Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

1 Zakład Biofizyki CM UJ Seminarium 1 Budowa układów biologicznych.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "1 Zakład Biofizyki CM UJ Seminarium 1 Budowa układów biologicznych."— Zapis prezentacji:

1 1 Zakład Biofizyki CM UJ Seminarium 1 Budowa układów biologicznych

2 2 Zakład Biofizyki CM UJ Makro-świat ~ mm Cząsteczka ~ (10 -9  ) m Atom ~ m (1 Å = m) Jądro atomowe ~ m (1 fm = m) Problem 1

3 3 Zakład Biofizyki CM UJ Jądro atomowe A – liczba nukleonów A·u - masa jądra Z – liczba protonów (X) Z·e - ładunek jądra N – liczba neutronów N = A - Z X A

4 4 Zakład Biofizyki CM UJ Jednostka masy atomowej (j.m.a.) Atomic mass unit (amu) 12 C = amu 1 amu = 1.66 · kg masa atomowa liczba porządkowa X A

5 5 Zakład Biofizyki CM UJ E w = - Δm·c 2 1 amu = 931,5 MeV 1 eV = 1.601· J Energia wiązania jądra atomowego

6 6 Zakład Biofizyki CM UJ Izotopy identyczne Z, różne A wodór  3 izotopy 1 H = p - proton 2 H = d - deuter 3 H = T - tryt jod  23 izotopy Z = 53, A = 117  139 Pierwiastki w przyrodzie to mieszanina izotopów, np. A dla Fe = 55,847

7 7 Zakład Biofizyki CM UJ Izobary - identyczne A, różne Z 29 Al, 29 Si, 29 P, 29 S, 131 I, 131 Xe Izomery - identyczna A i Z, różna energia wiązania 99m Tc i 99 Tc

8 8 Zakład Biofizyki CM UJ Stany energetyczne jądra energia wzbudzony E w > E podstawowy E = E min

9 9 Zakład Biofizyki CM UJ Jądra promieniotwórcze Promieniotwórczość naturalna: promieniotwórczość izotopów występujących w przyrodzie Promieniotwórczość sztuczna: promieniotwórczość izotopów uzyskiwanych w reakcjach jądrowych

10 10 Zakład Biofizyki CM UJ Rozpady promieniotwórcze 1. Rozpad β -  jądro emituje elektron (neutron zamienia się w proton) 2. Rozpad β +  jądro emituje pozyton [antycząstkę elektronu – „elektron o ładunku +1”] EC (electron capture)  wychwyt elektronu orbitalnego 3. Rozpad α  jądro emituje cząstkę α (jądro atomu helu) 4. Rozpad γ  jądro emituje promieniowanie elektromagnetyczne

11 11 Zakład Biofizyki CM UJ Schemat poziomów - 99m Tc i 99 Tc

12 12 Zakład Biofizyki CM UJ Prawo rozpadu promieniotwórczego – czas pół-zaniku. 2,5h 5h 7,5h λ – stała rozpadu prawdopodobieństwo rozpadu jądra w jednostce czasu jest τ – średni czas życia jądra λ = 1/τ Problem 2

13 13 Zakład Biofizyki CM UJ Prawo rozpadu promieniotwórczego N, N 0 - liczba jąder promieniotwórczych t – czas

14 14 Zakład Biofizyki CM UJ Krzywa rozpadu N = N 0 ·exp(-λ·t) N(T 1/2 ) = ½ N 0 T 1/2 =(ln2)/λ = 0.693/λ

15 15 Aktywność źródła promieniotwórczego A – liczba rozpadów w jednostce czasu A(t) = N(t) · λ [A] = 1 Bq = 1 rozpad/s [A] = 1 Ci = 3.7*10 10 rozpadów/s Zakład Biofizyki CM UJ Problem 3

16 16 Dysponujemy izotopem promieniotwórczym o czasie pół-zaniku 20 dni. Po jakim czasie aktywność tego izotopu zmaleje do ok. 3% aktywności początkowej? Dane: T 1/2 = 20 dni A = 3% A 0 Szukane: t=? Niezbędne wzory: Czas połowicznego zaniku T 1/2 = (ln2)/λ Prawo rozpadu promieniotwórczego Aktywność źródła w chwili t A = N(t) · λ Zadanie Zakład Biofizyki CM UJ

17 17 Zakład Biofizyki CM UJ Budowa atomu- promieniowanie X Postulaty: 1. Elektrony mogą się znajdować tylko na tzw. „dozwolonych orbitach”. 2. Emisja i absorpcja energii zachodzi wyłącznie podczas przejść elektronów między dozwolonymi orbitami, ściśle określonymi porcjami. Problem 4

18 18 Zakład Biofizyki CM UJ Elektrony w atomie - model budowy atomu Liczba elektronów na powłoce n: 2n 2 K  2 L  8 M  18

19 19 Zakład Biofizyki CM UJ Energia wiązania elektronów Mo (Z = 42) powłoka K keV powłoka L keV ÷ keV W (Z = 74) powłoka K keV powłoka L keV ÷ keV (powłoki walencyjne)  (5  20) eV Energia wiązania elektronu zależy od ładunku jądra atomowego (Z) i powłoki, na której znajduje się elektron.

20 20 Zakład Biofizyki CM UJ Mechanizm wytwarzania promieniowania X Wybijanie elektronów z wewnętrznych powłok atomowych (na miejsce wybitych elektronów wskakują elektrony z wyższych powłok oddając energię w formie charakterystycznego promieniowania X). Hamowanie w polu elektrycznym atomu (elektrony w polu elektrycznym atomu są odchylane i spowalniane, tracona energia jest emitowana w formie promieniowania hamowania).

21 21 Zakład Biofizyki CM UJ21Zakład Biofizyki CM UJ Elektron wysokoenergetyczny Elektron wysokoenergetyczny

22 22 Zakład Biofizyki CM UJ22Zakład Biofizyki CM UJ Widmo promieniowania hamowania

23 23 Zakład Biofizyki CM UJ23Zakład Biofizyki CM UJ Usunięte przez filtr Energia fotonów [keV] Widmo promieniowania charakterystycznego

24 24 Zakład Biofizyki CM UJ Problem 5 Budowa cząsteczek

25 25 Wiązania kowalencyjne

26 26 Wiązania jonowe NaCl Na (K-2, L-8, M-1) Cl (K-2, L-8, M-7) Ne (K-2, L-8)  Na+ Ar (K-2, L-8, M-8)  Cl-

27 27 Wiązania Van der Waalsa

28 28 Wiązania wodorowe

29 29 Zakład Biofizyki CM UJ Problem 6 Zasada działania glukometru.

30 30 Zakład Biofizyki CM UJ Glukometr kolorymetryczny 1. Plastikowa płytka 2. Otwór na krew 3. Związek chemiczny reagujący z krwią 4. Powierzchnia pomiarów Enzym  oksydaza glukozowa C 6 H 12 O 6 + H 2 O  C 6 H 12 O 5 + H 2 O 2 Glukoza  nadtlenek wodoru KI  K + + I - Enzym  peroksydaza H 2 O 2 + 2*I - + 2*H +  I 2 + 2*H 2 O Zmiana koloru  I 2 - brązowy Glukoza  (75  115) mg/dL = (4.2  6.4) mmol/L

31 31 Zakład Biofizyki CM UJ Glukometr elektrochemiczny Electrode Elektroda Elektroda referencyjnaStyki

32 32 Zakład Biofizyki CM UJ Problem 7 Stany skupienia materii

33 33 Stany skupienia Gaz Ciecz Ciało stałe ~ /cm 3 ~ /cm 3 ~ /cm 3

34 34 Charakter oddziaływań i energia wiązań Gazy: 0 – 4 kJ/mol (brak oddziaływań lub van der Waalsa) Ciecze: 5 – 35 kJ/mol (wodorowe), 5 – 50 kJ/mol (dipolowe), poniżej 5 – 10 kJ/mol (van der Waalsa) Ciała stałe : 300 – 800 kJ/mol (jonowe), 200 – 400 kJ/mol (kowalencyjne)

35 35 Energia cząsteczek Stan skupienia zależy od stosunku energii wiązań międzycząsteczkowych do średniej energii kinetycznej ruchu cząsteczek. Miarą średniej energii kinetycznej cząsteczek jest temperatura. k - stała Boltzmanna k = 1,38 · J/K T - temperatura bezwzględna W temperaturze pokojowej (298 K)  E k = 0,038 eV

36 36 Przejścia fazowe Zmiana energii cząsteczek parowanie /wrzenie kondensacja / skraplanie topnienie krystalizacja / zamarzanie sublimacja resublimacja

37 37 Kryteria, wg których określamy stan skupienia ciała sprężystość ► duże K i G duże K, G ≈ 0 małe K, G ≈ 0 ( K – moduł sprężystości objętościowej, G – sztywności ) struktura ► duże małe brak uporządkowanie uporządkowanie uporządkowania

38 38 Zakład Biofizyki CM UJ Problem 8 Lepkości i napięcie powierzchniowe cieczy.

39 39 Zakład Biofizyki CM UJ Miarą napięcia powierzchniowego jest praca, jaką trzeba wykonać, by utworzyć jednostkową powierzchnię cieczy, co można wyrazić wzorem: gdzie: σ - napięcie powierzchniowe W - praca potrzebna do utworzenia powierzchni A A - pole powierzchni. Jednostka w układzie SI: J/m 2 = N/m l. Napięcie powierzchniowe l ΔxΔx F

40 40 Zakład Biofizyki CM UJ Napięcie powierzchniowe woda – 73 · N/m eter - 16 · N/m żółć - 48 · N/m mocz - 60 · N/m T↑ > σ↓

41 41 Zakład Biofizyki CM UJ Prawo Laplace’a Surfaktanty w pęcherzykach płucnych

42 42 Zakład Biofizyki CM UJ Lepkość woda 1·10 -3 Pa·s = 1 cpuaz komórki 1 – 200 cpuaz gliceryna ~ 1000 cpuaz krew ~ 4 cpuaz osocze ~ 1.2 cpuaz Powietrze ~ cpuaz T↑ η↓ Jednostka: = 10 puaz S F V x

43 43 Wpływ hematokrytu na lepkość krwi

44 44 Zakład Biofizyki CM UJ Problem 9 Straty wody wskutek oddychania.

45 45 Straty wody wskutek oddychania. Utrata wody przez płuca zależy również od temperatury własnej ciała i otoczenia oraz od wilgotności powietrza. W warunkach przeciętnych człowiek traci w ten sposób około 300 ml wody na dobę. Zakład Biofizyki CM UJ


Pobierz ppt "1 Zakład Biofizyki CM UJ Seminarium 1 Budowa układów biologicznych."

Podobne prezentacje


Reklamy Google