Основные понятия механики материалов: Закон Гука. Диаграмма растяжения


НазваниеОсновные понятия механики материалов: Закон Гука. Диаграмма растяжения
страница8/18
Дата публикации01.05.2013
Размер0.92 Mb.
ТипЗакон
userdocs.ru > Физика > Закон
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   ...   18
^

Физические процессы в клеточных мембранах: транспорт молекул и ионов через мембраны, мембранные потенциалы клетки



1. Толщина биологической мембраны:
a) 10 – 12 Å;

b) 8 – 10 нм;

c) 10 – 20 мкм;

d) 8 – 10 мкм.
Непосредственными измерениями показано, что общая толщина клеточной мембраны составляет 8 – 10 нм.
^ 2. Наиболее избирательным видом пассивного транспорта является:
a) диффузия путем растворения в липидном бислое;

b) диффузия через поры;

c) облегченная диффузия;

d) избирательность всех видов диффузий одинакова.
Избирательность указанного вида пассивного транспорта (облегченной диффузии) связана с индивидуальностью используемых здесь специальных веществ – переносчиков.

Например, транспорт ионов К+ осуществляется с помощью валимицина, тогда как Na+ – с помощью грамицидина и т. д.
3. Градиент электрохимического потенциала – это:
a) ;

b) ;

c) ;

d) .
Электрохимический потенциал равен  RТ lnC zF. Градиент электрохимического потенциала возникает на мембране, если значение электрохимического потенциала по обе стороны мембраны различно.
^ 4. Активный транспорт ионов осуществляется:
a) в направлении возрастания электрохимического потенциала;

b) за счет энергии гидролиза АТФ;

c) за счет диффузии через каналы в мембранах;

d) за счет растворения переносимого вещества в липидном бислое.
При пассивном транспорте вещество всегда перемещается из области больших значений электрохимического потенциала в область его меньших значений. В результате градиент электрохимического потенциала уменьшается.

Активный транспорт идет в противоположном направлении и ведет к увеличению разности электрохимических потенциалов по обе стороны мембраны. Такой процесс не может идти самопроизвольно, т. е. без затрат энергии извне. Источником этой энергии является гидролиз АТФ под действием специальных ферментов, называемых АТФ-азами.
^ 5. Коэффициент проницаемости мембраны:

a) определяется отношением коэффициента диффузии к толщине мембраны;

b) зависит от подвижности переносимого вещества;

c) зависит от температуры среды;

d) зависит от разности концентрации вещества по обе стороны мембраны.
По определению коэффициент проницаемости мембраны или просто проницаемость мембраны равен , где D – коэффициент диффузии; d – толщина мембраны. , т.е. , где U – подвижность переносимого вещества; T– абсолютная температура среды.
6. Укажите соответствие между уравнением и определяющей его формулой:


  1. Уравнение Фика для диффузии незаряженных частиц через мембрану




  1. Уравнение Нернста для равновесного потенциала




  1. Уравнение Нернста – Планка для диффузии ионов через мембрану




  1. Уравнение Теорелла для плотности потока диффузии через мембрану





Математически процесс переноса вещества через мембрану описывается уравнением Теорелла: .

Оно показывает, что плотность потока диффузии Ф через поверхность мембраны (т.е. количество вещества, переносимое за 1 с через единицу площади мембран) пропорциональна наибольшей молярной концентрации этого вещества С, его подвижности U и градиенту электрохимического потенциала на мембране.

Уравнение, которое описывает диффузию ионов через мембрану, – это уравнение Нернста-Планка: , где ^ R – универсальная газовая постоянная; Т – абсолютная температура клетки; – градиент концентрации; Z – заряд иона, выраженный в единицах заряда электрона; F – число Фарадея; – градиент электрического потенциала.

Диффузия незаряженных частиц описывается обычным законом диффузии – законом Фика: , где ^ D – коэффициент диффузии; d – толщина мембран; р – коэффициент проницаемости.
При выводе уравнения Нернста для равновесного потенциала предполагается, что мембрана в покое проницаема только для одного вида ионов (или , или, или Cl-). При этом расчет приводит к следующей формуле: , где Ci и Ce концентрации соответствующего иона внутри и вне клетки.
7. Установите соответствие между физической величиной и единицей еe измерения:


  1. Подвижность вещества


  1. Ф

  1. Напряжeнность электрического поля




  1. Градиент электрохимического потенциала


  1. В/м

  1. Электроeмкость







Подвижность вещества U определяется из уравнения Теорелла: , причeм:

[Ф] = ; ; .

Тогда .

^ Напряженность электрического поля определяется формулой , где U –напряжение (разность потенциалов) между двумя точками поля, расстояние между которыми равно l. .

Из определения электроeмкости: следует, что в СИ (Фарад).

Градиент электрохимического потенциала: .

^ Электрохимический потенциал μ – это свободная энергия одного моля раствора. Из определения этой величины , а .
8. Na+– К+ насос в плазматической мембране эритроцита совершил 6 циклов работы. Общее количество ионов натрия и калия, которые при этом были активно транспортированы, равно … .
Один цикл работы Na+ - К+ насоса связан с переносом из цитоплазмы в межклеточную жидкость 3 Na+ и в обратном направлении 2 К+. За 6 циклов работы будет перенесено 18 Na+ и 12 К+, т.е. всего 30 ионов.
^ 9. Мембранный потенциал возникает:
a) вследствие разности температур цитоплазмы и межклеточной жидкости;

b) вследствие повышенной проницаемости мембраны для ионов Сl;

c) вследствие переноса ионов через мембрану при наличии градиента их концентрации;

d) вследствие латеральной диффузии мембранных липидов и белков.
Мембранные потенциалы определяются:

  1. Разной концентрацией ионов К+ , Na+ u Cl- по разные стороны мембраны или иначе говоря, наличием градиента их концентраций.

  2. Разной проницаемостью мембраны для этих ионов.

  3. Диффузией их через мембрану.


10. Формула Гольдмана – Ходжкина – Катца определяет:
a) потенциал покоя клетки;

b) потенциал действия клетки;

c) поток незаряженных молекул через мембрану клетки;

d) поток ионов через мембрану.
Известно, что на мембране любой клетки возникает разность электрических потенциалов – мембранный потенциал. Различают потенциалы покоя – неизменные во времени, и потенциалы действия – кратковременные, меняющиеся во времени, возникающие при возбуждении клеток только нервной и мышечной тканей.

^ Формула Гольдмана–Ходжкина–Катца определяет именно потенциал покоя клетки. Она имеет вид:

Здесь: R – универсальная газовая постоянная; Т абсолютная температура клетки; F – число Фарадея; PK+, PNa+; PCl- – проницаемости мембраны для соответствующих ионов; Ci и Ceих концентрации внутри и снаружи клетки.
11. Амплитуда и форма потенциала действия зависят:

a) от амплитуды внешнего воздействия (амплитуды стимула);

b) от вида возбудимых клеток;

c) от диаметра аксона;

d) от длины аксона.

Каждый вид возбудимых клеток имеет постоянный и характерный для данного типа ткани временной ход потенциалов действия, определяющий их форму.
^ 12. Возникновение потенциала действия происходит:
a) самопроизвольно;

b) под действием внешнего стимула (раздражителя);

c) за счет латеральной диффузии фосфолипидов;

d) за счет работы Na+ – K+ АТФ-азы.
^ Потенциал действия возникает только при воздействии на клетку порогового или надпорогового раздражителя (стимула), который способен изменить мембранный потенциал клетки до значения критического потенциала возбуждения Uкр. Начиная с этого момента мембранный потенциал изменяется уже независимо от дальнейшего действия стимула и определяется потоками ионов Na+ и К+ через мембрану.
13. Абсолютный рефрактерный период – это:
a) время полной невозбудимости мембраны клетки;

b) длительность деполяризации;

c) длительность реполяризации;

d) время действия надпорогового стимула.
^ Абсолютный рефрактерный период – это время, в течение которого не может генерироваться потенциал действия даже при действии сколь угодно сильного раздражителя.
^ 14. Равновесный мембранный потенциал Нернста – это:
a) электрический потенциал, который формируется на мембране клетки в результате активного транспорта ионов Са++;

b) электрический потенциал, который формируется на мембране клетки в результате активного транспорта ионов Nа+ и К+;

c) электрический потенциал, который образуется на мембране клетки в предположении, что мембрана проницаема только для одного типа ионов (например, только К+, Nа+ или Cl );

d) равновесный мембранный потенциал, который по натрию положителен, а по хлору и калию – отрицателен.
Электрический потенциал, который образуется на мембране клетки в предположении, что она проницаема только для одного типа ионов (только K+ , только Na+ или Cl- ). Он рассчитывается по формуле Нернста:

м = i = – , где Z – заряд иона, выраженный в единицах элементарного заряда. Допустим, что мембрана проницаема только для ионов К+, СiК+>CeК+, следовательно, ln  > 0, а Z = +1 и м < 0. Если мембрана проницаема только для ионов Na+ , причем Ci Na+ < Ce Na+ , ln < 0. Так Z = +1, то φм > 0.

Для ионов Cl- Ci Cl- < Ce Cl-, а Z = -1. Тогда ln<0 и φм<0.

15. Укажите соотношение коэффициентов проницаемости мембраны аксона кальмара, характерное для состояния покоя и возбуждения:
a) РК+ : РNa+ : РСl = 1 : 20 : 0,45 – в состоянии возбуждения;

b) РК+ : РNa+ : РСl = 0,45 : 1 : 0,04 – в состоянии покоя;

c) РК+ : РNa+ : РСl = 1 : 0,04 : 0,45 – в состоянии покоя;

d) РК+ : РNa+ : РСl = 20 : 1 : 0,45 – в состоянии возбуждения.
Ходжкин и Катц экспериментально установили, что для аксона кальмара в покое проницаемость его мембраны для К+, Nа+ и Сl- относится как 1:0,04:0,45; при возбуждении (в фазе нарастания потенциала действия) РК+ : РNa+ : РСl = 1:20:0,45. Видно, что при возбуждении клетки наибольшей степени изменяется относительная проницаемость мембраны для Na+: от 0,04 до 20, т.е. в 500 раз.

1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   ...   18

Похожие:

Основные понятия механики материалов: Закон Гука. Диаграмма растяжения iconКалендарно-тематический план проведения занятий
Основные понятия теории цепей. Идеализация источников энергии. Основные законы электрических цепей. Эквивалентные преобразования...
Основные понятия механики материалов: Закон Гука. Диаграмма растяжения iconДисциплина "Электротехника" Группа м-211 Семестр 3 Учебный год 2012/2013...
Основные понятия теории цепей. Идеализация источников энергии. Основные законы электрических цепей. Эквивалентные преобразования...
Основные понятия механики материалов: Закон Гука. Диаграмма растяжения iconИсаак Ньютон
«Математические начала натуральной философии», в котором он изложил закон всемирного тяготения и три закона механики, заложившие...
Основные понятия механики материалов: Закон Гука. Диаграмма растяжения iconЗакон оптимума. Стено- и эврибионты. Закон индивидуальности экологии...
Уровни организации жизни, изучаемые экологией. Основные понятия (определения) экологии. Разделы и задачи общей (биологической) и...
Основные понятия механики материалов: Закон Гука. Диаграмма растяжения iconФедеральный закон
Для целей настоящего Федерального закона используются следующие основные понятия
Основные понятия механики материалов: Закон Гука. Диаграмма растяжения iconФедеральный закон об административном надзоре
Для целей настоящего Федерального закона используются следующие основные понятия
Основные понятия механики материалов: Закон Гука. Диаграмма растяжения iconЗакон Гука при кручении. Рациональная форма поперечного сечения вала
Система сходящихся сил. Способы сложения двух сил. Разложение сил на две составляющие
Основные понятия механики материалов: Закон Гука. Диаграмма растяжения iconОсновные понятия о технологическом процессе изготовления рэс
Технология наука о закономерностях превращения материалов, полуфабрикатов, энергии в готовое изделие, о путях рационального использования...
Основные понятия механики материалов: Закон Гука. Диаграмма растяжения iconЗакон самарской области
Основные понятия, применяемые в настоящем Законе в области физической культуры и спорта
Основные понятия механики материалов: Закон Гука. Диаграмма растяжения iconЗакон Российской Федерации от 6 мая 2011 г. N 100-фз "О добровольной пожарной охране"
Для целей настоящего Федерального закона используются следующие основные понятия
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2020
контакты
userdocs.ru
Главная страница