Закон Гука. Модуль упругости.

σ = Eε – В области упругих деформаций величина деформации прямо пропорциональна механическому напряжению сигма.

σ = F/S - Механическое напряжение - это отношение силы к площади поперечного сечения.

F = kx. - в пределах упругой деформации величина деформации прямо пропорциональна деформирующей силе.

Е - модуль упругости или модуль Юнга - это напряжение, которое нужно приложить к стержню, чтобы удвоить его длину.

Механические свойства биологических тканей Биологические ткани являются анизотропными композитами.

Механические свойства тканей обусловлены коллагеном. Коллаген входит во все ткани. Коллаген - трехспиральный прочный белок.Диаметр 4 мкм.

Механические свойства биологических тканей

Биологические ткани являются анизотропными композитами.

Упругие и прочностные свойства костной ткани. Кость - это твёрдое упругое тело.

Минеральные соли Са, Р

Волокнистая структура коллагеновой матрицы пронизана игольчатыми кристаллами гидроксиапатита. Там кальций. Он держит воду. Кость гидрофильна.

Свойства костной ткани:

1. Твердость

2. Упругость

3. Прочность

4. Осевая анизотропия

Механические свойства тканей кровеносных сосудов

Поведение стенки сосуда определяется:

1. Упругими свойствами материалов

2. Геометрией сосудов

Стенки сосуда состоят из коллагена, эластина и гладких мышц.

 

 

Биологические мембраны и их Физические свойства

В каждой клетке есть плазматическая мембрана, которая ограничивает содержимое клетки от наружной среды, и внутренние мембраны которые формируют различные органоиды клетки: митохондрии, ЛИЗОСОМЫ и Т.П.

Биологическая мембрана (БМ) - это клеточная граница, которой свойственна полупроницаемость.

Она состоит из органических молекул, которая имеет толщину 6-10 нм и видима только посредством электронного микроскопа.

Через бм происходит обмен:

Энергия, вещество, информация из окружающей среды в клетку.

Клеточные сообщества существуют только благодаря передаче информации от клетки к клетке. Если информационные процессы угнетены (онкозаболевания)организм нажимает кнопку «самоуничтожения».

Функции биологических мембран:

-Общие (механическая, барьерная, матричная)

-Специфические (транспортная, рецепторная, Генерация БП, принимает участие в информационных процессах в живой клетке.)

Структура:

БМ = липиды(40%) + белки

Из липидной части наиболее важны для - структуры фосфолипиды.

Основа ФосФолипида - трехатомный глицерин. К нему присоединяются жирные кислоты.

Полярная масть, где фосфатная группа. «Любит воду». Гидрофильная часть.

Гидрофобная часть. «Хвосты» не любят взаимодействовать с водой.

Физико-химическое свойство фосфолипидов - амфофильность.

Различные Формы молекулярного движения в БМ:

1. Латеральная диффузия (перемещение молекул в пределах одной стороны бислоя)

2. Трансмембранная диффузия (перемещение молекул поперек БМ)

Физические свойства БМ:

1. Жидкокристаллическая структура (жидкий и твердый кристалл, Мембрана сохраняется в ЖК состоянии благодаря температуре клетки и химическому составу жирных кислот.)

2. Вязкость (На вязкость клеточных мембран влияет содержание в них холестерина. rj = 100 мПа * с)

3. Текучесть

4. Поверхностный заряд отрицательный (препятствует слипанию клеток крови, Поверхностный заряд на мембране. Активность клетки, т.е. её энергия,является измеряемой величиной. Здоровая клетка обладает напряжением 70-90 мВ.)

5. Плотность липидного бислоя 800 кг\м кв

6. Модуль упругости

 

 

Уравнение Нернста-Планка

Виды пассивного транспорта

1. Простая Физическая Диффузия (Р2, С02, N2, яды, лекарства).

2. Через белок- канал (ионы),

3. Облегченная диффузия

Уравнение Нернста-Планка описывает процесс пассивного транспорта ионов в поле электрохимического потенциала. Поток заряженных ионов пропорционален градиенту электрохимического потенциала в направлении оси x и зависит от подвижности u и концентрации C ионов:

 

 

, где

F - число Фарадея,

Z - валентность иона,

T - абсолютная температура,

R - газовая постоянная,

- электрический потенциал на мембране.

Уравнение Фика описывает пассивный транспорт не электролитов.

Плотность потока вещества через биологическую мембрану прямо пропорциональна градиенту концентрации.

Коэффициент диффузии D зависит от природы вещества и температуры и характеризует способность вещества к диффузии.

D = U_mRT

уравнение диффузии для мембраны:

I = p (Cin – Cout)

Плотность потока вещества через биологическую мембрану прямо пропорциональна разности концентраций внутри и снаружи клетки.