Bài giảng Vật lý và lý sinh - Bài 2: Sự vận chuyển vật chất trong cơ thể sống

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:94

Thêm vào BST

Báo xấu

1
lượt xem 0
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Vật lý và lý sinh" Bài 2: Sự vận chuyển vật chất trong cơ thể sống, cung cấp cho người học những kiến thức như: các phân tử, ion trong cơ thể; dung dịch trong cơ thể sinh vật; các hiện tượng vận chuyển vận chất trong cơ thể; vận chuyển qua màng tế bào;...Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Vật lý và lý sinh - Bài 2: Sự vận chuyển vật chất trong cơ thể sống

VẬT LÝ - LÝ SINH NGÀNH ĐÀO TẠO: ĐIỀU DƯỠNG
Bài 2: SỰ VẬN CHUYỂN VẬT CHẤT TRONG CƠ THỂ SỐNG
 Cơ thể hoạt động và phát triển thì trong nó không ngừng diễn ra các quá trình vận chuyển của vật chất.  Các quá trình này được diễn ra ở dạng vi mô (như vận chuyển qua màng) hay vĩ mô (vận chuyển của máu, của khí...) thì nhiệm vụ của chúng là tạo năng lượng và mang các chất cần thiết tới các cơ quan, các bộ phận, các mô và tế bào cũng như đào thải các chất thải, chất có hại cho sự sống.
1/ Các phân tử, ion trong cơ thể Trong mô và tế bào sống của bất kỳ cơ thể nào (thực vật, động vật hay vi khuẩn) đều chứa vô cùng lớn các phân tử và ion, được bố trí và sắp xếp một cách có trật tự cao.  Được cấu tạo từ rất nhiều các nguyên tố thường gặp trong tự nhiên: Số lượng nhiều : Carbon, Hydro, Nitơ, Lưu huỳnh, Photspho, Clo, Kali, Canxi, Natri và ít: Flo, Iot, Sắt, Đồng, Chì, Nhôm …  Đóng vai trò rất quan trọng trong việc hình thành cũng hoạt động của các cơ thể sống.  Chúng có hình dạng, kích thước, khối lượng rất khác nhau. Ví dụ:
Loại phân tử Hình dạng Kích thước (nm) Phân tử lượng Hydro 0.1 2 Nước 0.2 18 Benzen 0.3 78 Hemoglobin elip 5.5-6.5 67000 người Anbumin elip 4-15 69000 huyết tương người Sợi: hình Lớn hơn đường kính Protein dạng dài hàng trăm lần Thay đổi từ hàng Lớn hơn đường kinh trăm-hàng triệu 3-10 lần Cầu
- Mỗi phân tử hoặc ion có thể đứng yên (một cách tương đối) hoặc chuyển động (thành dòng hoặc hỗn loạn). - Các ion có thể ở các dạng đơn giản như ion: K+, Na+, Cl-, ...vận động một cách linh động và chúng tạo ra xung quanh chúng một điện trường dày đặc. - Các ion có thể ở dạng phức tạp: chúng là các phân tử bị ion hóa. Loại ion này thường đứng yên tương đối trong tế bào, như phân tử H2O, H2, Benzen, Henoglobin...
Vai trò của phân tử và ion  Chúng là những yếu tố cấu trúc của cơ thể  Dự trữ, vận chuyển và giải phóng năng lượng  Chứa đựng toàn bộ thông tin cần thiết để thực hiện tổ chức sống (thông tin di truyền)  Tạo nên các điện thế nghỉ, điện thế hoạt động trong các mô và tế bào.
2/Dung dịch trong cơ thể sinh vật C¬ thÓ sinh vËt còng chøa ®ùng nhiÒu lo¹i dung dÞch kh¸c nhau (nước, lipÝt, protein, axit nucleic). Trong đó nước và lipít là hai dung môi cơ bản và có vai trò quan trọng nhất. - Vai trß: + VËn chuyÓn vËt chÊt tõ n¬i nµy ®Õn n¬i kh¸c cña c¬ thÓ. + M«i trường ®Ó thùc hiÖn c¸c ph¶n øng ho¸ sinh. + Bao bäc vµ b¶o vÖ c¸c tÕ bµo, c¸c tæ chøc sèng. + YÕu tè cÇn thiÕt ®Ó trao ®æi vËt chÊt qua mµng. + YÕu tè dÉn ®iÖn trong c¸c qu¸ trình lan truyÒn cña ®iÖn thÕ sinh vËt. + Điều hoµ th©n nhiÖt .
Chia ra thành 4 loại dung dịch: Dung dịch hòa tan không điện ly: một hệ đồng nhất gồm 2 hay nhiều chất không có khả năng phân ly thành ion (chỉ quan tâm đến tỷ lệ chất tan trong dung dịch (nồng độ) vì mọi tính chất của dung dịch đều phụ thuộc vào nồng độ của nó).  Dung dịch hòa tan điện ly: một hệ đồng nhất gồm 2 hay nhiều chất có khả năng phân ly thành ion dương và âm. Độ điện ly phụ thuộc vào dung môi, nhiệt độ, nồng độ chất điện ly
Dung dịch keo: là một hệ phân tán dị thể, gồm chất phân tán và môi trường phân tán, ví dụ:  Môi trường phân tán là chất lỏng thì dung dịch keo gọi là sol lỏng (có thể người: keo thân dịch và keo sơ dịch)  Môi trường phân tán là nước gọi là sol nước  Môi trường phân tán là chất lỏng hữu cơ gọi là sol hữu cơ Dung dịch đại phân tử: gồm các đại phân tử có khối lượng lớn (cỡ hàng chục nghìn đến hàng chục triệu Dalton) như protein, polymer cao phân tử.
3/ Các hiện tượng vận chuyển vận chất trong cơ thể  Hiện tượng khuÕch t¸n : Lµ hiÖn tưîng c¸c ph©n tö lu«n lu«n chuyÓn ®éng hçn lo¹n, ngÉu nhiªn, xuyªn lÉn vµo nhau (thể rắn, lỏng hay khí) (hiện tượng khuếch tán phân tử) Trong một dung dịch có nồng độ chất hoà tan chưa bằng nhau, ở mọi điểm thì thì sự khuếch tán sẽ dẫn đến hiện tượng san bằng nồng độ trên toàn thể tích. VÝ dô: - Cho giät mùc vµo cèc nưíc. - Sù khuyÕch t¸n cña nưíc hoa trong kh«ng khÝ..
B¶n chÊt: là sự chuyển động hỗn loạn của các chất hòa tan theo mọi phương  trạng thái có nồng độ cân bằng trên toàn thể tích. Ví dụ: đổ một giọt mực vào một cốc nước, sau một thời gian mặc dù ta không hề tác động, song các phân tử mực vẫn sẽ loang rộng dần ra và đến một lúc nào đó toàn bộ cốc nước đều có một màu xanh của mực.
C¬ chÕ : sự chuyển động có hướng của các chất phân tử chất hòa tan trong dung dịch khi nồng độ của chúng có sự chênh lệch. Phân tử chất hòa tan chuyển động thành từng dòng từ phía dung dịch có nồng độ cao  thấp thấp (tức là cùng chiều với gradien nồng độ ). §éng lùc: sự tồn tại của Gradien nång ®é (kh«ng cÇn cã t¸c dông cña ngo¹i lùc, cơ thể kh«ng cÇn tiªu tèn n¨ng lưîng) là động lực cho sự vận chuyển có hướng của các chất hòa tan.
Vai trß : Trong c¬ thÓ sinh vËt, khuÕch t¸n lµ mét trong nh÷ng hiÖn tưîng vËn chuyÓn vËt chÊt quan träng nhÊt. Ứng dụng: + Trao ®æi khÝ x¶y ra ë phæi, ë c¸c tÕ bµo, c¸c tæ chøc sèng. + H×nh thµnh nªn ®iÖn thÕ sinh vËt: c¸c ion Na+, Ca++, K+,... khuÕch t¸n qua l¹i hai phÝa cña mµng. + Điều trị các bệnh liên quan đến rối loạn điện giải
 Hiện tượng thẩm thấu * §Þnh nghÜa: ThÈm thÊu lµ qu¸ tr×nh vËn chuyÓn chÊt dung m«i qua mét mµng ng¨n hai dung dÞch cã thµnh phÇn kh¸c nhau. Qu¸ tr×nh vËn chuyÓn ®ã kh«ng cã sù tham gia cña c¸c lùc bªn ngoµi (như träng lùc, lùc ®iÖn tõ, lùc ®Èy Ðp cña thµnh m¹ch). VÝ dô: sù vËn chuyÓn cña dung dÞch c¸c chÊt dinh dưìng, nưíc tõ gèc, rÔ lªn th©n, l¸, ngän... trong c©y xanh. * Mµng b¸n thÊm : Lµ mµng chØ cho mét sè lo¹i ph©n tö ®i qua vµ ng¨n l¹i mét sè lo¹i ph©n tö kh¸c ®ưîc gäi lµ mµng b¸n thÈm thÊu. - Trong c¬ thÓ: mµng tÕ bµo, mao m¹ch, thµnh ruét ... - Mµng b¸n thÈm thÊu nh©n t¹o (xelªfan, feroxyanua ®ång ... ).
* B¶n chÊt : Lµ dßng dung m«i * C¬ chÕ: Dßng vËt chÊt chuyÓn ®éng tõ phÝa dung dÞch cã nång ®é thÊp h¬n  cao qua màng ngăn cách (màm bán thấm), (tức là ngưîc chiÒu gradient nång ®é). * §éng lùc của hiện tượng thẩm thấu là: Áp suÊt thÈm thÊu hay đó là sự chêch lệch áp suất thẩm thấu giữa hai phía của màng bán thấm (vì không cần tiêu tốn năng lượng) Để hiểu rõ khái niệm áp suất thẩm thấu và vai trò của nó đối với quá trình vận chuyển vật chất, ta xét thí nghiệm đơn giản sau:
- Lấy một phễu thuỷ tinh đã bịt miệng bằng một màng bán thấm (màng có tính chất chỉ cho các phân tử nước đi qua, không cho các phân tử đường qua). - Nhúng ngược phễu vào chậu đựng nước cất sao cho mặt nước cất trong chậu ngang bằng mặt dung dịch nước đường trong phễu. - Sau một thời gian ta thấy: mặt dung dịch nước đường trong phễu sẽ cao hơn mặt nước trong chậu một khoảng là h. - Phân tích nước trong chậu: không thấy có phân tử đường, nghĩa là: phân tử nước đã thấm qua màng vào phễu, trong khi phân tử đường không thấm qua màng để từ trong phễu ra chậu.
Vai trß : Căn cứ vào áp suất thẩm thấu giữa hai dung dịch, người ta đưa ra các khái niệm: đẳng trương, nhược trương, ưu trương như sau: Xét hai dung dịch A và B có tương ứng PttA và PttB - Nếu Pa = Pb thì A là đẳng trương đối với B. - Nếu Pa > Pb thì A ưu trương so với B. - Nếu Pa < Pb thì A nhược trương so với B. Ứng dụng: - Độ trương của dung dịch và ứng dụng trong điều trị - Điều trị bệnh phù, tăng nhãn áp…
Hiện tượng läc - siªu läc  Läc: lµ hiÖn tưîng dung dÞch chuyÓn thµnh dßng qua c¸c lç cña mµng ng¨n c¸ch dưíi t¸c dông cña lùc thủy tĩnh (đẩy hoặc hút) ®Æt lªn dung dÞch. Tốc độ vận chuyển của dung dịch qua màng phụ thuộc vào: hiệu áp suất giữa 2 đầu lỗ, độ nhớt của dung dịch, kích thước của lỗ, số lỗ trong một đơn vị diện tích.
 Siªu läc : hiÖn tưîng läc qua mµng ng¨n víi c¸c ®iÒu kiÖn sau : - Mµng läc ng¨n l¹i c¸c ®¹i ph©n tö (protein, polime cao ph©n tö...) - Màng lọc cho các phân tử và ion nhỏ lọt qua. - Cã thªm t¸c dông cña gradient ¸p suÊt thñy tÜnh. Tác dụng của áp suất thủy tĩnh làm thay đổi lưu lượng của dòng dịch qua màng, cũng có thể làm đổi chiều dòng. * Sự vận chuyển của các phân tử nước và các phân tử nhỏ qua thành mao mạch có thể coi là hiện tường siêu lọc mà động lực là gradient áp suất ở vùng màng.