай на последователно свързване, общото съпротивление е сумата от съпротивленията на отделните съдове:

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

При паралелна връзка стойността на съпротивлението се изчислява по различна формула:

1/R = 1/R 1 + 1/R 2 + ... + + 1/Rn.

Като се има предвид сложността на геометрията на съдовете на целия организъм, неговата променливост, в зависимост от отварянето и затварянето на шънтове, колатерали, степента на свиване на гладката мускулатура, еластичността на стените, промените в вискозитета на кръвта и други причини , е трудно да се изчисли стойността на съдовото съпротивление в реални условия. Поради това е обичайно да се дефинира като частно от деленето на кръвното налягане P на минутния обем на кръвта Q:

За цялата съдова система на тялото като цяло тази формула е приложима само ако в края на системата, тоест в кухата вена близо до мястото, където те се вливат в сърцето, налягането ще бъде близко до нула. Съответно, ако е необходимо да се изчисли съпротивлението на отделен участък от съдовата система, формулата приема формата

R=P1-P2/Q

Стойностите на P 1 и P 2 отразяват налягането в началото и края на определения участък.

Основната кинетична енергия, необходима за движението на кръвта, й се съобщава от сърцето по време на систола. Една част от тази енергия се изразходва за изтласкване на кръв, другата се превръща в потенциална енергия на еластичната стена на аортата, големите и средните артерии, разтегнати по време на систола. Техните свойства зависят от наличието на еластични и колагенови влакна, чиято разтегливост е около шест пъти по-висока от, например, гумените нишки със същата дебелина. По време на диастолата енергията на аортната стена и кръвоносните съдове се преобразува в кинетичната енергия на движението на кръвта.

Освен еластичност и разтегливост, тоест пасивни свойства, съдовете имат и способността да реагират активно на промените в кръвното налягане в тях. При повишаване на налягането гладката мускулатура на стените се свива и диаметърът на съда намалява. Така пулсиращият кръвен поток, създаден от функцията на сърцето, поради характеристиките на аортата и големите съдове, се изравнява и става относително непрекъснат.

Основните показатели на хемодинамиката са обемната скорост, скоростта на кръвообращението, налягането в различни области на съдовата система.

Обемната скорост на движение на кръвта характеризира нейното количество (в милилитри), преминаващо през напречното сечение на съда за единица време (1 минута). Обемната скорост на кръвния поток е право пропорционална на спада на налягането в началото и края на съда и обратно пропорционална на неговото съпротивление спрямо кръвния поток. В тялото изтичането на кръв от сърцето съответства на притока му към него. Това означава, че обемът на кръвта, протичаща за единица време през цялата артериална и цялата венозна система на системното и белодробното кръвообращение, е еднакъв.

Линейната скорост на движение на кръвта (v) характеризира скоростта на движение на нейните частици по протежение на съда в ламинарен поток. Изразява се в сантиметри в секунда и се определя като съотношението на обемния кръвен поток Q към площта на напречното сечение на съда pr 2:

Получената по този начин стойност е чисто среден показател, тъй като според законите на ламинарното движение скоростта на движение на кръвта в центъра на съда е максимална и намалява в слоевете, съседни на съдовата стена.

Линейната скорост на кръвния поток също е различна в определени части на съдовото легло по протежение на съдовото дърво. Зависи от общата площ на лумена на съдовете от този калибър в разглежданата област. Аортата се характеризира с най-малко напречно сечение и следователно скоростта на движение на кръвта в нея е най-голяма - 50--70 cm / s. Капилярите имат най-голяма обща площ на напречното сечение; при бозайниците тя е приблизително 600-800 пъти по-голяма от площта на напречното сечение на аортата. Съответно скоростта на кръвта тук е около 0,05 cm/s. В артериите е 20-40 cm / s, в артериолите - 0,5 cm / s. Поради факта, че при сливане на вените общият им лумен намалява, линейната скорост на кръвния поток отново се увеличава, достигайки 20 cm/s в кухата вена (фиг. 9.30).

Кръвта се изтласква на отделни порции, така че кръвният поток в аортата и артериите пулсира. В същото време линейната му скорост се увеличава във фазата на систола и намалява по време на диастолата. В капилярната мрежа, поради структурните особености на предхождащите я артерии, пулсовите шокове изчезват и линейната скорост на кръвния поток става постоянна.

Подобни документи

Физически основи за използването на лазерната технология в медицината. Видове лазери, принципи на действие. Механизмът на взаимодействие на лазерното лъчение с биологичните тъкани. Обещаващи лазерни методи в медицината и биологията. Масово произведено медицинско лазерно оборудване.

резюме, добавен на 30.08.2009


Биполярни електрокардиографски проводници (според Айнтховен). Местоположение на гръдните електроди за ЕКГ. Прекардиална картография. Образуване на електрическата ос на сърцето, екстрасистола. Механизмът на възникване на P и T вълна, P-Q и ST сегменти, QRS комплекс.

презентация, добавена на 01/08/2014


Понятието за метрология и стандартизация, история и основни етапи на развитие, нормативна уредба и нормативна уредба. Стойността на електрокардиографията в съвременната медицина, механизмът на нейното прилагане. Обосноваване и оптимизиране на електрокардиографската верификация.

дисертация, добавена на 15.02.2014г


Източник на енергия, необходима за движението на кръвта през съдовете. Основната функция на сърцето. Местоположение на сърцето в гръдната кухина. Среден размер на сърцето на възрастен. Работата на лявата и дясната камера, митралната и аортната клапа.

презентация, добавена на 25.12.2011


Физиологични основи на електрокардиографията. Върхов ритъм на сърцето. Основните методи за изучаване на сърдечните тонове, схемата на основните точки на тяхното слушане. Основните компоненти на нормална и анормална електрокардиограма (вълни, интервали, сегменти).

презентация, добавена на 01/08/2014


Откриването на рентгеновите лъчи от Вилхелм Рентген, историята и значението на този процес в историята. Устройството на рентгенова тръба и връзката на основните й елементи, принципи на действие. Свойства на рентгеновото лъчение, неговия биологичен ефект, роля в медицината.

презентация, добавена на 21.11.2013


Историята на откриването на рентгеновите лъчи. Механизмът на неговото производство с помощта на катодна тръба. Биологични ефекти на рентгеновите лъчи. Приложението му в медицината и науката. Електронно-лъчев томограф. Влияние на артефактите върху качеството на изображението по време на сканиране.

презентация, добавена на 29.03.2016


Формули за изчисляване на сърдечен дебит или ударен обем. Фактори, които увеличават минутния обем на кръвта. Механична дейност на сърцето и принципът на поликардиографията. Общи показатели за механичната дейност на сърцето. Видове регулаторни ефекти върху сърцето.

презентация, добавена на 13.12.2013


Физически характеристики на звука. Концепцията за ултразвук и принципът на действие на електромеханичните излъчватели. Медико-биологични приложения на ултразвука. Методи за диагностика и изследване: двуизмерна и доплерова ехоскопия, визуализация върху хармоници.

презентация, добавена на 23.02.2013


организация на мембраните. Транспортиране на вещества през мембраните. Централният механизъм за регулиране на дихателните органи. Нефронът е структурна и функционална единица на бъбрека. Функционални връзки на хипоталамуса с хипофизната жлеза. Проблемът с локализацията на функциите в кората на главния мозък.

име на тялото Безплатно, ако движенията му не са ограничени от нищо. Тяло, чието движение е ограничено от други тела, се нарича не е безплатнои телата, които ограничават движението на това тяло, - връзки.В допирните точки възникват сили на взаимодействие между даденото тяло и връзките. Наричат ​​се силите, с които връзките действат върху дадено тяло връзките реакции.

Принципът на освобождаване: всяко несвободно тяло може да се счита за свободно, ако действието на връзките се заменя с техните реакции, приложени към даденото тяло.В статиката реакциите на връзките могат да бъдат напълно определени с помощта на условията или уравненията на равновесието на тялото, които ще бъдат установени по-късно, но техните посоки в много случаи могат да бъдат определени от изследване на свойствата на връзките. Като прост пример, на фиг. 1.14, но е представено тяло, чиято точка M е свързана с неподвижната точка O с помощта на прът, чиято тежест може да се пренебрегне; краищата на пръта имат панти, позволяващи свобода на въртене. В този случай пръчката OM служи като връзка за тялото; ограничението върху свободата на движение на точка M се изразява във факта, че тя е принудена да бъде на постоянно разстояние от точка O. Силата на действие върху такъв прът трябва да бъде насочена по права линия OM, а според аксиома 4, силата на противодействие на пръта (реакция) R трябва да бъде насочена по същата права линия. По този начин посоката на реакцията на пръта съвпада с директния OM (фиг. 1.14, б). По същия начин, силата на реакция на гъвкава неразтегляема нишка трябва да бъде насочена по протежение на нишката. На фиг. 1.15 показва тяло, окачено на две нишки, и реакциите на нишките R 1 и R 2 . Силите, действащи върху несвободно тяло, се разделят на две категории. Едната категория се формира от сили, които не зависят от връзките, а другата е реакциите на връзките. В същото време реакциите на връзките са пасивни - възникват, защото върху тялото действат силите от първа категория. Силите, които не зависят от връзките, се наричат ​​активни, а реакциите на връзките се наричат ​​пасивни сили. На фиг. 1.16, а в горната част са две активни сили F 1 и F 2, равни по абсолютна стойност, разтягащи пръта AB, отдолу са реакциите R 1 и R 2 на опънатия прът. На фиг. 1.16, b, активните сили F 1 и F 2, компресиращи пръта, са показани отгоре, реакциите R 1 и R 2 на компресирания прът са показани по-долу.

Съгласни сме да разгледаме тялото Безплатно , ако движенията му не са ограничени от нищо. Тяло, чието движение е ограничено от други тела, се нарича не е безплатно и телата, които ограничават движението на това тяло, връзки . В точките на допир възникват сили на взаимодействие между даденото тяло и връзките. Наричат ​​се силите, с които връзките действат върху дадено тяло връзките реакции . При изброяване на всички сили, действащи върху дадено тяло, трябва да се вземат предвид и тези контактни сили (реакции на връзките).

В механиката те заемат следната позиция, понякога наричана принципът на освобождението: всяко несвободно тяло може да се счита за свободно само ако действието на връзките е заменено от техните реакции, приложени към даденото тяло.

В статиката реакциите на връзките могат да бъдат напълно определени с помощта на условията или уравненията на равновесието на тялото, но техните посоки в много случаи могат да бъдат определени от изследване на свойствата на връзките. Като прост пример помислете за тяло, точка Мкойто е свързан към фиксирана точка Оизползване на прът, чието тегло може да се пренебрегне; краищата на пръта имат панти, позволяващи свобода на въртене. В този случай пръчката служи като връзка за тялото. ОМ. Ограничаване на свободата на движение на точка Мсе изразява във факта, че е принуден да бъде на постоянно разстояние от точката О. Но, както видяхме по-горе, силата, действаща върху такъв прът, трябва да бъде насочена по права линия ОМ. Съгласно аксиома 4, реакционната сила на пръта (реакция) Ртрябва да са в една и съща права линия. По този начин посоката на реакцията на пръта съвпада с правата линия ОМ. (В случай на извита безтегловна пръчка - по права линия, свързваща краищата на пръта).

По същия начин, силата на реакция на гъвкава неразтегляема нишка трябва да бъде насочена по протежение на нишката. На фиг. Тяло, окачено на две нишки и са показани реакциите на нишките. R1и R2.

В общия случай силите, действащи върху несвободно тяло (или върху несвободна материална точка), могат да бъдат разделени на две категории. Едната категория се формира от сили, които не зависят от връзките, а другата категория се формира от реакциите на връзките. В същото време реакциите на връзките по същество са пасивни. Те възникват само доколкото определени сили от първа категория действат върху тялото. Следователно сили, които не зависят от ограничения, се наричат активен сили (понякога наричани дадено ), и реакциите на връзката пасивен сили.

На фиг. 1.16 в горната част показва две активни сили, равни по модул F1и F2, разтягане на пръчката АБ, реакциите са показани по-долу R1и R2опъната пръчка. На фиг. показващи активни сили F1и F2, компресиране на пръта, реакциите са показани по-долу R1и R2компресиран прът.

Нека разгледаме някои по-типични видове връзки и да посочим възможните посоки на техните реакции. Реакционните модули се определят от активни сили и не могат да бъдат намерени, докато последните не са посочени по определен начин. В този случай ще използваме някои опростени представяния, които схематизират действителните свойства на реалните връзки.

1. Ако твърдо тяло лежи върху идеално гладка (без триене) повърхност, тогава точката на контакт на тялото с повърхността може свободно да се плъзга по повърхността, но не може да се движи по нормалата към повърхността. Реакцията на идеално гладка повърхност е насочена по общата нормала към контактуващите повърхности.

Ако твърдо тяло има гладка повърхност и опира в точка, тогава реакцията е насочена по нормалата към повърхността на самото тяло.

Ако твърдо тяло опре с върха си в ъгъл, тогава връзката предотвратява движението на върха както хоризонтално, така и вертикално. Съответно реакцията Ръгълът може да бъде представен от два компонента - хоризонтален R xи вертикално Р, чиито величини и посоки в крайна сметка се определят от дадените сили.

2. сферична става наречено устройство, което прави фиксирана точка Она разглежданото тяло (центъра на пантата). Ако сферичната контактна повърхност е идеално гладка, тогава реакцията на сферичната панта има посоката на нормалата към тази повърхност. Следователно единственото известно нещо за реакцията е, че тя преминава през центъра на шарнира О. Посоката на реакцията може да бъде всяка и се определя във всеки конкретен случай в зависимост от дадените сили и общата схема на фиксиране на тялото. По същия начин е невъзможно да се определи предварително посока на реакция упорен лагер .

3. Цилиндричен шарнирен лагер . Реакцията на такава опора минава през нейната ос, а посоката на реакцията на опората може да бъде всяка (в равнината, перпендикулярна на оста на опората).

4. Цилиндричен шарнирен лагер предотвратява движението на неподвижната точка на тялото по перпендикуляра на опорната равнина. Реакцията на такава опора също има посоката на този перпендикуляр.

5. Опорен лагер. Опорният лагер е връзка на цилиндрична панта с еталонна равнина. Такава връзка позволява на вала да се върти около оста си и да се движи по нея, но само в една посока.

Реакцията на опорния лагер е сумата от реакцията на цилиндричен лагер, лежащ в равнина, перпендикулярна на неговата ос (в общия случай тя може да бъде разложена на компоненти Р 1 и Р 2) и нормалната реакция на референтната равнина Р 3 .

Няколко връзки, вероятно от различни видове, могат да бъдат наложени на едно и също тяло едновременно. Три примера от този вид са показани на фиг. На фиг. са показани съответните системи от сили. В съответствие с принципа на свободата, връзките се изхвърлят и се заменят с реакции.

6. Реакции на пръчки насочени по протежение на прътите (горна диаграма); приема се, че прътите са безтегловни и са свързани с тялото и опорите посредством панти.

Реакции на идеално гладки носещи повърхностинасочени по нормалата към тези повърхности (две долни диаграми). В допълнение, реакцията на цилиндричен лагер в точката НО(средната диаграма) трябва, въз основа на теоремата за три неуспоредни сили, да премине през точката на пресичане на линиите на действие на силите Фи R2-точка С.

7. Реакция R1 идеално гъвкава, неразтеглива и безтегловна нишка насочени по протежение на нишката (долна диаграма).

В механичните системи, образувани от съчленяването на няколко твърди тела, заедно с външни връзки (подпори), има вътрешни комуникации . В тези случаи човек понякога психически разчленява системата и заменя изхвърлените не само външни, но и вътрешни връзки със съответните реакции. Пример от този вид, при който две тела са свързани с шарнир С, показано на фиг. Имайте предвид, че силите R2и R3равни една на друга по абсолютна стойност, но противоположно насочени (според аксиома 4).

Забележете, че силите на взаимодействие между отделните точки на дадено тяло се наричат вътрешни , а силите, действащи върху дадено тяло и причинени от други тела, се наричат външен . От това следва, че реакциите на връзките са външни сили за дадено тяло.