ÔN TẬP LÝ SINH CÂU 12 : MÔ TẢ HIỆU ỨNG KHI TIA GAMMA TƯƠNG TÁC VỚI VẬT ĐẶC ĐIỂM TỔN THƯƠNG PHÓNG XẠ  hiệu ứng tia gamma tương tác với vật : + HIỆU ỨNG QUANG ĐIỆN ĐỊNH NGHĨA : tượng quang điện tử bật khỏỉ vật chất sau hấp thụ lượng từ photon ánh sáng lên Xảy tia X gamma có lượng từ 0,01 → 0,1 MeV Năng lượng quang điện tử xác định: E = hγ – Eo hγ: lượng photon Eo: lượng cần thiết để đánh bật khỏi vành Quang điện tử có lượng lại tiếp tục gây ion hóa nguyên tử vật chất khác GIẢI THÍCH : Vì photon có lượng thấp nên đâm xuyên sâu mà va chạm với điện tử (e-) vành Photon truyền toàn lượng cho điện tử đánh bật điện tử khỏi quỹ đạo để trở thành điện tử tự do, gọi quang điện tử + HIỆU ỨNG COMPTON Xảy chủ yếu với tia phóng xạ có lượng lớn từ 0,1 MeV→5 MeV Do có lượng cao nên photon đánh bật điện tử khỏi quỹ đạo ( gọi điện tử Compton ) , photon bị phần lượng bị lệch hướng ( gọi tia thứ cấp có lượng hγ’) Điện tử Compton tia thứ cấp tùy thuộc vào lượng mà chúng có, lại tiếp tục gây ion hóa hay dần lượng đường + HIỆU ỨNG TẠO CẶP ELECTRON (e-) VÀ POZITRON (e+) Xảy với tia X tia gamma có mức lượng lớn 1,022 MeV Photon xuyên sâu vào hạt nhân đánh bật electron pozitron Hai hạt có khối lượng tích điện trái dấu nên dễ dàng kết hợp gây hủy cặp, giải phóng lượng 0,511 MeV dạng tia gamma Tia gamma tạo thành tiếp tục tương tác với vật chất theo hiệu ứng quang điện hay Compton  Đặc điểm tổn thương phóng xạ Là phát triển theo thời gian + Nếu thể khơng bị chiếu liều gây chết giai đoạn tổn thương có giai đoạn GĐ : Biến đổi sơ cấp Đặc trưng phản ứng kích thích , kèm theo rối loạn chức sinh lý số q trình hóa sinh GĐ : Thời gian ủ bệnh Trong thời kỳ ủ bệnh tất biến đổi đặc trụng cho GĐ dều biến không thấy biểu khác thường động vật bị bệnh Thời gian kéo dài động vật đơn giản vài giờ, động vật bậc cao người – 21 ngày GĐ : Giai đoạn bị bệnh phóng xạ Biến đổi sinh lý, hóa sinh phát triển mạnh xuất hiện tượng bệnh lý CÂU 11 : TÍNH CHẤT CỦA TỪNG LOẠI TIA α, β, γ VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA TỪNG LOẠI TIA NÀY VỀ NĂNG LƯỢNG, KHẢ NĂNG ĐÂM XUYÊN VÀ ION HĨA VIẾT CƠNG THỨC CỦA ĐỊNH LUẬT PHÂN RÃ PHĨNG XẠ  Tính chất , đặc điểm, khả đâm xuyên , ion hóa loại tia α,β,γ + Tia α: Định nghĩa : Hạt alpha hạt nhân nguyên tử Heli Phản ứng : Ví dụ : Tia α phát biến đổi hạt nhân nguyên tử Radi (Ra) thành nguyên tử Radon (Rn) phát tia α theo phản ứng:  + phát hạt α Giải thích: hạt Heli A=4 Z=2 Sự biến đổi hạt nhân nguyên tử  phát tia α có E=4,77MeV chiếm 94.3% E= 4.59 MeV chiếm 5.7% Điện tích : mang điện tích (+) Khả ion hóa cao (100000 đến 250000 cặp ion), khối lượng tương đối lớn nên khả đâm xuyên sâu yếu dễ dàng chặn miếng bìa cứng Trong khơng khí hạt α có lượng tử →10 MeV , quãng đường từ 3→5 cm Vận tốc đạt 3.10 m/s Dạng đường : đường cong lệch duới tác dụng điện trường điện trường Có tính đơn + Tia β : Định nghĩa : Hạt nhân nguyên tử biến đổi để trở thành hnhân khác có số khối thay đổi lượng delta z = ±1 positron hay negatron Có loại beta âm gọi negatron beta dương gọi pozitron Beta âm : hạt nhân thừa notron, chuyển trạng thái ổn định cách chuyển notron thành proton phát điện tử gọi beta âm notrino (γ) thể trung hòa điện có lượng thấp Phản ứng : Ví dụ : Sự phân rã photpho thành lưu huỳnh phát tia beta âm theo phản ứng:  +e Giải thích: hạt negatron phát có lượng max Điện tử ( e-) phát có lượng cực đại Emax=1,7 MeV Trên thực tế để tính lượng phân rã β- người ta qui ước lấy giá trị lượng trung bình () lượng cực đại Trong ví dụ ta có = 1,7MeV ≈ 0.57MeV Vận tốc: 3.107m/s Beta dương : hạt nhân thừa proton, chuyển trạng thái ổn định cách chuyển proton thành notron phát prozitron (e+), gọi phân rã beta dương kèm theo thể notrino (γ) Phản ứng : Ví dụ : Sự phân rã photpho ( thành Silic ( phát tia beta dương theo phản ứng:  + +e+γ Pozitron có khối lượng khối lượng điện tử mang điện tích dương So với điện tử pozitron khơng bền, kết hợp với điện tử gọi hủy cặp phát hai lượng tử gamma có lượng 0.51 MeV Tính chất, đặc điểm: Tích điện: beta dương tích điện dương beta âm tích điện âm Ion hóa : khơng cao, mức trung bình (10000 đến 25000 cặp ion) Đâm xuyên : vừa phải, mạnh tia alpha bị chặn kính mỏng hay kim loại Năng lượng : 1,1  MeV Quãng đường : xa tia α, khơng khí đạt từ khoảng 10 cm đến vài mét Vận tốc : 108 m/s Dạng đường : dạng gấp khúc (hạt mang điện tích bị lệch tác dụng điện trường) Khơng có tính đơn Negatron+ prozitron = gamma + Tia γ : Định nghĩa : phát phân rã hạt nhân nguyên tử Coban thành nguyên tử Niken Phản ứng : Q trình phân rã khơng làm bđổi số khối, nên gọi dịch chuyển đồng phân Hiện tượng phát xạ thường kèm theo phân rã có chiếm điện tử vành k () Hạt nhân chuyển từ trạng thái kích thích trạng thái hay trạng thái kích thích với mức lượng thấp hơn, từ hnhân phát tia Ví dụ : Hạt nhân chuyển từ trạng thái kích thích trạng thái hay trạng thái kích thích với mức lượng thấp hơn, từ hnhân phát tia - Tính chất: Khả ion hóa thấp (10 đến 250 cặp ion) Khả đâm xuyên lớn khối lượng nhỏ ,có thể bị chặn bê tông dày hay tường trộn với hợp kim (chì…) Năng lượng thấp (λ20KHz) → nguồn phát có kích thước nhỏ, chùm siêu âm phát có tiết diện hẹp + Khơng bị nhiễu xạ nên truyền thẳng → chùm siêu âm hội tụ + Sóng siêu âm truyền qua mơi trường: I=Io e-αx + Tốc độ truyền sóng siêu âm phụ thuộc vào chất nhiệt độ môi trường truyền âm, không phụ thuộc vào tần số  Các hệ mơi trường chùm sóng siêu âm truyền qua ứng dụng Hệ quả: + Nguồn phát có kích thước nhỏ, chùm siêu âm phát có tiết diện hẹp + Do cấu tạo hình học đầu phát → chùm siêu âm hội tụ - Ứng dụng : + Ứng dụng siêu âm điều trị: o Sử dụng đặc tính siêu âm để làm giãn mạch máu ngoại biên để tăng cường tính thẩm thấu tế bào biểu bì → chống viêm o Chống đông máu, tiệt trùng o Điều trị chứng đau viêm dây thần kinh (dây TK tọa ), viêm & thấp khớp… + Ứng dụng siêu âm vào chẩn đoán o Chẩn đoán hình ảnh siêu âm: tìm khối u tổ chức thể o Chẩn đoán chức dựa vào hiệu ứng Doppler → bệnh tuần hoàn ngoại biên viêm tắc động tĩnh mạch, xoang, rò động mạch + Trong phẫu thuật, sóng siêu âm dùng để phá hủy tế bào khối u mà không ảnh hưởng đến tế bào lành CÂU : NÊU TÁC DỤNG CỦA CHÙM TIA TỬ NGOẠI VÀ HIỆU ỨNG SINH HỌC CỦA CHÙM TIA NÀY  Tác dụng chùm tia tử ngoại : Tác dụng lên acid nucleic + Trung tâm hấp thụ tia tử ngoại acid nucleic bazo nito + Khi chiếu tia tử ngoại lên dung dịch acid nucleic thường dẫn tới xảy phản ứng quang oxy hóa, quang thủy phân, quang nhị hợp + Tóm lại chiếu tia tử ngoại lên DNA xảy trình nối tiếp sau :  Đầu tiên tháo xoắn hai chuỗi phân tử DNA vùng có Timin ( gọi tổn thương vùng )  Xảy phản ứng quang nhị hợp phân tử Timin cố định cấu hình biến dạng vùng bị tổn thương phân tử DNA  Hạn chế phá hủy chức phân tử DNA ( khả tách chuỗi để nhân đôi DNA) Tác dụng lên protein : + Khi chiếu tia tử ngoại lên dung dịch protein dẫn đến thay đổi độ nhớt , độ lắng ,… thay đổi cấu trúc protein + Các protein có hoạt tính sinh học enzyme, kháng thể , kháng nguyên,…khi bị chiếu tia tử ngoại giảm hoạt tính + Khi chiếu tia tử ngoại có bước sóng từ 260nm đến 280nm lên enzyme khử hoạt tính enzyme Do bước sóng tirozin triptophan hấp thụ nên bị phá hủy cấu trúc , dẫn đến hoạt tính enzyme + Tóm lại, tổn thương cấu trúc hoạt tính phân tử protein chủ yếu liên quan chủ yếu đến hấp thụ tia tử ngoại triozin , triptophan,… Ngồi proton hình thành quang ion hóa acid amin làm đứt liên kết hidro góp phần làm thay đổi cấu trúc phân tử protein Tác dụng lên tế bào : + Đối với sóng dài : có tác dụng làm xạm da, gây phát ban đỏ gây bỏng + Đối với sóng trung : tạo mơ hạt, kích thích tổng hợp vitamin D chống còi xương + Đối với sóng ngắn : tác dụng làm thay đổi cấu trúc đặc trưng lipit protein, tác dụng diệt khuẩn  Hiệu ứng sinh học chùm tia : Tia tử ngoại vùng 200nm đến 400nm khơng có khả gây q trình ion hóa phân tử sinh học Tia tử ngoại gây tượng kích thích làm cho điện tử phân tử sinh học từ mức chuyển lên mức kích thích có lượng cao , tức hoạt hóa phân tử Do vậy, phân tử sinh học hoạt hóa , chúng dễ dàng tham gia vào phản ứng hóa sinh dẫn tới gây kích thích làm tổn thương thể sinh vật Khả đâm xuyên , vài mm nên gây nên hiệu ứng sinh học lớp tế bào ngồi Đối với sóng dài : có tác dụng làm xạm da, gây phát ban đỏ gây bỏng Đối với sóng trung : tạo mơ hạt, kích thích tổng hợp vitamin D chống còi xương Đối với sóng ngắn : tác dụng làm thay đổi cấu trúc đặc trưng lipit protein, tác dụng diệt khuẩn Với đối tượng vi khuẩn, vi sinh vật, tế bà thực vật động vật tử vong nhiều chiếu tia tử ngoại có bước sóng nhỏ 300nm tử vong nhiều 260nm( vi khuẩn ) Ức chế trình phân chia tế bào có liên quan đến việc hấp thụ tia tử ngoại phân tử DNA bước sóng 260nm phân tử protein 280nm CÂU : TÓM LƯỢC BẰNG SƠ ĐỒ VÀ GIẢI THÍCH CÁC GIAI ĐOẠN CƠ BẢN CỦA QUÁ TRÌNH QUANG SINH , TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA PHẢN ỨNG QUANG SINH TRÌNH BÀY VỀ QUY LUẬT HẤP THỤ LAMBERT – BEER , PHÁT QUANG, SỰ DỊCH CHUYỂN NĂNG LƯỢNG, CHO VÍ DỤ  Tóm lược sơ đồ giải thích giai đoạn trình quang sinh Hấp thụ lượng tử ánh sáng sắc tố tế bào ( tế bào que, tế bào nón ) gây nên trạng thái hưng phấn hay gọi trạng thía kích thích Khử trạng thái kích thích điện tử phân tử Giai đoạn xảy trình sau : Thải hồi lượng qua trình quang lý ( phát huỳnh quang hay lân quang ) Thải hồi lượng qua trình quang hóa dẫn tới hình thành sản phẩm quang hóa khơng bền vững Đối với q trình quang hợp sản phẩm NADPH ATP Thải hồi lượng cách tỏa nhiệt môi trường Diễn phản ứng trung gian không cần tới chiếu sáng ( gọi phản ứng tối ) với tham gia sản phẩm quang hóa khơng bền vững để tạo thành sản phẩm quang hóa bền vững ( với trình quang hợp , hydratcarbon ) Hiệu ứng sinh học cuối biểu sinh lý cảm nhận màu sắc , vật, sinh trưởng phát triển,…  Tác dụng sinh học phản ứng quang sinh : Quang hợp Tổng hợp vitamin A, D Tác dụng lên quan thụ cảm Quang động lực Tác dụng tia UV + Đối với tế bào:  Sóng dài: gây xạm da, bỏng da, phát ban đỏ (λ = 320-400 nm)  Sóng trung: kích thích tổng hợp vitamin D, chống còi xương, tổng hợp mơ hạt (λ=280-320 nm)  Sóng ngắn: thay đổi, phá hủy cấu trúc lipit, protein, diệt khuẩn (λ= 200-280 nm) + Đối với protein:  Biến tính protein, cấu trúc protein tác động lên phản ứng thứ cấp, hoạt tính protein (Quang hợp)  Tiếp tục tác dụng lên men, enzim, hoocmon (quang hợp) làm hoạt tính men protit ảnh hưởng đến sản phẩm quang hóa Từ dó rác dụng lên thần kinh tạo phản ứng phức tạp + Đối với nucleotic: Tác dụng axit amin thơm: tirozin, tritophan,… → Các giai đoạn biến đổi: (1) Giai đoạn tích cực → axit amin kích thích → trạng thái kích thích (2) Quang ion hóa kv AH → AH* AH* → H+ + es + A AH* → AH+ + es kv AH → AH* → es + H+ + A → es + AH+ → AH + kv (3) Phản ứng hóa học: gốc tự do: AO2* → AOO→ AO2o ( trạng thái tự do) (4) Sản phẩm quang hợp ( sản phẩm độc, hoạt tinh, …): es + H+ + H2NR → NH3 + R*  Quy luật hấp thụ Lambert – beer : - Sự hấp thụ ánh sáng vật chất biểu chỗ cường độ ánh sáng bị yếu sau xuyên qua lớp vật chất nghiên cứu - Sự biến đổi cường độ ánh sáng ( ký hiệu dI) qua lớp vật chất mỏng ( ký hiệu dL) tỷ lệ với cường độ ánh sáng chiếu ( ký hiệu I) nồng độ ( ký hiệu C) hệ số k, đặc trưng cho khả hấp thụ vật chất BT: -  I= (1) o : cường độ ánh sáng tới o : Nồng độ vật chất o chiều dày vật chất(cm) o cường độ ánh sáng ló o hệ số hấp thụ (1) → Với D= (D mật độ quang học dung dịch) →D= kCl →Mật độ quang học tỉ lệ với nồng độ dung dịch chiều dày lớp vật chất mà ánh sáng truyền qua  Hiện tượng phát quang : Phân tử sau hấp thụ lượng ánh sáng chuyển lên trạng thái kích thích có mức lượng cao tồn thời gian ngắn 10-13 giây Sau giải phóng lượng mức ban đầu qua đường thải nhiệt, phát huỳnh quang, phát lân quang, vận chuyển lượng, cung cấp lượng cho phản ứng quang hóa,… + Sự phát huỳnh quang : Định nghĩa : phân tử chuyển từ trạng thái kích thích có mức lượng thấp S xuống mức lượng S0 phát ánh sáng huỳnh quang Thời gian phát sáng : 10-9 đến 10-8 giây Sự huỳnh quang xảy thời gian chiếu sáng mẫu vật, ngừng chiếu sáng phát huỳnh quang tắt Đặc trưng ánh sáng huỳnh quang phổ huỳnh quang Phổ huỳnh quang đường cong phụ thuộc cường độ huỳnh quang vào bước sóng ánh sáng huỳnh quang Sự huỳnh quang tuân theo quy luật sau :  Quy luật Stock : phổ huỳnh quang dịch chuyển phía bước sóng dài so với điểm hấp thụ cực đại phổ hấp thụ  Quy luật Vavilop : phát ánh sáng huỳnh quang chất ( chẳng hạn chlorophyll) khơng phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng kích thích  Quy luật Levin: phổ hấp thụ phổ huỳnh quang đối xứng quanh bước sóng Quy luật với phân tử có cấu trúc đơn giản + Sự phát lân quang : Định nghĩa : phân tử hấp thụ lượng ánh sáng để chuyển lên mức kích thích trở trạng thái ban đầu thải nhiệt phát huỳnh quang thải nhiệt để chuyển mức triplet, sau phân tử chuyển từ mức triplet mức phát ánh sáng lân quang Đặc trưng : phổ lân quang Phổ lân quang đường cong phụ thuộc cường độ ánh sáng lân quang vào bước sóng ánh sáng lân quang Phổ lân quang ln dịch chuyển phía ánh sáng dài so với phổ hấp thụ phổ huỳnh quang Thời gian phát sáng : kéo dài từ 10-4 đến 10-2 giây, lâu huỳnh quang, tắt chiếu sáng phát lân quang xảy + Sự chuyển dịch lượng Khi phân tử chuyển từ mức lượng cao () sang mức lượng thấp (), chuyển lượng cho phân tử khác Giả sử phân tử trạng thái kích thích chất cho lượng () chất nhận lượng trạng thái bình thường(M0) sơ đồ chuyển lượng có dạng : Quá trình chuyển lượng trình vật lý, khơng kèm theo biến đổi hóa học không cần M1 va chạm tới Mo *** Sự chuyển dịch lượng theo nhiều chế xét đến chế cộng hưởng cảm ứng nên cần số điều kiện sau : + Chất cho lượng M1* phải có khả phát huỳnh quang , đặc trưng cường độ phát quang J + Phổ huỳnh quang chất cho M1* phải có vùng chung với phổ hấp thụ chất nhận Mo, đặc trưng mật độ quang học D + Khoảng cách chất cho M1* chất nhận lượng phải nhỏ giá trị tới hạn cho phép CÂU : MƠ TẢ THÍ NGHIỆM VỀ ĐIỆN THẾ HOẠT ĐỘNG , VẼ ĐẶC TUYẾN VÀ CHỈ RÕ CÁC GIAI ĐOẠN HÌNH THÀNH GIẢI THÍCH SỰ XUẤT HIỆN ĐIỆN THẾ BẰNG THUYẾT ION MÀNG  Mô tả thí nghiệm: Đặt chế phẩm Thần kinh – lên khay mổ Dùng thấm bớt nước chế phẩm Đặt dây TK chế phẩm vắt ngang bắp chế phẩm Dùng máy kích thích điện kích thích dây Tk chế phẩm (kích thích cường độ ngưỡng) Điện hoạt động : Điện hoạt động dao động nhanh điện màng Dao động xuất tế bào thần kinh, số tế bào khác có sóng hưng phấn truyền qua Khi có sóng hưng phấn truyền đến, dấu hiệu điện tích hai phía màng bị đảo ngược so với giá trị điện nghỉ ban đầu Lúc điện mặt bên sễ âm so với điện mặt bên Khảo sát xuất phương pháp + Phương pháp pha : Có thể tiến hành khảo sát sợi thần kinh vị trí (1), (2), (3) _ (1) : vị trí kích thích _ (2),(3): vị trí đặt điện cực Nếu dùng tác nhân kích thích vị trí (1) có xuất sóng hưng phấn mang điện tích âm truyền dọc theo sợi thần kinh Khi sóng kích thích lan truyền đến vị trí (2) điện cực đặt vị trí (2) (3) xuất hiệu điện U= 60 mV Sóng kích thích lan dần vị trí (3) hiệu điện giảm dần tiến gần đến giá trị điện U=0 sóng hưng phấn vùng vị trí (2) (3) Khi sóng kích thích tiến tới vị trí (3) hiệu điện cực biến đổi phía điện âm Khi sóng tới vị trí (3) U=-60mV Khi sóng rời khỏi vị trí (3) hiệu điện giừa điện trở lại giá trị U=0 ban đầu + Phương pháp pha : Là phương pháp ghi đo điện hoạt động cách dùng điện cực vị trí (2) vi điện cực cắm xuyên qua màng vị trí (3) Sau kích thích vị trí (1) khảo sát sóng hưng phấn kích thích truyền dọc theo đối tượng nghiên cứu ( tế bào , sợi cơ,…) Khi chưa kích thích điện cực ( 2) vi điện cực (3) , có xuất chênh lệch điện U= -60mV đến -100 mV Khi kích thích (1), xuất sóng hưng phấn lan truyền đến (2) U tăng lên giá trị U tăng nhanh đạt tới giá trị cao U=0 sóng hưng phấn đến (2) Khi sóng hưng phấn truyền từ (2) đến (3) hiệu điện hoạt động pha giảm trở lại điện nghỉ ban đầu → Điện hoạt động pha biến đổi nhanh chóng điện nghỉ tác nhân kích thích  Vẽ đặc tuyến :  Các giai đoạn hình thành : Điện hoạt động có giai đoạn biến đổi : + GĐ khử cực : đoạn AA’ Lúc hiệu điện phía màng biến đổi từ U nghỉ đến U=0 + GĐ khử cực : đoạn A’BB’ Trong giai đoạn U phía màng vượt U=0 ,tiếp tục biến đổi phía có điện dương + GĐ phân cực lại : đoạn B’C Đó giai đoạn mà U phía màng giảm trở lại U nghỉ + GĐ phân cực : đoạn CD Giai đoạn ứng với lúc U phía màng có giả trị âm U nghỉ  Giải thích xuất điện màng thuyết ion màng : Khi màng tế bào kích thích, tính thấm màng ion Na+ tăng, nhiều ion Na+ thấm từ vào màng Trạng thái nghỉ biến mất, phía màng có giá trị điện dương bên ngoài, giai đoạn gọi giai đoạn khử cực Ngay sau có khử cực khoảng 1%s, màng thấm hoàn toàn đối vs ion Na+ Các ion Na+ đưa ngoại lại Sự phân cực lúc màng giống phân bố ion lúc ban đầu, nên giai đoạn gọi giai đoạn phân cực lại CÂU 5: MƠ TẢ THÍ NGHIỆM , ĐẶC ĐIỂM CỦA ĐIỆN THẾ NGHỈ NÊU NHỮNG ĐIỂM CƠ BẢN CỦA LÝ THUYẾT ION MÀNG VỀ ĐIỆN THẾ NGHỈ VIẾT CÔNG THỨC VÀ GIẢI THÍCH Ý NGHĨA  Mơ tả thí nghiệm : Để khảo sát dòng điện đo hiệu điện màng sợi thần kinh chế phẩm thần kinh ta sử dụng phương pháp vi điện cực nội bào Đặt chế phẩm thần kinh- lên khay mổ Dùng bơng thấm bọt nước dính chế phẩm thần kinh- thứ Dùng kéo sắt (đã lau khô) cắt đôi chế phẩm thần kinh- thứ Dùng đũa thủy tinh đặt dây thần kinh chế phẩm chạm vào phần bị cắt chế phẩm thần kinhcơ làm thần kinh - bị giật Cách tiến hành: Để xác định điện thể nghỉ tế bào ta tiến hành thí nghiệm sau Thí nghiêm 1: Chọc vi điện cực đặt bề mặt sợi thần kinh Thí nghiệm 2: Chọc vi điện cực qua màng vào sâu tế bào, vi điện cực đặt bề mặt sợi thần kinh hai đầu điện cực Thí nghiệm 3: Chọc vi điện cực chọc xuyên qua màng Kết thí nghiệm: Thí nghiệm 1,3 khơng có chênh lệch điện Thí nghiệm xuất hiệu điện → Bên tế bào bên màng tế bào tồn hiệu điện  Đặc điểm điện nghỉ: có đặc điểm: Mặt tế bào sống ln ln có giá trị điện âm so với mặt bên ngồi Nói cách khác chiều điện nghỉ khơng đổi Bình thường điện nghỉ có giá trị điện biến đổi chậm theo thời gian Bằng phương pháp kỷ thuật ghi đo tốt ta trì dòng điện thời gian dài Độ lớn điện giảm chậm theo thời gian Giá trị giảm chức tế bào , hay sợi bắt đầu xuất  Những điểm thuyết ion màng : Theo Berstein : điện tĩnh kết phân bố khơng đồng ion hai phía màng Ở trạng thái tĩnh màng cho ion K+ lọt qua Do có phân bố khơng loại ion phía màng tế bào Ngồi màng có tính bán thấm tính thấm màng loại ion khác nhau, yếu tố tạo nên điện tĩnh Theo Boyler Conwey : màng thấm đồng thời ion K+ Cl- Ở trạng thái tĩnh , ion phân bố trở lại phía màng Q trình vận chuyển chế hoạt động giống sụ phân bố ion trạng thái cân Donman Theo Goldman : + Màng tế bào có tính đồng cấu trúc điện trường tác dụng lên màng tế bào vị trí khơng đổi + Dung dịch điện ly sinh vật coi dung dịch lý tưởng + Màng có tính chất bán thấm khơng phải hồn tồn tuyệt đối, nghĩa cho ion không cho ion khác qua Để đặc trưng cho khả dịch chuyển ion qua màng nhiều hay ít, ta dung đại lượng hệ số thấm (P) cho loại ion + Các ion Natri có tham gia vào trình hình thành nên điện tĩnh  Viết cơng thức giải thích ý nghĩa : Us = ln Trong đó: + PK, PNa, PCl hệ số thấm ion Kali, Natri, Clo + R= 8,31.103 (J/Kmol K) + F số Faraday = 96500 + [K+]o,[Na+]o, [Cl-]o : nồng độ ion K+ ,Na+, Cl- phía ngồi màng + [K+]i,[Na+]i, [Cl-]i : nồng độ ion K+ ,Na+, Cl- phía màng CÂU : CÁC LOẠI VẬN CHUYỂN CÁC CHẤT QUA MÀNG ( THỤ ĐỘNG , TÍCH CỰC , THỰC BÀO , ẨM BÀO ) VỀ ĐỘNG LỰC, CƠ CHẾ , HIỆU QUẢ NỒNG ĐỘ BIỂU THỨC HOẠT ĐỘNG CỦA BƠM NATRI-KALI Thụ động Tích cực Thực bào Ẩm bào Khái Là trình xâm nhập chất Là trình vận Là tượng Là tượng tế niệm theo tổng đại số Vecto loại chuyển chất tế bào có khả bào có khả Gradient ngược hướng hấp thụ hút hạt chất Gradient hạt lỏng hạt mỡ virut, vi khuẩn, vào nội bào … Cơ chế Khuếch tán: Protein Tế bào Hấp phụ Có loại khuếch tán: màng kết hợp hấp phụ hạt giọt chất lỏng + Đơn giản: Là khuếch tán mà vật với chất cần giữ chặt hạt bề mặt màng tế chất chuyển dộng thành dòng vận chuyển bề mặt bào dung môi tác dụng Protein màng tế bào Màng tế Gradient nồng độ màng tự quay (liên quan tới bào uốn lõm vào + Liên hợp: Là trình vận màng yếu tố hóa tế bào chất chuyển chất qua màng theo Phân tử lý điện để bọc lấy giọt Gradient nồng độ, nhiên chất tích bề mặt chất lỏng, tạo phân tử vật chất lọt qua màng giải phóng vào tương phân bào để đưa gắn với chất mang tế bào tác hóa học) vào nội bào + Trao đổi: Tương tự khuếch Màng tế tán liên hợp, trao đổi xảy có bào uốn lõm liên kết với chất mang Tuy vào tế nhiên, điểm khác biệt phân bào chất để tử chất mang phải thực bọc lấy hạt cần trình vận chuyển vòng đưa vào nội bào (liên quan đến màng tế bào) Năng Không tiêu tốn lượng Tiêu tốn Tiêu tốn Tiêu tốn lượng lượng lượng lượng Động lực Theo chiều Gradient nồng độ Ngược chiều Không có Khơng có Gradent nồng độ Hiệu Các chất bên thể Vận chuyển tích nồng độ dạng dung dịch xem hệ cực không phụ gồm phase không trỗn lẫn vào thuộc vào nồng nhau, phase lipit độ mà phụ protein nước muối… thuộc vào chất Sự phân bố chất hòa tan mang lipit nước tuân theo lượng phân bố Nerst Hiện tượng vận C1/C2=k=const chuyển xảy C1, C2 nồng độ chất phase theo hướng 1, ngược chiều phụ thuộc vào chênh lệch nồng gradien nồng độ độ màng ngược Chiều vận chuyển phụ thuộc vào chiều gradien tương quan gradien vùng điện hóa màng, mức độ trao đổi chất, tương chất ion quan trình tổng hợp phân hủy đại phân tử  Biểu thức hoạt động bơm Na-K : Theo giả thuyết Hodgkin, Katz Scou + Hoạt động Bơm Natri – Kali trải qua giải đoạn  Giai đoạn 1: Xảy phản ứng photphoril hóa (tức chuyển gốc photphat cho chất chuyển trung gian) Phản ứng xảy enzyme ATPase hoạt hóa Na+ xúc tác cho phản ứng thủy phân ATP để giải phóng lượng chuyển gốc photphat Kết Na + gốc photphat gắn vào chất chuyển trung gian phản ứng xảy bên tế bào: ATP + photphoprotein + Na+  Na+ - photphoprotein – P + ADP  Giai đoạn 2: Phức chất Na+ - photphoprotein – P xuyên qua màng tế bào mơi trường ngồi Ở bên ngồi, xảy phản ứng trao đổi ion: Na+ - photphoprotein – P + K+  K+ - photphoprotein – P + Na+  Giai đoạn 3: Phức chất K+ - photphoprotein – P lại xuyên qua màng vào nội bào Ở tế bào, xảy phản ứng dephotphat (loại bỏ gốc photphat) giải phóng K+ K+ - photphoprotein – P  K+ + photphoprotein + P CÂU : MÔ TẢ HIỆN TƯỢNG THẨM THẤU , SIÊU LỌC QUA MÀNG TẾ BÀO ( TRÌNH BÀY THÍ NGHIỆM, THIẾT LẬP CƠNG THỨC ) THIẾT LẬP PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG GIBSDONMAN ĐỐI VỚI ÁP SUẤT THẨM THẤU CỦA TẾ BÀO NHƯ THẾ NÀO ? Hiện tượng thẩm thấu:  Thẩm thấu trình vận chuyển nước (hay dung môi) qua màng ngăn cách hai dung dịch có thành phần khác nhau, q trình vận chuyển khơng chịu tác dụng ngoại lực  Để tính áp suất thẩm thấu ta dựa vào thí nghiệm Dutrochet Theo định luật Fick, nước khuếch tán qua lỗ màng, làm chênh lệch áp suất thủy tĩnh hai phía màng  Thí nghiệm:  Lấy phễu thủy tinh bịt miệng màng bán thấm (màng có tính chất cho phân từ nước qua, không cho phân tử đường qua)  Úp ngược phễu lại vào chậu nước cất, cho mực nước đường phễu ngang với mực nước chậu  Sau thời gian, ta thấy mực nước đường phễu cao mực nước cất chậu  Giải thích: Phân tích nước chậu nước cất, ta không thấy xuất phân tử đường, chứng tỏ, phân tử nước từ chậu nước cất thẩm thấu qua màng bán thấm, vào phễu (làm cho mực nước phễu tăng lên), màng không cho phân tử đường phễu thẩm thấu vào chậu nước cất  Thiết lập công thức: Đối với dung dịch lỗng khơng phân li, áp suất thẩm thấu tỉ lệ thuận với nồng độ chất tan nhiệt độ tuyệt đối P = C.R.T T: nhiệt độ tuyệt đối dung dịch R: số khí 0,082 lít.atm/M.độ Trong hệ SI, ta có R = 8,31.103 J/Kmol độ Đối với dung dịch phân li hoàn toàn, áp suất thẩm thấu tính theo cơng thức: P = n.C.R.T - Trong n số ion phân tử chất tan phân li Hiện tượng siêu lọc:  Định nghĩa: Lọc tượng dung dịch chuyển thành dòng qua lỗ màng ngăn cách tác dụng lực đặt lên dung dịch lực, lực thủy tĩnh, lực ép thành mạch siêu lọc tượng lọc qua màng ngăn cách với điều kiện sau: + Màng lọc ngăn đại phân tử, đặc biệt Protein có phần tử lượng lớn giá trị giới hạn xác định (Mgh) + Màng cho ion phân tử nhỏ lọt qua + Tác dụng áp suất thủy tĩnh làm thay đổi lưu lượng dòng chất lỏng chuyển động qua màng, làm đổi chiều dòng  Thí nghiệm: Cơ chế: Dòng vật chất vận chuyển ngược chiều gradien Chiều vận chuyển dòng vật chất trường hợp chiều tổng hợp lực tác dụng lên dung dịch [Động lực: Trong tượng vận chuyển thể phải tiêu tốn lượng ( ví dụ lượng trì lực đẩy tim, co giãn thành mạch )] Vai trò: Sự vận chuyển nước qua thành mao mạch xảy theo chế lọc: huyết áp có khuynh hướng dồn nước máu khoảng gian bào, ngược lại áp suất thẩm thấu keo lại dồn nước từ gian bào qua thành mao mạch vào máu + Trong động mạch huyết áp lớn áp suất thẩm thấu nước từ máu mao mạch, tĩnh mạch áp suất thẩm thấu lớn huyết áp nước từ gian bào qua thành mạch vào máu Sự trao đổi chất thường xảy thành mao mạch tượng siêu lọc mà động lực chênh lệch áp suất hai phía thành mạch + Ở cầu thận xảy tượng siêu lọc: Thành mao mạch thành bọc Bowman gắn với tạo thành màng lọc cầu thận Màng lọc cầu thận giống màng mao mạch khác thể, chức lọc lớn nên có độc xốp lớn 25 lần + Bình thường dịch lọc khơng có hồng cầu lượng protein thấp chúng khơng lọt qua màng, nước phân tử, ion nhỏ xuyên qua màng lọc cầu thận đài bể thận + Khi cầu thận bị bệnh lí, tức màng lọc giảm chức lọc tượng siêu lọc bị phá vỡ dịch lọc ta thấy có phân tử protein (hiện tượng đái máu bênh viêm thận) Trong y học, tượng lọc – siêu sử dụng phổ biến kỹ thuật thẩm phân máu: Đó phương pháp loại bỏ khỏi máu chất có hại bệnh lý sinh (do thiểu thận) chất từ thâm nhập vào ( ví dụ: nhiễm chất độc)  Thiết lập công thức: Tốc độ vận chuyển chất lỏng theo chế siêu lọc qua màng tuân theo định luật Poisseuille giống chuyển động chất lỏng qua mao quản thủy tĩnh áp lực từ chênh lệch áp suất thủy tĩnh = : tốc độ chuyển động nước qua mao quản (cm3/giây) bán kính mao quản (cm) áp suất thủy tĩnh (P1 > P2) độ nhớt nước (Centipoise : Cp) chiều dài mao quản (cm) Trong trường hợp màng có N lỗ đơn vị diện tích màng lưu lượng dòng chảy : Q= N Đặt L = = gọi hệ số lọc Q = L (P1-P2)  Thiết lập phương trình cân Gibs- Donnan : Khi cân Donnan điện tĩnh màng tế bào dộng vật xác định cơng thức: Us = ln = ln Trong đó: nồng độ ion bên tế bào nồng độ ion bên tế bào  Hệ cân Gibs-Donnan áp suất thẩm thấu tế bào : Khi tế bào tiếp xúc với dung dịch chất điện li có loại với gốc protein đại phân tử ion tế bào Dưới ảnh hưởng trình vận chuyển làm cho áp suất thẩm thấu phía tế bào ln ln có giá trị lớn so với môi trường xung quanh CÂU : Nguyên lý II Nhiệt động học áp dụng vào sinh học So sánh tính chất trạng thái cân dừng, cân nhiệt động Xác định mức độ biến đổi entropy môi trường thể Nêu ý nghĩa hệ số nhiệt phản ứng Q10, phương pháp xác định lượng hoạt hóa co bóp tim ếch  Nguyên lý II nhiệt động học áp dụng vào sinh học : Theo nguyên lý II, hệ biến nhiệt lượng thành cơng (động nhiệt) ln có hiệu suất nhỏ 100% Quá trình sống hệ sinh vật khơng khỏi điều q trình sống hệ sinh vật kèm theo hao phí lượng dạng nhiệt trình bất thuận nghịch So sánh tính chất trạng thái cân dừng trạng thái cân nhiệt động : Trạng thái cân nhiệt động Trạng thái cân dừng Hệ kín, khơng có dòng vật chất vào Hệ mở, ln có dòng vật chất vào Entropi đạt cực đại: S = Smax Entropi không đạt cực đại mà ổn định: S < Smax Năng lượng tự F = (Khơng có khả Cân lượng tự để trì trạng thái sinh cơng) cân (khả sinh công khác 0) Không tồn Gradien hệ Luôn tồn Gradien hệ Tốc độ phản ứng thuận tốc độ phản ứng Tốc độ phản ứng thuận lớn tốc độ phản ứng nghịch (v1 = v2 = const) nghịch (v1 > v2) Chất xúc tác không làm thay đổi tỉ lệ chất Chất xúc tác làm thay đổi nồng độ dừng phản ứng Tốc độ phản ứng phụ thuộc vào nồng độ ban Tốc độ phản ứng không phụ thuộc vào nồng độ đầu chất tham gia ban đầu đáng kể nồng độ dừng  Xác định mức độ biến đổi entropi môi trường thể sinh vật : Nguyên lí tăng entropy với hệ lập, hệ sống hệ mở Nếu xét hệ tổng thể hệ sống mơi trường entropy hệ tổng thể tăng, tức tuân theo nguyên lý tăng entropy Nếu xét riêng hệ sống entropy tăng, giảm khơng đổi Điều có nghĩa, hệ sống, xảy q trình giảm entropy, trình bù lại tăng entropy phần khác, xảy hệ sống mơi trường ngồi - Entropy hệ tổng entropy thành phần hệ Ta có:  : tốc độ biến đổi entropy  : thay đổi entropy thể sống  : thay đổi entropy môi trường  TH1: = thể sống môi trường không xảy trình trao đổi vật chất lượng Điều trái với thực tế  TH2: > 0, >  > => Tuân theo nguyên lí II Nhiệt động học Lúc thể đau yếu, lượng vào thể lượng ngồi mơi trường lại nhiều  TH3: < 0;   = => =  tương ứng với trạng thái cân dừng  > => <  thể khỏe mạnh, độ ổn định cao, thức ăn vào thể hấp thụ hết, thải chất khơng cần thiết ngồi  < => >  thể không khỏe mạnh, độ hỗn loạn thể tăng cao, thức ăn vào thể không hấp thụ or hấp thụ ít, lượng thải môi trường lại nhiều  Ý nghĩa hệ số phản ứng nhiệt Q10 : Đại lượng Q10 hay gọi hệ số Van’t Hoff Đại lượng tỉ số số tốc độ phản ứng điều kiện chênh lệch 10°C Q= Trong đó: K1 số tốc độ phản ứng nhiệt độ T K2 số tốc độ phản ứng nhiệt độ T + 10 K1 = p.z K2 = p.z Q10 = Trường hợp T2 = T1 + 10 Thay vào Q10 ta được: Q10 = Lấy logarit số e vế ta được: lnQ10 =  Eh = 0,1.R.T1.T2.lnQ10 R = 1,987 kcal/mol, chuyển logarit số e sang logarit số 10 Eh = 0,46.T1.T2.lgQ10 Đại lượng Q10 có ý nghĩa quan trọng, cho biết số tốc độ phản ứng tăng hay giảm lần nhiệt độ thay đổi 10°C  Phương trình xác định lượng hoạt hóa co bóp tim : Để tính lượng hoạt hóa q trình sinh vật đó, trước hết phải xác định tốc độ q trình nhiệt độ chênh lệch 10°C, tức xác định số Van’t Hoff (Q 10) (Sau ghi lại cơng thức Q10) CÂU : Trình bày ngun lí I nhiệt động học áp dụng vào hệ sinh vật, phương pháp nhiệt lượng kế gián tiếp thí nghiệm Atwater – Rosa Năng lượng tự gì? Nêu trình hình thành sử dụng lượng tự thể sống  Nguyên lý I nhiệt động học : phát biểu sau: “ Trong trình lượng dạng biến lượng dạng khác xuất với lượng hoàn toàn tương đương với giá trị lượng dạng ban đầu”  Nguyên lý I nhiệt động học áp dụng vào hệ sinh vật : Năng lượng lớn mà người tỏa nhiệt lượng tỏa xung quanh Vì nhiệt lượng giúp có lượng để liên kết đứng vững Trái đất  Phương trình cân nhiệt thể: Nhiều thí nghiệm động vật người cho thấy không sinh công môi trường, lượng nhiệt tổng cộng thể sinh gần nhiệt tổng cộng mà thể nhận đốt chất hữu nằm thành phần thức ăn thành CO2 H2O  Phương trình: Q = E + A + M  Q: Nhiệt lượng sinh q trình đồng hóa thức ăn  E: Năng lượng thất vào mơi trường  A: Công học mà thể thực  M: Hiệu đính  Phương pháp nhiệt lượng kế gián tiếp : Phương pháp đo nhiệt lượng Lavoadie Laplace áp dụng vào hệ sinh vật, gọi phương pháp nhiệt lượng kế gián tiếp Cơ sở phương pháp dựa vào lượng khí oxy tiêu thụ lượng khí CO2 thể thải động vật máu nóng (động vật có vú người), có liên quan chặt chẽ với nhiệt lượng chứa thức ăn Qua thí nghiệm chứng tỏ hiệu ứng nhiệt q trình oxy hóa chất diễn thể sống hiệu ứng nhiệt trình oxy hóa chất diễn ngồi thể sống hồn tồn tương đương  Thí nghiệm Atwater Rosa : Đối tượng thí nghiệm người Thời gian thí nghiệm ngày đêm Trong thời gian thí nghiệm, cho người tiêu thụ lượng thức ăn định, thơng qua đo lượng khí oxy hít vào ( hay khí CO2 thở ra), nhiệt thải từ phân nước tiểu… tính hiệu ứng nhiệt phản ứng phân hủy thức ăn diễn thể người 24 Thí nghiệm Atwater – Rosa khẳng định lượng giải phóng thơng qua q trình phân giải phản ứng hóa sinh diễn thể sống Nhiệt lượng thể người chia làm hai loại nhiệt lượng (hay nhiệt lượng sơ cấp) nhiệt lượng tích cực (hay nhiệt lượng thứ cấp) Nhiệt lượng xuất sau thể hấp thụ thức ăn tiêu thụ oxy để thực phản ứng oxy hóa đồng thời giải phóng nhiệt lượng Cơ thể sử dụng nhiệt lượng vào hoạt động sống, dư tích lũy vào ATP Phần nhiệt lượng tích lũy vào hợp chất cao gọi nhiệt lượng tích cực Trong thể sống, nhiệt lượng nhiệt lượng tích cực có liên quan với  Năng lượng tự : lượng vốn có hệ thống, cần dùng để thực công điều kiện áp suất định Khái niệm lượng tự ông Josiah Willard Gibbs nêu nên ký hiệu G Nó lượng tối đa tiềm ẩn hệ thống Các chất hóa học có chứa lượng tự Khi xảy phản ứng hóa học, có biến đổi lượng tự ký hiệu ΔG Từ nguyên lý I nhiệt động học thiết lập công thức là: dU = δQ – δA (1) - Từ nguyên lý II nhiệt động học thiết lập công thức là: dS =  δQ = T.dS - Thay δQ = T.dS vào công thức (1) ta được: - Đối với trình đẳng nhiệt (là trình diễn nhiệt độ ln khơng đổi) viết: dU = T.dS – δA  -δA = dU – T.dS -δA = d(U – T.S) - Người ta đặt F = U – T.S gọi F lượng tự  Quá trình hình thành lượng tự : Năng lượng tự hình thành thể sống trình phân hủy chất dinh dưỡng Theo Crebs Gomberg trình hình thành lượng tự chia làm giai đoạn sau  Phân hủy cao phân tử sinh học tới monome (đơn phân tử), từ Protein tới axit amin, từ Gluxit tới Glucose, từ Lipit tới Glixerin axit béo Năng lượng tự giải phóng giai đoạn chiếm từ 0,1% đến 0,5% lượng dự trữ có cao phân tử  Sự chuyển hóa monome kể tới axit pyruvic axetyl coenzim A (là axit axetic hoạt hóa) số hợp chất nằm chu trình Krebs, giải phóng lượng tự đạt từ 15% - 30% lượng dự trữ monome  Q trình oxy hóa Acetyl CoA tới khí CO2 H2O chu trình Krebs, lượng tự giải phóng đạt từ 70% - 80% lượng dự trữ Acetyl CoA  Sử dụng lượng tự cho thể sống :  Cơ thể sống sử dụng lượng tự để cung cấp nhiệt cho thể (ổn định nhiệt độ thể vào mùa hè mùa đông)  Cơ thể sống sử dụng lượng tự để thực công học (co cơ), công thẩm thấu (hấp thụ hay tiết nước, chất dinh dưỡng), công hô hấp, cơng điện (duy trì thể tĩnh hay phát xung điện hoạt động)…  Quan trọng thể sống có khả tích lũy lượng tự dạng ATP ATP ví đồng tiền lượng tế bào, nguồn lượng vạn