ĐỀ CƯƠNG ôn tập SINH lý

+ Chất xúc túc làm thay đổi nồng độ dừng* Vai trò của entropy và sự biến đổi entropy trong hệ sinh vật _Ta có: dSe: Phần thay đổi của entropy bởi sự tương tác với môi trường ngoài dSe c

ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP SINH LÝ

A CÁC CÂU HỎI LÝ THUYẾT LÝ SINH QUA CÁC NĂM

B BÀI TẬP

A CÁC CÂU HỎI LÝ THUYẾT LÝ SINH QUA CÁC NĂM

1 Trạng thái đặc trưng của cơ thể sống? Xác định mức độ biến đổi entropy của cơ thể sống tiếp xúc với môi trường bên ngoài (Y1: 11-12(1), 09-10(1), 05-06(1))

Trả lời:

* Trạng thái đặc trưng của cơ thể sống:

_ Cơ thể sống hay hệ thống sống là 1 hệ mở do đó luôn xảy sự trao đổi chất và năng lượng với môi trường xung quanh, có khả năng tự điều chỉnh ,

tự sinh sản

_ Cơ thể sống do lượng vật chất đi vào, đi ra nên hệ thống sống không có trạng thái cân bằng Tuy nhiên hệ thống sống không phải đặc trưng bằng trạng thái không cân bằng mà chỉ ở trạng thái mà tại đó các tính chất của hệ không thay đổi

_ Các thông số lý hóa như gradien, các đặc trưng động học được bảo toàn không thay đổi theo thời gian.Trạng thái đó là trạng thái dừng- trạng thái đặc trưng của hệ thống sống

+ Tốc độ phản ứng thuận lớn hơn tốc độ phản ứng nghịch (do

+ Chất xúc túc làm thay đổi nồng độ dừng

* Vai trò của entropy và sự biến đổi entropy trong hệ sinh vật

_Ta có: dSe: Phần thay đổi của entropy bởi sự tương tác với môi trường ngoài

dSe có thể >,<,= 0

dSi : Phần biến đổi entropy bởi bên trong cơ thể sống

dSi > 0 do các phản ứng trong cơ thể là quá trình bất thuận nghịch

dS : Biến đổi entropy chung của cơ thể

_Entropy là hàm trạng thái và có tính chất cộng nên sự biến đổi entropy

chung của cơ thể được tính:

+Nếu dSe < 0 thì:

 │dSe│ < │dSi│→ dS > 0: cơ thể phát triển không mạnh hay đau

ốm, nghĩa là trật tự không ổn định, hỗn loạn tăng nhanh, thức ăn đi vào cơ thể không hấp thụ ngay mà có hấp thụ thì rất kém, nhưng cơ thể lại thải ra năng lượng lớn

tăng, hỗn loạn giảm, thức ăn đi vào cơ thể được hấp thụ hết, chỉ thải ra những chất cặn bã không cần thiết

_Ta có thể viết sự biến đổi entropy theo thời gian

dS dSe dSi

= +

dt dt dt

Khi ứng với trạng thái dừng thì :

Vậy cơ thể sống thuộc loại hệ nhiệt động học sinh vật

 Vai trò của môi trường:

_Ta có: dSe: Phần thay đổi của entropy bởi sự tương tác với môi trường ngoài

dSi > 0 do các phản ứng trong cơ thể là quá trình bất thuận nghịch

dS : Biến đổi entropy chung của cơ thể

_Entropy là hàm trạng thái và có tính chất cộng nên sự biến đổi entropy

chung của cơ thể được tính:

+Nếu dSe < 0 thì:

 │dSe│ < │dSi│→ dS > 0: cơ thể phát triển không mạnh hay đau

ốm, nghĩa là trật tự không ổn định, hỗn loạn tăng nhanh, thức ăn đi vào cơ thể không hấp thụ ngay mà có hấp thụ thì rất kém, nhưng cơ thể lại thải ra năng lượng lớn

tăng, hỗn loạn giảm, thức ăn đi vào cơ thể được hấp thụ hết, chỉ thải ra những chất cặn bã không cần thiết

_Ta có thể viết sự biến đổi entropy theo thời gian

Khi ứng với trạng thái dừng thì :

+ Sự trao đổi vật chất và năng lượng của cơ thể với môi trường xung quanh là rất cần thiết

+ Cơ thể sống cũng phải tuân theo định luật 2 tức là entropy bao giờ cũngtăng hay mức độ hỗn loạn bao giờ cũng tăng

+ Để chống lại sự tăng của entropy ta phải có chế độ ăn uống, luyện tập nghỉ ngơi hợp lý…để cơ thể khỏe mạnh

3 Trình bày phương pháp nhiệt lượng kế gián tiếp của laplace, nêu các áp dụng cơ bản của nguyên lý nhiệt động với hệ thống sống? (Y1: 08-09(đề 2))

Lavoissier-Trả lời:

* Phương pháp đo nhiệt lượng của Lavoisies và laplace dùng trong thí nghiệm chứng minh tính đúng đắn của định luật 1 nhiệt động học khi áp dụng vào hệ sinh vật, gọi là phương pháp nhiệt lượng kế gián tiếp

_ Nguyên lý 1 nhiệt động học: Trong quá trình biến đổi sự biến đổi nội năng bằng tổng công và nhiệt mà hệ nhận được trong quá trình đó

∆U = ∆Q + ∆A

Trong đó:

∆U: biến đổi nội năng của hệ

∆A: công mà hệ thực hiện hay nhận được

∆Q: nhiệt lượng mà hệ nhận được hay tỏa ra

_ Cơ sở của phương pháp nhiệt lượng kế gián tiếp: là dựa vào lượng khí oxy tiếu thụ hoặc lượng khí CO2 do cơ thẻ thải ra ở động vật máu nóng (động vật có vú và người) có liên quan chặt chẽ với nhiệt lượng chứa trong thức ăn

_ Dựa vào phương pháp nhiệt lượng kế gián tiếp có thể: xác định được sựthải nhiệt của bất kỳ động vậy máu nóng nào thông qua số lit O2 tiêu thụ, xácđịnh được nhiệt lượng giải phóng ra khi oxi hóa thức ăn

*Các áp dụng nguyên lý 1 NĐH cho hệ thống sống

_ Định luật Heccer: Do hàm nhiệt là hàm trạng thái hệ quả là định luật Heccer : Năng lượng sinh ra bởi quá trình hóa học phức tạp không phụ thuộc vào các giai đoạn trung gian mà chỉ phụ thuộc vào các trạng thái ban đầu và cuối của hệ hóa học

Mô tả định luật

A1,A2 … Chất ban đầu

B1,B2… Sản phẩm cuối

Từ đó Q=Q1 +Q2+Q3 =Q4 +Q5

Định luật Heccer có ý nghĩa rất quan trọng đối với hệ sinh vật Trong hệ sinh vật diễn ra nhiều phản ứng phức tạp, cho đến nay vẫn còn nhiều phản ứng trung gian chưa có thể do trực tiếp được hiệu ứng nhiệt Dựa vào định luật Heccer có thể giải quyết được khó khăn này

_ Cơ thể sống không phải là máy nhiệt

+ Thật vậy, hiệu suất của động cơ nhiệt:

η = (T2 – T1)/T2 (2)

với T1: nhiệt độ ở trạng thái ban đầu

T2: nhiệt độ ở trạng thái cuối

Kết quả trên cho thấy cơ thể sống không hoạt động giống như 1 máy

nhiệt vì protein bị biến tính ngay ở nhiệt độ từ 400C – 600C, còn ở 1920C thì không 1 sinh vật nhân chuẩn nào có thể sống được

Vậy cơ thể sống không giống như 1 máy nhiệt mà hoạt động theo nguyên

lý của các quá trình sinh học hoặc sự thay đổi các yếu tố emtropy

_ Phương trình cân bằng nhiệt của cơ thể

Q = ∆ E + ∆A+ ∆M

∆ A : công cơ thể sinh ra chống lại môi trường

∆E: năng lượng mất mát vào môi trường xq do truyền nhiệt

∆M năng lượng dự trữ dưới dạng hóa năng của cơ thể

Suy ra đối với động vật và con người, nguồn gốc nhiệt lượng là thức ăn được cơ thể sử dụng thông qua quá trình đồng hóa để cải tạo tổ chức, tạo thành chất dự trữ vật chất và năng lượng cho cơ thể, phát sinh nhiệt để duy trì nhiệt độ cho cơ thể , sinh công trong các hoạt động cơ học của cơ thể.Năng lượng đi vào cơ thể gồm có 2 loại:

+ Nhiệt lượng sơ cấp: là nhiệt lượng tạo ra bởi những phản ứng hóa sinh bất thuận nghịch ,tỏa ra ngay tức thì khi cơ thể oxi hóa thức ăn

+ Nhiệt lượng thứ cấp khoảng 50% năng lượng đi vào cơ thể, được giữ trongcác liên kết giàu năng lượng ATP Khi các liên kết này đứt chúng giải phóng năng lượng để thực hiện công và cuối cùng biến đổi thành nhiệt

4 Phát biểu nguyên lý 1 nhiệt động lực học Giải thích sự cân bằng nhiệt trong nguyên lý thứ nhất áp dụng cho hệ thống sống (Y1: 06-07(1),02-03(1))

Trả lời:

* Nguyên lý 1 nhiệt động học:

_ Cách phát biểu:

1 Trong 1 quá trình, nếu năng lượng ở dạng này biến đi thì năng lượng

ở dạng khác sẽ xuất hiện với lượng hoàn toàn tương đương với giá trị của năng lượng dạng ban đầu

2 Nhiệt lượng truyền cho hệ, dùng làm tăng nội năng của hệ và biến thành công thực hiện bởi lực của hệ đặt lên môi trường ngoài

3 Không thể chế tạo được động cơ vĩnh cửu loại I, đó là loại động cơ không cần cung cấp nhiệt lượng nhưng vẫn có khả năng sinh công

Q = ∆U + A ( trong đó ∆U = U2 – U1) Công thức trên có thể viết dưới dạng

∆U = U2 – U1 = Q – A (1)

Đối với quá trình biến đổi vô cùng nhỏ thì (1) có thể viết dưới dạng:

dU = δQ – δA

trong đó dU: chỉ sự biến đổi của nội năng, là hàm trạng thái

δQ và δA: chỉ sự biến đổi nhiệt lượng Q và công A, là hàm

+Khi không cung cấp nhiệt lượng cho hệ mà nếu muốn hệ thực hiện công thì phải giảm nội năng của hệ

Q =∆ U + ∆ A =0 với Q = 0  ∆ U= - A  U2 –U1 = -A  U1 > U2

+Trong 1 chu trình kín, nếu không cung cấp nhiệt cho hệ thì hệ không có khả năng sinh công, tức là Q =∆U+A

Với Q =0 , ∆U =0  A = 0

*Áp dụng nguyên lý 1 NĐH cho hệ thống sống

_ Định luật Heccer: Do hàm nhiệt là hàm trạng thái hệ quả là định luật Heccer : Năng lượng sinh ra bởi quá trình hóa học phức tạp không phụ thuộc vào các giai đoạn trung gian mà chỉ phụ thuộc vào các trạng thái ban đầu và cuối của hệ hóa học

Mô tả định luật

A1,A2 … Chất ban đầu

B1,B2… Sản phẩm cuối

Từ đó Q=Q1 +Q2+Q3 =Q4 +Q5

Định luật Heccer có ý nghĩa rất quan trọng đối với hệ sinh vật Trong hệ sinh vật diễn ra nhiều phản ứng phức tạp, cho đến nay vẫn còn nhiều phản ứng trung gian chưa có thể đo trực tiếp được hiệu ứng nhiệt Dựa vào định luật Heccer có thể giải quyết được khó khăn này

_ Cơ thể sống không phải là máy nhiệt

+ Thật vậy, hiệu suất của động cơ nhiệt:

η = (T2 – T1)/T2 (2)

với T1: nhiệt độ ở trạng thái ban đầu

T2: nhiệt độ ở trạng thái cuối

Kết quả trên cho thấy cơ thể sống không hoạt động giống như 1 máy

nhiệt vì protein bị biến tính ngay ở nhiệt độ từ 400C – 600C, còn ở 1920C thì không 1 sinh vật nhân chuẩn nào có thể sống được

Vậy cơ thể sống không giống như 1 máy nhiệt mà hoạt động theo nguyên

lý của các quá trình sinh học hoặc sự thay đổi các yếu tố emtropy

_ Phương trình cân bằng nhiệt của cơ thể

Q = ∆ E + ∆A+ ∆M

∆ A : công cơ thể sinh ra chống lại môi trường

∆E: năng lượng mất mát vào môi trường xq do truyền nhiệt

∆M năng lượng dự trữ dưới dạng hóa năng của cơ thể

Suy ra đối với động vật và con người, nguồn gốc nhiệt lượng là thức ăn được cơ thể sử dụng thông qua quá trình đồng hóa để cải tạo tổ chức, tạo thành chất dự trữ vật chất và năng lượng cho cơ thể, phát sinh nhiệt để duy trì nhiệt độ cho cơ thể , sinh công trong các hoạt động cơ học của cơ thể.Năng lượng đi vào cơ thể gồm có 2 loại:

+ Nhiệt lượng sơ cấp: là nhiệt lượng tạo ra bởi những phản ứng hóa sinh bất thuận nghịch ,tỏa ra ngay tức thì khi cơ thể oxi hóa thức ăn

+ Nhiệt lượng thứ cấp khoảng 50% năng lượng đi vào cơ thể, được giữ trongcác liên kết giàu năng lượng ATP Khi các liên kết này đứt chúng giải phóng năng lượng để thực hiện công và cuối cùng biến đổi thành nhiệt

5 Giải thích mô hình của bruce albert Viết biểu thức mô tả các giai đoạn biến đổi (Y1: 12-13(1), 10-11(1), 08-09(2), RHM: 12-13(1))

Trả lời:

Theo Bruce Alberts thì protein xuyên màng là ATPase có 2 miền: miền nhận Na+ và miền nhận K+, được chia làm 6 giai đoạn:

3 giai đoạn đầu: nhận Na+ và nhả K+

3 giai đoạn sau: nhận K+ và nhả Na+

Nhờ phản ứng thủy phân của ATP mà gốc photphat từ ATP đã được chuyển sang protein xuyên màng, làm cho protein xuyên màng thay đổi hìnhthù (tức mặt trong của nó mở ra) để cho Na+ gắn vào miên A Sau đó mặt trong đóng lại mặt ngoài lại mở ra để giải phóng Na+ đồng thời K+ lại được gắn vào miền B Tiếp theo ATPase loại bỏ gốc photphat dể trở về hình thù ban đầu (tức mặt ngoài đóng lại còn mặt trong mở ra) để giải phóng K+ vào trong tế bào Phân tử ATPase ở trạng thái tự do lại tham gia vào quá trình vận chuyển ion tiếp theo

[Na+]ngoài luôn luôn lớn hơn [Na+]trong khoảng từ 10-30 lần

[K+]ngoài luôn luôn nhỏ hơn [K+]trong khoảng từ 30-50 lần

Sự vận chuyển các ion Na+, K+ theo chiều ngược lại gradien điên hóa, sự vận chuyển này chỉ xảy ra khi có mặt ATP với các ion Mg++, đồng thời khi

ấy ATP thủy phân giải phóng năng lượng

Cơ chế vận chuyển các ion Na+, K+ có thể giải thích = sơ đồ

1 M1 + Na+ + MgATP  NaM1~PMg++ + ADP

2 NaM1~P ←x→ NaM2~P

bào Do tác dụng của hợp chất x ở mặt ngoài màng tế bào, cấu trúc của phứchợp NaM1~P bị biến đổi thành phức hợp NaM2~P trong giai đoạn 2 tức là

M1 bị biến thành m2 Do chất mang m2 gắn rất yếu vào Na+ nên phức hợp này bị phân ly trong giai đoạn 3 và Na+ đi ra môi trường ngoài Ở giai đoạn

4 chất mang M2 gắn với K+ ở ngoài màng tế bào tạo thành phức hợp KM2~P,phức hợp này đi vào phía trong tế bào Trong giai đoạn 5, ở mặt trong tế bào, do tác dụng của chất y, phức hợp KM2~P bị biến thành KM1~P, tức là

M2 bị biến đổi thành M1 Do ái lực hóa học của m1 đối với K+ nhỏ (lớn đối

vớ Na+) nên phức hợp phân ly trong giai đoạn 6 giải phóng K+ và P vào trong tế bào Quá trình sau đó được tiếp diễn lại từ đầu

Như vậy quá trình vận chuyển tích cực Na+ và K+ luôn xảy ra đồng thời với sự thủy phân của ATP và cần có men đặc hiệu là adenosin

triphotphatase

6 Vận chuyển thụ động và vận chuyển tích cực vật chất diễn ra qua màng tế bào như thế nào? So sánh 2 loại vận chuyển trên theo động lực, cơ chế và hiệu quả nồng độ Xác định chiều chuyển động của các ion theo hình bên (Y1: 11-12(1), 09-10(1), 06-

07(1),02-03(1))

Trả lời:

_ Vận chuyển thụ động là quá trình xâm nhập của các chất theo tổng đại

số vectơ của các loại gradien và không hao tổn năng lượng của quá trình traođổi chất Vận chuyển thụ động các chất qua màng tế bào có thể thực hiện bằng nhiều cơ chế khác nhau ,trong đó cơ chế khuếch tán là cơ chế chủ yếu,và ta có 3 loại cơ chế khuếch tán:

- Khuếch tán đơn giản

- Khuếch tán liên hợp

- Khuếch tán trao đổi

_ Vận chuyển chủ động là quá trình vận chuyển các chất ngược hướng tổng gradien và có tiêu tốn năng lượng, đồng thời có sự tham gia của chất mang

Gồm 3 cơ chế:

- Chuyển dịch nhóm

thẩm thấu, gradien màng, gradien độ

hòa tan, gradien điện thế

Có sự tham gia của các chất mang, ATP, enzim Do tb có tính bánthấm nên dẫn tới sự phân bố không đồng đềucủa 1 số ion giữa bên trong và bên ngoài màng

Cơ

chế

Chủ yếu là khuếch tán.Có 3 loại:

-Khuếch tán đơn giản : là quá trình vận chuyển theo hướng grad C, các

phân tử nước à cation thường khuếch

tán theo cơ chế này Theo định luật

Fick ta có:

∆n = -D.S (∆C/l) ∆t-Khuếch tán liên hợp : là quá trình vận chuyển chất qua màng tế bào theo

grad C vàphân tử vật chất chỉ lọt qua

màng khi đc gắn vs 1ptử khác gọi là

chất mang Các chất glucoza, glyxerin,

axit amin… Vận chuyển theo cơ chế

này phụ thuộc các sự kết hợp và phân

ly phức chất Tuân theo định luật

Colerder_Berland:

m = -D/l ([SC] ngoài- [SC]trong) = P ∆[SC]

-Khuếch tán trao đổi :

Là quá trình vận chuyển các chất có

sự tham gia của chất mang Ví dụ quá

trình trao đổi ion Na+ ở tế bào hồng

cầu Đầu tiên chất mang liên kết với

Na+ ở trong tế bào, sau đó đưa ra ngoài

màng Ở ngoài màng Na được giải

phóng, còn Na có sẵn từ mt bên ngoài

kết hợp vs chất mang và đc đưa vào nội

bào.Trong tế bào Na được giải phóng ,

chất mang được giải phóng thực hiện

quá trình mới.Từ đó làm cho nồng độ

ion Na+ 2 bên màng không đổi

Gồm 3 cơ chế -Chuyển dịch nhóm:

Ở đây cơ chất được vận chuyển bị thay đổi qua

sự tạo thành những liên kết đồng hóa trị mới , năng lượng cần thiết để tạo ra cơ chất

-Vận chuyển tích cựctiên phát là tạo ra nhữngliên kết đồng hóa trị mớitrong chất mang, năng lượng để vận chuyển diễn ra bằng năng lượngcần thiết để làm thay đổihình dáng chất mang.-Vận chuyển tích cựcthứ phát : ở đây cơ chất được vận chuyển 1 cách tích cực Theo kết quả nghiên cứu cơ chế vận chuyển ion Na+, K+ có thể trải qua 6 giai đoạn:

1. M1 + Na + MgATP 

phase không trộn lẫn vào nhau, đó có

thể là phase lipit protein trong nước

2 phụ thuộc vào sự chênh lệch nồng độ

giữa trong và ngoài màng

Chiều vận chuyển phụ thuộc vào tương quan giữa các gradient ở vùng

màng, mức độ trao đổi chất , tương

quan giữa các quá trình tổng hợp và

phân hủy các đại phân tử

Vận chuyển tích cực không phụ thuộc vào nồng độ mà chỉ phụ thuộc vào chất mang và năng lượng

Hiện tượng vận chuyển luôn xảy ra theo hướng ngược chiều grad

C hoặc ngược chiều gradien điện hóa khi cơ chất là ion

7 Giải thích cơ chế hoạt động của bơm natri-kali theo giả thuyết của Hodkin, Katz và Scou Biểu diễn sớ đồ tương đương với mô hình dưới đây (Y1: 08-09(1))

Trả lời:

Năm 1954, hodgkin, katz và scou thống nhất cho rằng mang có một bộ máy

bơm Na+ từ nội bào ra môi trường hodgkin tính toán 1 mol ATP đủ vận chuyển 3 mol Na+ và 2 mol K+

Để vận chuyện chủ động Na K, thì chính 2 ion này đã hoạt hóa enzyme ATPase để xúc tác quá trình phản ứng phân hủy ATP giải phóng năng lượng cung cấp cho quá trình vận chuyển Na K

Các giai đoạn vận chuyển chủ động theo sơ đồ trên là:

- GĐ 1: xảy ra phản ứng photphorin hóa ( chuyển gốc photphat cho chất chuyển trung gian) Phản ứng chỉ có thể xảy ra khi enzyme ATPase được hoạt

Kết quả: Na+ và gốc photphat được gắn vào chất chuyển trung gian và phản ứng xảy ra bên trong tb

ATP + photphoprotein + Na –ATPase- Na+ photphoprotein-p+ ADP

- GĐ 2:

Phức chất Na+-photphoprotein-P xuyên qua màng tb ra mt ngoài ở bên ngoài, xảy ra phản ứng trao đổi ion Na+-photphoprotein-P + K+  K+-

- GĐ 3:

Phức chất K+-photphoprotein-p lại xuyên qua màng vào trong nội bào ở trong tb, xảy ra phản ứng dephotphat (loại bỏ gốc photphat) và giải phóng K+ -photphoprotein-p  K+ + photphoprotein + P

Theo thuyết Edenman, các chất vận chuyển trung gian có điện tích âm khi

nó thay đổi nhóm mang điện tích âm sẽ thay đổi lực hút tĩnh điện do vậy chất chuyển trung gian có khả năng khi hút Na+ khi thì hút K+.

8 Cân bằng Donnan được thiết lập như thế nào? Hệ quả của cân bằng Donnan đối với áp suất thẩm thấu của tế bào là gì?

Trả lời:

* Cân bằng Donnan được thiết lập:

Trong cơ thể có đại phân tử ở dạng muối (muối protein), chúng không lọt qua màng nhưng tạo áp suất thẩm thấu lên màng

Do sự phân bố lại các ion nên sau khi trạng thái cân bằng được hình

thành, 2 màng có sự chênh lệch nồng độ ion Cân bằng này gọi là cân bằng Donnan Cân bằng này phụ thuộc vào bản chất tính thấm chọn lọc, kích

thước, bản chất các ion trong hệ

Ví dụ: khảo sát 1 bình chứa dung dịch protein RCl trong đó R là đại phân

tử protein mang điện tích (+) không lọt được qua màng Bình này được ngăn cách bởi màng bán thấm với bình 2 chứa dung dịch muối NaCl

Trạng thái đầu

[R+]1 = [Cl-]1 = C1

[Na+]2 = [Cl-]2 = C2

- RCl -Nacl -

RCl -Nacl -

-C1 - C2 RCl Nacl

R + C 1

Na + C 2

Cl - C 2 Cl - C 2

Trạng thái cuối: gọi x là số cặp ion Na+Cl- di chuyển qua màng từ b2 → b1

Nếu để sau 1 thời gian nó sẽ tiến đến trạng thái cân bằng

Dựa vào phương trình cân bằng Donnan, khi sự dịch chuyển của các ion dừng thì

[Na+]1.[Cl-]1 = [Na+]2.[Cl-]2

=> x.(C1 + x) = (C2 – x)2

 xC1 + 2C2.x = C22

Ta xét những trường hợp đặc biệt

_C1 << C2 tức là [R+] ở trạng thái đầu rất nhỏ thì ta có thể bỏ qua lượng

C1 ở mẫu số trong biểu thức (1):

RCl NaCl

R + C1

Na + x Na + C2 - x

Cl - C1+ x Cl - C2 - x

[R + ] 1 = C 1

[Na + ] = x [Cl - ] 1 = C 1 + x [Na + ] 2 = [Cl - ] 2 = C 2 - x

C 2

=> x = ────── (1)

C 1 + 2C 2

9 Điện thế hoạt dộng xuất hiện như thế nào? Giải thích các giai đoạn hình thành bằng thuyết ion màng Xác định chiều chuyển động của các ion màng qua màng tế bào? (Y1: 07-08(1),05- 06(1),03-04(1) RHM: 10-11(1))

Trả lời:

* Điện thế hoạt động là sự dao động nhanh của điện thế màng dưới tác nhân kích thích lan truyền đến Dao động điện màng xuất hiện trong các tế bào thần kinh, cơ và 1 số tế bào khác khi có sóng hưng phấn truyền qua Do

đó dòng điện làm xuất hiện điện thế này còn được gọi là dòng điện hưng phấn Tất cả các tế bào sống đều có đặc tính là dễ bị kích thích, tức là có khảnăng chuyển từ trạng thái sinh lý bình thường ở trạng thái tĩnh sáng trạng thái hoạt động Dưới ảnh hưởng của tác nhân kích thích nào đó, tế bào sẽ dễ dàng thay đổi tính chất hóa lý của màng

Khi có sóng hưng phấn truyền đến, dấu hiệu điện tích ở 2 phía màng tế bào bị đảo ngược hẳn lại so với giá trị điện thế nghỉ lúc đầu Hiệu điện thế này xuấy hiện là do sự chênh lệch về giá trị điện thế giữa 2 phía màng Lúc này giá trị điện thế ở mặt ngoài sẽ âm hơn so với giá trị điện thế ở mặt bên trong của nó Đó là sự hình thành của điện thế hoạt động

*Giải thich = thuyêt ion màng:

Màng tế bào có tính thấm chọn lọc đối với các ion nên ở trạng thái tĩnh tạo ra 1 hiệu điện thế được tính theo công thức Goldmann

Trong đó: PK,PNa,PCl lần lượt là hệ số thấm đối với các ion K,Na,Cl

_ Giai đoạn khử cực: khi tế bào ở trạng thái hưng phấn tính thấm chọn lọc của màng thay đổi (PK : PNa : PCl = 1 : 20 : 0,45) Cụ thể ở giai đoạn đầu của điện thế hoạt động tính thấm đối của màng đối với các ion Na sẽ tăng vọt lên, sau đó tính thấm lại tăng chậm đối với các ion K+, sự thay đổi khôngxảy ra cùng lúc và lệch pha nhau Do sự thay đổi tính thấm, các ion Na+ sẽ thấm qua màng tế bào Dòng điện do các ion này tạo càng lớn thì màng tế bào bị khử cực càng mạnh

_ Giai đoạn quá khử cực: Khi tế bào ở trạng thái hưng phấn thì sẽ làm giảm giá trị điện thế nghỉ tạo điều kiện cho các ion Na+ bị ảnh hưởng của gradien nồng độ mạnh mẽ hơn Quá trình khử tiếp diễn cho tới khi hạt mang vượt giá trị u=0mV, tiến tới giá trị xấp xỉ với điện thế do sự chênh lệch nồng

độ ion Na+ giữa 2 phía của màng:

_ Giai đoạn phân cực lại: độ dẫn điện của Na+ lớn hơn của K+ chỉ trong

1 phần nhỏ thời gian Tiếp đến tính thấm của ion này tác động ion Na+ bị ức chế, tính thấm lại tăng đối với ion K+ Dòng các ion K+ đi từ trong ra ngoài

theo gradien nồng độ được tăng cường làm cho điện tích phía trong màng ngày càng âm hơn, nghĩa là màng phân cực lại Đồng thời sự hoạt động của bơm Na-K đã đưa màng trở về trạng thái ban đầu

_ Giai đoạn quá phân cực: Dòng các ion K+ đi từ trong ra ngoài tế bào theo gradien nồng độ được được tăng cường làm cho phân cực của màng càng manh hơn so với bình thường Hiệu điện thế màng sẽ tăng về giá trị trên hiệu điện thế nghỉ 1 chút

* Xác định chiểu chuyển động

10.Trình bày cơ chế, đặc điểm của sự di chuyển năng lượng trong hệ sinh vật (Y1: 11-12, 09-10(1), 06-07(1) ,02-03(1)

B rồi B mới phát quang

 Cơ chế cộng hưởng:

_ Khi phân tử A nhận được năng lượng thì nó sẽ dao động như 1 lưỡng cực điện (2 cực điện trái dấu) phát ra tần số xác định

_ 1 phân tử B có năng lượng thấp hơn, năng lượng riêng của B (B cách A

1 khoảng không nhận được ánh sáng kích thích) Nếu năng lượng riêng này nhỏ hơn hoặc bằng năng lượng kích thích mà A nhận được thì sẽ xảy ra hiệntượng cộng hưởng, năng lượng bên A sẽ qua B, từ B qua C…hay năng lượngtruyền từ ngoài vào trong:

A + B + hv → A* + B → A + B*…

+ Đặc điểm:

đối rộng (1% - 100%)

không truyền nhiệt, không phát quang, không tỏa nhiệt

 Trong quá trình dịch chuyển, điện tử có thể tìm thấy cái “bẫy” mà ở

đó chúng có mức năng lượng ổn định Nếu chưa rơi vào bấy thì lỗ trống sẽ luôn theo sát điện tử tạo thành cặp điện lỗ trống gọi là exiton Sự di chuyển năng lượng đó gọi là sự di chuyển năng lượng exiton

lượng biến thành nhiệt, còn cặp e lõ trống có thể bị phá vỡ xác suất xác định

vị trí điện tử tồn tại ở bẫy khá lâu Như vậy năng lượng do phần đầu tiên hấpthụ đã được exiton mang phân tử có bẫy

khoảng cách lớn Chúng chuyển động trong những môi trường khác nhau và tạo điều kiện cho sự xuất hiện những quá trinh oxy hóa khử

11.Trình bày cơ chế, đặc điểm của sự di chuyển năng lượng trong hệ thống sống dưới tác dụng của lượng tử ánh sáng và bức xạ ion hóa? (Y1: 08-09(1), 07-08(1), RHM: 12-13(1) , 10-11(1))

Trả lời:

Năng lượng có thể đưa vào cơ thể không chỉ bằng thức ăn mà được đưa vào qua sự tác dụng của lượng tử ánh sáng và bức xạ ion hóa

* Sự di chuyển năng lượng dưới tác dụng của lượng tử ánh sáng:

Trong hệ sinh vật có 2 loại lượng tử A và B (A nằm ngoài hơn so với B) ,khi chiếu ánh sáng kích thích vào ta thấy phân tử A hấp thụ năng lượng nhưng phân tử B không phát quang Cắt nguồn kích thích thì A không hấp thụ, B không phát quang Như vậy có sự di chuyển năng lượng trong hệ thống sống Có 2 cơ chế di chuyển năng lượng:

 Thuyết cộng hưởng về sự di chuyển năng lượng:

-Phân tử bị kích thích (A) là 1 lưỡng cực dao động , ở đấy e

-Phân tử cho có khả năng phát quang

-Phổ phát quang của chất cho và phổ hấp thụ của chất nhận phải chồng lên nhau ( giao nhau càng lớn thì hiệu suất lớn)

-Các phân tử phải đủ gần.Hiệu suất di chuyển tỉ lệ nghịch với khoảng cách

 Thuyết exiton về di chuyển năng lượng :

-Một số chất cấu trúc đặc biệt giống tinh thể

- Các e- dưới tác dụng của ánh sáng chuyển lên mức năng lượngcao hơn rồi chúng có thể chuyển từ phân tử này qua phân tử khác mà vẫn ở mức năng lượng ấy

-Sự di chuyển e- sẽ tạo nên nhiều lỗ trống

- Cặp e- -lỗ trống dịch chuyển như vậy là exiton.

- Nếu e- rơi vào “bẫy “ có mức năng lượng ổn định thì 1 phần năng lượng biến thành nhiệt, còn cặp e- -lỗ trống bị phá vỡ

-Như vậy năng lượng do phân tử đầu tiên hấp thụ đã được Exiton mang đến phân tử có bẫy Dạng di chuyển này có thể thực hiện được khoảng cách lớn

* Sự di chuyển năng lượng dưới tác dụng của bức xạ ion hóa:

Có 2 cơ chế: cơ chế tác dụng trực tiếp và cơ chế tác dụng gián tiếp

_ Cơ chế tác dụng trực tiếp

Năng lượng của bức xạ trực tiếp chuyển giao cho các phân tử cấu tạo

tổ chức sinh học mà chủ yếu là các đại phân tử hữu cơ Năng lượng đó gây nên quá trình kích thích và ion hóa các phân tử, nguyên tử Tiếp theo là các phản ứng hóa học xảy ra giữa các phân tử tạo thành sau kích thích và ion hóa các phân tử hữu cơ quan trọng bị tổn thương → tổn thương sinh học tiếptheo như tổn thương chức năng hoạt động, gây đột biến gen, hủy diệt tế bào ~~~ ~~~ ~~~~~ → AB → AB* → AB + hv

( năng lượng tia)

Các quá trình kích thích và ion hóa có thể gây nên các tổn thương tại đó

và sau đó có thể lan truyền đến các phân tử xung quanh

Thuyết điểm nóng (Deseaues): năng lượng bức xạ được hấp thụ tập trungvào những điểm rất nhỏ trong phân tử → nhiệt độ tăng → cấu trúc liên kết bịphá hủy (liên kết C-C, liên kết C-H)

VD:…

_ Cơ chế tác động gián tiếp:

Thực nghiệm cho thấy : tác dụng sinh học còn phụ thuộc vào độ linh động của phóng xạ, hàm lượng nước

Kích thích H2O: ~~~ ~~ → H2O → H2O* → H*