Принцип действия рефрактометра. Ход лучей рефрактометра в проходящем и отраженном свете.

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 8Следующая ⇒

Принцип действия рефрактометра состоит в измерении предельного угла преломления на границе исследуемой жидкости и стеклянной призмы с известным коэффициентом преломления. При первом способе - в проходящем свете (рис.а) - пучок световых лучей, испускаемых источником света S, с помощью зеркальца Z направляется на грань АВ призмы ABC. Преломившись на грани АВ, лучи проходят в призму ABC и достигают грани АС. Но так как эта грань сделана матовой и поэтому вызывает рассеяние света, лучи войдут в жидкость и достигнут грани ДЕ под различными углами. Очевидно, что наибольший возможный угол падения для лучей, падающих на грань ДЕ, равен 90°. Эти скользящие вдоль поверхности ДЕ. Лучи после преломления определяют границу распространения света, так как им соответствует предельный угол преломления. При втором способе -в отраженном свете (рис. б) - пучок световых лучей, испускаемых источником S, с помощью зеркальца Z направляется на грань DF. Так как грань DF также матовая, то лучи входят в призму DEF под разными углами. В этом случае лучам, вошедшим в призму DEF и достигшим грани DE, приходится переходить из среды оптически более плотной (стекло) в среду оптически менее плотную (жидкость). Лучи, падающие на поверхность DE под углом меньше предельного, пройдут в жидкость и в призму ЛВС. Лучи, у которых угол падения больше предельного, претерпят полное внутреннее отражение. Лучи, направление которых соответствует величине предельного угла, и определяют границу раздела света и тени. В случае бесцветных и слабоокрашенных жидкостей удобно пользоваться первым способом. При измерении показателя преломления интенсивно окрашенных жидкостей, сильно поглощающих свет, лучше пользоваться вторым способом.

Биологические мембраны, их структура и функции. Модели мембран.

Мембраны представляют собой плоские или изогнутые слои толщиной до 9 нм, образованные молекулами белков, жиров (липидов) и углеводов. Мембраны – это клеточные структуры, повсеместно встречающиеся в живых клетках и регулирующие обмен между клеткой и внешней средой (клеточные или плазматические мембраны), либо между различными частями клетки (внутриклеточные мембраны).

Основу мембраны образует двойной слой липидов. В этот слой встроены белковые молекулы, придающие специфические свойства различным участкам мембран, и тем самым, позволяющие последним принимать участие в разнообразных метаболитических процессах.

Молекулы липидов упакованы в слой так, что гидрофобные части (жировые хвосты) этих молекул отделены от воды, в то время как гидрофильные части (полярные головки) погружены в неё.

Двойной слой липидов как бы образует своеобразную двумерную жидкость с вязкостью, близкой к вязкости жидкого масла, поэтому молекулы липидов и белков легко перемещаются в плоскости слоя (латеральная диффузия).

При некоторых условиях (понижение температуры) в мембранах могут происходить процессы, сопровождающиеся изменением ориентации полярных головок и (или) затвердеванием углеводных хвостов липидов, что приводит к изменению функциональных свойств мембраны.Наиболее распространенной является жидкомозаичная модель мембраны: в липидном слое плавают более или менее погруженные белки. 1-поверхностные белки, 2- полупогруженные белки, 3- полностью погруженные белки, 4 – белки, формирующие «ионный канал» 5

Мембраны выполняют две важнейшие функции:

- матричную (являются матрицей, основой для удерживания белков, выполняющих различные функции);

- барьерную (защищают клетку и отдельные ее части от проникновения нежелательных частиц).

Важной характеристикой мембран является их способность пропускать или не пропускать молекулы, атомы и ионы. Эти вопросы относятся к явлениям переноса.

Рассмотрим наиболее важные для биологических мембран явления: перенос вещества (диффузию) и перенос заряда (электропроводность).В биофизике также используется термин «транспорт частиц» Основное уравнение диффузии имеет вид:

Это уравнение Фика

Уравнение Фика для мембраны Уравнение Фика описывает диффузию в однородной среде. Модифицируем его для случая диффузии через мембрану. Обратим внимание на следующий известный факт: на границе раздела двух сред (например, воды и масла) обязательно имеет место скачкообразное изменение концентрации частиц диффундирующего вещества. Например, если в сосуд, в котором поверх воды налито масло, бросить соль, то ее концентрации в этих средах будут различны.

УРАВНЕНИЕ Нернста-Планка связывает термодинамику с электрохимической теорией в области решения проблем, касающихся сильно разбавленных растворов. , где

· — электродный потенциал, — стандартный электродный потенциал, измеряется в вольтах;

· — универсальная газовая постоянная, равная 8.31 Дж/(моль·K);

· — абсолютная температура;

· — постоянная Фарадея, равная 96485, 35 Кл·моль^{− 1};

· — число электронов, участвующих в процессе;

· и — активности соответственно окисленной и восстановленной форм вещества, участвующего в полуреакции.

Различают два вида транспорта веществ через мембраны.

Пассивный транспорт имеет следующие разновидности:

1. Простая диффузия;

2. Диффузия через канал;

3. Облегчённая диффузия (осуществляется молекулами-переносчиками).

Пассивный транспорт не связан с затратой химической энергии, он происходит в результате перемещения частиц в сторону меньшего электрохимического потенциала.

Простая диффузия через липидный слой подчиняется в общем случае уравнению Нернста-Планка. Она происходит медленно и не может снабдить клетки в нужном количестве питательными веществами.

Перенос вещества через каналы происходит без затраты энергии и направлен в сторону уменьшения концентрации молекул. Каналы, образованные интегральными белками, проявляют избирательность к разным ионам. Такая селективность канала к различным ионам определяется его формой и размерами, а также электростатическими свойствами аминокислот, выстилающих поверхность канала.

Процесс облегченной диффузии также происходит без затраты энергии, направлен в сторону уменьшения концентрации молекул и протекает следующим образом: молекула переносимого вещества связывается со специальной молекулой-переносчиком в единый комплекс, который легко проходит через мембрану, а на другой ее стороне распадается, отщепляя переносимую молекулу.

При активном транспорте перенос вещества происходит в сторону больше концентрации. Этот процесс не является диффузией и протекает за счёт затраты энергии. Самой распространённой системой активного транспорта является натрий-калиевый насос. Натрий-калиевые насосы работают за счёт энергии гидролиза молекул АТФ с образованием молекул АДФ и неорганического фосфора Ф:

АТФ = АДФ + Ф.

Натрий-калиевый насос работает обратимо: крадиенты концентрации ионов К⁺и Na^-способствуют синтезу молекул АТФ:

АДФ+Ф=АТФ

В живых организмах происходят разнообразные электрические процессы. Функционирование живых тканей сопровождается электрическими явлениями. Генерация и распространение электрических потенциалов - важнейшее физическое явление в живых клетках и тканях.

Биоэлектрический потенциал - разность потенциалов между двумя точками живой ткани, определяющая ее биоэлектрическую активность. Биопотенциал имеет мембранную природу.

Потенциал покоя. В нормально функционирующей клетке поддерживается наиболее благоприятный состав ионов. Различие в их концентрациях по разные стороны мембраны приводит к появлению разности потенциалов.

Потенциал покоя - разность потенциалов между цитоплазмой и окружающей средой в нормально функционирующей клетке.

Потенциал действия - разность потенциалов между цитоплазмой и окружающей средой при возбуждении.

Механизм распространения потенциала действия по нервному волокну рассматривается в курсе нормальной физиологии. В данном курсе рассмотрим некоторые физические аспекты этого процесса, которые иллюстрирует

Внешние и внутренние силы.

Внешние силы—это силы, действующие на тело извне. Под влиянием внешних сил тело или начинает двигаться, если оно находилось в состоянии покоя, или изменяется скорость его движения, или направление движения. Внешние силы в большинстве случаев уравновешены другими силами и их влияние незаметно, только знание законов механики позволяет утверждать о действии внешних сил на тело, находящееся в покое.

Внешние силы, действуя на твердое тело, вызывают изменения его формы, обуславливаемые перемещением частиц.

Внутренними силами являются силы, действующие между частицами, эти силы оказывают сопротивление изменению формы.

Изменение формы тела под действием силы называют деформацией, а тело, претерпевшее деформацию, называют деформированным.

В процессе деформации важное значение имеет величина межатомных связей, приложение нагрузки достаточной для их разыва приводит к необратимым последствиям (необратимая или пластическая деформация ). Если нагрузка не превысила допустимых значений, то тело может вернуться в исходное состояние ( упругая деформация ).

Закон Гука является основным законом теории упругости, который гласит: сила упругости, возникающая при упругой деформации тела (растяжении или сжатии пружины) пропорциональна удлинению тела (пружины) и направлена в сторону, противоположную направлению перемещений частиц тела при деформации.

Если обозначить удлинение тела через x, а силу упругости через F_упр, то закон Гука можно представить в виде формулы: F_упр = - kx, где k – коэффициент пропорциональности, называемый жесткостью тела. Знак минус указывает на то, что силы упругости и удлинения x противоположны. Единицей жесткости в СИ является ньютон на метр (1 Н/м). Сила упругости F_упр (в законе Гука), как и любая другая сила, измеряется в Ньютонах, обозначается как Н.

Соотношение Пуассона - это отношение: поперечная деформация / продольная деформация.

Переменным называется ток, мгновенные значения которого периодически изменяются по величине и направлению.

Электрический импеданс состоит из реактивной и активной составляющей:
Z = R + Xc

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 8 Следующая ⇒