Aký je rozdiel medzi aktívnymi silami a reaktívnymi silami. Lokálne a šíriace sa vzrušenie

Domov

Vodomery

Dohodnime sa, že telo nazveme slobodným, ak jeho pohyby nie sú ničím obmedzené. Teleso, ktorého pohyby sú obmedzené inými telesami, sa nazýva neslobodné a telesá, ktoré obmedzujú pohyby tohto telesa, sa nazývajú väzby. Ako už bolo spomenuté, v miestach dotyku vznikajú interakčné sily medzi daným telesom a väzbami. Sily, ktorými väzby pôsobia na dané teleso, sa nazývajú reakcie väzieb.

Sily, ktoré nezávisia od väzieb, sa nazývajú aktívne sily (dané) a reakcie väzieb sa nazývajú pasívne sily.

V mechanike sa zastáva nasledujúca pozícia, niekedy nazývaná aj princíp oslobodenia: každé neslobodné teleso možno považovať za slobodné, ak sú pôsobenie väzieb nahradené ich reakciami aplikovanými na dané teleso.

V statike je možné reakcie väzieb úplne určiť pomocou podmienok alebo rovníc rovnováhy telesa, ktoré sa ustanovia neskôr, ale ich smery sa v mnohých prípadoch dajú určiť z hľadiska vlastností väzieb:

Hlavné typy spojení:

1. Ak pevné teleso spočíva na dokonale hladkom (bez tŕňov) povrchu, potom sa bod dotyku telesa s povrchom môže voľne posúvať po povrchu, ale nemôže sa pohybovať v smere po normále k povrchu. Reakcia ideálne hladkého povrchu smeruje pozdĺž spoločnej normály na kontaktné povrchy.

Ak má teleso hladký povrch a spočíva na bode, potom reakcia smeruje pozdĺž normály k povrchu samotného telesa.

2. Guľový záves.

3. Valcový záves sa nazýva pevná podpera. Reakcia takéhoto nosiča prechádza jeho osou a smer reakcie môže byť ľubovoľný (v rovine rovnobežnej s osou nosiča).

4. Valcový sklopný - pohyblivá podpera.

HLAVNÉ ÚLOHY STATIKA.

1. Úloha redukcie systému síl: ako možno tento systém nahradiť iným, najmä najjednoduchším, jemu ekvivalentným?

2. Problém rovnováhy: aké podmienky musí spĺňať sústava síl pôsobiaca na dané teleso, aby išlo o vyváženú sústavu?

Prvá hlavná úloha je dôležitá nielen v statike, ale aj v dynamike. Druhý problém je často kladený v tých prípadoch, kde určite nastáva rovnováha. V tomto prípade podmienky rovnováhy vytvárajú vzťah medzi všetkými silami pôsobiacimi na telo. V mnohých prípadoch je pomocou týchto podmienok možné určiť podporné reakcie. Aj keď sa sféra záujmu statiky pevných telies neobmedzuje len na toto, treba mať na pamäti, že stanovenie reakcií väzieb (vonkajších a vnútorných) je nevyhnutné pre následný výpočet pevnosti konštrukcií.

Podľa učenia tohto diela sú za všetkými vecami dva primárne zákony, nazývané Zákon troch a Zákon siedmich. Tieto dva zákony sú základné.

Z pohľadu tohto učenia je Vesmír stvorený: žijeme po prvé vo stvorenom a po druhé usporiadanom Vesmíre. Ak by bol vesmír chaos, neexistoval by ani poriadok, ani zákony. Kozmos doslova znamená poriadok na rozdiel od chaosu. Keby bol svet chaos, štúdium zákonitostí hmoty atď. by bolo nemožné. Veda nemohla existovať.

Zákon troch je zákonom troch síl tvorivosti

Tento zákon hovorí, že do každého prejavu musia vstúpiť tri sily. Každý prejav vo vesmíre je výsledkom spojenia troch síl. Tieto tri sily sa nazývajú Aktívna sila, Pasívna sila a Neutralizačná sila.

Aktívna sila sa nazýva 1. sila.

Pasívna sila sa nazýva 2. sila.

Neutralizačná sila sa nazýva 3. sila.

1. sila – možno ju definovať ako iniciatívnu silu,

2. sila - ako sila odporu alebo reakcie,

3. sila - ako vyvažujúci alebo korelačný princíp, alebo záväzná sila, alebo bod aplikácie.

Tieto tri sily sa nachádzajú v prírode aj v človeku. V celom vesmíre, na každej úrovni, tieto tri sily pôsobia. Sú to tvorivé sily. Nič nevznikne bez spojenia týchto troch síl.

Kombinácia týchto troch síl tvorí triádu. Jedna triáda vytvára ďalšiu trojicu, a to na vertikálnej aj na horizontálnej časovej škále. V Čase to, čo nazývame reťazec udalostí, je reťazou triád.

Všetka manifestácia, všetka kreativita pochádza zo spoločného stretnutia týchto síl, aktívnych, pasívnych a neutralizujúcich. Aktívna sila alebo 1. sila nemôže sama tvoriť nič. Pasívna sila, alebo 2. sila, nemôže sama vytvoriť nič. Neutralizačná sila, alebo 3. sila, nemôže sama vytvoriť nič. Ani žiadne dve z troch síl nemôžu nič vyprodukovať. Je potrebné, aby sa všetky tri sily stretli spolu, aby sa uskutočnil akýkoľvek prejav alebo tvorivosť. To možno znázorniť nasledovne.

Tri sily sú tvorivé len v bode svojho spojenia a tu prebieha prejav, tvorivosť, dianie, ale inak nie. Zo všetkého nekonečného množstva vecí, ktoré by sa mohli stať, sa skutočne odohrá len niekoľko, a to tie, v ktorých sa tieto tri sily stretávajú v spojení. Ak sa všetci nestretnú, tak sa nič nemôže stať.

Ak sa napríklad stretne aktívna sila a pasívna sila, nemôže sa nič stať, nemôže nastať žiadna udalosť. Ale ak sa objaví Neutralizačná sila, potom budú pôsobiť tri sily a niečo sa stane. Triáda bude prítomná. A kdekoľvek sa tri sily stretnú ako triáda, výsledkom musí byť prejav. Každá triáda, každá konjunkcia troch síl môže dať vznik ďalšej trojici a za správnych podmienok bude výsledkom reťaz trojíc. Nová triáda vždy vychádza z Neutralizačnej sily, t.j. 3. sila.

V nasledujúcej triáde sa neutralizačná sila predchádzajúcej triády stáva aktívnou alebo pasívnou silou. Spája ich do určitej miery rovnakým spôsobom, akým otočný bod dáva dve strany rovnováhy do jednej línie. Bez neutralizačnej sily by sa aktívne a pasívne sily navzájom uhasili, pretože sú oproti sebe. Sú protiklady. Spojovacia alebo väzbová sila je prostredníkom medzi aktívnymi a pasívnymi silami. Keď je prítomná správna neutralizačná sila, aktívna a pasívna sila sa už zbytočne nestavajú proti sebe, ale vstupujú do pracovného vzťahu, ktorý prejav vytvára.

Hrubým príkladom je veterný mlyn. Aktívna a generatívna sila je vietor. Pasívna a odporová sila - štruktúra. Rotujúce krídla spájajú tlak vetra s odporom budovy a prejavujú sa. Ak nie sú žiadne krídla, alebo ak sa konštrukcia zrúti, alebo ak je bezvetrie, neexistuje žiadny prejav. Toto je len veľmi hrubá ilustrácia.

Časť 2. Aktívne, pasívne a neutralizačné sily

Zmena kvality Neutralizačnej sily zmení nielen spojenie síl v triáde, ale môže zvrátiť aktívne a pasívne sily. Keď je život Neutralizujúcou silou, osobnosť je v človeku aktívna a podstata pasívna.

Keď je dielo Neutralizačnou silou, situácia je obrátená – aktívnou sa stáva esencia alebo skutočná časť a pasívna sa stáva osobnosť alebo získaná časť.

V tomto prípade musíme opäť zvážiť význam zvislých a vodorovných línií kríža. Môžeme si predstaviť Neutralizačnú silu práce, ktorá v každom okamihu vstupuje z vertikálneho smeru a pociťuje ju až vtedy, keď sa človek prestane stotožňovať s vecami Času a spomenie si na seba.

Štúdium troch síl začína ich štúdiom v sebe. Ako už bolo povedané, v prírode a v človeku existujú tri sily. Je veľmi ťažké vidieť Tri sily. Najprv ich treba študovať psychologicky, teda tak, ako existujú samy osebe, prostredníctvom sebapozorovania. Aktívna sila, alebo 1. sila, môže byť braná ako čokoľvek, čo človek chce. Záleží predovšetkým na tom, ako ďaleko má človek napredovať. Nie je možné vidieť 3. silu, kým človek neuvidí 1. silu a 2. silu.

2. sila alebo sila odporu existuje vo všetkom. Všetko, čo chceme, má nevyhnutne silu odporu. Ak to ľudia pochopia, nebudú sa obviňovať a cítiť, že ich ťažká situácia je jediná svojho druhu. Pri formovaní cieľa je potrebné vypočítať 2. silu, inak cieľ zostane nerealizovaný.

Ak si stanovíte cieľ, musíte vypočítať náklady na jeho udržanie. Keď to urobíte, je pravdepodobné, že váš cieľ bude realistickejší a praktickejší. Cieľ by nemal byť príliš ťažký. Čokoľvek, čo stojí v ceste udržať váš cieľ, je 2. sila, sila odporu. Povedzme, že ste si stanovili umelý dočasný cieľ, že celý deň nepresedíte. Vtedy si v sebe všimnete v súvislosti s týmto cieľom 2. silu – totiž to, čo vám bráni, čo vám bráni v napĺňaní tohto cieľa, všetky rôzne „ja“, rôzne argumenty atď. Povaha 2. sily bude, samozrejme, určená povahou 1. sily, v tomto prípade účelom, ktorý chcete zachovať.

Nesnažte sa vidieť 3. silu. Spočiatku je to úplne zbytočné. Ale skúste vidieť 1. silu a potom 2. silu. Nemôžete vidieť 2. silu, pokiaľ nevidíte 1. silu. Je to 1. sila, ktorá spôsobuje objavenie 2. sily. Ak nič nechcete, potom neexistuje žiadna 2. moc, pokiaľ ide o našu túžbu. Ľudia často ani nevedia, že 1. sila je v nich samých, t.j. nevedia, čo vlastne chcú. Opýtajte sa sami seba: "Čo chcem?" Musíte byť úprimní v odpovedi na to, čo naozaj chcete.

Tri Sily, ktoré pochádzajú z Absolútna v prvom akte stvorenia, sú podmienené jedinou Vôľou Absolútna a ich vzájomným spojením ako Aktívne, Pasívne a Neutralizujúce. Všetky tieto sily na svojej primárnej úrovni sú vedomé, aj keď už obmedzené.

Časť 3. Čo je to sila

Máme viac príležitostí na pozorovanie seba samých ako na pozorovanie vonkajšieho sveta. Žijeme veľmi málo vo vonkajšom svete, ktorý je nám cudzí. Prerušovane si to uvedomujeme, ale všimneme si toho len veľmi málo. Môžeme prejsť tým istým domom tisíckrát a nevieme ho opísať. V skutočnosti sme oveľa viac stáli len pre seba ako pre svet. To je jeden z dôvodov, prečo štúdium troch mocností začína sebapozorovaním. Musíte tiež pamätať na to, že sila je neviditeľná a náš bezprostrednejší kontakt s tým, čo je neviditeľné, prichádza prostredníctvom sebapozorovania.

Musíte pochopiť, že keď sa pokúšate študovať túto otázku síl, neštudujete veci. Napríklad túžba je sila, nie vec. Reťazec myšlienok je sila, nie vec. Myšlienka je sila - nie vec.

Jedným z dôvodov, prečo máme také ťažkosti s pochopením troch síl, je, že sa snažíme vidieť všetko ako jednu silu. O sile uvažujeme ako o jednej a vo všetkom, čo sa deje v akomkoľvek prejave, v každom prípade sa snažíme vidieť iba jednu silu. Pripisujeme to jednej sile. Vidíme jednu akciu v jednej udalosti. Čiastočne je to spôsobené našou neschopnosťou všeobecne myslieť na viac vecí naraz. Niekedy myslíme na dve veci, ale myslenie na tri veci je mimo nás, teda mimo formatívneho myslenia. Napríklad udalosť musí byť pre nás vždy dobrá alebo zlá, správna alebo nesprávna. Vidíme v ňom iba jednu akciu a okrem toho si ani nemyslíme, že udalosti sú spôsobené silami. Vidíme jablko padať zo stromu a vidíme len jablko, ktoré teraz leží na zemi. Vidíme magnet priťahujúci alebo odpudzujúci jeden pól kompasu.

Toto všetko vidíme, ale sotva premýšľame o silách - v tomto prípade samozrejme o rôznych druhoch síl. Tiež nevnímame, ako sa nám menia sily. V jeden moment nás tá vec priťahuje a v ďalšom momente nás to isté odpudzuje. Alebo odpudzujeme a potom k nám príde nápad a cítime príťažlivosť.

Neuvedomujeme si, že vec vedie raz jednu silu a inokedy opačnú silu. Tak isto sa mení aj náš postoj k človeku. To znamená, že človek pre nás zažíva zmenu znamenia, čo znamená, že v triáde síl, ktoré spojenie vytvára, došlo k zmene síl – napríklad mechanická láska sa môže zmeniť na nenávisť, mechanická dôvera na podozrievavosť atď. Tiež všetky bežné prejavy v ľudskom živote sú spôsobené silami a zmenami týchto síl. Nežiadam vás, aby ste v takýchto prípadoch určovali sily, ale aby ste ich zaznamenali.

Tri mocnosti sa nedajú študovať teoreticky. Jediný praktický spôsob, ako študovať tri sily v nás samých, je niečo urobiť. Myslí sa tým napodobňovanie alebo inkarnácia troch síl v nás samých vo vzťahu k nejakej inej sile, buď 1) pôsobiacej v nás, 2) vo vonkajších udalostiach. PRÍKLADY.

Odoslanie dobrej práce do databázy znalostí je jednoduché. Použite nižšie uvedený formulár

Študenti, postgraduálni študenti, mladí vedci, ktorí pri štúdiu a práci využívajú vedomostnú základňu, vám budú veľmi vďační.

Uverejnené dňa http://www.allbest.ru/

1. Bunková membrána: definícia, funkcie membrán, fyzikálne vlastnosti

Bunková membrána je ultratenký film na povrchu bunky alebo bunkovej organely, ktorý pozostáva z bimolekulárnej vrstvy lipidov so zabudovanými proteínmi a polysacharidmi.

Funkcie membrán:

· Bariéra – zabezpečuje regulovaný, selektívny, pasívny a aktívny metabolizmus s okolím. Napríklad peroxizómová membrána chráni cytoplazmu pred peroxidmi, ktoré sú pre bunku nebezpečné. Selektívna permeabilita znamená, že priepustnosť membrány pre rôzne atómy alebo molekuly závisí od ich veľkosti, elektrického náboja a chemických vlastností. Selektívna permeabilita zabezpečuje oddelenie bunky a bunkových kompartmentov od prostredia a zásobuje ich potrebnými látkami.

· Transport - cez membránu dochádza k transportu látok do bunky a von z bunky. Transport cez membrány zabezpečuje: dodávanie živín, odstraňovanie konečných produktov metabolizmu, sekréciu rôznych látok, vytváranie iónových gradientov, udržiavanie optimálneho pH v bunke a koncentráciu iónov, ktoré sú potrebné pre fungovanie bunkové enzýmy. Častice, ktoré z nejakého dôvodu nie sú schopné prejsť cez fosfolipidovú dvojvrstvu (napríklad kvôli hydrofilným vlastnostiam, keďže membrána je vnútri hydrofóbna a neprepúšťa hydrofilné látky, alebo kvôli ich veľkej veľkosti), ale sú pre bunku nevyhnutné , môže preniknúť membránou cez špeciálne nosné proteíny (transportéry) a kanálové proteíny alebo endocytózou. Pri pasívnom transporte látky prechádzajú cez lipidovú dvojvrstvu bez výdaja energie pozdĺž koncentračného gradientu difúziou. Variantom tohto mechanizmu je uľahčená difúzia, pri ktorej špecifická molekula pomáha látke prejsť cez membránu. Táto molekula môže mať kanál, ktorý umožňuje prechod len jedného typu látky. Aktívny transport si vyžaduje energiu, keďže prebieha proti koncentračnému gradientu. Na membráne sú špeciálne pumpové proteíny vrátane ATPázy, ktorá aktívne pumpuje draselné ióny (K +) do bunky a pumpuje z nej sodíkové ióny (Na +).

· matrica – zabezpečuje určitú relatívnu polohu a orientáciu membránových proteínov, ich optimálnu interakciu.

Mechanický - zabezpečuje autonómiu bunky, jej vnútrobunkových štruktúr, ako aj spojenie s inými bunkami (v tkanivách). Bunkové steny hrajú dôležitú úlohu pri poskytovaní mechanickej funkcie a u zvierat - medzibunkovej substancii.

energia - pri fotosyntéze v chloroplastoch a bunkovom dýchaní v mitochondriách fungujú v ich membránach systémy prenosu energie, na ktorých sa podieľajú aj bielkoviny;

Receptor - niektoré proteíny umiestnené v membráne sú receptory (molekuly, pomocou ktorých bunka vníma určité signály). Napríklad hormóny cirkulujúce v krvi pôsobia len na cieľové bunky, ktoré majú receptory zodpovedajúce týmto hormónom. Neurotransmitery (chemikálie, ktoré vedú nervové impulzy) sa tiež viažu na špecifické receptorové proteíny na cieľových bunkách.

Enzymatické - Membránové proteíny sú často enzýmy. Napríklad plazmatické membrány buniek črevného epitelu obsahujú tráviace enzýmy.

· Implementácia tvorby a vedenia biopotenciálov. Pomocou membrány sa v bunke udržiava konštantná koncentrácia iónov: koncentrácia iónu K + vo vnútri bunky je oveľa vyššia ako vonku a koncentrácia Na + je oveľa nižšia, čo je veľmi dôležité, pretože toto udržuje potenciálny rozdiel cez membránu a vytvára nervový impulz.

Označenie bunky – na membráne sa nachádzajú antigény, ktoré fungujú ako markery – „tagy“, ktoré umožňujú bunku identifikovať. Ide o glykoproteíny (čiže proteíny s rozvetvenými bočnými oligosacharidovými reťazcami, ktoré sú k nim pripojené), ktoré plnia úlohu „antén“. Vzhľadom na nespočetné množstvo konfigurácií bočných reťazcov je možné vytvoriť špecifický marker pre každý typ bunky. Pomocou markerov môžu bunky rozpoznať iné bunky a konať v zhode s nimi, napríklad pri tvorbe orgánov a tkanív. Umožňuje tiež imunitnému systému rozpoznať cudzie antigény.

Niektoré proteínové molekuly voľne difundujú v rovine lipidovej vrstvy; v normálnom stave časti proteínových molekúl, ktoré vystupujú na opačných stranách bunkovej membrány, nemenia svoju polohu.

Špeciálna morfológia bunkových membrán určuje ich elektrické charakteristiky, z ktorých najdôležitejšie sú kapacita a vodivosť.

Kapacitné vlastnosti určuje najmä fosfolipidová dvojvrstva, ktorá je nepriepustná pre hydratované ióny a zároveň dostatočne tenká (asi 5 nm), aby zabezpečila účinnú separáciu a akumuláciu nábojov a elektrostatickú interakciu katiónov a aniónov. Okrem toho sú kapacitné vlastnosti bunkových membrán jedným z dôvodov, ktoré určujú časové charakteristiky elektrických procesov prebiehajúcich na bunkových membránach.

Vodivosť (g) je prevrátená hodnota elektrického odporu a rovná sa pomeru celkového transmembránového prúdu pre daný ión k hodnote, ktorá spôsobila jeho transmembránový potenciálny rozdiel.

Cez fosfolipidovú dvojvrstvu môžu difundovať rôzne látky a stupeň permeability (P), teda schopnosť bunkovej membrány prechádzať týmito látkami, závisí od rozdielu v koncentráciách difundujúcej látky na oboch stranách membrány, od jej rozpustnosti. v lipidoch a vlastnostiach bunkovej membrány. Rýchlosť difúzie pre nabité ióny v konštantnom poli v membráne je určená pohyblivosťou iónov, hrúbkou membrány a distribúciou iónov v membráne. Pre neelektrolyty priepustnosť membrány neovplyvňuje jej vodivosť, pretože neelektrolyty nenesú náboje, to znamená, že nemôžu prenášať elektrický prúd.

Vodivosť membrány je mierou jej iónovej permeability. Zvýšenie vodivosti naznačuje zvýšenie počtu iónov prechádzajúcich cez membránu.

Dôležitou vlastnosťou biologických membrán je tekutosť. Všetky bunkové membrány sú pohyblivé tekuté štruktúry: väčšina lipidových a proteínových molekúl, ktoré ich tvoria, sa dokáže dostatočne rýchlo pohybovať v rovine membrány.

2. Model membrány z tekutých kryštálov. Funkcie membránových proteínov, lipidov, sacharidov. Laterálna difúzia a flip-flop prechod lipidov. umelé membrány. Lipozómy

Dnes je model s tekutými kryštálmi uznávaný ako model organizácie. Prvýkrát to navrhli Singer a Nicholson v roku 1972. Podľa tohto modelu je základom každej membrány dvojitá fosfolipidová vrstva. Fosfolipidové molekuly sú orientované tak, že ich hydrofilné hlavy idú von a tvoria vonkajší a vnútorný povrch membrány a ich hydrofóbne konce sú nasmerované do stredu bimolekulárnej vrstvy. Zdá sa, že proteíny plávajú v lipidovej vrstve. Povrchové proteíny sú umiestnené na vonkajšom a vnútornom povrchu membrány a sú držané hlavne elektrostatickými silami. Integrálne proteíny môžu preniknúť cez dvojitú vrstvu. Takéto proteíny sú hlavnou zložkou zodpovednou za selektívnu permeabilitu buniek. membrány.

Okrem fosfolipidov a proteínov obsahujú biologické membrány ďalšie chemikálie. zlúčeniny (cholesterol, glykolipidy, glykoproteíny).

Funkcie membránových proteínov. Niektoré membránové proteíny sa podieľajú na transporte malých molekúl cez bunkovú membránu, čím sa mení jej permeabilita. Membránové transportné proteíny možno rozdeliť na kanálové proteíny a nosné proteíny. Kanálové proteíny obsahujú vnútorné póry naplnené vodou, ktoré umožňujú iónom (cez iónové kanály) alebo molekulám vody pohybovať sa cez membránu. Mnohé iónové kanály sú špecializované na transport iba jedného iónu; takže draslíkové a sodíkové kanály často rozlišujú medzi týmito podobnými iónmi a prechádzajú iba jedným z nich. Nosné proteíny viažu každú prenášanú molekulu alebo ión a môžu vykonávať aktívny transport pomocou energie ATP. Proteíny tiež hrajú dôležitú úlohu v bunkových signalizačných systémoch, v imunitnej odpovedi a v bunkách. cyklu.

Funkcie membránových sacharidov. Sacharidová časť glykolipidov a glykoproteínov plazmatickej membrány je vždy umiestnená na vonkajšom povrchu membrány, v kontakte s medzibunkovou látkou. Polysacharidy spolu s proteínmi zohrávajú úlohu antigénov pri vývoji buniek. imunita. Podieľajte sa na transporte glykoproteínov, nasmerujte ich na miesto určenia v bunke alebo na jej povrchu.

Hlavnou funkciou membránových lipidov je, že tvoria dvojvrstvovú matricu, s ktorou interagujú proteíny.

Laterálna difúzia je chaotický tepelný pohyb molekúl lipidov a proteínov v rovine membrány. Počas laterálnej difúzie susedné lipidové molekuly preskakujú a v dôsledku takýchto postupných skokov z jedného miesta na druhé sa molekula pohybuje po povrchu membrány. Kvadratický pohyb molekúl počas difúzie za čas t možno odhadnúť podľa Einsteinovho vzorca: Skv = 2cor(Dt), kde D je koeficient. lat. difúzia molekuly.

Laterálna difúzia integrálnych proteínov v membráne je obmedzená, je to spôsobené ich veľkou veľkosťou a interakciou s inými membránami. bielkoviny. Membránové proteíny sa nepohybujú z jednej strany membrány na druhú ("preklápacie" skoky), ako fosfolipidy.

Pohyb molekúl na povrchu bunkovej membrány za čas t sa zisťuje experimentálne metódou fluorescenčných značiek – fluorescenčných molekulových skupín. Ukázalo sa, že stredná hodnota pohybu fosfolipidovej molekuly za sekundu po povrchu membrány erytrocytov zodpovedá vzdialenosti 5 μm, čo je porovnateľné s veľkosťou buniek. Podobná hodnota pre proteínové molekuly bola 0,2 µm za sekundu.

Koeficienty vypočítané podľa Einsteinovho vzorca lat. difúzia pre lipidy 6 * 10 (pri -12 st) kV.m / s, pre proteíny - asi 10 (pri - 14 st) kV.m / s.

Frekvencia molekuly preskakuje z jedného miesta na druhé v dôsledku lat. difúziu možno nájsť podľa vzorca: v = 2cor(3D/f), kde f je plocha, ktorú zaberá jedna molekula na membráne.

Umelá membrána je zvyčajne tuhá selektívne priepustná prepážka, ktorá rozdeľuje zariadenie na prenos hmoty na dve pracovné zóny, v ktorých sa udržiavajú rôzne tlaky a zloženie separovanej zmesi. Membrány môžu byť vyrobené vo forme plochých dosiek, rúrok, kapilár a dutých vlákien. Membrány sú usporiadané v membránových systémoch. Najbežnejšie umelé membrány sú polymérne membrány. Za určitých podmienok možno výhodne použiť keramické membrány. Niektoré membrány pracujú v širokom rozsahu membránových operácií, ako je mikrofiltrácia, ultrafiltrácia, reverzná osmóza, pervaporácia, separácia plynov, dialýza alebo chromatografia. Spôsob aplikácie závisí od typu funkčnosti zabudovanej do membrány, ktorá môže byť založená na rozmerovej izolácii, chemickej afinite alebo elektrostatike.

Lipozómy. alebo fosfolipidové vezikuly (vezikuly), zvyčajne získané napučaním suchých fosfolipidov vo vode alebo vstreknutím roztoku lipidov do vody. V tomto prípade dochádza k samozostaveniu bimolekulárnej lipidovej membrány. V tomto prípade sú všetky nepolárne hydrofóbne chvosty vo vnútri membrány a žiadny z nich neprichádza do kontaktu s polárnymi molekulami vody, častejšie sa však získavajú sférické multilamelárne lipozómy, pozostávajúce z niekoľkých bimolekulárnych vrstiev - viacvrstvových lipozómov.

Jednotlivé bimolekulárne vrstvy viacvrstvového lipozómu sú oddelené vodným médiom. Hrúbka lipidových vrstiev je v závislosti od povahy lipidov 6,5 - 7,5 nm a vzdialenosť medzi nimi je 1,5 - 2 nm. Priemer viacvrstvových lipozómov sa pohybuje od 60 nm do 400 nm alebo viac. Jednovrstvové lipozómy možno získať rôznymi spôsobmi, napríklad zo suspenzie viacvrstvových lipozómov, ak sú ošetrené ultrazvukom. Priemer jednovrstvových lipozómov je 25 - 30 nm. Lipozómy sú istým spôsobom prototypom bunky. Slúžia ako model pre štúdium rôznych vlastností kl. membrány. Lipozómy našli priame uplatnenie aj v medicíne (fosfolipidová mikrokapsula na dodávanie liečiv do určitých orgánov a tkanív). Lipozómy sú netoxické, telo ich úplne absorbuje.

3. Transport neelektrolytov cez bunkové membrány. jednoduchá difúzia. Fickova rovnica. Uľahčená difúzia: transportné mechanizmy (mobilné, pevné nosiče), odlišné od jednoduchej difúzie

Transport neelektrolytov (cukrov, aminokyselín a nukleotidov, vody) cez bunkové membrány sa uskutočňuje pomocou pórov tvorených transportnými proteínmi alebo lipidmi ponorenými do membrány.

Jednoduchá difúzia je samovoľný pohyb látky z miest s vyššou koncentráciou do miest s nižšou koncentráciou látky v dôsledku chaotického tepelného pohybu molekúl. Difúzia látky cez lipidovú dvojvrstvu je riadená koncentračným gradientom cez membránu

Fickova rovnica:

Jm = -DdC/dx

J m je hustota toku hmoty.

dC/dx - koncentračný gradient

D-difúzny koeficient

"-" - difúzia smeruje z miesta s vyššou koncentráciou do miesta s nižšou koncentráciou

Strana 214- Antonov.

Hustota toku Fick

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

C m - koncentrácia látky v blízkosti každého povrchu

L je hrúbka membrány.

V biologických membránach bol nájdený iný typ difúzie – facilitovaná difúzia. Uľahčená difúzia nastáva za účasti nosných molekúl. Uľahčená difúzia nastáva z miest s vyššou koncentráciou prenášanej látky do miest s nižšou koncentráciou. Uľahčená difúzia zjavne vysvetľuje aj prenos aminokyselín, cukrov a iných biologicky dôležitých látok cez biologické membrány.

Rozdiely medzi uľahčenou a jednoduchou difúziou:

1) prenos látky za účasti nosiča prebieha oveľa rýchlejšie;

2) uľahčená difúzia má vlastnosť nasýtenia: so zvýšením koncentrácie na jednej strane membrány sa hustota toku látky zvyšuje iba do určitej hranice, keď sú už obsadené všetky molekuly nosiča;

3) s uľahčenou difúziou sa pozoruje konkurencia prenášaných látok v prípadoch, keď nosič prenáša rôzne látky; zatiaľ čo niektoré látky sú lepšie tolerované ako iné a pridanie niektorých látok sťažuje transport iných;

4) existujú látky, ktoré blokujú uľahčenú difúziu – tvoria silný komplex s nosnými molekulami.

Druhom uľahčenej difúzie je transport pomocou imobilných nosných molekúl fixovaných určitým spôsobom cez membránu. V tomto prípade sa molekula prenášanej látky prenesie z jednej nosnej molekuly na druhú, ako pri štafetovom behu.

4. Transport iónov cez bunkové membrány. Elektrochemický potenciál. Tiorellova rovnica. Nerst-Planckova rovnica. Význam rovnice

Živé systémy na všetkých úrovniach organizácie sú otvorené systémy, takže transport látok cez biologické membrány je nevyhnutnou podmienkou života. Pre popis transportu látok má veľký význam pojem elektrochemický potenciál.

Chemický potenciál danej látky je hodnota, ktorá sa číselne rovná Gibbsovej energii na 1 mol tejto látky.

Matematicky je chemický potenciál definovaný ako parciálna derivácia Gibbsovej energie G vzhľadom na množstvo k-tej látky, pri konštantnej teplote T, tlaku P a množstvách všetkých ostatných látok m1:

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

Pre zriedený roztok:

m = m0 + RTlnC,

kde m0 je štandardný chemický potenciál, ktorý sa číselne rovná chemickému potenciálu danej látky pri jej koncentrácii 1 mol/l v roztoku.

Elektrochemický potenciál (mu s pomlčkou) - hodnota, ktorá sa číselne rovná Gibbsovej energii G na 1 mol danej látky umiestnenej v elektrickom poli.

Pre zriedené roztoky

m (mu s pomlčkou) = m0 + RTlnC + zFf(phi),

kde F = 96500 C/mol je Faradayovo číslo, z je náboj iónu elektrolytu.

Transport látok cez biologické membrány možno rozdeliť na 2 hlavné typy: pasívny a aktívny.

Pasívny transport je prenos látky z miest s veľkou hodnotou elektrochemického potenciálu do miest s jeho nižšou hodnotou. Pasívny transport prebieha s poklesom Gibbsovej energie, a preto môže tento proces prebiehať spontánne bez výdaja energie. Typy: osmóza, filtrácia, difúzia (jednoduchá a ľahká).

Aktívny transport je pohyb látky z miest s nižším elektrochemickým potenciálom do miest s vyššou hodnotou. Sprevádzaný zvýšením Gibbsovej energie nemôže ísť spontánne, ale len s nákladmi na ATP.

Hustota toku hmoty jm v pasívnom transporte sa riadi Theorellovou rovnicou:

Jm \u003d -UCdm (mu s peklom.) / dx,

kde U je pohyblivosť častíc, C je koncentrácia. Znamienko mínus znamená, že prenos prebieha v smere klesajúceho elektrochemického tlaku. potenciál.

Hustota toku látky je hodnota, ktorá sa číselne rovná množstvu látky prenesenej za jednotku času cez jednotkovú plochu povrchu kolmú na smer prenosu:

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

Nahradením výrazu pre elektrochemický potenciál dostaneme Nernst-Planckovu rovnicu pre zriedené roztoky pri m0 = konšt.

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

Nernst-Planckova rovnica popisuje proces pasívneho transportu iónov v poli elektrochemického potenciálu. Tok nabitých iónov je úmerný gradientu elektrochemického potenciálu v smere osi x a závisí od mobility a koncentrácie iónov:

Kde F je Faradayovo číslo, Z je valencia iónu, T je absolútna teplota, R je plynová konštanta, je elektrický potenciál na membráne.

Takže môžu existovať dva dôvody pre prenos hmoty počas pasívneho transportu: koncentračný gradient dC/dx a gradient elektrického potenciálu dph/dx.

Znamienko mínus pred gradientmi ukazuje, že koncentračný gradient spôsobuje presun látky z miest s vyššou koncentráciou do miest s jej nižšou koncentráciou a gradient elektrického potenciálu spôsobuje prenos kladných nábojov z miest s veľkou koncentráciou. do miest s nižším potenciálom.

5. Iónové kanály. Definícia. Molekulárny dizajn. Selektívny filter. Mechanizmus transportu iónov cez iónový kanál

Iónové kanály sú proteíny tvoriace póry (jednotlivé alebo celé komplexy), ktoré udržiavajú potenciálny rozdiel, ktorý existuje medzi vonkajšou a vnútornou stranou bunkovej membrány všetkých živých buniek. Sú to transportné proteíny. S ich pomocou sa ióny pohybujú podľa svojich elektrochemických gradientov cez membránu.

IC sú zložené z proteínov komplexnej štruktúry. IC proteíny majú určité potvrdenie, tvoria transmembránový pór a sú „všité“ do lipidovej vrstvy membrány. Kanálový proteínový komplex môže pozostávať buď z jedinej proteínovej molekuly alebo z niekoľkých proteínových podjednotiek, identických alebo odlišných v štruktúre. Tieto podjednotky môžu byť kódované rôznymi génmi, syntetizované na ribozómoch oddelene a potom zostavené ako úplný kanál. Domény sú jednotlivé kompaktne tvarované časti kanálového proteínu alebo podjednotiek. Segmenty sú časti proteínového kanálika, ktoré sú špirálovito zložené a prepichujú membránu. Takmer všetky CI majú vo svojich podjednotkách regulačné domény, ktoré sa môžu viazať na rôzne kontrolné látky (regulačné molekuly) a tým meniť stav alebo vlastnosti kanála. V potenciálne aktivovanom IR obsahuje jeden z transmembránových segmentov špeciálnu sadu kladne nabitých aminokyselín a pôsobí ako senzor elektrického potenciálu membrány. IC môžu tiež obsahovať pomocné podjednotky, ktoré vykonávajú modulačné, štrukturálne alebo stabilizačné funkcie. Jedna trieda takýchto podjednotiek je intracelulárna, ktorá sa nachádza úplne v cytoplazme, a druhá je membránová, pretože. majú transmembránové domény, ktoré prepichujú membránu.

Vlastnosti iónových kanálov:

1) Selektivita je selektívne zvýšená permeabilita IR pre určité ióny. Pre ostatné ióny je priepustnosť znížená. Takáto selektivita je určená selektívnym filtrom - najužším miestom pórov kanála. Filter môže mať okrem úzkych rozmerov aj lokálny elektrický náboj. Napríklad katiónovo selektívne kanály majú zvyčajne negatívne nabité aminokyselinové zvyšky v proteínovej molekule v oblasti ich selektívneho filtra, ktoré priťahujú pozitívne katióny a odpudzujú negatívne anióny, čím bránia ich prechodu cez pór.

2) Riadená permeabilita je schopnosť otvárania alebo zatvárania pri určitých riadiacich akciách na kanáli.

3) Inaktivácia je schopnosť iónového kanála automaticky znížiť svoju permeabilitu nejaký čas po jeho otvorení, aj keď aktivačný faktor, ktorý ich otvoril, naďalej pôsobí.

4) Blokovanie je schopnosť iónového kanála pod vplyvom látok - blokátorov opraviť jeden zo svojich stavov a nereagovať na konvenčné kontrolné akcie. Blokovanie spôsobujú látky - blokátory, ktoré môžeme nazvať antagonistami, blokátormi alebo lytikami.

5) Plasticita je schopnosť iónového kanála meniť svoje vlastnosti, svoje charakteristiky. Najbežnejším mechanizmom plasticity je fosforylácia aminokyselín kanálových proteínov z vnútornej strany membrány enzýmami proteínkinázy.

Práca iónových kanálov:

Iónové kanály závislé od ligandu

Tieto kanály sa otvárajú, keď sa neurotransmiter naviaže na ich vonkajšie receptorové miesta a zmení ich potvrdenie. Po otvorení prepúšťajú ióny, čím menia membránový potenciál. Kanály závislé od ligandu sú takmer necitlivé na zmeny membránového potenciálu. Generujú elektrický potenciál, ktorého sila závisí od množstva mediátora vstupujúceho do synaptickej štrbiny a od času, kedy tam je.

Potenciálne závislé iónové kanály

Tieto kanály sú zodpovedné za šírenie akčného potenciálu, otvárajú sa a zatvárajú v reakcii na zmeny membránového potenciálu. Napríklad sodíkové kanály. Ak je membránový potenciál udržiavaný na pokojovom potenciáli, sodíkové kanály sú uzavreté a neexistuje žiadny sodíkový prúd. Ak sa membránový potenciál posunie v pozitívnom smere, otvoria sa sodíkové kanály a sodíkové ióny začnú vstupovať do bunky pozdĺž koncentračného gradientu. 0,5 ms po stanovení novej hodnoty membránového potenciálu dosiahne tento sodíkový prúd maximum. A po niekoľkých milisekúndách klesne takmer na nulu. To znamená, že kanály sa po určitom čase zatvoria v dôsledku inaktivácie, aj keď bunková membrána zostane depolarizovaná. Ale keď sú zatvorené, líšia sa od stavu, v ktorom boli pred otvorením, teraz sa nemôžu otvoriť v reakcii na depolarizáciu membrány, to znamená, že sú inaktivované. V tomto stave zostanú, kým sa membránový potenciál nevráti na pôvodnú hodnotu a neprebehne obdobie zotavenia, ktoré trvá niekoľko milisekúnd.

6. Aktívny transport iónov. Membránové čerpadlo. Definícia. Molekulárny dizajn sodíkovo-draselnej pumpy

Aktívny transport je prenos látky z miest s nižším elektrochemickým potenciálom do miest s vyššou hodnotou. Aktívny transport v membráne je sprevádzaný zvýšením Gibbsovej energie, nemôže ísť spontánne, ale len sprevádzaný procesom hydrolýzy ATP, t.j. výdajom energie uloženej v makroergických väzbách ATP. Veľký význam má aktívny transport látok cez biologické membrány. Vplyvom aktívneho transportu v tele vznikajú koncentračné gradienty, gradienty elektrického potenciálu, tlakové gradienty atď., ktoré podporujú životné procesy.

Membránové čerpadlo - objemové čerpadlo, ktorého pracovným telesom je flexibilná doska (membrána, membrána) upevnená na okrajoch; doska sa ohýba pôsobením spojovacieho mechanizmu (mechanický pohon) alebo v dôsledku zmeny tlaku vzduchu (pneumatický pohon) alebo tlaku kvapaliny (hydraulický pohon), pričom vykonáva funkciu ekvivalentnú funkcii piesta v objemovom čerpadle .

Spomedzi príkladov aktívneho transportu proti koncentračnému gradientu bola najlepšie študovaná sodíkovo-draslíková pumpa. Počas jeho činnosti sa z bunky prenesú tri kladné ióny Na + na každé dva kladné ióny K do bunky. Táto práca je sprevádzaná akumuláciou rozdielu elektrických potenciálov na membráne. Súčasne sa rozkladá ATP, čím sa dodáva energia. Po mnoho rokov zostával molekulárny základ sodíkovo-draselnej pumpy nejasný. Teraz sa zistilo, že Na/K transportný proteín je ATPáza. Na vnútornom povrchu membrány rozkladá ATP na ADP a fosfát. Energia jednej molekuly ATP sa využíva na transport troch iónov sodíka z bunky a súčasne dvoch iónov draslíka do bunky, t.j. celkovo sa z bunky odstráni jeden kladný náboj v jednom cykle. Na/K pumpa je teda elektrogénna (vytvára elektrický prúd cez membránu), čo vedie k zvýšeniu elektronegativity membránového potenciálu približne o 10 mV. Transportný proteín vykonáva túto operáciu vysokou rýchlosťou: od 150 do 600 sodíkových iónov za sekundu. Aminokyselinová sekvencia transportného proteínu je známa, ale mechanizmus tohto komplexného výmenného transportu ešte nie je jasný. Tento proces je opísaný pomocou energetických profilov prenosu sodných alebo draselných iónov proteínmi (obr. 1.5,-6). Podľa povahy zmeny týchto profilov, spojenej s neustálymi zmenami v konformácii transportného proteínu (proces vyžadujúci energiu), je možné posúdiť stechiometriu výmeny: dva draselné ióny sa vymenia za tri sodíkové ióny.

Plazmatická membrána obsahuje okrem Na/K pumpy ešte aspoň jednu pumpu, vápnikovú; táto pumpa odčerpáva ióny vápnika (Ca2+) z bunky a podieľa sa na udržiavaní ich vnútrobunkovej koncentrácie na extrémne nízkej úrovni. Kalciová pumpa je prítomná vo veľmi vysokej hustote v sarkoplazmatickom retikule svalových buniek, ktoré akumulujú vápenaté ióny v dôsledku rozpadu molekúl ATP.

7. Membránový potenciál, definícia, hodnota. Metódy merania MP. Podmienky pre vznik MP. Úloha pasívnych a aktívnych síl

Membránový potenciál je rozdiel v elektrických potenciáloch medzi vonkajším a vnútorným povrchom biologickej membrány v dôsledku nerovnakej koncentrácie iónov, najmä Na, K.

MP (pokojový potenciál) je zaregistrovaný medzi vonkajšou a vnútornou stranou živej bunky. Jeho prítomnosť je spôsobená nerovnomerným rozložením iónov. Vnútorná strana membrány je v porovnaní s vonkajšou záporne nabitá. Veľkosť MP je v rôznych bunkách rôzna: nervová bunka - 60-80 mV, priečne pruhované svalové vlákna - 80-90 mV, srdcový sval - 90-95 mV. Pri konštantnom funkčnom stave bunky sa hodnota pokojového potenciálu nemení; udržanie jeho konštantnej hodnoty je zabezpečené normálnym priebehom bunkového metabolizmu. Pod vplyvom rôznych faktorov sa hodnota MP môže meniť.

Výskum MF našiel široké uplatnenie v biomedicínskych laboratóriách, v klinickej praxi pri diagnostike rôznych ochorení centrálneho nervového systému, kardiovaskulárneho systému a svalového systému. Pri užívaní celkového bioel. potenciálov z nervových kmeňov svalov, mozgu, srdca a iných orgánov sa využívajú povrchové makroelektródy. V niektorých prípadoch sa používajú intrakavitárne elektródy alebo vložené priamo do tkaniva. Na registráciu merania magnetického poľa jednotlivých buniek sa najčastejšie využívajú intracelulárne a bodovo-extracelulárne mikroelektródy. Elektródy sú pripojené k jednosmernému alebo striedavému zosilňovaču. Zosilňovač môže byť pripojený k zariadeniu na automatizované spracovanie bioelektrických signálov. Mechanizmus výskytu je spojený s prítomnosťou určitých fyzikálnych a chemických látok. gradienty medzi jednotlivými tkanivami tela, medzi tekutinou obklopujúcou bunku a jej cytoplazmou, medzi jednotlivými bunkovými elementmi. Výskyt v živých bunkách je spôsobený nerovnomernou koncentráciou iónov na vnútornom a vonkajšom povrchu membrány a jej rozdielnou priepustnosťou pre ne.

8. Nerstova rovnica. Nerstov potenciál, jeho povaha. Stacionárny membránový potenciál. Goldman-Hodgkinova rovnica

Akčný potenciál - elektrický impulz, ktorý vzniká medzi vnútornou a vonkajšou stranou membrány a je spôsobený zmenami priepustnosti iónov membrány.

Fáza Pd.

1) Fáza depolarizácie -

fáza depolarizácie. Pôsobením depolarizujúceho stimulu na bunku, napríklad elektrického prúdu, dochádza k počiatočnej čiastočnej depolarizácii bunkovej membrány bez zmeny jej priepustnosti pre ióny. Keď depolarizácia dosiahne približne 50 % prahovej hodnoty (50 % prahového potenciálu), priepustnosť bunkovej membrány pre Na+ sa zvyšuje, a to v prvom momente pomerne pomaly. Prirodzene, rýchlosť vstupu Na+ do bunky je v tomto prípade nízka. V tomto období, ako aj počas celej prvej fázy (depolarizácie) sú hnacou silou, ktorá zabezpečuje vstup Na + do bunky, koncentračné a elektrické gradienty.

Pripomeňme, že bunka vo vnútri je záporne nabitá (opačné náboje sa navzájom priťahujú) a koncentrácia Na + mimo bunky je 10-12 krát väčšia ako vo vnútri bunky. Podmienkou, ktorá zabezpečuje vstup Na+ do bunky, je zvýšenie permeability bunkovej membrány, ktorá je daná stavom hradlového mechanizmu Na kanálov (v niektorých bunkách najmä v kardiomyocytoch, vo vláknach hladkého svalstva hradlované kanály pre Ca2+ hrajú dôležitú úlohu pri výskyte PD). Trvanie elektricky ovládaného kanála v otvorenom stave závisí od veľkosti membránového potenciálu. Celkový prúd iónov v každom okamihu je určený počtom otvorených kanálov bunkovej membrány. Časť iónového kanála smerujúca do extracelulárneho priestoru sa líši od časti kanála smerujúcej do vnútra bunkového prostredia (PG Kostyuk).

Hradlový mechanizmus Na-kanálov je umiestnený na vonkajšej a vnútornej strane bunkovej membrány, hradlový mechanizmus K-kanálov je na vnútornej (K+ sa pohybuje von z bunky). Kanály pre Na + majú aktivačné m-brány, ktoré sú umiestnené na vonkajšej strane bunkovej membrány (Na + sa pohybuje vo vnútri bunky počas jej excitácie) a inaktivačné /r-brány, umiestnené na vnútornej strane bunkovej membrány. V pokoji sú aktivačné w-brány zatvorené, inaktivačné /r-brány sú prevažne otvorené (asi na 80%); brána aktivácie draslíka je tiež zatvorená, neexistujú žiadne inaktivačné brány pre K+. Niektorí autori nazývajú w-brány rýchle, /r-brány pomalé, keďže reagujú v procese budenia bunky neskôr ako m-brány. Neskoršia reakcia /r-brány je však spojená so zmenou náboja bunky, ako aj m-brány, ktorá sa otvára v procese depolarizácie bunkovej membrány. I-brány sa zatvárajú vo fáze inverzie, keď sa náboj vo vnútri článku stáva kladným, čo je dôvodom ich uzavretia. V tomto prípade sa nárast AP peak zastaví. Preto je lepšie nazývať m-brány skoré a A-brány neskoro.

Keď depolarizácia buniek dosiahne kritickú hodnotu (Ecr, kritická úroveň depolarizácie - CUD), ktorá je zvyčajne -50 mV (možné sú aj iné hodnoty), priepustnosť membrány pre Na + sa prudko zvýši: veľké množstvo napäťovo závislé /p-brány Na-kanálov a Na + sa lavína rúti do bunky. Cez jeden otvorený Na kanál za 1 ms prejde až 6000 iónov. V dôsledku intenzívneho prúdenia Na + do bunky je proces depolarizácie veľmi rýchly. Rozvíjajúca sa depolarizácia bunkovej membrány spôsobuje dodatočné zvýšenie jej permeability a samozrejme vodivosti Na+: otvára sa čoraz viac aktivačných brán Na kanálov, čo dodáva prúdu Na+ do bunky charakter regeneračného procesu. V dôsledku toho PP zmizne a stane sa rovným nule. Tu končí fáza depolarizácie.

2) Fáza repolarizácie.

V tejto fáze je priepustnosť bunkovej membrány pre ióny K + stále vysoká, ióny K + naďalej rýchlo opúšťajú bunku podľa koncentračného gradientu. Článok má opäť záporný náboj vo vnútri a kladný náboj vonku, takže elektrický gradient bráni K* opustiť článok, čo znižuje jeho vodivosť, hoci naďalej odchádza. Vysvetľuje sa to tým, že pôsobenie koncentračného gradientu je oveľa výraznejšie ako pôsobenie elektrického gradientu. Celá zostupná časť vrcholu AP je teda spôsobená uvoľnením iónu K+ z bunky. Často na konci AP dochádza k spomaleniu repolarizácie, čo sa vysvetľuje znížením permeability bunkovej membrány pre ióny K + a spomalením ich výstupu z bunky v dôsledku uzavretia K-kanála. brány. Ďalší dôvod spomalenia prúdu iónov K + je spojený so zvýšením kladného potenciálu vonkajšieho povrchu bunky a vznikom opačne smerovaného elektrického gradientu. Hlavnú úlohu pri výskyte AP zohráva ión Na+, ktorý sa do bunky dostáva so zvýšením permeability bunkovej membrány a zabezpečuje celú vzostupnú časť vrcholu AP. Keď je Na+ ión v médiu nahradený iným iónom, napríklad cholínom, alebo keď sú Na kanály blokované tetrodotoxínom, AP sa v nervovej bunke nevyskytuje. Dôležitú úlohu však zohráva aj priepustnosť membrány pre ión K +. Ak zvýšeniu permeability pre ión K + zabráni tetraetylamónium, potom sa membrána po depolarizácii repolarizuje oveľa pomalšie, len vďaka pomalým nekontrolovaným kanálom (kanály úniku iónov), cez ktoré K + opustí bunku. Úloha iónov Ca 2+ pri výskyte AP v nervových bunkách je nevýznamná, u niektorých neurónov je významná, napríklad v dendritoch cerebelárnych Purkyňových buniek.

9. Iónový mechanizmus tvorby akčného potenciálu

Akčný potenciál je založený na postupne sa vyvíjajúcich zmenách v priepustnosti iónov bunkovej membrány. Pôsobením dráždidla na bunku sa priepustnosť membrány pre ióny Na + (obr. 1) prudko zvyšuje v dôsledku aktivácie (otvorenia) sodíkových kanálov. V tomto prípade ióny Na + podľa koncentrácie.

Ryža. jeden

Súčasne ióny Na+ pozdĺž koncentračného gradientu sa intenzívne presúvajú zvonku - do vnútrobunkového priestoru. Vstup iónov Na + do bunky uľahčuje aj elektrostatická interakcia. Výsledkom je, že priepustnosť membrány pre Na+ je 20-krát väčšia ako permeabilita pre ióny K+.

Keďže tok Na + do bunky začína prevyšovať draslíkový prúd z bunky, dochádza k postupnému znižovaniu pokojového potenciálu, čo vedie k reverzii – zmene znamienka membránového potenciálu. V tomto prípade sa vnútorný povrch membrány stáva pozitívnym vzhľadom na jej vonkajší povrch. Tieto zmeny membránového potenciálu zodpovedajú vzostupnej fáze akčného potenciálu (depolarizačnej fáze).

Membrána sa vyznačuje zvýšenou permeabilitou pre ióny Na + len na veľmi krátky čas 0,2 - 0,5 ms. Potom sa priepustnosť membrány pre ióny Na + opäť zníži a pre ióny K + sa zvýši. V dôsledku toho sa tok Na + do bunky prudko oslabí a tok K + z bunky sa zvýši (obr. 2.).

Počas akčného potenciálu vstupuje do bunky značné množstvo Na + a z bunky odchádzajú ióny K +. Obnovenie rovnováhy bunkových iónov sa uskutočňuje vďaka práci Na +, K + - AT fázovej pumpy, ktorej aktivita sa zvyšuje so zvýšením vnútornej koncentrácie iónov Na + a zvýšením vonkajšej koncentrácie K + ióny. V dôsledku práce iónovej pumpy a zmeny priepustnosti membrány pre Na + a K + sa postupne obnovuje ich počiatočná koncentrácia v intra- a extracelulárnom priestore.

Výsledkom týchto procesov je repolarizácia membrány: vnútorný obsah bunky opäť získa negatívny náboj vo vzťahu k vonkajšiemu povrchu membrány.

10. Mechanický srdcový cyklus. Srdce je ako 6-komorová pumpa. Šok minútový objem krvi. Práca, sila srdca

Mechanická práca srdca. Srdcový cyklus.

Mechanická práca srdca je spojená s kontrakciou jeho myokardu. Práca pravej komory je trikrát menšia ako práca ľavej komory. Z mechanického hľadiska je srdce pumpou rytmickej činnosti, ktorú napomáha chlopňový aparát. Rytmické kontrakcie a relaxácie srdca zabezpečujú nepretržitý prietok krvi. Sťahovanie srdcového svalu sa nazýva systola, jeho uvoľnenie sa nazýva diastola. Pri každej komorovej systole je krv vypudená zo srdca do aorty a pľúcneho kmeňa. Za normálnych podmienok sú systola a diastola jasne koordinované v čase. Obdobie zahŕňajúce jednu kontrakciu a následnú relaxáciu srdca predstavuje srdcový cyklus. Jeho trvanie u dospelého človeka je 0,8 sekundy s frekvenciou kontrakcií 70 - 75 krát za minútu. Začiatkom každého cyklu je predsieňová systola. Trvá 0,1 sekundy. Na konci predsieňovej systoly nastáva ich diastola a tiež komorová systola. Systola komôr trvá 0,3 sek. V čase systoly krvný tlak v komorách stúpa, v pravej komore dosahuje 25 mm Hg. Art., a vľavo - 130 mm Hg. čl. Na konci komorovej systoly začína fáza celkovej relaxácie, ktorá trvá 0,4 sekundy. Vo všeobecnosti je relaxačná perióda predsiení 0,7 sekundy a komôr 0,5 sekundy. Fyziologický význam relaxačného obdobia spočíva v tom, že v tomto čase prebiehajú v myokarde metabolické procesy medzi bunkami a krvou, t.j. obnovuje sa pracovná kapacita srdcového svalu.

Hlavné ukazovatele práce srdca

Systolický (mŕtvica) objem je objem krvi vypudenej zo srdca pri jednej systole. To je v priemere v pokoji u dospelého človeka 150 ml (75 ml na každú komoru). Vynásobením systolického objemu počtom úderov za minútu môžete nájsť minútový objem. V priemere je to 4,5 - 5,0 litra. Systolický a minútový objem sú nestabilné, dramaticky sa menia v závislosti od fyzického a emocionálneho stresu.

Práca srdca

Ac=Alj+Apj

Alj = 0,2 Alj

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

m = hustota na rázový objem

AC \u003d 1,2 Vsp (P + hustota * v 2/2)

Práca srdca pri 1 kontrakcii sa približne rovná 1 j

Srdcová sila N=Ac

11. Mechanizmus premeny pulznej ejekcie krvi zo srdca na kontinuálny prietok krvi v arteriálnych cievach. Teória pulzujúcej komory. Pulz, pulzová vlna. periférne srdce

Vzhľadom na to, že krv je vypudzovaná srdcom v oddelených častiach, prietok krvi v tepnách má pulzujúci charakter, takže lineárne a objemové rýchlosti sa neustále menia: maximálne sú v aorte a pľúcnej tepne v čase ventrikulárnej systola a pokles počas diastoly. V kapilárach a žilách je prietok krvi konštantný, to znamená, že jeho lineárna rýchlosť je konštantná. Pri premene pulzujúceho prietoku krvi na konštantný sú dôležité vlastnosti arteriálnej steny. Nepretržitý prietok krvi cez cievny systém určuje výrazné elastické vlastnosti aorty a veľkých tepien. V kardiovaskulárnom systéme sa časť kinetickej energie vyvinutej srdcom počas systoly vynakladá na napínanie aorty a veľkých tepien, ktoré z nej vychádzajú.

Posledne menované tvoria elastickú alebo kompresnú komoru, do ktorej vstupuje významný objem krvi a napína ju; súčasne sa kinetická energia vyvinutá srdcom premieňa na energiu elastického napätia arteriálnych stien. Keď systola skončí, natiahnuté steny tepien majú tendenciu uniknúť a tlačiť krv do kapilár, čím sa udržiava prietok krvi počas diastoly.

Arteriálny pulz sa nazýva rytmické kmitanie steny tepny v dôsledku zvýšenia tlaku počas obdobia systoly.

Pulzová vlna alebo oscilačné zmeny v priemere alebo objeme arteriálnych ciev sú spôsobené vlnou zvýšenia tlaku, ku ktorej dochádza v aorte v čase vypudzovania krvi z komôr. V tomto čase tlak v aorte prudko stúpa a jej stena je natiahnutá. Vlna zvýšeného tlaku a vibrácie cievnej steny spôsobené týmto natiahnutím sa šíria určitou rýchlosťou z aorty do arteriol a kapilár, kde pulzová vlna vychádza.

periférne srdce

Svalové vlákna rôznymi kontrakciami pôsobia na krvné cievy umiestnené rovnobežne s nimi a vo forme početných zvláštnych intramuskulárnych mikropumpičiek nasávajú arteriálnu krv pri vstupe do svalu, čím uľahčujú pumpovaciu prácu srdca, pretláčajú túto krv intramuskulárne cievy a pumpujú ju na výstupe žilovej krvi kostrového svalstva do srdca s energiou prevyšujúcou maximálny arteriálny tlak 2-3 krát. Ak srdce, ako dobre vieme, pumpuje arteriálnu krv s tlakom 120 mm Hg. Art., potom je kostrový sval schopný pumpovať venóznu krv silou 200, 250 a dokonca 300 mm Hg. Art., vracajúc ho do srdca, aby ho naplnil.

Sval úplne izolovaný od tela, ktorý je uzavretý v umelom obehovom kruhu, je schopný nezávisle pohybovať krvou okolo tohto kruhu v obraze a podobe srdca počas kontrakcie. Preto ho možno nazvať „periférne srdce“ (PS). Je mimoriadne dôležité, aby tieto početné „periférne srdcia“ – a v počte kostrových svalov u človeka ich je viac ako 1000 – pracovali samostatne ako sacie-injekčné mikropumpy nielen pri rôznych typoch kontrakcií: rytmických, arytmických, tonických , tetanický, auxotonický atď., ale aj pod napätím. V opačnom prípade môžeme povedať, že nemajú „nečinnosť“.

12. Hemodynamika v jednej cieve. Pauselova rovnica. hydraulický odpor. Zákony celosystémovej hemodynamiky

Hemodynamika - pohyb krvi cez cievy, vyplývajúci z rozdielu hydrostatického tlaku v rôznych častiach obehového systému (krv sa pohybuje z oblasti s vysokým tlakom do oblasti s nízkym tlakom).

Jednotlivú nádobu považujeme za rúrku kruhového prierezu, predĺženú v porovnaní s jej priečnymi rozmermi. Pružnosťou stien sa rozumie možnosť zmeny prierezu nádob vplyvom tlaku.

Poeisel empiricky zistil, že priemerná rýchlosť laminárneho prúdenia tekutiny cez úzku horizontálnu okrúhlu rúrku s konštantným prierezom je priamo úmerná rozdielu tlaku P1 a P2 na vstupe a výstupe rúrky, druhej mocnine polomeru rúrky a naopak. úmerná dĺžke potrubia l a viskozite n.

Vav = (R (v kV) / 8n)* (P1 - P2)/l

Hydraulický odpor, odolnosť voči pohybu kvapalín (a plynov) cez potrubia, kanály atď. v dôsledku ich viskozity.

w \u003d 8 nl / pi r (v 4 polievkových lyžiciach)

Hodnota w sa nazýva hydraulický odpor. Je nepriamo úmerná štvrtej mocnine polomeru, a preto sa výrazne zvyšuje so zmenšujúcim sa polomerom potrubia.

Silou, ktorá vytvára tlak v cievnom systéme, je srdce. U človeka v strednom veku sa pri každej kontrakcii srdca vtlačí do cievneho systému 60–70 ml krvi (systolický objem) alebo 4–5 l/min (minútový objem). Hnacou silou krvi je tlakový rozdiel, ktorý sa vyskytuje na začiatku a na konci trubice.

Takmer vo všetkých častiach cievneho systému má prietok krvi laminárny charakter - krv sa pohybuje v samostatných vrstvách rovnobežne s osou cievy. Vrstva priľahlá k stene cievy pritom zostáva prakticky nehybná, druhá kĺže po tejto vrstve a tretia po nej zase kĺže atď. Krvinky tvoria centrálny, axiálny tok, tzv. plazma sa približuje k stene cievy. V dôsledku toho, čím menší je priemer nádoby, tým bližšie sú centrálne vrstvy k stene a tým viac je ich rýchlosť spomalená v dôsledku viskóznej interakcie so stenou. Vo všeobecnosti to znamená, že rýchlosť prietoku krvi v malých cievach je nižšia ako vo veľkých. Správnosť tejto polohy sa dá ľahko overiť porovnaním rýchlostí prietoku krvi v rôznych častiach cievneho riečiska. V aorte je to 50 - 70 cm / s, v tepnách - od 40 do 10, arterioly - 10 - 0,1, kapiláry - menej ako 0,1, venuly - menej ako 0,3, žily - 0, 3 - 5,0, dutá žila - 5 - 20 cm / s.

Spolu s laminárnym v cievnom systéme dochádza k turbulentnému pohybu s charakteristickým vírením krvi. Častice krvi sa pohybujú nielen rovnobežne s osou cievy, ako pri laminárnom prietoku krvi, ale aj kolmo na ňu. Výsledkom tohto zložitého pohybu je výrazné zvýšenie vnútorného trenia tekutiny. V tomto prípade už nebude objemový prietok krvi úmerný tlakovému gradientu, ale približne rovný jeho druhej odmocnine. Turbulentný pohyb sa zvyčajne vyskytuje v miestach vetvenia a zúženia tepien, v oblastiach strmých ohybov ciev.

Krv je suspenzia vytvorených prvkov v koloidno-fyziologickom roztoku, má určitú viskozitu, ktorá nie je konštantná. Keď krv preteká kapilárou, ktorej priemer je menší ako 1 mm, viskozita klesá. Následné zmenšenie priemeru kapiláry ďalej znižuje viskozitu prúdiacej krvi. Tento hemodynamický paradox sa vysvetľuje skutočnosťou, že počas pohybu krvi sa červené krvinky sústreďujú v strede toku. Blízkostennú vrstvu tvorí čistá plazma s oveľa nižšou viskozitou, po ktorej sa tvarované prvky ľahko kĺžu. V dôsledku toho sa zlepšujú podmienky pre prietok krvi a znižujú sa tlakové straty, čo vo všeobecnosti kompenzuje zvýšenie viskozity krvi a zníženie rýchlosti jej prietoku v malých tepnách. Prechod z laminárneho na turbulentné prúdenie krvi je sprevádzaný výrazným zvýšením odporu proti prúdeniu krvi.

Vzťah medzi charakterom prúdenia tekutiny v pevných rúrach a tlakom je zvyčajne určený Poiseuillovým vzorcom. Pomocou tohto vzorca môžete vypočítať odpor R voči prietoku krvi v závislosti od jeho viskozity Yu, dĺžky l a polomeru r cievy:

Cievny systém ako celok môže byť reprezentovaný ako sériovo a paralelne spojené rúrky rôznych dĺžok a priemerov. V prípade sériového zapojenia je celkový odpor súčtom odporov jednotlivých nádob:

R \u003d R1 + R2 + ... + R n.

Pri paralelnom pripojení sa hodnota odporu vypočíta pomocou iného vzorca:

1/R = 1/R1 + 1/R2 + ... + + 1/Rn.

Vzhľadom na zložitosť geometrie ciev celého organizmu, jej variabilitu v závislosti od otvárania a zatvárania skratov, kolaterál, stupňa kontrakcie hladkých svalov, elasticity stien, zmien viskozity krvi a iných dôvodov , je ťažké vypočítať hodnotu cievneho odporu v reálnych podmienkach. Preto je zvykom definovať ho ako podiel delenia krvného tlaku P minútovým objemom krvi Q:

Pre celý cievny systém tela ako celku je tento vzorec použiteľný iba vtedy, ak na konci systému, t.j. v dutej žile blízko miesta, kde prúdia do srdca, bude tlak blízky nule. V súlade s tým, ak je potrebné vypočítať odpor samostatného úseku cievneho systému, vzorec má formu

R=P1-P2/Q

Hodnoty P 1 a P 2 odrážajú tlak na začiatku a na konci určeného úseku.

Hlavnú kinetickú energiu potrebnú na pohyb krvi jej hlási srdce počas systoly. Jedna časť tejto energie sa minie na tlačenie krvi, druhá sa premení na potenciálnu energiu elastickej steny aorty, veľkých a stredných tepien natiahnutých počas systoly. Ich vlastnosti závisia od prítomnosti elastických a kolagénových vlákien, ktorých rozťažnosť je asi šesťkrát vyššia ako napríklad u gumových nití rovnakej hrúbky. Počas diastoly sa energia steny aorty a ciev premieňa na kinetickú energiu pohybu krvi.

Okrem elasticity a rozťažnosti, teda pasívnych vlastností, majú cievy aj schopnosť aktívne reagovať na zmeny krvného tlaku v nich. Pri zvýšení tlaku sa hladké svaly stien sťahujú a priemer cievy sa zmenšuje. Pulzujúci prietok krvi vytvorený funkciou srdca sa v dôsledku charakteristík aorty a veľkých ciev vyrovnáva a stáva sa relatívne kontinuálnym.

Hlavnými ukazovateľmi hemodynamiky sú objemová rýchlosť, rýchlosť krvného obehu, tlak v rôznych oblastiach cievneho systému.

Objemová rýchlosť pohybu krvi charakterizuje jej množstvo (v mililitroch), ktoré preteká prierezom cievy za jednotku času (1 min). Objemová rýchlosť prietoku krvi je priamo úmerná poklesu tlaku na začiatku a konci cievy a nepriamo úmerná jej odporu voči prietoku krvi. V tele odtok krvi zo srdca zodpovedá jej prítoku do neho. To znamená, že objem krvi pretekajúci za jednotku času celým arteriálnym a celým venóznym systémom systémového a pľúcneho obehu je rovnaký.

Lineárna rýchlosť pohybu krvi (v) charakterizuje rýchlosť pohybu jej častíc pozdĺž cievy v laminárnom prúdení. Vyjadruje sa v centimetroch za sekundu a je definovaný ako pomer objemového prietoku krvi Q k ploche prierezu cievy pr 2:

Takto získaná hodnota je čisto priemerným ukazovateľom, pretože podľa zákonov laminárneho pohybu je rýchlosť pohybu krvi v strede cievy maximálna a vo vrstvách susediacich s cievnou stenou klesá.

Lineárna rýchlosť prietoku krvi je tiež odlišná v určitých častiach cievneho lôžka pozdĺž cievneho stromu. Závisí to od celkovej plochy lúmenu ciev tohto kalibru v posudzovanej oblasti. Aorta sa vyznačuje najmenším prierezom, a preto je rýchlosť pohybu krvi v nej najväčšia - 50--70 cm / s. Kapiláry majú najväčšiu celkovú prierezovú plochu, u cicavcov je približne 600-800-krát väčšia ako prierezová plocha aorty. V súlade s tým je tu rýchlosť krvi asi 0,05 cm/s. V tepnách je to 20-40 cm / s, v arteriolách - 0,5 cm / s. Vzhľadom na to, že pri splynutí žíl sa ich celkový lúmen zmenšuje, lineárna rýchlosť prietoku krvi sa opäť zvyšuje a v dutej žile dosahuje 20 cm/s (obr. 9.30).

Krv sa vytláča v oddelených častiach, takže prietok krvi v aorte a tepnách pulzuje. Zároveň sa jeho lineárna rýchlosť zvyšuje vo fáze systoly a klesá počas diastoly. V kapilárnej sieti v dôsledku štrukturálnych vlastností tepien, ktoré ju predchádzajú, pulzné šoky zmiznú a lineárna rýchlosť prietoku krvi sa stáva konštantnou.

...

Podobné dokumenty

Fyzikálne základy využitia laserovej technológie v medicíne. Druhy laserov, princíp činnosti. Mechanizmus interakcie laserového žiarenia s biologickými tkanivami. Sľubné laserové metódy v medicíne a biológii. Masovo vyrábané lekárske laserové zariadenia.

abstrakt, pridaný 30.08.2009

Bipolárne elektródy elektrokardiografie (podľa Einthovena). Umiestnenie hrudných elektród pre EKG. Prekordiálna kartografia. Tvorba elektrickej osi srdca, extrasystol. Mechanizmus výskytu vlny P a T, segmenty P-Q a ST, komplex QRS.

prezentácia, pridané 01.08.2014

Pojem metrológie a normalizácie, história a hlavné etapy vývoja, predpisy a právny rámec. Hodnota elektrokardiografie v modernej medicíne, mechanizmus jej implementácie. Zdôvodnenie a optimalizácia verifikácie elektrokardiografom.

práca, pridané 15.02.2014

Zdroj energie potrebný na pohyb krvi cez cievy. Hlavná funkcia srdca. Umiestnenie srdca v hrudnej dutine. Priemerná veľkosť srdca dospelého človeka. Práca ľavej a pravej komory, mitrálnej a aortálnej chlopne.

prezentácia, pridané 25.12.2011

Fyziologické základy elektrokardiografie. Vrcholový tlkot srdca. Hlavné metódy štúdia srdcových zvukov, schéma hlavných bodov ich počúvania. Hlavné zložky normálneho a abnormálneho elektrokardiogramu (vlny, intervaly, segmenty).

prezentácia, pridané 01.08.2014

Objav röntgenového žiarenia Wilhelmom Roentgenom, história a význam tohto procesu v histórii. Zariadenie röntgenovej trubice a vzťah jeho hlavných prvkov, princípy činnosti. Vlastnosti RTG žiarenia, jeho biologický účinok, úloha v medicíne.

prezentácia, pridané 21.11.2013

História objavu röntgenového žiarenia. Mechanizmus jeho výroby pomocou katódovej trubice. Biologické účinky röntgenového žiarenia. Jeho aplikácia v medicíne a vede. Elektrónový tomograf. Vplyv artefaktov na kvalitu obrazu počas skenovania.

prezentácia, pridané 29.03.2016

Vzorce na výpočet srdcového výdaja alebo tepového objemu. Faktory, ktoré zvyšujú minútový objem krvi. Mechanická činnosť srdca a princíp polykardiografie. Všeobecné ukazovatele mechanickej aktivity srdca. Typy regulačných účinkov na srdce.

prezentácia, pridané 13.12.2013

Fyzikálne vlastnosti zvuku. Pojem ultrazvuk a princíp činnosti elektromechanických žiaričov. Medicko-biologické aplikácie ultrazvuku. Metódy diagnostiky a výskumu: dvojrozmerná a dopplerovská echoskopia, vizualizácia na harmonických.

prezentácia, pridané 23.02.2013

organizácia membrán. Transport látok cez membrány. Centrálny mechanizmus regulácie dýchacích orgánov. Nefrón je štrukturálna a funkčná jednotka obličiek. Funkčné spojenia hypotalamu s hypofýzou. Problém lokalizácie funkcií v mozgovej kôre.

meno tela zadarmo, ak jej pohyby nie sú ničím obmedzené. Teleso, ktorého pohyb je obmedzený inými telesami, sa nazýva nie zadarmo a telesá, ktoré obmedzujú pohyb tohto tela, - spojenia.V miestach dotyku vznikajú interakčné sily medzi daným telesom a väzbami. Sily, ktorými väzby pôsobia na dané teleso, sa nazývajú väzbové reakcie.

Princíp uvoľnenia: akékoľvek nevoľné teleso možno považovať za voľné, ak pôsobenie väzieb je nahradené ich reakciami aplikovanými na dané teleso. V statike sa reakcie väzieb dajú úplne určiť pomocou podmienok alebo rovníc rovnováhy telesa, ktoré sa ustanovia neskôr, ale ich smery sa v mnohých prípadoch dajú určiť na základe skúmania vlastností väzieb. Ako jednoduchý príklad na obr. 1.14, ale je znázornené teleso, ktorého bod M je spojený s pevným bodom O pomocou tyče, ktorej hmotnosť možno zanedbať; konce tyče majú pánty umožňujúce voľnosť otáčania. V tomto prípade slúži tyč OM ako spojka pre telo; obmedzenie voľnosti pohybu bodu M je vyjadrené v tom, že je nútený byť v konštantnej vzdialenosti od bodu O. Sila pôsobenia na takú tyč by mala smerovať pozdĺž priamky OM a podľa axióma 4, protiakčná sila tyče (reakcia) R by mala smerovať pozdĺž tej istej priamky . Smer reakcie tyče sa teda zhoduje s priamym OM (obr. 1.14, b). Podobne reakčná sila ohybnej neroztiahnuteľnej nite musí smerovať pozdĺž nite. Na obr. 1.15 znázorňuje teleso visiace na dvoch závitoch a reakcie závitov R1 a R2. Sily pôsobiace na nevoľné teleso sú rozdelené do dvoch kategórií. Jednu kategóriu tvoria sily, ktoré nezávisia od väzieb a druhú tvoria reakcie väzieb. Reakcie väzieb sú zároveň pasívnej povahy – vznikajú preto, že na teleso pôsobia sily prvej kategórie. Sily, ktoré nezávisia od väzieb, sa nazývajú aktívne a reakcie väzieb sa nazývajú pasívne sily. Na obr. 1.16, a hore sú zobrazené dve aktívne sily F1 a F2 rovnaké v module, naťahujúce tyč AB, pod sú znázornené reakcie R1 a R2 natiahnutej tyče. Na obr. 1.16, b, aktívne sily F1 a F2 stláčajúce tyč sú znázornené hore, reakcie R1 a R2 stlačenej tyče sú znázornené nižšie.

Súhlasíme s tým, že zvážime telo zadarmo , ak jej pohyby nie sú ničím obmedzené. Teleso, ktorého pohyb je obmedzený inými telesami, sa nazýva nie zadarmo a telesá, ktoré obmedzujú pohyb tohto tela, spojenia . V miestach dotyku vznikajú interakčné sily medzi daným telesom a väzbami. Sily, ktorými väzby pôsobia na dané teleso, sa nazývajú väzbové reakcie . Pri uvádzaní všetkých síl pôsobiacich na dané teleso treba brať do úvahy aj tieto prítlačné sily (reakcie väzieb).

V mechanike zaujímajú nasledujúcu pozíciu, niekedy tzv princíp oslobodenia: každé neslobodné teleso možno považovať za slobodné len vtedy, ak pôsobenie väzieb je nahradené ich reakciami aplikovanými na dané teleso.

V statike je možné reakcie väzieb úplne určiť pomocou podmienok alebo rovníc rovnováhy telesa, ale ich smery sa v mnohých prípadoch dajú určiť na základe skúmania vlastností väzieb. Ako jednoduchý príklad si predstavte telo, bod M ktorý je spojený s pevným bodom O pomocou tyče, ktorej hmotnosť možno zanedbať; konce tyče majú pánty umožňujúce voľnosť otáčania. V tomto prípade slúži tyč ako spojovací článok pre telo. OM. Obmedzenie slobody pohybu bodu M je vyjadrená v tom, že je nútená byť v konštantnej vzdialenosti od bodu O. Ale, ako sme videli vyššie, sila pôsobiaca na takúto tyč musí smerovať v priamke OM. Podľa axiómy 4 reakčná sila tyče (reakcia) R by mali byť v rovnakej priamke. Smer reakcie tyče sa teda zhoduje s priamkou OM. (V prípade zakrivenej beztiažovej tyče - pozdĺž priamky spájajúcej konce tyče).

Podobne reakčná sila ohybnej neroztiahnuteľnej nite musí smerovať pozdĺž nite. Na obr. Je znázornené telo visiace na dvoch nitiach a reakcie nití. R1 a R2.

Vo všeobecnom prípade možno sily pôsobiace na nevoľné teleso (alebo na nevoľný hmotný bod) rozdeliť do dvoch kategórií. Jednu kategóriu tvoria sily, ktoré nezávisia od väzieb a druhú kategóriu tvoria reakcie väzieb. Reakcie väzieb sú zároveň v podstate pasívnej povahy. Vznikajú len potiaľ, pokiaľ na telo pôsobia určité sily prvej kategórie. Preto sa nazývajú sily, ktoré nezávisia od obmedzení aktívny sily (niekedy tzv daný ) a väzbové reakcie pasívny sily.

Na obr. 1.16 v hornej časti ukazuje dve aktívne sily rovnaké v module F1 a F2, natiahnutie tyče AB reakcie sú uvedené nižšie R1 a R2 natiahnutá tyč. Na obr. zobrazujúci aktívne sily F1 a F2, stláčanie tyče, reakcie sú znázornené nižšie R1 a R2 stlačená tyč.

Uvažujme o niektorých typickejších typoch väzieb a naznačme možné smery ich reakcií. Reakčné moduly sú určené aktívnymi silami a nemožno ich nájsť, kým tieto nie sú špecifikované určitým spôsobom. V tomto prípade použijeme niektoré zjednodušené reprezentácie, ktoré schematizujú skutočné vlastnosti reálnych spojení.

1. Ak tuhé teleso spočíva na dokonale hladkom (bez trenia) povrchu, potom bod dotyku telesa s povrchom môže voľne kĺzať po povrchu, ale nemôže sa pohybovať po normále k povrchu. Reakcia ideálne hladkého povrchu smeruje pozdĺž spoločnej normály na kontaktné povrchy.

Ak má pevné teleso hladký povrch a spočíva na bode, potom reakcia smeruje pozdĺž normály k povrchu samotného tela.

Ak sa pevné teleso opiera špičkou o roh, potom spojenie zabraňuje pohybu špičky v horizontálnom aj vertikálnom smere. Podľa toho aj reakcia R uhol môže byť reprezentovaný dvoma zložkami - horizontálnym R x a vertikálne R, ktorých veľkosti a smery sú v konečnom dôsledku určené danými silami.

2. guľový kĺb nazývané zariadenie, ktoré vytvára pevný bod O uvažovaného telesa (stred závesu). Ak je guľová kontaktná plocha ideálne hladká, potom má reakcia guľového závesu smer normály k tejto ploche. Preto je o reakcii známe len to, že prechádza stredom závesu O. Smer reakcie môže byť ľubovoľný a je určený v každom konkrétnom prípade v závislosti od daných síl a všeobecnej schémy fixácie tela. Podobne to nie je možné vopred určiť smer reakcie axiálne ložisko .

3. Valcové otočné ložisko . Reakcia takejto podpery prechádza jej osou a smer reakcie podpery môže byť ľubovoľný (v rovine kolmej na os podpery).

4. Valcové otočné ložisko bráni pohybu pevného bodu tela pozdĺž kolmice na nosnú rovinu. Reakcia takejto podpory má tiež smer tejto kolmice.

5. Axiálne ložisko. Axiálne ložisko je spojenie cylindrického závesu s referenčnou rovinou. Takéto spojenie umožňuje, aby sa hriadeľ otáčal okolo svojej osi a pohyboval sa pozdĺž nej, ale iba v jednom smere.

Reakcia axiálneho ložiska je súčtom reakcií valcového ložiska ležiaceho v rovine kolmej na jeho os (vo všeobecnom prípade sa dá rozložiť na zložky R 1 a R 2) a normálna reakcia referenčnej roviny R 3 .

Na to isté telo môže byť súčasne uložených niekoľko väzieb, prípadne rôznych typov. Tri príklady tohto druhu sú znázornené na obr. Na obr. sú znázornené zodpovedajúce systémy síl. V súlade s princípom liberability sa väzby zahadzujú a nahrádzajú reakciami.

6. Rodové reakcie nasmerované pozdĺž tyčí (horná schéma); predpokladá sa, že tyče sú bez tiaže a sú spojené s telom a podperami pomocou pántov.

Reakcie dokonale hladkých povrchov ložísk smerované pozdĺž normály k týmto povrchom (dva spodné diagramy). Okrem toho reakcia valcového ložiska v bode ALE(stredný diagram) musí na základe vety o troch nerovnobežných silách prechádzať priesečníkom línií pôsobenia síl. F a R2- bod OD.

7. Reakcia R1 dokonale pružná, neroztiahnuteľná a beztiažová niť nasmerovaný pozdĺž závitu (spodný diagram).

V mechanických systémoch tvorených kĺbovým spojením niekoľkých pevných telies spolu s vonkajšími spojeniami (podperami) existujú interná komunikácia . V týchto prípadoch človek niekedy mentálne rozkúskuje systém a vyradené nielen vonkajšie, ale aj vnútorné súvislosti nahradí zodpovedajúcimi reakciami. Príklad tohto druhu, v ktorom sú dve telesá spojené pántom OD, znázornené na obr. Všimnite si, že sily R2 a R3 navzájom rovnaké v absolútnej hodnote, ale opačne smerované (podľa axiómy 4).

Všimnite si, že sily vzájomného pôsobenia medzi jednotlivými bodmi daného telesa sa nazývajú interné , a sily pôsobiace na dané teleso a spôsobené inými telesami sa nazývajú externé . Z toho vyplýva, že reakcie väzieb sú pre dané teleso vonkajšie sily.

Sekcie