Teorie biofyzika- STAVBA HMOTY, MOLEKULOVÁ FYZIKA

Látky jaký mají charakter, co jsou látky

- mají spíš korpuskulární charakter (částicový) - jsou soubory elementárních částic (fermionů)

fermiony co to je? Jaký mají charkter, kde se objevují?

- základní částice látek - částice s nenulovou klidovou hmotností a energií -mají poločíselný spin -pohybují se rychlostí nižší než rychlost světla ve vakuu

Kvarky

-Nejmenší částice spolu s leptony a bosony tvořící hmotu (nemají vnitřní strukturu) -tvoří hadrony - 6 typů kvarku podle vůně (up/down, strange/charm, bottom/top) -Každá ta vůně může existovat ve 3 kvantových stavech (=barvách- G,B,R) -elektrický náboj: d=-1/3 nebo u=+2/3

Povrchové napětí - v čem se měří, surfaktanty,tenzidy

-Nm^-1 -snižují napětí kapalin

Silové interakce (4)

-Silná -Slabá -Elektromagnetická -Gravitační

Jak se pohybují látky v organsmu? (4)

-absorpce - vstřebání -distribuce - rozdělení ve tkáních -metabolismus - přeměna -exkrece - vyloučení

Co je farmakokinetika? Co farmakodynamika?

-farmakodynamika = zkoumá účinek léčivé látky na organismus -farmakokinetika = popisuje osud léčiv v organismu (od podání až po vyloučení), tj. působení organismu na léčivou látku

Co je adsorpce? Jaké jsou typy? (2)

-hromadění plynné nebo kapalné látky na povrchu jiné látky (kapalné nebo pevné)= adheze -fyzikální adsorbce- způsobena slabými mezimolekulovými silami (van der Waals) -chemisorpce- způsobena chemickou vazbou

Typy extravaskulárního podávání látek

-intramuskulární -sublinguální -intradermální -subkutánní -peorální -rektální -intraperitoneální -inhalační

Typy intravaskulárního podávání látek

-intravenózní -intraarteriální -intrakardiální

fotony

-kvanta elektromagnetického pole -nulová klidová hmotnost -spin= 1 (boson) -rychlost světla

leptony

-lehké částice (velmi malá klidová hmotnost) -spin= 1/2, 3/2...(fermiony) -elektrony, miony (jako e- ale težší), tauon (jako e- ale dost těžký), jejich neutrina a antičástice - dále nedělitelné

Pole (charakter, druhy, funkce)

-mají spíše vlnový charakter -elektromagnetické, gravitační, jaderné, mezonové - zprostředkovávají působení mezi částicemi látky -nejvýznamější- elektromagnetický soubor kvant fotonů= bosony

Slabá interakce

-mění vůně kvarků= radioaktivní rozpady - 2. nejslabší -malý dosah - 10^-18 m -projevuje se při rozpadech protonů a neutronů -bosony- Z, W+, W- = nositelé síly

β- rozpad

-neutron se změní na proton a e- (antineutrinum) -kvarkové složení (u, d, d) - d se změní v u

Co je snížení tenze par?

-po rozpuštění látky v rozpouštědle dojde k poklesu tenze par roztoku -popisuje 1. Raoultův zákon: Δp = p0 · n2 / n1

Co je snížení teploty tání?

-po rozpuštění látky v rozpouštědle dojde k snížení teploty tání roztoku

Co je zvýšení teploty varu?

-po rozpuštění látky v rozpouštědle dojde ke zvýšení teploty varu roztoku

β+ rozpad

-proton se změní na neutron a e+ (neutrinum) -proton kvarkové složení: (u, u, d) → u se změní v d

Gravitační interakce

-působí mez všemi částicemi -nejslabší -nekonečný dosah -Newtonův gravitační zákon (Každá dvě tělesa se navzájem přitahují stejně velkými gravitačními silami opačného směru) -hypotetické gravitony- nositelé

Elektromagnetická interakce (kde působí, dosah, co ji popisuje?)

-působí mezi elektricky nabitými částicemi - struktura atomů - 2. nejsilnější interakce - teoreticky nekonečný dosah - popisována - Coloumbův zákon (v klidu) -fotony

Silná silová interakce (kde působí, dosah, nositelé-2)

-působí mezi kvarky v jádře atomu, jaderné síly -nejsilnější -krátký dosah- (10^-15 m) nositelé síly: gluony- vážou kvarky v nukleonech, zajišťují přeměny barev kvarků- elementary particle that acts as the exchange particle for the strong force between quarks.

bosonyco to je? Jaký mají charakter, kde se objevují?

-součásti polí - částice s klidovou nulovou hmotností (tzv. existují jen když se pohybují) -pohybují se rychlostí světla -mají celočíselný spin -fotony, gluony

Co je osmotický tlak?

-tlak vyvolaný tokem rozpouštědla přes polopropustnou membránu

Povrchové napětí, vzorec, typy?

-van der Waalsovy síly, vodíkové můstky -čím vyšší teplota, tím nižší povrchové napětí -kapilární elevace -kapilární deprese

Schrödingerova rovnice (co říká?)

-řešením je vlnová funkce= atomový orbital - kvůli tomu, že elektron je částice co má hybnost a hmotnost, tak má i vlnovou délku podle které Schrodinger vypočítal prvděpodobnost výskytu elektronu -elektrony v poli atomového jádra existují ve stacionárních stavech a jejich energie je kvantována

Sodno-draselná pumpa

3:2 Na+ ven : K+ dovnitř -> klidový potenciál difuzní influx Na+ dovnitř -> akční potenciál

Jak se počítá střední kinetická energie molekul? Jak je úměrná absolutní teplotě plynu?

Ano Ek= 3/2. k. T

Typy podání látek (2) dálší rozdělení (2) (1), dále (3,8)

Celkové - intravaskulární -extravaskulární Lokální -na povrchu kůže nebo sliznice

Čím je tvořná iontová vazba?

Coloumbickými silami mezi kladně a záporně nabitými ionty

Analytické disperze: směsi plynů

Daltonův zákon - celkový tlak plynné směsi je dán součtem parciálních tlaků jejích složek

Co jsou disperzní systémy? Jak se jmenují jeho složky?

Disperzní podíl disperzní prostředí

Co jsou analytické disperze?

Disperzní systém o velikosti částic <1 nm (složky nezjistitelné opticky, pouze analyticky/chemicky).

Dualismus

Elementární částice mají vlnový i částicový charakter = korpuskulárně vlnový dualismus -fotony (vlnění, fotolektrický jev- částice)

Co je ionizační energie? Jaká je rovnice fotoelektrickéh jevu?

Energie pořebná k odtrhnutí elektronu z atomu.

Jednotky energie

J- Joule eV- elektronvolt (energie, kterou získá elektron urychlený potenciálovým rozdílem 1 V)

Způsoby vylučování? (4) Další dělení? L=(3)

Ledvinami 1. glumelurální filtrace (tvorb aprimární moči) 2. tubulární reabsorpce (v prox. + dis. tubulu) 3. tubulární sekrece (odstranění kys. látek kreatininu) Trávicím traktem Plícemi Žlázami

V jakých jednotkách se měří povrchové napětí? Vzorec?

Nm^-1

Disperzní prostředí plyné

Plyn- homogenní kapalina- déšť, mlha(hrubá), aerosoly (koloidní) Pevný- kouř, dým, aerosoly

Co jsou jevy na fázovém rozhraní?

Povrchové napětí Adsorpce

Jaká je rovnice ideálního plynu? Jaký má ideální plyn vlastnosti?

Pv=nRT zanedbáváme objem molekul a přitažlivé síly

Co je jaderný hmotnostní schodek?

Rozdíl mezi hmotností atomu (menší) a součtu všech nukleonů rozdíl představuje celkovou vazebnou energii jádra = energie co by byl potřeba na rozbití celéjo jádra na neuklony

Co snižuje povrchové napětí látky?

Surfaktanty, tenzidy

Jaké jsou nevazebné interakce? (4)

Van der Waals London dispersion forces vodíkový můstky Hydrofóbní interakce

Pasivní transport (4)

Volná difúze Facilitovaná difúze Osmóza Filtrace- vliv hydrostatického tlaku

Co je maximální vlhkost? (jaký typ disperze?)

absolutní vlhkost při nasycení vodními parami analytická disperze

Nefelometrie

analytická metoda pro měření koncentrace koloidních roztoků -měří intenzitu rozptýleného světla, které vychází z roztoku kolmo na směr paprsku, který do roztoku vstupuje -využívá Tyndallova jevu - koloidní roztoky jeví palescenci (odražené světlo způsobuje, že objekt vypadá mléčně)

Rozpuštěný dusík v krvi je typ jaké disperze?

analytické

Disperzní systémy podle velikosti částic

analytické disperze (do 1 nm) - nelze rozlišit složky fyzikálně koloidní disperze (1 nm - 1 μm) hrubé disperze (1 μm - 1 mm)

kesonová nemoc

analytický disperzní systém vzdušný dusík se do krve rozpouští úměrně svému tlaku, při náhlém poklesu tlaku (př. rychlé vynoření potápěče) se část dusíku uvolní ve formě bublinek → vzduchová embolie (embolus může ucpat kapiláry, ....)

Co se děje při interakci částice a antičástice (příklad)

anihilace -> vznik kvanta pole nebo jiné částice např. e- + e+ -> fotony p+ + p- -> mezony

Co jsou kapalné krystaly? Jaké jsou 3 stavy?

anizotropní:- vlastnost mít tvar (opak isotropie) mezomorfní: smektická- mýdlovitý, jednotlivé vrstvy nematický- vláknitý cholesterický- šikmé vrstvy, spirála

facilitovaná difuze

difuze glukozy přes přenašeče GLUT 1-7

Dialýza

difúze malých molekul a iontů z koloidního roztoku skrz dialyzační membránu do dialyzačního roztoku -nahrazuje činnost ledvin - odstraňuje ionty K+, močovinu, vodu -dialyzační membrány - umělé membrány z celofánu, esterů celulózy -dialyzační roztok - musí mít přesné složení, izotonicita, správná teplota

Co je lyosol?

disperzní systémy s kapalným disperzním prostředím a tuhým disperzním podílem, tvořeným částicemi koloidních rozměrů, které jsou v daném disperzním prostředí velmi málo rozpustné

filtrace

děj kdy vlivem rozdílů v hydrostatickém a osmotickém tlaku na obou stranách biologické membrány prochází tekutina

Elektrokinetické vlastnosti koloidních disperzí

elektrická dvojvrstva -koloidní částice nesou na povrchu elektrický náboj (disociace skupin) - kolem nabité koloidní částice se seskupují malé ionty opačného náboje kolem částice je iontová atmosféra: -fixní část - trvale připoutaná k částici -difúzní - pohyblivá

Co se stane s elektrickou dvojvrstvou v isoelektrickém bodě?

elektrická dvojvrstva se zruší!

Elektrokinetické děje: koloidních disperzí

elektroosmóza - proudění kapaliny v elektrickém poli vzhledem k nehybné pevné fázi vznik proudového potenciálu - při protlačování roztoku elektrolytu porézním materiálem elektroforéza - pohyb nabitých částic v kapalném prostředí, ve kterém probíhá elektrické pole -využívá se k dělení směsí nabitých částic: proteiny, nukleové kyseliny -používají se porézní látky jako překážka - agarový gel

kinetická energie

energie pohybujícího se tělesa

Co je eV?

energie, kterou získá elektron urychlený potenciálovým rozdílem 1 V

Aktivní transort endo/exo/pinocytoza

fagocytoza

peritoneální dyalýza

filtrace přes semipermeabilní membránu napouštění a vypouštění speciální tekutiny z peritonea

Elementární částice (4)

fotony leptony hadrony

Jaký typ částice je neutron

hadron

Jaký typ částice je proton

hadron

typy dialýzy

hemodialýza- čištění krve mimo tělo, nahrazuje funkci ledvin peritoneální dialýza- čištění krve v těle za pomoci peritonea

Jaké jsou hrubé disperze? (3) Jaký mají charakter?

heterogení -suspenze -emulze -aerosol

co je kapilární deprese?

hladina nesmáčivé (př. rtuť) kapaliny v kapiláře je níže než hladina kapaliny v nádobě

Co je absolutní vlhkost? (jaký typ disperze?)

hmotnost vodní páry (kg) v 1 m3 vzduchu analytická disperze

Co představuje A u atomu?

hmotnostní nukleonové číslo protony + neutrony

Typy disperzních systémů

homogení heterogení

Analytické disperze? (5) Charakter?

homogení směsi plynů směsi par kapalin a plynů plyny rozpuštěné v kapalině směsi kapalin pravé roztoky

Co je aerosol?

hrubá (může být i koloidní) disperze pevné látky nebo kapaliny v plynném prostředí

Co je emulze?

hrubá (může být i koloidní) disperze tvořená dvěma nemísitelnými kapalinami

Co je suspenze?

hrubá disperze pevné látky v kapalném disperzním prostředí krev

Kde se uplatňuje interakce ion-dipól?

hydratace iontů

Co je plazma, jak vzniká?

ionizovaný plyn (odtržení e- od jádra) jádra + elektronový plyn může docházet ke srážkám jader

Jaké jsou viskozymetry?

kapilární - měří se doba, za kterou určitý objem projde kapilárou -Hessův - měření viskozity krve (při 37 °C je asi 3 - 3,6 mPa.s) -měří se objem vody, který je podtlakem nasán do kapiláry za stejnou dobu, za kterou je nasán určitý objem krve -tělískový - měří se doba pádu tělíska nebo doba výstupu bubliny kapalinou

Jaké jsou druhy chemické vazby? (3)

kovalentní iontová kovová

Vedlejší kvantové číslo

l= n-1= 0,1,2,3.... pohyb e- okolo jádra tvar orbitalu

Jaký typ částice je elektron

lepton

Jaký typ částice je pozitron

lepton

Jaké jsou typy koloidních roztoků? (2)

lyofilní (hydrofilní) disperze homogenní systém -disperzní podíl a disperzní prostředí tvoří jednu fázi -rozpuštěná látka vykazuje afinitu ke kapalině -probíhá samovolně (termodynamicky stabilní) lyofobní (hydrofobní) disperze- heterogenní systém - disperzní podíl a disperzní prostředí jsou oddělené fázovým rozhraním - částice nejeví afinitu ke kapalině, termodynamicky nestabilní

Co jsou lyosoly

lyofobní koloidy -koloidní disperze částic, které nemají afinitu k molekulám rozpouštědla

Magnetické kvantové číslo

m= ...-2,-1, 0, 1, 2.... -prostorová orientace orbitalu -velikost dráhového magn. momentu e- -chování e- v magn. poli

Co jsou koloidní disperze? Jaké jsou koloidní částice?

makromolekuly - bílkoviny, nukleové kyseliny, polysacharidy micely - mýdla ve vodě

Pevné skupenství typ krystalů (5)

molekulové- soudržnost pomocí Van der Waals iontové- iontové vazby (kationty a anionty) kovové- kationty kovů, volně pohyb. e- atomové- koval. vazby (diamant) vrstvové- vrstvy koval.- vrstvy mezi sebou Van der Waals (grafit)

Hlavní kvantové číslo

n= 1,2,3... -celková energie e- v daném stac. stavu -energetický stav e- ve vymezené oblasti - energetická hladina

Na čem závisí van der Waalsovi interakce?

na indukovaných či permanentních dipólech

Jaká je anomalie vody?

nejvyšší hustota vody je při 3,98 °C → umožňuje život pod ledem

Čímjsou speciální koloidní částice?

nesou na svém povrchu elektrický náboj vzniká elektrická dvojvrstva

Silová pole působící při sedimentaci (2)

odstředivá gravitační

Síly působící na částici při sedimentaci? (3)

odstředivá gravitační vztlaková

Analytické disperze: pravé roztoky

pevná látka rozpuštěná v kapalině ve formě: - iontů → iontové roztoky (fyziologický, NaCl ve vodě) - molekul → molekulové roztoky (Glc ve vodě)

Skupenské stavy hmoty? (4)

pevný kapalný plynný plazmatické

Disperzní prostředí kapalina

plyn- bubliny, pěny kapalný- emulze(hrubá), lyosoly (koloidní) pevný- suspenze (krev- hrubá), lyosol (plazma-koloidní)

Disperzní prostředí pevné

plyn- tuhé pěny, bubliny(hrubá), tuhé pěny (koloid.) kapalina- tuhé pěny (koloid. i hrubé) pevné- tuhé směsi (hrubé), tuhé soli (koloid)

Elektroforéza - nejspíš chtěl zmást, páč se na to zeptal u galvanického proudu (x iontoforéza)

pohyb nabitých částic v kapalném prostředí, ve kterém probíhá elektrické pole - dělení směsí nabitýc částic= proteiny, NK -rychlost závisí na napětí - čím vyšší napětí, tím vyšší rychlost

Co je to difuze?

pohyb částic disperzního podílu z místa o vyšší koncentraci do místa o nižší koncentraci částic (obecně prolínání částic dvou látek) Fickův zákon

Za jakých okolností vznikne molekula?

pokud energie molekuly je menší než součet energií jednotlivých atomů

Jaké jsou formy hmoty (2)

pole látky

Co je relativní vlhkost? (jaký typ disperze?)

poměr mezi absolutní a maximální vlhkostí analytická disperze

elektrokinetický potenciál koloidních disperzí

potenciál mezi difúzní a fixovanou částí iontové atmosféry -v zásaditém roztoku disociují kyselé skupiny (→-COO-) - v kyselém roztoku se protonizují zásadité skupiny (→ NH3+)

Celková energie (3)

potenciální+kinetická+klidové

Co představuje Z?

protonové číslo

Co je Hundovo pravidlo?

první se zaplňují orbitali elektrony stejného spinu pak až rozdílného. Tedy jednotlivě až pak po dvojicích.

potenciální energie

práce potřebná k převedení částice z referenční polohy do současné - záleží na poloze a na silovém poli

co je vedení elektrického proudu?

přenos elektricky nabitých částic

co je difuze

přenos hmoty po koncentračním gradientu závisí na teplotě a koncentraci

co je vedení tepla

přenos kinetické energie

co je izoelektrický bod

při určitých pH je stejné množství kyselých a zásaditých skupin, kladných a záporných nábojů, náboje se vyrovanjí a elektrická dvojvrstva se zruší. Hodnota pH roztoku který charakterizuje stav zrušení dvojvrstvy = izoelektrický bod

plazma a využití

při vysokých teplotách vznikají samostatná jádra a elektronový plyn -> srážky jader -> sloučení jader -> uvolnění energie - výhodnější než štěpení uranu nebyl by radioktivní odpad

Co jsou koligativní vlastnosti roztoků? (4)

přímo úměrně závisí na molární koncentraci látky snížení tenze par zvýšení teploty varu zvýšení teploty tání/snížení teploty tuhnutí osmotický tlak

Co jsou Londonovy disperzní síly?

rozložení e- okolo atomu se mění -> krátkodobé dipóly -> interakce dipólů

Analytické disperze: plyny rozpuštěné v kapalině

různé plyny jsou ale rozpuštěny v jiných poměrech, než jejich parciální tlaky (různé absorpční koeficienty) Kesonova nemoc!!!!!!!

Spinové kvantové číslo

s= -1/2, 1/2 -rotace elektronu kolem své osy

co znamená lyofilní? (koloidní roztoky)

schopnost rozpustit se obalen molekulami rozpouštědla

co je to kapilární elevace?

smáčivá kapalina (př. voda) ve skleněné kapiláře zvýší svou hladinou proti hladině kapaliny v nádobě rozdíl hladin je větší čím vyšší povrchové napětí kapaliny v kapiláře + čím užší kapilára

Kde se uplatňuje interakce dipol-dipol?

solvace polárních látek v polárních rozpouštědlech

Co je to koagulace? A jak se nazývá její opak?

spojování koloidních částic do větších celků - peptizace = opak koagulace

Elektroforeza jak funguje? Napětí, směr,

stejnosměrné napětí obvykle napětí 100V

transport pomocí přenašečů

substrátová specifita omezená kapacita a kompetice spotřeba ATP

Co je dipól?

symetrické rozprostření nábojů na molekule

co je viskozita?

transport hybnosti

Typy aktivního transportu? (2)

transport pomocí nosičů exo/endocytóza/ pinocytóza

změny skupenství (6)

tání tuhnutí vypařování kondenzace ionizace rekombinace sublimace

Hadrony

těžké částice složené ze 3 kvarků (6 druhů) (nukleony, mezony) celočíselné nábojobé číslo

náboje kvarků

up - náboj +2/3 down - náboj -1/3 náboj protonu = u, u, d = 2/3 + 2/3 - 1/3 = 1 náboj neutronu = u, d, d = 2/3 - 1/3 - 1/3 = 0

osmotický tlak v kapilárách

v arteriální části- krevní tlak vyšší než osmotický -> přeno živin do tkání ve venozní části- osmotický tlak vyšší než krevní -> kapalina nasávána z tkání do kapilár

Klidová energie

v relativistické fyzice energie co má těleso když na něj nepůsobí žádná síla

Co je izotropní prostředí?

ve všech směrech stejné fyzikální vlastnosti= kapaliny

Jaké jsou typy viskozity?

vnitřní tření - odpor proti toku kapalin (přeskupování molekul) -dynamická viskozita -kinematická viskozita

Analytické disperze: směsi kapalin

voda - ethanol o aceton - chloroform o o mísitelnosti rozhoduje polarita (polární s polárním, nepolární s nepolárním) o éter + voda - omezeně mísitelné

Analytické disperze: směsi pár kapail a plynů

vodní pára ve vzduchu → vlhkost vzduchu

Jk proudí voda v osmoze? Kde se děje osmoza?

z hypotonického -> hypertonického tlusté střevo absorpce vody

Co je Pauliho vylučovací princip?

Žádný elektron nemůže mít stejný kvantový stav