Základy biofyziky, biochémie a rádiológie
-
Upload
zane-gates -
Category
Documents
-
view
211 -
download
2
description
Transcript of Základy biofyziky, biochémie a rádiológie
![Page 1: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/1.jpg)
19.04.2023 119.04.2023 119.04.2023 1
Základy biofyziky, biochémie a rádiológie
1. OSE, 1. PA, 1. DH, 1. UZS, 1. FYZ
FZ PU
![Page 2: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/2.jpg)
19.04.20232
19.04.202319.04.2023
Základy biofyziky
• Termodynamika a molekulová biofyzika• Biofyzika bunky• Biofyzika tkanív a orgánov• Biofyzika vnímania• Ekologická biofyzika• Biofyzika ionizujúceho žiarenia• Medzinárodná sústava jednotiek
1. Šajter V. a kol.: Biofyzika, biochémia a rádiológia. 1. vyd. Martin: Vydavateľstvo Osveta. 2002. 158 s.
2. Sýkora A., Šanta M.: Základy biofyziky. 1. vyd. FZ PU Prešov: Grafotlač,s.r.o. 2008. 104 s.
![Page 3: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/3.jpg)
19.04.2023 319.04.2023 319.04.2023 3
Termodynamika a molekulová biofyzika
Termodynamika je veda o transformácii energie a fyzikálnych vlastnostiach substancii, ktoré sú jej súčasťou.
Predmetom štúdia termodynamiky nie sú jednotlivé atómy či molekuly, ale systémy tvorené veľkými súbormi s veľkým počtom častíc.
Molekulová biofyzika študuje zákonitosti fyzikálneho pohybu molekúl a makromolekúl v živom systéme, od molekulového chápania skupenských stavov až po vlastnosti makromolekúl.
![Page 4: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/4.jpg)
19.04.2023 419.04.2023 419.04.2023 4
Termodynamika
Termodynamický systém je výsek hmotného sveta obsahujúci veľký počet interagujúcich častíc napr. reakčná banka, tlaková nádoba, bunka, živý jedinec.Podľa interakcie s okolím definujeme tri druhy systémov:- izolovaný, - uzavretý, - otvorený
Usporiadanie systému v danom čase udáva stav systému. Je určený stavovými veličinami: p, T, V, n.Vzájomná súvislosť stavových veličín je daná stavovou rovnicou: p.V/T = n.R R je plynová konštanta
Ak sa mení stav termodynamického systému, ide o termodynamický dej.Deje pri konštantných podmienkach:- izotermický, - izochorický, - izobarický dej
![Page 5: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/5.jpg)
19.04.2023 519.04.2023 5
TS – výsek hmotného sveta, obsahujúci veľký počet interagujúcich častíc
![Page 6: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/6.jpg)
19.04.2023 619.04.2023 6
Stavové veličiny
![Page 7: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/7.jpg)
19.04.2023 719.04.2023 719.04.20237
Prvá termodynamická veta
Vyjadruje základný princíp o zachovaní energie. Platí všeobecne a
absolútne pre jednu alebo nekonečný počet častíc napr. v
ľudskom organizme.
dU = A+Q dU je prírastok vnútornej energie, A je vykonaná práca,
Q je prijaté teplo. Žiadny systém nevykoná prácu bez dodania tepla
a bez zníženia vnútornej energie.
Entalpia H – tepelný obsah je množstvo tepla, ktorý si systém
vymieňa s okolím pri konštantnom tlaku:
H = U+pV p = konšt.
H je entalpia, U je vnútorná energia, p je tlak, V je objem
![Page 8: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/8.jpg)
19.04.2023 819.04.2023 8
Transformácia a akumulácia energie v živých systémoch
Zákon o zachovaní energie
![Page 9: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/9.jpg)
19.04.2023 919.04.2023 919.04.2023 9
Druhá termodynamická veta
Teplo nemožno úplne premeniť na prácu: pri tejto premene sa časť
tepla odovzdáva okoliu s nižšou teplotou a nemožno ju v systéme
využiť. Energia sa nestráca, ale degraduje na menejcennú formu
energie – teplo.
Vždy časť energie zostane vo forme tepla:
= Q1–Q2/Q1 = T1–T2/T1 je účinnosť a je menšia ako 1, Q je teplo,
T je teplota
Deje prebiehajúce jedným smerom sa nazývajú ireverzibilné.
Stupeň nevratnosti deja entropia S–miera degradácie energie alebo
nevratnosti deja: dS = dQ/T dS je nekonečne malá zmena entropie,
dQ je nekonečne malý prírastok tepla T je teplota deja
Entropia je mierou neusporiadanosti systému.
![Page 10: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/10.jpg)
19.04.2023 1019.04.2023 1019.04.2023 10
Skupenské stavy látok
Závisia od T a p.
Tuhé skupenstvo–pevné spojenie častíc, priestorovo usporiadané,
kmitavý pohyb.
Kvapalné skupenstvo–dotyk častíc, zachovanie objemu, pohyb
častíc, rôzny tvar, izotropné a anizotropné prostredie, povrchové
napätie, viskozita, rozpúšťacia schopnosť....
Kvapalné súčasti organizmu–biologické tekutiny–plazma, lymfa,
mozgomiechový mok, kvapalné sekréty. Sú to roztoky.
Plynné skupenstvo – voľne pohybujúce sa molekuly, zanedbateľné
príťažlivé sily. Stavová rovnica plynov, Daltonov zákon, Henryho
zákon.
Plazmatický stav–plazma–vysoko ionizovaný plyn, elektricky
vodivá.
![Page 11: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/11.jpg)
19.04.2023 1119.04.2023 1119.04.2023 11
Disperzné systémy
Dvojfázové systémy - disperzné prostredie v nadbytku a disperzný podiel. Podľa veľkosti častíc:- Analytické disperzie – do 1 nm, pravé roztoky, prechádzajú - cytoplazmatickou membránou, nesedimentujú, rýchlo difundujú.- Koloidné disperzie – 1-1000 nm, roztoky makromolekúl alebo miciel, neprechádzajú membránou, viditeľné elektrónovým mikroskopom, sedimentujú v ultracentrifuge, pomaly difundujú. Krvná plazma, roztok škrobu, koloidný roztok bielkovín. Majú elektricky náboj. - Hrubé disperzie – častice väčšie ako 1000 nm, neprechádzajú filtračným papierom, viditeľné optickým mikroskopom, sedimentujú v zemskej gravitácii, nedifundujú.
![Page 12: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/12.jpg)
19.04.2023 1219.04.2023 12
![Page 13: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/13.jpg)
19.04.2023 1319.04.2023 1319.04.2023 13
Koligatívne vlastnosti roztokov
Vlastnosti, ktoré závisia len od koncentrácie disperzného podielu.
Napr. – zníženie tenzie pár, zvýšenie bodu varu, zníženie bodu
mrazu, osmotický tlak. Sú určené na stanovenie molekulovej
hmotnosti rozpustenej látky.
Zníženie tlaku pár nad roztokom – Raoultov zákon :
dp/p = p-p´/p = n2/n1 +n2 n1 je počet mólov rozpúšťadla, n2 je počet
mólov rozpúšťaných látok, p je tenzia nasýtených pár nad rozpúšťadlom,
p´ je tenzia nasýtených pár nad roztokom
So znížením tenzie nasýtených pár súvisí zvýšenie bodu varu
roztoku - čím väčšia je koncentrácia rozpustenej látky v
rozpúšťadle, tým viac sa zvýši jeho bod varu:
dtv = E.cm E je ebulioskopická konštanta, cm je mólové teplo vyparovania
Pre zníženie bodu tuhnutia platí:
dtt = -K.cm K je kryoskopická konštanta, cm je skupenské teplo topenia
![Page 14: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/14.jpg)
19.04.2023 1419.04.2023 1419.04.2023 14
Povrchové javy
Javy na rozhraní fáz sa týkajú povrchového napätia a adsorbcie.Povrchové napätie je sila, pôsobiaca na 1 meter dĺžky kvapaliny: = F/l N.m-1. Na molekuly povrchu pôsobia van der Waalsove sily.Povrchové napätie spôsobí, že sa kvapalina neroztečie, vytvorí sa kvapka s najmenším povrchom, ďalej spôsobuje kapilárne javy, eleváciu a depresiu, uplatňuje sa pri dýchaní.
Adsorpcia je schopnosť povrchovej vrstvy zvýšiť koncentráciu atómov alebo molekúl, látky tuhej ale aj kvapalnej. Adsorbent napr. živočíšne uhlie. Je funkciou teploty a tlaku.
Absorpcia je pohlcovanie v celom objeme.
![Page 15: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/15.jpg)
19.04.2023 1519.04.2023 15
![Page 16: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/16.jpg)
19.04.2023 1619.04.2023 1619.04.2023 16
Bunka je základná štruktúrna, funkčná a rozmnožovacia jednotka organizmu. Malý, membránou ohraničený systém, naplnený vodným roztokom chemických prvkov v rôznych zlúčeninách. Je to otvorený systém, vymieňajúci si s vonkajškom energiu, informácie a látkovú premenu.
Ďalšie deje prebiehajú na bunkovej membráne.
Ich najčastejšia veľkosť je 1-100 μm. Nervové bunky až 1 m, riketsie a mykoplazmy asi 100 nm.
Biofyzika bunky
![Page 17: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/17.jpg)
19.04.2023 1719.04.2023 1719.04.2023 17
Štruktúra a funkcia bunky
Mikroskop, elektrónový mikroskop, röntgenová štruktúrna analýza, magnetická rezonancia, pozitrónová emisná tomografia – informácie o štruktúre a funkcii bunky.Základná štruktúra bunky – cytoplazma a bunková membránaČlovek z niekoľko biliónov buniek.Špecializácia buniek – súvis – z vykonávanou funkciou.Bunky určitého funkčného a štruktúrneho typu sa spájajú do tkanív, z ktorých sa vytvárajú jednotlivé orgány. Tvar – rozmanitýPrvky sa delia na:1) Základné – najviac zastúpené2) Hlavné – fyziologické procesy a látková výmena3) Stopové – ich nedostatok spôsobí patologické stavy až smrť
![Page 18: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/18.jpg)
19.04.2023 1819.04.2023 18
![Page 19: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/19.jpg)
19.04.2023 1919.04.2023 19
Tvary buniek v ľudskom tele
![Page 20: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/20.jpg)
19.04.2023 2019.04.2023 2019.04.2023 20
Cytoplazma a jej chemické zloženieCytoplazma je základom vnútorného prostredia bunky. Obsahuje 70% vody, 15-20% bielkovín, 2-3% tukov a zvyšok tvoria nukleové kyseliny, uhľovodíky, nízkomolekulové organické látky, minerály a ióny.
Štruktúra a funkcia vody v cytoplazme
V jej spávaní niektoré anomálie: Najväčšia hustota pri 3,98°C. Molekula H2O má charakter dipólu. Má vysokú dielektrickú konštantu a schopnosť rozpúšťať polárne látky.Funkcie vody: - rozpúšťadlo organických a anorganických látok – tvorí disperzné prostredie – zúčastňuje sa na metabolizme – podieľa sa na termoregulácii – zúčastňuje sa na vytváraní osmotickej rovnováhy – účinkuje pri transporte látok cez bunkovú membránu.V bunke voľná voda – 95% celkového obsahu, funguje ako rozpúšťadlo a disperzné prostredie koloidného systému cytoplazmy a viazaná voda, ktorá sa zúčastňuje na vytváraní väzieb s polárnymi skupinami bielkovín.
![Page 21: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/21.jpg)
19.04.2023 2119.04.2023 21
Štruktúra molekuly vody
![Page 22: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/22.jpg)
19.04.2023 2219.04.2023 2219.04.2023 22
Vlastnosti cytoplazmy a jej štruktúra
Číra časť cytoplazmy je cytosól. V nej malé, veľké častice a organely rozmerov niekoľko nm (nanometrov) a μm (mikrónov). Bielkoviny cytoplazmy sú štruktúrne a globulárne.Bunková cytoplazma je bezfarebná a prepúšťa viditeľné svetlo. Obsahuje pigmenty. V polarizovanom svetle je cytoplazma izotropná. Je elastická, kontraktilná, rigidná, pohyblivá a primerane pevná.Viskozita cytoplazmy je vyššia v porovnaní s vodou. Je daná väzbami medzi časticami, z ktorých je zložená. Závisí od T a zloženia okolia buniek. K povrchu bunky je väčšia, a mení sa napr. pri bunkovom delení a fagocytóze.Cytoplazma je mierne kyslá pH (približne 6,8) a má veľkú pufrovaciu schopnosť.
![Page 23: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/23.jpg)
19.04.2023 2319.04.2023 2319.04.2023 23
Funkcia bunkovej membrány
Úloha v živote bunky pri uskutočňovaní základných biologických a
fyziologických funkcii: - oddeľuje cytoplazmu - obaľuje organely –
zabezpečuje bunkový transport - genézu elektrických potenciálov
– dráždivosť a vzrušivosť - energetiku živých systémov – imunita –
rozmnožovanie a ďalšie.
Štruktúra bunkovej membrányMolekulová dvojvrstva lipidov (fosfolipidy a cholesterol) so zabudovanámi membránovými proteinmi (ektoproteíny a endoproteíny). Dobrú priepustnosť pre vodu a nej rozpustené zabezpečuje veľké množstvo pórov.Bunková membrána plní dve hlavné funkcie: - rozdeľovaciu – integrujúcu.Ich poruchy vyvolávajú ochorenia.
![Page 24: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/24.jpg)
19.04.2023 2419.04.2023 24
Bunková membrána - supramolekulový útvar
![Page 25: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/25.jpg)
19.04.2023 2519.04.2023 25
Model bunkovej membrány1-bielkovina, 2-dvojvrstva lipidov, 3-otvor, pór
![Page 26: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/26.jpg)
19.04.2023 2619.04.2023 2619.04.2023 26
Transport cez bunkovú membránu
Ide o prenos živín, kyslíka do bunky a vylučovanie odpadu a CO2 z
bunky. Výsledkom transportu fyziologických iónov je rozdiel ich
koncentrácie vnútri a mimo bunky, čím sa generuje potenciálová
diferenciácia - pokojový a akčný potenciál. Poznanie transportov v
bunkách je dôležité pre aplikáciu liečiv do tkanív. Existuje pasívny
a aktívny transport.
Pasívny je prenos látok v smere elektrochemického gradientu, zo
stavu s vyššou energiou do stavu z nižšou energiou: osmóza a
difúzia.
Aktívny je prenos molekúl a iónov proti elektrochemickému
gradientu, na úkor energie metabolických procesov bunky: -
sodíkovo-draslíková pumpa a kalciová pumpa.
![Page 27: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/27.jpg)
19.04.2023 2719.04.2023 27
Pasívny transport cez bielkovinové kanály • iónový kanál otváraný naviazaním ligandu• iónový kanál otváraný elektrický
![Page 28: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/28.jpg)
19.04.2023 2819.04.2023 28
Model sodíkovo-draslíkovej pumpy, 1-vonkajšia strana, 2- vnútorná strana, 3-membrána
![Page 29: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/29.jpg)
19.04.2023 2919.04.2023 29
Sodíkovo-draslíková pumpa
![Page 30: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/30.jpg)
19.04.2023 3019.04.2023 3019.04.2023 30
Membránový a akčný potenciál
Elektrické prejavy membrány sú významné pri kódovaní a prenose informácii v nervom tkanive a spúšťaní svalovej kontrakcie.
Pokojový membránový potenciál sú veľké ióny v cytoplazme a nerovnomerne rozdelené fyziologické ióny (K, Na, Cl) na obidvoch stranách membrány. Akčný potenciál vzrušivých tkanív. Vzrušivosť je schopnosť membrán odpovedať na podnet, čo sa prejaví ich funkčnými zmenami a fyzikálno-chemickými procesmi napr. zmenou ich elektrického stavu. Táto potenciálová zmena je akčný, činnostný potenciál.AP – základný prvok kódovania a prenosu informácií v nervom systéme. V svale je AP prvý článok spustenia svalovej kontrakcie.
![Page 31: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/31.jpg)
19.04.2023 3119.04.2023 31
Hladiny iónov v niektorých bunkách
![Page 32: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/32.jpg)
19.04.2023 3219.04.2023 32
Druhy bunky Vm/mV/ Vk/mV/
Svalová bunka cicavcov -80 -92
Svalová bunka žaby -85 -93
Svalová bunka raka -77 -84
Nervové vlákno /Loligo/ -61 -81
Nervové vlákno /Squid/ -76 -86
Srdcový sval psa -90 -110
Pokojový membránový potenciál a rovnovážny potenciál draslíkových iónov
![Page 33: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/33.jpg)
19.04.2023 3319.04.2023 33
Pemeabilita membrány pre draslíkové a sodíkové ióny
![Page 34: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/34.jpg)
19.04.2023 3419.04.2023 34
Priebeh AP v nervovom vlákne
![Page 35: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/35.jpg)
19.04.2023 3519.04.2023 3519.04.2023 35
Šírenie akčného potenciálu
AP vzniká v mieste podráždenia, šíri sa po membráne nervového a svalového vlákna na miesto určenia. Spôsob šírenia:- Mechanizmom tzv. lokálnych prúdov – rozdiel potenciálov medzi podráždeným a nepodráždeným miestom. Lokálny prúd vyvolá vznik AP na susednom mieste membrány. Proces sa opakuje. - Skokom – v myelizovaných nervových vláknach, myelín nevedie elektrický prúd, vzruch sa šíry skokom od jedného Ranvierovho zárezu k ďalšiemu.
- Synaptický prenos – medzi nervovými a medzi nervovými a svalovými, synapsa je funkčné spojenie pomocou chemických mediátorov.
![Page 36: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/36.jpg)
19.04.2023 3619.04.2023 36
Schéma šírenia vzruchu cez synapsu
![Page 37: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/37.jpg)
19.04.2023 3719.04.2023 3719.04.2023 37
Biofyzika tkanív a orgánov
Biomechanika kostí – aplikácia zákonov mechaniky v biológii a medicíne. Skúma vlastnosti a dynamiku kostného skeletu, kĺbových spojení a vhodnosť aplikácii náhrad. Skelet a kĺby pripomínajú sústavu pák v gravitačnom poli, pôsobení vonkajších síl a svalov. Biomechanika svalovej kontrakcie – svaly sú hybný systém človeka. Výsledkom svalovej kontrakcie je práca. Kostrový sval je zložený z vlákienok. Myofibrily sú zložené z tenších aktínových a hrubších myozínových vlákienok. Spúšťačom kontrakcie je AP, ktorý uvoľní Ca+2 ióny zo sarkoplazmatického retikula do svalovej bunky. Uvoľnenie nastane po znížení koncentrácie Ca+2 v bunke. Sval odpovedá pohybom alebo ťahovou silou – izometrická akcia (l je konšt.) vzniká pri fixovaných šľachách – izotonická akcia (napätie je konšt.), sval mení dĺžku. Myogram je časový záznam potenciálov svalov.
![Page 38: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/38.jpg)
19.04.2023 3819.04.2023 38
Svalové vlákno – schéma usporiadania kontraktilných elementov, A–anizotropné pásmo, I–izotropné pásmo, Z–disk
![Page 39: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/39.jpg)
19.04.2023 3919.04.2023 3919.04.2023 39
Biofyzika krvného obehu
Krvný obeh je polouzavretý systém tvorený srdcom, cievami a krvou. Srdce je zdrojom mechanickej energie, cievy tvoria rozvodný systém a krv je pohyblivá a nestlačiteľná zložka.Hlavná funkcia je privádzať tkanivám O2 a výživné látky a odvádzať z nich produkty látkovej premeny a CO2.Práca srdca – srdce pracuje ako tlakové čerpadlo. Kontrakciou dutého srdcového svalu vzniká tlak, ktorý vháňa objem krvi do ciev. Srdce vykoná statickú prácu: Wp = p.V Krv získa rýchlosť a vykonáva kinetickú prácu: Wk = 1/2mv2
Mechanická práca W = Wp + Wk a pri jednej systole je 1,13 J.Prúdenie krvi sa riadi rovnicou kontinuity: S1v1 = S2v2
Bernoulliho ronicou: 1/2mv12 + p1.V = 1/2mv2
2 + p2.V Krv prúdi následkom tlakových rozdielov vznikajúcich W srdca. pN = 16kPa/10,5kPa. Krv prúdi laminárne alebo turbulentne.
![Page 40: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/40.jpg)
19.04.2023 4019.04.2023 40
Zloženie srdca
![Page 41: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/41.jpg)
19.04.2023 4119.04.2023 4119.04.2023 41
Biofyzika dýchania
Vonkajšie a vnútorné dýchanie. 4 hlavné časti dýchania:
pulmonálna ventilácia, difúzia plynov, transport plynov,
regulácia dýchania.
Fyzikálne zákony dýchania: Zmes 78%N, 21%O, 1%CO2,
vodné pary a vzácne plyny. Stavová rovnica, Daltonov zákon
– určuje parciálny tlak kyslíka, Henryho zákon – sa týka
rozpustnosti plynov v krvnej plazme a Fickove zákony.
Mechanika dýchania a dychové objemy. Výmena plynov v
pľúcnych alveolach. Inspírium – aktívny proces a expírium –
pasívny proces.
Dychové objemy podľa hĺbky dýchania: - dychový objem
(DO = 0,5 l), - inspiračný objem (IRO = 2,5 až 3 l), - expiračný objem (ERO = 1 l), - reziduálny objem (RO = 1,5 l).
![Page 42: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/42.jpg)
19.04.2023 4219.04.2023 4219.04.2023 42
Frekvencia dýchania, rýchlosť a objemy registrujeme spirometrom a pneumotachogramom. Frekvencia je počet nádychov (výdychov) za minútu.Minútový objem dýchania je objem vzduchu, ktorý sa za minútu vdýchne a vydýchne.
Vznik ľudského hlasu
Hlas vzniká v hrtane a súvisí s dýchaním. Vytvára ho kmitajúci vzduchový stĺpec v rezonančných dutinách nad hlasivkami. Výška hlasu závisí od dĺžky hlasivkových väzov a farba hlasu od veľkosti a tvaru rezonančných dutín (hrtan, ústna, nosová a prínosové dutiny). Sila hlasu závisí od tlaku vydychovaného vzduchu. Akustické prvky ľudskej reči sú samohlásky a spoluhlásky.
![Page 43: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/43.jpg)
19.04.2023 4319.04.2023 4319.04.2023 43
Pasívne elektrické vlastnosti tkanívTkanivá sú vodiče II. rádu – elektrolytické pomocou iónov alebo iných nabitých koloidných častíc. Vodivosť tkanív závisí od elektrického prúdu (I) a druhu tkaniva (jeho štruktúry). Tkanivo je paralelne zapojený elektrický obvod odporu R a kapacity C.
Aktívne elektrické vlastnosti tkanívPrejavom vzrušivého tkaniva sú AP. AP orgánov sú integrálom činnostných potenciálov buniek. Ich snímanie sa využíva v diagnostike.
ElektrokardiografiaSrdce má vlákna špecializované na prácu a na vedenie AP (Purkyňové vlákna). Srce si sa generuje AP v generátore (sinoatrálny uzol). AP trvá viac ako 200 ms. AP možno snímať s povrchu tela – elektrokardiogram (EKG).
![Page 44: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/44.jpg)
19.04.2023 4419.04.2023 44
Tkanivo Merný odpor /Ω.m/
Cytoplazma bunky 1
Telové tekutiny 0,8-1,3
Svaly 3
Parenchymatózne tkanivo 4-6
Tukové tkanivo 10-15
Kostné tkanivo 30
Merný odpor tkanív
![Page 45: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/45.jpg)
19.04.2023 4519.04.2023 45
RC obvod tkanivaR-odpor tkaniva, C kapacita tkaniva
![Page 46: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/46.jpg)
19.04.2023 4619.04.2023 46
Jednoduchá elektrokardiografická krivka
![Page 47: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/47.jpg)
19.04.2023 4719.04.2023 47
Elektrokardiografické vyšetrenie
![Page 48: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/48.jpg)
19.04.2023 4819.04.2023 4819.04.2023 48
Elektroencefalografia
Snímanie AP z CNS hlavne z mozgu. Obraz sa zaznamená elektródami na povrchu hlavy (EEG), alebo priamo z povrchu mozgu (ECOG).
Elektroretinografia (ERG) – snímanie AP zo sietnice oka, elektrogastrografia (EGG) – snímanie AP žalúdkovej steny, elektromyografia (EMG) – zo svalov.Majú diagnostický význam.
Magnetické signály tkanív
Snímanie a registrácia biomagnetických prejavov (magnetických polí) srdca, svalov a mozgu.
![Page 49: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/49.jpg)
19.04.2023 4919.04.2023 4919.04.2023 49
Biofyzika vnímania
Zmyslové vnímanie je príjem a uvedomovanie si informácií z
vonkajšieho a vnútorného prostredia organizmu, prostredníctvom
receptorov.
Receptory: fotoreceptory, chemoreceptory, mechanoreceptory,
termoreceptory a ďalšie. R sú to meniče energie, na elektrický
signál – receptorový potenciál. AP ide senzitívnym nervom do
CNS, kde sa analyzuje a človek získa informácie.
Vzťah podnetu a vnemuIntenzita vnemu sa zvyšuje intenzitou podnetu. Čím je priemer
nervového vlákna väčší, tým je aj rýchlosť šírenia vyššia.
![Page 50: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/50.jpg)
19.04.2023 5019.04.2023 5019.04.2023 50
Vnímanie chuti a čuchu
Chuť a čuch majú podobný mechanizmus vzniku podráždenia. Na recepciu čuchu je čuchový epitel. Čuchové receptory sa rýchlo adaptujú, až zmiznú činnostné potenciály.Chemoreceptory chuti – chuťové poháriky v sliznici jazyka. Chuťové vnemy závisia od podráždenia čuchu.
Vnímanie zvukuProces zachytenia, prenos a spracovanie zvukového signálu v sluchových analyzátoroch.Zvuk je mechanické kmitanie prostredia s kmitočtom 16-20000Hz. Rýchlosť závisí od vlastnosti prostredia.Človek vníma zvuk pomocou sluchového orgánu. Vlastným akustickým receptorovým systémom je Cortiho orgán vo vnútornom uchu.Úlohou vestibulárného systému je vnímanie polohy, pohybu a zrýchlenia.
![Page 51: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/51.jpg)
19.04.2023 5119.04.2023 51
Umiestnenie čuchových receptorov
![Page 52: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/52.jpg)
19.04.2023 5219.04.2023 52
Látka Rýchlosť zvuku [m/s]
Vzduch (13,4 °C)Voda (25 °C)OrtuťBetonĽadOceľSklo
3401 5001 4001 7003 2005 0005 200
Rýchlosť šírenia zvuku
![Page 53: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/53.jpg)
19.04.2023 5319.04.2023 53
Druh zvuku Hlasitosť /Ph/ Intenzita /W.m-2 /
Prah počutia 0 10-12
Šum lístia, šepot 10-20 10-11 – 10-10
Tichá hudba 40 10-8
Rozhovor 50-60 10-7 – 10-6
Pouličný hluk 60-70 10-6 – 10-5
Pneumatické kladivo 100 10-2
Dýzový motor 120 1
Hlasitosť zdrojov zvuku
![Page 54: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/54.jpg)
19.04.2023 5419.04.2023 54
Sluchové pole
![Page 55: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/55.jpg)
19.04.2023 5519.04.2023 55
Stavba ucha
![Page 56: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/56.jpg)
19.04.2023 5619.04.2023 5619.04.2023 56
Zrakový analyzátor
Príjem a spracovanie informácií v zrakovom centre je výsledkom dopadu fotónov svetla na receptory v oku.Svetlo je elekromagnetické vlnenie s λ = 400-780 nm. Má vlnovo-časticový charakter.Oko vytvára obraz predmetu a mení energiu fotónov. Optická mohutnosť oka je 60D (dioptria). Zmena optickej mohutnosti je akomodácia. Obraz na sietnici a bodovo je oko emetropické. V opačnom prípade ametropické. Pred sietnicou – krátkozrakosť (myopia). Za – ďalekozrakosť (hypermetropia). Predmet zobrazený nie bodovo –astigmatizmus.Sietnica – na ne fotoreceptory. Obraz prevrátený, zmenšený. Bioelektrická aktivita sietnice je výsledok fotochemických reakcií. Sleduje ich ERG.
![Page 57: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/57.jpg)
19.04.2023 5719.04.2023 57
Stavba oka
![Page 58: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/58.jpg)
19.04.2023 5819.04.2023 58
Krátkozrakosť a ďalekozrakosť a korekcia okuliarmia) pred korekciou, b) po korekcii
![Page 59: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/59.jpg)
19.04.2023 5919.04.2023 5919.04.2023 59
Ekologická biofyzika
Životné prostredie, prostredie kde žijeme, výsledkom jeho narušenia je zvýšený počet ochorení. Výsledkom interakcií organizmu s prostredím je: - reakcia, - poškodenie, -adaptácia.Fyzikálne podnety: -mechanické faktory, - elektrcké a magnetické polia, - teplo a meteorologické faktory, - zvuk, ultrazvuk a infrazvuk, - neionizujúce žiarenie, - ionizujúce žiarenie.Účinok závisí od: - druhu podnetu, - intenzity, - trvania podnetu, - miesta pôsobenia, - reaktivity organizmu.Fyzikála terapia je pôsobenie priaznivých podnetov pri liečbe, prejaví sa vyšším prekrvením, zlepšenou regulačnou schopnosťou a obnovením narušených biologických funkcií.
![Page 60: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/60.jpg)
19.04.2023 6019.04.2023 6019.04.2023 60
Účinky mechanických síl (geobiofyzika)Gravitačné zrýchlenie: - preťaženie kladné, - preťaženie záporné
Účinky podtlaku a pretlaku (barobiofyzika)
Atmosféricky tlak pôsobí stále na organizmus. Vysoké nadmorské výšky: - brachykardia, - tachykardia, horská choroba.Počas tretieho týždňa vysokohorského pobytu – aklimatizácia. Zmena intermediárneho metabolizmu – zvýšenie výkonnosti pri nízkej spotreba O – liečenie chorôb respiračného systému. Podtlakové komory – tlak vzduchu znížený o 20-40 kPa.Pri potapaní – kesónová choroba.Pretlak sa využíva v pretlakových komorách (barokomorach), kde je 26,7-53,3 kPa. Terapia hypoxických stavov a pľúcneho emfyzému.Hyperbarická oxygenoterapia sa využíva pri otravách CO, kyanidmi, popaleninách a polytraumách.
![Page 61: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/61.jpg)
19.04.2023 6119.04.2023 6119.04.2023 61
Účinky elektrických a magnetických polí
Tkanivá sú komplikované vodiče I. Tkanivo je elektrická impedancia s vodivosťou, kapacitou a indukčnosťou. Priaznivé účinky I sa využívajú ako elektroliečba.Účinky jednosmerného I – preteká tkanivo elektrolyticky, pohybom iónov. Nemá dráždivé účinky, má tepelné účinky. Galvanoterapia – liečba jednosmerným I: - galvanizácia (liečba chronických ochorení, poúrazových stavov, porúch prekrvenia, spazmov svalstva a iných) a – ionoforéza (aplikácia liečiva, ktorých molekula má na povrchu elektrický náboj).
Účinky striedavého nízkofrekvenčného I – má predovšetkým dráždivé účinky – rozcvičovanie svalstva, defibriláciu a stimuláciu.Impulzoterapia – liečebná aplikácia nízkofrekvenčných I: - rozcvičovanie svalov, - stimulovanie hladkého svalstva, - elektrostimuláciu totálne denervovaných svalov a - diagnostiku.
![Page 62: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/62.jpg)
19.04.2023 6219.04.2023 62
Ionoforéza
![Page 63: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/63.jpg)
19.04.2023 6319.04.2023 63
Hoowergova a Weissova krivka, I-intenzita prúdového impulzu, t-trvanie impulzu.
![Page 64: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/64.jpg)
19.04.2023 6419.04.2023 64
Fyziologické účinky striedavého prúdu (60Hz), prechádzajúceho cez kožu (neporušenú) do tela
1 mA prah pocitu
5 mA bezpečný prúd cez kožu, ale nie cez implantovaný stimulátor srdca
10 20 mA začína svalová kontrakcia
50 mA bolesť, možnosť porúch srdca a dýchania
100 300 mA
fibrilácia komôr (srdce prestáva pracovať ako pumpa)
6 A trvalá kontrakcia srdcových komôr, popáleniny na koži
![Page 65: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/65.jpg)
19.04.2023 6519.04.2023 6519.04.2023 65
Účinky striedavého vysofrekvenčného prúdu–majú frekvenciu vyššiu ako 1 MHz, a majú najmä tepelný účinok.Diatermia – hĺbkový tepelný vplyv.Úrazy I: - pri prechode I s vyššou intenzitou. Najcitlivejšie tkanivá sú mozgové, respiračné svaly hrudníka, nervové centrá a srdce.
Účinky magnetických polí – biologické sú výsledkom pôsobenia na receptory, ovplyvňujú reakcie radikálov a výmenu iónov (Ca+2), vyvolávajú vazodilatáciu, analgéziu, podporujú hojenie a myorelaxáciu.Magnetoterapia – liečba poúrazových stavov, podpora vhojenia endoprotéz, urýchlenie hojenia zlomenín, hovenia mäkkých tkanív, pri chronických zápaloch, ochoreniach pohybového systému, bolestiach chrbtice, reumatizme, obrne nervov a...Nevhodná pre tehotné ženy, osoby s anémiou, s implantovaným elektronickým zariadením, u pacientov s aktívnou TBC, s poruchami funkcie endokrinných žliaz, nádorovými ochoreniami a psychózami.
![Page 66: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/66.jpg)
19.04.2023 6619.04.2023 66
Diatermia
![Page 67: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/67.jpg)
19.04.2023 6719.04.2023 67
Magnetoterapia
![Page 68: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/68.jpg)
19.04.2023 6819.04.2023 6819.04.2023 68
Účinky teplaQ – forma energie, úhrnná kinetická energia neusporiadaného pohybu molekúl látky. Čím vyššia je Ek tým vyššia je t. Pri absolútnej nule t = - 273,15°C sa látky nepohybujú.
Telesná teplota – človek si udržiava konštantnú t tela –rovnováha medzi tvorbou a výdajom Q termoreguláciou v hypotalame –36,5°C.
Mechanizmus tvorby a prenosu tepla. Teplo sa tvorí metabolizmom vo svalstve, pečeni a ostatných orgánoch. Teplo z okolia. Strata tepla kondukciou, konvekciou, radiáciou a evaporáciou. Reakcia na teplo závisí od intenzity a formy tepelného podnetu a od reaktivity organizmu. Termoterapia celková a lokálna využíva priaznivé účinky tepla.
Účinky počasia a klímy skúma bioklimatológia: - humánna, -zoologická, - botanická, - kozmická.
![Page 69: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/69.jpg)
19.04.2023 6919.04.2023 69
Rozsah termoregulácie človeka a poruchy
![Page 70: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/70.jpg)
19.04.2023 7019.04.2023 70
Termoterapia
![Page 71: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/71.jpg)
19.04.2023 7119.04.2023 7119.04.2023 71
Účinky zvuku, ultrazvuku a infrazvukuNežiaduci zvuk rôznych frekvencií a intenzít sa nazýva hluk. Akustický tresk je tlaková vlna.
Účinky ultrazvuku. Ultrazvuk má frekvenciu = 20000 Hz. V medicíne sa používa na terapiu a diagnostiku. Používa sa aj na meranie rýchlosti prietoku krvi.Nadmerná intenzita dráždi a poškodzuje tkanivo.
Účinky neionizujúceho žiareniaNŽ – viditeľné svetlo, UV, IR a mikrovlny. VS – fotosyntéza, videnie, fyziologické účinky. Prevencia, doplnková liečba TBC, rekonvaleciacia a helioterapia kožných ochorení. Úpal a prehriatie.Laserové žiarenie sú opakované impulzy úzkeho zväzku monochromatického žiarenia od IR, VS, UV po RTG. Laser – kvantový generátor.
![Page 72: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/72.jpg)
19.04.2023 7219.04.2023 72
Dopplerov jav, zdroj vlnenia a) v kľude, b) v pohybe
![Page 73: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/73.jpg)
19.04.2023 7319.04.2023 73
Ošetrenie kožných lézií laserom
![Page 74: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/74.jpg)
19.04.2023 7419.04.2023 74
Elektromagmetické žiarenie
![Page 75: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/75.jpg)
19.04.2023 7519.04.2023 7519.04.2023 75
Účinky IR - IR tvorí dlhovlnná časť optického spektra. Má tepelný efekt a analgetický, spazmolytický a stimulačný účinok na imunologické reakcie.Účinky UV - Má výrazne biologické (denaturácia bielkovín, zmeny DNA, vznik mutácii, ccromozomových a morfologických zmie) a fotochemické účinky. Účinky mikrovlnného žiarenia - Šírenie rozhlasového a televízneho signálu, v rádiotelegrafii a bezdrôtovom spojení. V
tkanivách vznik tepla. Biologické rytmy - Oscilácie procesov organizmu v čase patria medzi prejavy organizmu. Sú dedičné podľa teórie biologických hodín. 24 hodinový cyklus je základný biorytmus, pri ňom sa mení vyše 300 funkcií a procesov. Prelety cez časové pásma ovplyvňujú biorytmy. Starnutie – rozladenie a vymiznutie biorytmov. Klinický význam – vznik choroby.
![Page 76: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/76.jpg)
19.04.2023 7619.04.2023 7619.04.2023 76
Biofyzika ionizujúceho žiarenia
Rádiačná biofyzika sa zaoberá účinkami IŽ na biologické systémy. Prirodzené a umelé rádioizotopy, ktorých jadro je nestabilné. Samovoľný rozpad jadier je rádioaktivita a riadi sa fyzikálnymi zákonmi. Základný zákon rozpadu: - počet rádioaktívnych častíc klesá v závislosti od času a rýchlosti rozpadu.Druhy rozpadu - rozpad α (vznik častice α), - rozpad β (počet nukleónov je zachovaný), - γ (emisia elektromagnetického žiarenia) Podľa ionizácie – priamo ionizujúci s nábojom – e-, p+, α, a - nepriamo ionizujúce bez náboja – elektromagnetické žiarenie, neutróny, RTG, γ.IŽ je charakterizované energiou v elektrónvoltoch (eV).Prírodné a umelé zdroje IŽ. Priemerné dávky týchto zdrojov sú 2,5mSv – 3,5mSv. Radón spôsobuje polovicu radiačnej zaťaženosti obyvateľstva.
![Page 77: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/77.jpg)
19.04.2023 7719.04.2023 77
Rozpadový zákon a) lineárny súradnicový systém, b) semilogaritmický systém
![Page 78: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/78.jpg)
19.04.2023 7819.04.2023 78
Zdroje IŽ v životnom prostredí
![Page 79: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/79.jpg)
19.04.2023 7919.04.2023 7919.04.2023 79
Interakcia ionizujúceho žiarenia
Interakcia medzi žiarením a absorpčným prostredím: - excitácia, ionizácia, vznik brzdného žiarenia, rozptyl, fotoefekt, Comptonov rozptyl, tvorba elektrón-pozitrónových párov a jadrové reakcie.α – strácajú energiu postupne s dĺžkou dráhy, ionizáciou (odtrhnutie e-) a excitáciou (vzbudenie e-). Dolet vo vzduchu je do 10 cm, vo vode a biologickom tkanive 0,1 mm.β – častice majú 10x slabšie ionizačné schopnosti ako α. Naráža na atómy prostredia a mení dráhu,ktorá je v tkanive 4x dĺhšia ako pri α. Vo vzduchu je niekoľko metrov.λ – nejprenikavejšie, vo vzduchu niekoľko 100 m. Tri spôsoby interakcie: fotoefekt, Comptonov rozptyl, tvorba elektrón-pozitrónových párov.Neutróny bez náboja, interakcie s jadrom atómu.
![Page 80: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/80.jpg)
19.04.2023 8019.04.2023 80
Fotoefekt Comptonov rozptyl
Tvorba elektrón- pozitronových párov
![Page 81: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/81.jpg)
19.04.2023 8119.04.2023 8119.04.2023 81
Detekcia a dozimetria ionizujúceho žiarenia
Nemáme receptory na vnímanie IŽ.Detektory podľa spôsobu registrácie IŽ: - pulzné a – integrálnePodľa účinku IŽ: -ionizačné, - scintilačné, - fotografické, - polovodičové, - tepelné, - chemické.
Biologické účinky IŽ
Procesy začínajú absorpciou energie IŽ. Radiobiologický efekt zložený z fyzikálnych, fyzikálnochemických, chemických a biologických dejov.
Ochrana pred IŽ
Cieľom je zabrániť radiačnému poškodeniu organizmu. Ochrana má fyzikálny, chemický alebo biologický charakter.
![Page 82: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/82.jpg)
19.04.2023 8219.04.2023 82
Gaiger-Müllerov počítač, A-katóda, A-anóda, R-pracovný odpor
Scintilačný počítač, Kr-scintilátor, Fk-fotokatóda, D-dynódy, A-anóda
![Page 83: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/83.jpg)
19.04.2023 8319.04.2023 83
Senzitomerická charakteristika, S-sčernanie, D-dávka žiarenia1-úsek linearity, 2-úsek nelinearity, 3-úsek desolarizácie
![Page 84: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/84.jpg)
19.04.2023 8419.04.2023 84
Somatické Genetické
Včasné Neskoré
Akútna choroba z ožiarenia
Akútne poškodeniekože
Poruchy plodnosti
Poškodenie vývinu Plodu
Chronický útlmkrvotvorby
Chronický zápalkože
Zákal očnejšošovky
Nádorové ochoreniarôznych orgánovLeukémia
Genetickénásledkyu potomkov
Nestochastické Stochastické
Biologické účinky ionizujúceho žiarenia
![Page 85: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/85.jpg)
19.04.2023 8519.04.2023 8519.04.2023 85
Medzinárodná sústava jednotiek SI zavedená 1.1.1980
SI: - základné jednotky, - doplnkové jednotky, -odvodené jednotky, - násobky a diely jednotiek SI.Prehľad skupín jednotiek:
Veličina Jednotka Značka
DĺžkaHmotnosťČasElektrický prúdTermodynamická teplotaLátkové množstvoSvietivosť
meterkilogramsekundaampérkelvinmolkandela
mkgsAKmolcd
![Page 86: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/86.jpg)
19.04.2023 8619.04.2023 86
Predpona Značka Faktor
Predpony násobkov jednotiek
exa- peta- tetra- giga- mega- kilo- hekto- deka-
E P T G M K H da
1018
1015
1012
109
106
103
102
101
Predpony dielov jednotiek
deci- centi- mili- mikro- nano- piko- femto- atto-
d c m µ n p f a
10-1
10-2
10-3
10-6
10-9
10-12
10-15
10-18
![Page 87: Základy biofyziky, biochémie a rádiológie](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061404/56812f4c550346895d94dbb4/html5/thumbnails/87.jpg)
19.04.2023 8719.04.2023 87
Názov Symbol, Hodnota Jednotka
Atómová hmotnostná jednotka u = 1,66057. 10-27
kg
Avogradova konštanta Na = 6,02252. 1023
mol-1
Boltzmannova konštanta k = 1,38054. 10-23
J. K-1
Diracova konštanta h = 1,0545. 10-34
J. s
Elementárny náboj e = 1,6021. 10-19
A. s
Faradayova konštanta F = 9,6487. 104
A. s. mol-1
Gravitačná konštanta κ = 6,67. 10-11
m. N. kg-1
Normálne tiažové zrýchlenie gn = 9,80665 m. s-2
Molový objem ideálneho plynu Vm= 22,4136. 10-3
m3
. mol-1
Permeabilita vákua μo = 1,256637. 10-6
H. m-1
Permitivita vákua ε0 = 8,85419. 10-12
F. m-1
Planckova konštanta h = 6,6256. 10-34
J. s
Plynová konštanta R = 8,3143 J. K-1
. mol-1
Pokojová hmotnosť elektrónu m e = 9,109558. 10-31
kg
Pokojová hmotnosť neutrónu mn = 1,67482. 10-27
kg
Pokojová hmotnosť protónu mp = 1,67252. 10-27
kg
Rýchlosť svetla vo vákuu c = 2,997925. 108
m. s-1
Stefanova-Boltzmannova konštanta σ = 5,6697. 10-8
W. m-2
. K-4