Subiecte examen curs Biofizica Medicala 2012 Medicina Generala

1. Legatura ionica Legătura ionică este formata prin atragerea electrostatica cu sarcini opuse si are loc intre metalele tipice si nemetalele tipice. Pentru a forma o configurație electronică exterioară de echilibru (8 electroni), atomii se pot asocia prin cedarea și respectiv primirea de unul sau doi electroni. Se formeză astfel o moleculă a cărei legătură ionică (polară, heteropolară, electrovalentă) se bazează pe atracția electrostatică exercitată între atomii ionizați pozitiv sau negativ. Atomii astfel construiți în stare solidă se organizează sub formă de cristale, care datorită tipului de legătură se numesc cristale ionice. Cristalele ionice tipice se formează ca rezultat al reacției dintre un element metalic puternic electropozitiv (grupele I,II) cu un element puternic electronegativ (grupele VI, VII). Metalele de tranziție pot forma și ele cristale atunci când diferența de electronegativitate este îndeajuns de mare. ex tipic:clorura de sodiu (NaCl) Teoria clasică a lui Born și Madelung dă o imagine clară asupra naturii legăturii ionice. Între doi atomi apropiați, unul ionizat pozitiv și altul negativ, apar forțe electrostatice centrale de atracție care variază cu pătratul distanței și forțe de respingere care variază rapid cu inversul distantei la o putere n>2. Forța de atracție f este dată de relația: f=(e1*e2)\

2. Legatura covalenta Legătura covalentă este legătura chimică în care atomii sunt legați între ei prin perechi de electroni puse în comun, atomii având poziții fixe unii față de alții. Aceasta apare doar între atomii nemetalelor, iar rezultatul legării se numește moleculă.Legătura covalentă poate fi de trei feluri, după modalitatea de punere în comun a electronilor. Astfel, ea este: * nepolară - apare la atomii din aceeași specie sau la atomii din specii diferite care au electronegativități foarte apropiate (aceștia fiind carbonul și hidrogenul). Fiecare dintre cei doi atomi pune în comun câte un electron, și fiecare atrage la fel de mult perechea astfel formată. * polară - există doar între atomi ai nemetalelor din specii diferite. Fiecare dintre cei doi atomi pune în comun câte un electron, dar atomul care are electronegativitatea mai mare atrage mai puternic perechea formată. Atomul cu electronegativitatea mai mică devine astfel dezvelit de electroni. * coordinativă - este o legătură covalentă polară specială. În acest caz, doar un atom pune în comun cei doi electroni necesari formării legăturii (acesta numindu-se donor), iar celălalt doar acceptă perechea oferită (acesta numindu-se acceptor).

3. Structura moleculei de apă O moleculă de apă - H2O - conţine 2 atomi de hidrogen şi un atom de oxigen.

Oxigenul este legat covalent de cei doi atomi de hidrogen, unghiul dintre legături fiind 1050, iar lungimea legăturii de 0,99 Å. Electronii moleculei de apă, în total 10, sunt repartizaţi în modul următor :

- 2 electroni în apropierea oxigenului; - 2 perechi care se rotesc pe două orbite aflate în plan perpendicular pe planul moleculei de apă, având

nucleul de oxigen în focare. Aceştia se numesc electroni neparticipanţi deoarece nu participă la legătura covalentă; - 2 perechi de electroni care se rotesc pe două orbite ce înconjoară legătura dintre oxigen şi hidrogen, în

planul moleculei de apă (planul format de cele trei nuclee). Prin aceşti electroni se realizează legătura covalentă. Această dispunere a orbitelor determină structura tetraedrică a moleculei de apă, cu nucleul oxigenului în centru şi cei doi protoni, respectiv cele două perechi de electroni neparticipanţi în vârfuri

4. Proprietăţile fizice ale apei

Apa are proprietăţi fizice speciale, care se explică prin caracterul ei dipolar şi prin capacitatea de a forma legături de H. Dintre cele mai importante pentru sistemele biologice se pot menţiona:

căldură specifică mult mai mare decât cea a oricărei substanţe solide sau lichide; este foarte importantă în procesele de termoreglare la nivelul organismului viu. De exemplu, eforturi musculare intense ar putea duce la o supraîncălzire.

conductibilitate termică de câteva ori mai mare decât cea a majorităţii lichidelor : “amortizor termic” al apei în organism;

căldură latentă de vaporizare mult mai mare decât a altor lichide: factor determinant al homeotermiei (răcirea corpului prin evaporare pulmonară şi transpiraţie);

densitate maximă la 40C - importantă pentru viaţa acvatică; constantă dielectrică foarte mare - favorizează disociaţia electrolitică;

5. Structura şi rolul apei în sistemele biologice Organismul uman are un mare conţinut în apă (65-70%). O mare parte a apei din organism manifestă proprietăţi

fizice deosebite: se evaporă foarte greu, îngheaţă la temperaturi mult sub 00C, nu dizolvă cristaloizii, nu participă la osmoză - aceasta este apa legată. Problema apei în structurile vii nu este complet elucidată. Existenţa apei legate se explică prin prezenţa unui mare număr de specii moleculare, macromoleculare şi ionice, care structurează apa din jur. O mare parte a apei intracelulare prezintă un grad superior de ordonare. Această ordonare are un rol important în desfăşurarea proceselor celulare (excitaţie, contracţie, diviziune, secreţie etc). O serie de studii au arătat ca apa este “compartimentalizată”: există apă liberă, apă parţial legată şi apă legată, fiecare din aceste compartimente având proprietăţi specifice. Dată fiind importanţa apei în desfăşurarea proceselor biologice, există un mare număr de tehnici care permit studiul proprietăţilor acesteia în organismul viu.

6. Tensiunea superficială. Rolul de agent tensioactiv în medicină

Fenomene la nivelul interfeţelor Interfaţă - suprafaţa care separă două faze aflate în contact. O interfaţă are tendinţa de a avea o suprafaţă minimă (în baza principiului de minim, orice sistem tinde să-şi minimizeze energia potenţială) astfel încât, tangenţial la suprafaţa ei, se exercită o tensiune interfacială. În cazul lichid-gaz, aceasta se numeşte tensiune superficială. O mărime caracteristică pentru aceasta este coeficientul de tensiune superficială σ: σ = dF/dl (forţa pe unitatea de contur) sau: σ = -dL/dS (lucrul mecanic necesar pentru a mări stratul superficial cu o unitate; semnul minus apare datorită convenţiei de semne: lucrul mecanic efectuat asupra sistemului este negativ, iar mărirea suprafeţei cu o unitate presupune efectuarea de lucru mecanic asupra sistemului).

La dizolvarea în apă a unor substanţe poate să apară una dintre următoarele trei situaţii, datorită structurii substanţei respective şi a caracterului hidrobob sau hidrofil, implicit a modului în care această substanţă interacţionează cu moleculele de apă:

tensiunea superficială să rămână constantă atunci când solvitul nu modifică forţele intermoleculare datorită faptului că se încadrează în reţeaua de legături de hidrogen a apei (zahărul în apă)

tensiunea superficială creşte uşor ca în cazul soluţiilor de electrolit la care există o interacţiune puternică între ionii dizolvaţi şi dipolii apei, ceea ce duce la creşterea forţelor intermoleculare din lichid, crescând astfel tensiunea superficială. În acelaşi timp ionii sunt atraşi în interiorul lichidului, concentraţia lor în stratul superficial fiind mică, aşadar putem concluziona că creşterea tensiunii superifciale este nesemnificativă.

tensiunea superficială scade. Este cazul substanţelor care conţin grupări hidrofobe acestea pătrunzând între moleculele de apă şi micşorând astfel forţele intermoleculare. Se numesc substanţe tensioactive. Simultan cu aceste procese de pătrundere între moleculele stratului superficial, tot datorită caracterului lor hidrofob, sunt expulzate către suprafaţa liberă, concentraţia lor aici crescând semnificativ, determinând astfel o scădere importantă a tensiunii superficiale. Substanţele tensioactive pot fi ordonate conform legii lui Traube, care arată că tensioactivitatea unei substanţe este cu atât mai pronunţată cu

cât această substanţă conţine mai multe grupări hidrofobe, iar în cadrul aceleiaşi serii organice, tensioactivitatea creşte cu lungimea catenei, în cazul acizilor graşi, cu gradul de nesaturare.

Unul dintre efectele tensiunii superficiale este ascensiunea (depresiunea capilară). Fenomenele capilare sunt foarte importante într-o serie de procese biologice (ascensiunea sevei, accidente vasculare de tipul emboliilor gazoase - pătrunderea de gaze în sânge poate bloca capilarele).

Rolul fenomenelor superficiale la nivelul alveolelor pulmonare. Surfactantul pulmonar Alveolele pulmonare din jurul unei bronhiole au în medie o rază (dacă le considerăm sferice) de 0.05 - 0.1

mm. Alveolele pulmonare sunt în număr de circa 100 de milioane, iar suprafaţa totală pe care o ocupă este de 100

m2 (prin comparaţie, pielea are 2 m2). Deci, prin acestea se realizează cel mai important contact cu aerul

atmosferic. Suprafaţa alveolelor variază în cursul ciclului respirator cu cca. 7 m2. Peretele intern al unei alveole este acoperit de un film lichid foarte subţire (0,5 μm). Între aer şi acesta există o tensiune superficială.

Apare deci o diferenţă de presiune în interior, conform legii Laplace: Δp = 2σ/r

Pentru apă, la o rază cum este cea a alveolelor, Δp 12 - 24 Torr. În realitate Δp sunt doar de câţiva Torr. Această≅ discrepanţă se datorează existenţei unui agent tensioactiv - surfactant pulmonar - având drept cel mai important constituent o fosfolipidă, care reduce tensiunea superficială. Rolul acestui agent tensioactiv este acela de a face ca Δp să nu varieze prea mult în cursul ciclului respirator, împiedicând golirea completă a alveolelor mici în cele mari (din cauza Δp ∼ 1/r, la contracţie presiunea ar tinde să crească în cazul în care coeficientul de tensiune superficială ar fi constant). Prin acţiunea agentului tensioactiv este posibilă egalizarea presiunii la o valoare medie pentru alveolele de dimensiuni diferite, care trebuie să funcţioneze simultan. Absenţa sau insuficienţa acestui agent tensioactiv poate duce la grave accidente respiratorii.

7. Fenomene capilare 8. Principiul I al termodinamicii 9. Al doilea principiu al termodinamicii 10. Entalpia 11. Entropia 12. Entalpia liberă şi energia libera. 13. Aplicarea principiului I al termodinamicii în biologie 14. Aplicarea celui de-al doilea principiu al termodinamicii în biologie 15. Proprietăţi elastice în cadrul organismelor 16. Etape în contracţia musculară 17. Lucrul mecanic efectuat de muschi. 18. Biofizica mecano-receptiei 19. Efectele biologice ale presiunilor hidrostatice mari, efectul gravitatiei şi efectul acceleratiei. 20. Centrul de Greutate (CG) al corpului uman 21. Pârghii în medicină 22. Structura membranei biologice 23. Transportul pasiv

24. Transportul activ 25. Canale ionice 26. Receptorii membranari 27. Formarea imaginii prin lentile divergente 28. Formarea imaginii prin lentile convergente 29. Ochiul ca sistem optic centrat. Ochiul redus.(Gullstrand) 30. Acuitatea viziala. Reflexul pupilar. 31. Miopia. 32. Prezbitismul. 33. Biofizică recepţiei vizuale. Retina. 34. Structura şi funcţiile celulelor fotoreceptoare. 35. Teoria a vederii tricromate. 36. Densitatea. 37. Presiunea hidrostatică. 38. Principiul lui Pascal. 39. Legea lui Arhimede 40. Plutirea corpurilor. 41. Metode densitometrice. 42. Ecuatia de continuitate. 43. Ecuaţia Bernoulli 44. Legea lui Stokes 45. Legea lui Poisseuille 46. Numarul lui Reynolds. 47. Rolul de pompa al inimii. 48. Legea Laplace 49. Vascozitatea sangelui. 50. Efectul Fahraeus- Lindquist. 51. Măsurarea tensiunii arteriale. 52. Aspecte biofizice ale patologiei circulatiei sangelui. 53. Urechea si auzul.

54. Intensitatea sunetului. 55. Pragul de auditibilitate.. 56. Pragul de durere. 57. Sensibilitatea urechii umane. 58.. Efectul Doppler. 59. Radioactivitate. Radioactivitatea Alfa, Beta, gamma. 60. Radiaţii ionizante. 61. X-raze. 62. Radiatii non-ionizante. 63. Interactiunea radiatiilor Ultraviolete. 64. Radiaţii infraroşii. 65. Timpul de injumatatire. 66. Riscului de radiaţii. 67. Radonul in atmosfera. 68. Doza absorbita de radiatii. 69. Doza biologica efectivă. 70. Efectele radiatiilor Infrarosii asupra organismelor vii. 71. Sursele de expunere la microunde a organismelor vii. 72. Aplicatii medicale ale curentului continuu C.C. 73. Ultrasonoterapia. Efectele ultrasunetelor 74. Utilizarea de Ultrasunetelor în medicină. 75. Fototerapie. 76. Helioterapie. 77. Terapia cu radiaţie LASER. 78. Radioterapie. 79. Sisteme disperse. 80. Potenţiale ionice. Legea Nernst. 81. Proprietăţile optice ale soluţiilor. 82. Spectrofotometrie. 83. Difuzia.

84. Osmoza 85. Presiunea coloid-osmotica

1.definiti indicatorii de tendinta centrala: modul, mediana, mijlocul si media

2. definiti: intervalul de confidenta si deviatia standard

3.microscopia de transmisie(drumul optic al razelor de lumina in microscop si caracteristicile acestuia)

4.explicati modalitatea de determinare a diametrului eritrocitelor folosind microscopul optic

5.tehnici speciale de microscopie

6.microscopia de imersie

7.microscopia de ultraviolet

8.microscopia de camp intunecat

9.microscopia de polarizare

10.microscopia de fluorescent

11.microscopia de contrast de faza

12.vascozitatea: definitii, formule

13.vascozitatea sangelui

14.determinarea vascozitatii cu ajutorul vascozimetrului Oswald

15.tensiunea superficiala: definitii, notiuni teoretice

16.determinarea coeficientului de tensiune superficiala prin metoda stalagmometrica

17.determinarea coeficientului de tensiune superficiala prin metoda ascensiunii capilare

18.difuzia(legile lui Fick pentru difuzie)

19.osmoza

20.potentialul de actiune, aspecte teoretice(legea intensitate-durata, reobaza, cronaxia)

21.modelul electric al membrane. Efectul TTX si efectul cesiului

22.sedimentarea

23.centrifugarea

24.cromatografia pe coloana

25.cromatografia pe hartie

26.electroforeza

27.electroforeza de joasa tensiune

28.spectofotometria de absortie in UV si vizibil.(legea Beer-Lambert, absorbanta, transmitanta)

29.telecobaltoterapia-schema de dezintegrare a Co-60(radiatia gamma, efectul fotoelectric, efectul Compton, generarea de perechi).

30.calculul dozei absorbite

31.timpul de expunere(telecobaltoterapie)

32.densitatea-metode de determinare in laborator