Bài giảng chương i cơ sở lý sinh y học

Chương I Cơ sở lý sinh y học Bài 1: Tổng quan - Một số khái niệm nguyên lý Bài 2: Vận chuyển vật chất thể sinh vật Bài 3: Các loại điện sinh vật bản, chế Bài 4: Bản chất ánh sáng Khái niệm lượng tử lượng Bài 5: Cơ chế tượng hấp thụ phát quang Bài 6: Tác dụng ánh sáng lên thể sống Bài TỔng quan số khái niệm nguyên lý VẬT lý bẢn TỔNG QUAN Định nghĩa: Lý sinh y học môn khoa học sử dụng phương pháp quy luật vật lý để nghiên cứu chất, chế, động lực tượng trình xảy hệ thống sống TỔNG QUAN *Bản chất : Lý sinh y học Vật lý (Y vật lý) *Chức năng, nhiệm vụ: Bản chất, chế động lực *Đối tượng nghiên cứu: Các tổ chức thể sống *BẢN CHẤT : Giống nhau: Giúp trả lời câu hỏi: Cái gì? Tại sao? Như Khác nhau: Vật lý: Tất tượng tự nhiên Ví dụ: thuyền, kim, xe đạp, mưa gió sấm sét, nhật nguyệt thực, thuỷ triều Lý Sinh y học: Các trình sống ví dụ: cá nước mặn, vận chuyển nước, nhựa cây, chế tác động dòng điện lên thể *CHỨC NĂNG, NHIỆM VỤ: Giải phẫu Sinh lý Dược lý HÖ tuÇn hoµn (Tim) Lý sinh y học I MỘT SỐ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CƠ BẢN CỦA LSYH HIỆN NAY - Sự biến đổi lượng tổ chức sống - Sự vận chuyển vật chất thể sinh vật - Các tượng điện tổ chức sống - Các trình quang sinh - Bức xạ ion hoá sống - Âm - Siêu âm, ứ dụng chẩn đoán điều trị - Laser ứng dụng y học I MỘT SỐ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CƠ BẢN - Phương pháp hiển vi - Phương pháp quang phổ hấp thụ - Kỹ thuật nội soi - Phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân -Phương pháp xạ trị - Gamma knife I MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1/ Nhiệt động học 2/ Hệ nhiệt động * Hệ mở : * Hệ kín: * Hệ cô lập: 3/Trạng thái nhiệt động, trỡnh nhiệt động 4/ Nhiệt độ đo nhiệt độ 5/ Các loại nhiệt kế 6/ Các loại nhiệt giai I MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1/ Nhiệt động học 2/ Hệ nhiệt động * Hệ mở : * Hệ kín: * Hệ cô lập: 3/Trạng thái nhiệt động, trỡnh nhiệt động 4/ Nhiệt độ đo nhiệt độ 5/ Các loại nhiệt kế 6/ Các loại nhiệt giai Định luật hấp thụ ánh sáng Để đặc trưng cho khả hấp thụ ánh sáng môi trường vật chất, người ta đưa khái niệm hệ số hấp thụ định luật hấp thụ ánh sáng môi trường sau: Ix = I0 exp (-x) Định luật phản ánh cách tổng quát tính chất hấp thụ lọc lựa mà trình bày II HIỆN TƯỢNG PHÁT QUANG Khi có tưong tác chùm Photon phân tử môi trường phân tử chuyển sang trạng thái kích thích Tuy nhiên, trạng thái kích thích trạng thái không bền,  trở TTCB  Khi giải phóng phần lượng từ photon truyền cho Tuỳ thuộc giá trị lượng lượng giải phóng đó, mà xảy trường hợp sau: - Nếu lượng giải phóng không đủ lớn lượng giải phóng dạng nhiệt ta nói hệ phát xạ nhiệt - Nếu lượng giải phóng đủ lớn (bằng số nguyên lần h) lượng giải phóng dạng phôtôn thứ cấp (tức hạt ánh sáng) Ta nói: môi trường phát xạ photon thứ cấp hay phát quang Một cách định tính, người ta phân biệt loại phát quang • Huỳnh quang: phát quang xảy đồng thời với thời gian chiếu sáng chấm dứt ngừng chiếu sáng vào môi trường (ví dụ phát xạ bóng đèn huỳnh quang, đèn hình tivi, máy vi tính ) *Lân quang : phát quang tiếp tục trì thời gian dài sau ngừng chiếu sáng vào môi trường ( ví dụ phát quang số loại gỗ mục, xương, xác động vật, chất quang đồng hồ, la bàn ) III Sơ đồ mức lượng - giải thích tượng hấp thụ phát quang s2 * So : đường mức lượng ứng với trạng thái S*: đường mức lượng ứng với trạng thái kích thích Singlet T : đường mức lượng ứng với TT KT Triplet s1 * s0 * T s0 Giải thích chế HT Phát quang CÁC QUÁ TRÌNH QUANG SINH VÀ ỨNG DỤNG Mục tiêu: Trình bày trình quang sinh theo hai quan điểm: Quan điểm lượng Quan điểm hiệu ứng sinh vật Hiểu rõ tác dụng vài trình quang sinh tiêu biểu lên hoạt động sống Đại cương tác dụng ánh sáng lên thể sống Định nghĩa : Khi chùm photon chiếu vào thể sinh vật, bên thể sinh vật xảy loạt hiệu ứng trình, gọi trình quang sinh Khi nghiên cứu trình quang sinh, người ta thường xem xét theo quan điểm sau: Quan điểm lượng : QTQS bao gồm giai đoạn - Giai đoạn 1: Chùm phôton bị hấp thụ sắc tố chất khác tạo nên trạng thái trạng thái kích thích, nghiã xảy tích luỹ lượng sinh hệ - Giai đoạn 2: Khử trạng thái kích thích thể Giai đoạn giải phóng lượng kích thích trình quang lý (toả nhiệt hay phát quang), trình quang hoá dẫn tới sản phẩm quang hoá - Giai đoạn 3: Những phản ứng tối trung gian với tham gia sản phẩm quang hoá không bền nói để tạo nên sản phẩm quang hoá bền vững - Giai đoạn 4: Đó giai đoạn xảy hiệu ứng sinh vật, hay - nói cách khác diễn biến sinh lí cấu trúc sinh hệ Quan điểm hiệu ứng hiệu ứng sinh vật: gồm hai nhóm * Nhóm phản ứng sinh lý chức : Là phản ứng xảy với tham gia trực tiếp ánh sáng mà kết tạo sản phẩm cần thiết cho tế bào hay để thực chức sinh lý bình thường chúng Có thể chia thành loại: -Phản ứng tạo lượng (ví dụ: quang hợp) -Phản ứng thông tin: (Thị giác động vật, hướng quang quang hình thái thực vật ) -Sinh tổng hợp phân tử hữu ( chất diệp lục, vitamine ) * Nhóm phản ứng phá huỷ biến tính : Là chuỗi phản ứng xảy tác dụng ánh sáng mà kết là: gây bệnh lý, gây đột biến di truyền gây tử vong Một vài trình quang sinh tiêu biểu a Quang hợp - Định nghĩa: Quang hợp hiệu ứng xảy ỏ xanh tác dụng ánh sáng, có khử cacbonic (CO2 ) , tạo oxy (O2) hyđrát cácbon (CH2O) mà kết xanh tích tụ lượng từ ánh sáng bị hấp thụ chất tạo thành Vai trò Quang hợp: Quang hợp trình mang tầm quan trọng số sống Nó cung cấp thức ăn, Cellulose trăm ngàn loại hoá chất cần thiết khác cho sống muôn loài Đặc biệt hơn, nhờ trình quang hợp trải qua hàng trăm triệu năm xanh tích luỹ tạo nên mỏ lượng khổng lồ than đá, dầu lửa, khí thiên nhiên Nhiều công trình nghiên cứu giúp người khám phá bí mật chất diệp lục (Chlorophyl) chứa đầy xanh, nhờ chất mà xanh có khả tự động tiến hành các phản ứng quang hợp Trong chuỗi dài phản ứng phức tạp trình quang hợp, có phản ứng vô quan trọng mà ánh sáng (nhv) xảy : CO2+ 2H2O + nhv = CH2O + O2 + H2O Cơ chế QTrình QHợp: Quan niệm cũ: phân tử diệp lục " bắt được" phân tử khí CO2 chúng " giữ lại phòng xanh " chúng , nhờ lượng AS , diệp lục tố "cưa đôi " phân tử CO2 thành C O2, sau chúng"nuốt " C vào bụng để tạo thành CH2O tống O2 Quan niệm mới: O2 tạo phản ứng tách từ PT nước từ CO2 Phản ứng quang hợp di chuyển nguyên tử H từ phân tử H2O  CO2 để tạo thành CH2O Về phương diện lượng: trình quang hợp làm tăng lượng tự do, tức làm giảm tương đối entropi hệ, (hệ mở) Do tính chất dự trữ lượng, giải phóng O2 khử CO2 nên quang hợp trình quan trọng sống b Sinh tổng hợp sắc tố vitamin Một phản ứng quang sinh lí chức có tầm quan trọng lớn tồn phát triển sống phản ứng quang tổng hợp sắc tố vitamin Ví dụ: sinh tổng hợp vitamin D Dưới tác dụng lượng tử ánh sáng tiền chất số ergosterol, Lumisterol, Taxisterol, Preergocalcipherol dẫn đến tạo thành vitamin D Bản chất phản ứng quang hoá phá vỡ liên kết đồng hoá trị C-C vòng benzol nguyên tử cácbon và10 ergosterol lumisterol tác dụng ánh sáng tử ngoại Nói chung phản ứng lượng ánh sáng cần thiết để cung cấp lượng cho phản ứng không dẫn đến dự trữ lượng sản phẩm phản ứng trình quang hợp c Phản ứng thông tin (thông tin cảm thụ ánh sáng) ánh sáng mang thông tin môi trường đến cho sinh vật: hoa hướng dương hướng theo mặt trời, hàng loạt loài hoa nở theo khoảng thời gian xác định ngày, hàng loạt vi khuẩn phản ứng chiếu sáng Mắt quan hoàn chỉnh để tiếp nhận ánh sáng (cường độ, bước sóng ) tạo xung động thần kinh dẫn lên não giúp ta nhận thức môi trường xung quanh Phản ứng quang hoá phân huỷ sắc tố thị giác phát sinh xung động thần kinh truyền lên dây thần kinh thị giác để có cảm giác sáng phản ứng thông tin d Tác dụng quang động lực Định nghĩa: TDQĐL tổn thương không phục hồi số chức sinh lý cấu trúc sinh hệ tác dụng ánh sáng với tham gia O2 chất hoạt hoá Một vài TDQĐL quang trọng nhất: * Tác dụng quang động lực lên Protit Axit nuclêic : * Tác dụng quang động lực lên thể sinh vật : * Tác dụng quang động lực lên dược chất : * Tác dụng tia tử ngoại lên hệ thống sống TRÂN TRỌNG CẢM ƠN TIẾP TỤC [...]... m i trng xung quanh A l cụng m c th thc hin chng li lc ca m i trng bờn ngoi M l nng lng d tr di dng hoỏ nng th nguyờn lớ th nht nhit ng hc ỏp dng cho h thng sng c vit di dng: Q =E + A + M a y cng chớnh l phng trnh c ban ca cõn bng nhit i vi c th ngi Lu ý : Thụng thng ngi ta quy c chia nhit lng sinh ra trờn c th thnh hai loi: nhit lng s cp (c ban) v nhit lng th cp (tớch cc) III NGUYấN L TH HAI NHIT... nht l bin nhit thnh cụng m khụng li mt du vt g xung quanh * Trong mt h cụ lp, ch nhng quỏ trỡnh no kộo theo vic tang entropi mi cú th t din bin Gii hn ca t din bin l h t n trng th i cú entropi cc i TIP TC 4 Trng th i dng v h thng sng Kh i nim trng th i dng S ging v khỏc nhau gia trng th i dng v trng th i CBND : - Ging: Cỏc thụng s trng th i ( bao gm c Entropi v cỏc Gradien) cú giỏ tr khụng thay i -...+ im chun thp l nhit ca nc ỏ ang tan + im chun cao l nhit ca hi nc s i ỏp sut 1atm, Celsius Kenvin 1000C 373,160K 00 C 273,160K Rộomur 800R 00R Fahreinheit 2120F 320F n0C = (0,8.n)0R = (1,8n + 32)0F = n+273 0K Cỏc loi nhit giai I MT S KHI NIM C BN ( TIP) 7/ Nhit lng- n v o nhit lng 8/ Cụng 9/ Liờn h gia cụng v nhit lng 10/ Ni nng II/ NGUYấN L TH NHT NHIT NG HC 1 X y dng nguyờn lớ * Nu... Entropi = maximum, Cỏc Grad =0 H khụng cũn kh nang sinh cụng - TT Dng: Entropi # maximum, Cỏc Grad # 0 H vn cú th sinh cụng khi chuyn t TT dng ny sang TT Dng khỏc 5 S dch chuyn entropi trong cỏc h thng sng Khi chuyn t trng th i dng ny sang trng th i dng khỏc , S thay i mt lng l dS = S2 - S1, trong ú dS bao gm hai phn: - Thnh phn dSi: g y bi nhng bin i bờn trong - Thnh phn dSe: g y bi s tng tỏc, trao i. .. trỡnh lõu di vi khụng ớt nhng s kin v bin i phc tp ca khoa hc Cú th chia quỏ trỡnh ú thnh 3 giai on : Giai on 1: Bt u t vi trm nm trc cụng nguyờn v kộo di n gia th k 17 Giai on 2: Bt u t khi cú nhng thuyt u tiờn, v bn cht ca ỏnh sỏng v kt thỳc bng s ra i ca thuyt in t ỏnh sỏng ca Mac-xoen Giai on 3: Bt u t u th k 20 bng s ra i ca Lý thuyt lng t ỏnh sỏng v kộo di cho n ngy nay 2 Thuc tớnh súng ca ỏnh sỏng... trỡnh by trờn II HIN TNG PHT QUANG Khi cú s tong tỏc gia chựm Photon v cỏc phõn t m i trng cỏc phõn t s chuyn sang cỏc trng th i kớch thớch Tuy nhiờn, trng th i kớch thớch l trng th i khụng bn, tr v TTCB Khi ú nú gii phúng ra phn nng lng t cỏc photon truyn cho Tu thuc giỏ tr ca lng nng lng gii phúng ra ú, m cú th xy ra cỏc trng hp sau: - Nu nng lng gii phúng khụng ln thỡ nng lng c gii phúng ra di dng... thuyt in t ỏnh sỏng vi nhng ni dung chớnh nh sau: - ỏnh sỏng c truyn i di dng súng - Súng ỏnh sỏng l mt loi súng in t, c c trng bi hai vộc t l vộc t cng in trng E v vộc t cng t trng H - Ti mi im m súng ỏnh sỏng lan truyn ti, vộc t E vuụng gúc vi vộc t H v vuụng gúc vi phng truyn súng - Vộc t E v H bin i theo quy lut hỡnh sin E = E0 Cos(t + ) (1) H = H0 Cos(t + ) (2) - Cn c vo bc súng ỏnh sỏng ngi... VI THễNG S NHIT NG LIấN QUAN A GRADIEN : XẫT MT I LNG Y= Y( R) NGI TA NH NGHA: GRAD Y = Y / X V D: GRAD TH NNG, GRAD IN P, GRAD GI C , GRAD MC SNG TRONG CC H THNG SNG, LUễN LUễN TN TI RT NHIU CC GRADIEN KHC NHAU (GRAD C, GRAD P, VV ) TP TC b Entropi: N i vn tt, Entrụpi l mt trong nhng thụng s trng th i ca mt h nhit ng d hiu, ta h y xột vớ d sau : A B S cỏch phõn phi (xỏc sut nhit ng W) Kha nang xay... v thuc tớnh ht Biu thc (3) cho bit: Kh i nim Pho-ton luụn gn vi chuyn ng (lan truyn) HP TH NH SNG V PHT QUANG Mc tiờu : Trỡnh by c hai hin tng: Hp th ỏnh sỏng v phỏt quang Vn dng gii thớch c ch th giỏc v cỏc ng dng trong Y hc Hp th ỏnh sỏng 1 Hin tng Xột mt m i trng vt cht no ú Khi chiu mt chựm photon vo m i trng, gia chựm photon v cỏc phõn t ca m i trng s cú s tng tỏc qua li vi nhau, kt qu l:... mt mỏt vo m i trng tc sau khi ra khi m i trng s b yu i hoc trit tiờu + V phớa m i trng vt cht: Cỏc nguyờn t hay phõn t ang t trng th i c bn s chuyn sang cỏc trng th i mi cú nng lng ln hn gi l trng th i kớch thớch Quỏ trỡnh tng tỏc v trao i nng lng n i trờn c gi l quỏ trỡnh hp th ỏnh sỏng ca m i trng 2 Tớnh cht *Hin tng hp th ỏnh sỏng ph thuc vo bn cht v cu trỳc ca m i trng Vớ d 1 : *Hin tng hp th ... chuyn ca nc, nha c y, c ch tỏc ng ca dũng in lờn c th *CHC NNG, NHIM V: Gii phu Sinh lý Dc lý Hệ tuần hoàn (Tim) Lý sinh y hc I MT S LNH VC NGHIấN CU V NG DNG C BN CA LSYH HIN NAY - S bin i nng... nhit i vi c th ngi Lu ý : Thụng thng ngi ta quy c chia nhit lng sinh trờn c th thnh hai loi: nhit lng s cp (c ban) v nhit lng th cp (tớch cc) III NGUYấN L TH HAI NHIT NG HC MT VI THễNG S NHIT... vt, hay - n i cỏch khỏc l cỏc din bin sinh lớ v cu trỳc ca sinh h Quan im hiu ng hiu ng sinh vt: gm hai nhúm * Nhúm cỏc phn ng sinh lý chc nng : L cỏc phn ng xy vi s tham gia trc tip ca ỏnh sỏng