ĐỀ CƯƠNG LÝ SINH Y HỌC

1.Phương pháp nhiệt lượng gián tiếp và thí nghiệm của Atwater – Rosa. Phương trình cân bằng nhiệt của cơ thể. Bài tập tính năng lượng, lượng thức ăn cung cấp2.Tính chất cơ bản của hệ ở trạng thái cân bằng dừng, cân bằng nhiệt động, vai trò của môi trường đối với cơ thể qua việc xác định độ biến đổi entropy.3.Mô tả hiện tượng thẩm thấu, siêu lọc qua màng ( trình bày thí nghiệm tính áp suất thẩm thấu dựa trên áp suất hơi bão hòa của Bagierast, thiết lập công thức)

1 Phương pháp nhiệt lượng gián tiếp thí nghiệm Atwater – Rosa Phương trình cân nhiệt thể Bài tập tính lượng, lượng thức ăn cung cấp - Phương pháp đo nhiệt lượng Lavoadie Laplace áp dụng vào hệ sinh vật, gọi phương pháp nhiệt lượng kế gián tiếp Cơ sở phương pháp dựa vào lượng khí oxy tiêu thụ lượng khí CO2 thể thải động vật máu nóng (động vật có vú người), có liên quan chặt chẽ với nhiệt lượng chứa thức ăn Qua thí nghiệm chứng tỏ hiệu ứng nhiệt q trình oxy hóa chất diễn thể sống hiệu ứng nhiệt q trình oxy hóa chất diễn ngồi thể sống hồn tồn tương đương - Thí nghiệm Atwater – Rosa Đối tượng thí nghiệm người thời gian thí nghiệm ngày đêm Trong thời gian thí nghiệm, cho người tiêu thụ lượng thức ăn định, thơng qua đo lượng khí oxy hít vào ( hay khí CO2 thở ra), nhiệt thải từ phân nước tiểu… tính hiệu ứng nhiệt phản ứng phân hủy thức ăn diễn thể người 24 Thí nghiệm Atwater – Rosa khẳng định lượng giải phóng thơng qua q trình phân giải phản ứng hóa sinh diễn thể sống Nhiệt lượng thể người chia làm hai loại nhiệt lượng (hay nhiệt lượng sơ cấp) nhiệt lượng tích cực (hay nhiệt lượng thứ cấp) Nhiệt lượng xuất sau thể hấp thụ thức ăn tiêu thụ oxy để thực phản ứng oxy hóa đồng thời giải phóng nhiệt lượng Cơ thể sử dụng nhiệt lượng vào hoạt động sống, dư tích lũy vào ATP Phần nhiệt lượng tích lũy vào hợp chất cao gọi nhiệt lượng tích cực Trong thể sống, nhiệt lượng nhiệt lượng tích cực có liên quan với - Phương trình cân nhiệt thể ∆𝑄 = ∆𝐸 + ∆𝐴 + ∆𝑀 Trong đó: ∆𝑄: nhiệt lượng sinh q trình đồng hóa thức ăn ∆𝐸: lượng môi trường xung quanh ∆𝐴: công mà thể thực ∆𝑀: lượng dự trữ Tính chất hệ trạng thái cân dừng, cân nhiệt động, vai trò mơi trường thể qua việc xác định độ biến đổi entropy - Trạng thái cân nhiệt động: trạng thái đặc trưng cho hệ cô lập Khi hệ trạng thái cân nhiệt động có lượng tự đạt giá trị cực tiểu khơng đổi hệ khơng có khả sinh công Khi hệ trạng thái cân nhiệt động có entropi đạt giá trị cực đại, hệ có độ trật tự cao Trên thực tế khó bắt gặp trạng thái cân nhiệt động khó tìm thấy hệ lập hoàn toàn - Trạng thái cân dừng: trạng thái đặc trưng cho hệ mở nói chung hệ sinh vật nói tiêng Khi hệ trạng thái cân dừng thay đổi lượng tự xảy với tốc độ không đổi Sở dĩ hệ nhận lượng tụ từ bên qua đường thức ăn Khi hệ trạng thái cân dừng, entropi hệ đạt giá trị xác định nhỏ giá trị cực đại Cơ thể sống ln có xu hướng trì trạng thái cân dừng o Ví dụ động vật ổn nhiệt ln trì thân nhiệt ổn định theo thời gian (ở người 37oC) - Vai trò entropi thể sống Nguyên lý tăng entropi thiết lập với hệ lập, hệ sống hệ mở Nếu xét hệ tổng thể hệ sống mơi trường entropi hệ tổng thể tăng Tức tuân theo nguyên lý tăng entropi, xét riêng hệ sống entropi tăng, giảm khơng đổi - Ta có: dSe: Phần thay đổi entropy tương tác với mơi trường ngồi, dSe >, phản ứng thể trình bất thuận nghịch dS: Biến đổi entropy chung thể - Entropy hàm trạng thái, Entropy hệ tổng entropy thành phần nằm hệ: dS = dSe + dSi + Nếu dSe = (hệ lập) dS = dSi > hay entropy tăng, trật tự hệ ngày giảm, hệ khó tồn + Nếu dSe > 0, entropy tăng mạnh, thể trạng thái đau yếu, ăn lượng thải ngồi nhiều nghĩa lượng vào thể giảm (Fv ↓), lượng thải nhiều (Fr ↑) + Nếu dSe < | dSec| < | dSi | → dS > 0: thể phát triển không mạnh hay đau ốm, nghĩa trật tự không ổn định, hỗn loạn tăng nhanh, thức ăn vào thể không hấp thụ mà có hấp thụ eeaats kém, thể lại thải lượng lớn | dSe | > | dSi | → dS < 0: thể khỏe mạnh, nghĩa độ trật tự tăng, hỗn loạn giảm, thức ăn vào thể hấp thụ hết, thải chất cặn bã không cần thiết | dSe | = | dSi | → dS = 0: tương ứng trạng thái dừng - Ta viết biến đổi entropy theo thời gian 𝑑𝑆 𝑑𝑆𝑒 𝑑𝑆𝑖 = + 𝑑𝑡 𝑑𝑡 𝑑𝑡 Khi ứng với trạng thái dừng thì: 𝑑𝑆 𝑑𝑆𝑒 𝑑𝑆𝑖 = + =0 𝑑𝑡 𝑑𝑡 𝑑𝑡 𝑑𝑆𝑒 −𝑑𝑆𝑖 ℎ𝑎𝑦 = ≠0 𝑑𝑡 𝑑𝑡 Lúc độ tăng entropy thể = tốc độ trao đổi entropy với môi trường xung quanh Đây biểu thức nguyên lý nhiệt động học áp dụng vào thể sống Như vậy: + Sự trao đổi vật chất lượng thể cần thiết + Cơ thể sống phải tuần theo định luật tức entropy tăng hay mức độ hỗn loạn tăng + Để chống lại tăng entropy ta phải có chế độ ăn uống, luyện tập nghỉ ngơi hợp lý để thể khỏe mạnh Mô tả tượng thẩm thấu, siêu lọc qua màng ( trình bày thí nghiệm tính áp suất thẩm thấu dựa áp suất bão hòa Bagierast, thiết lập công thức) - Hiện tượng thẩm thấu “Thẩm thấu q trình vận chuyển nước (hay dung mơi) qua màng ngăn cách hai dung dịch có thành phần khác nhau, q trình vận chuyển khơng chịu tác dụng ngoại lực…” Có nhiều loại màng khác nhau, nhiên màng tế bào có tính chất bán thấm, cho số chất qua ion, nước, muối khống, đường, axit amin… cao phân tử sinh học hồn tồn khơng thấm qua Ví dụ vận chuyển dung dịch chất dinh dưỡng, nước từ gốc, rễ lên thân, lá, ngọn… xanh Bản chất: tượng thẩm thấu, dòng vật chất chuyển động khơng phải chất hòa tan mà khơng phải thân dung dịch mà dòng dung mơi vận chuyển từ phía dung dịch có nồng độ thấp sang phía dung dịch có nồng độ cao qua màng ngăn cách (màng bán thấm) Cơ chế: dòng vật chất chuyển động từ phía dung dịch có nồng độ thấp sang phía dung dịch có nồng độ cao qua màng ngăn cách, nghĩa ngược chiều gradien nồng độ [ Động lực tượng thẩm thấu – áp suất thẩm thấu Hiện tượng thẩm thấu dòng vật chất (dung mơi) chuyển động ngược chiều Gradien nồng độ, thân thể lại không cần ] - Để hiểu rõ khái niệm áp suất thẩm thấu vai trò q trình vận chuyển vật chất, ta xét thí nghiệm đơn giản sau: + Lấy phễu thủy tinh bịt miệng màng bán thấm (màng có tính chất cho phân tử nước qua, không cho phân tử đường qua) + Nhúng ngược phễu vào chậu đựng nước cất cho mặt nước cất chậu ngang mặt dung dịch nước đường phễu + Sau thời gian ta thấy: mặt dung dịch nước đường phễu cao mặt nước cất chậu khoảng h + Phân tích nước chậu người ta khơng thấy có phân tử đường, nghĩa là: phân tử nước thấm qua màng phễu, phân tử đường không thấm qua màng để từ phễu chậu Giải thích thí nghiệm: Ở chậu toàn phân tử nước, nên số phân tử nước chậu chuyển động hỗn loạn đập vào mặt màng bán thấm nhiều so với số phân tử nước dung dịch nước đập vào mặt màng số phân tử nước thâm nhập từ chậu vào phễu lớn từ phễu vào chậu, ta thấy mức dung dịch phễu tăng lên – áp suất thủy tĩnh phễu tăng số phân tử nước phễu bị ép quay trở lại chậu tăng, đến độ cao cột nước số phân tử nước vào nhau, trạng thái cân thiết lập trạng thái cân thẩm thấu Nhận xét 1: - Ta thấy: nước bị ép từ chậu vào phễu áp lực, áp lực gọi áp suất thẩm thấu dung dịch đường phễu - Nói cách khác: áp suất thẩm thấu dung dịch nước đường động lực vận chuyển phân tử nước từ chậu vào phễu Lặp lại thí nghiệm với điều kiện thay nước cất chậu dung dịch nước đường kết cho thấy: - Khi nồng độ nước đường chậu nhỏ phễu: mực dung dịch phễu dâng lên đến độ cao h’ nhỏ h dừng lại - Khi nồng độ nước đường chậu lớn phễu: mực nước đường phễu tụt xuống thấp mực dung dịch chậu, phân tử nước phễu bị “hút” bớt chậu qua màng Nhận xét 2: Mỗi dung dịch có áp suất thẩm thấu định, nước bị hút phía dung dịch có nồng độ lớn Vai trò: Căn vào áp suất thẩm thấu hai dung dịch, người ta đưa khái niệm: đẳng trương, nhược trương, ưu trương sau: Xét hai dung dịch A B có tương ứng Pa Pb - Nếu Pa = Pb A đẳng trương B - Nếu Pa > Pb A ưu trương so với B - Nếu Pa < Pb A nhược trương so với B - Trong thể người, áp suất tổ chức hay quan giảm (do ứ đọng nước, muối …) thể bị co giật, nơn mửa Ví dụ: Khi người bị thương máu nhiều khơng cho bệnh nhân uống nhiều nước làm áp suất máu giảm dễ gây sốc - Nếu áp suất máu có chiều hướng tăng ( rối loạn hấp thu, lượng muối tích lũy tăng…) tổ chức, tế bào có phân bố lại nước gây phù nề (khi nước niêm mạc gây cảm giác khát nước) làm thăng hoạt động hệ thần kinh tổ chức khác người bị phù thường phải ăn nhạt - Khi pha thuốc tiêm, dịch truyền người ta thường dùng dung dịch đẳng trương - Ở ổ nhọt, mưng mủ, phân tử protein bị đứt gẫy làm tăng nồng độ vật chất dẫn đến áp suất tăng, nước từ xung quanh bị hút gây cảm giác căng tức Các loại động vật khác có áp suất thẩm tháu khác cá nước mặn có áp suất thẩm thấu lơn, ếch lại nhỏ người Các loại thực vật hút nước từ đất lên nhờ có áp suất thẩm thấu lơn, đặc biệt loại sa mạc (áp suất thẩm thấu thể lớn khoảng 170at) - Thiết lập cơng thức Đối với dung dịch lỗng (khơng phân li), áp suất thẩm thấu tỉ lệ thuận với nồng độ chất tan nhiệt độ tuyệt đối 𝑃 = 𝐶 𝑅 𝑇 Trong đó: P áp suất thảm thấu dung dịch (atm) C nồng độ dung dịch (mol/l) R số khí 0,082 k.atm/K (Hệ SI, R = 8,31.103 J/Kmol độ) T nhiệt độ tuyệt đối Kelvin Đối với dung dịch phân ly hồn tồn áp suất thẩm thấu tính theo công thức: 𝑃 = 𝑛 𝐶 𝑅 𝑇 Trong đó: n số ion phân tử chất tan phân ly Nếu độ phân ly chất điện phân 𝛼 áp suất thẩm thấu dung dịch tính bằng: 𝑃 = 𝛼 𝑛 𝐶 𝑅 𝑇 - Hiện tượng siêu lọc Định nghĩa: Lọc tượng dung dịch chuyển thành dòng qua lỗ màng ngăn cách tác dụng lực đặt lên dung dịch lực, lực thủy tĩnh, lực ép thành mạch Siêu lọc tượng lọc qua màng ngăn cách với điều kiện sau: + Màng lọc ngăn đại phân tử, đặc biệt Protein có phần tử lượng lớn giá trị giới hạn xác định (Mgh) + Màng cho ion phân tử nhỏ lọt qua + Tác dụng áp suất thủy tĩnh làm thay đổi lưu lượng dòng chất lỏng chuyển động qua màng, làm đổi chiều dòng Bản chất: Trong tượng lọc – siêu lọc dòng vật chất dòng dung dịch tức bao gồm dung mơi chất hòa tan Cơ chế: Dòng vật chất vận chuyển ngược chiều gradien Chiều vận chuyển dòng vật chất trường hợp chiều tổng hợp lực tác dụng lên dung dịch [Động lực: Trong tượng vận chuyển thể phải tiêu tốn lượng ( ví dụ lượng trì lực đẩy tim, co giãn thành mạch )] Vai trò: Sự vận chuyển nước qua thành mao mạch xảy theo chế lọc: huyết áp có khuynh hướng dồn nước máu khoảng gian bào, ngược lại áp suất thẩm thấu keo lại dồn nước từ gian bào qua thành mao mạch vào máu + Trong động mạch huyết áp lớn áp suất thẩm thấu nước từ máu mao mạch, tĩnh mạch áp suất thẩm thấu lớn huyết áp nước từ gian bào qua thành mạch vào máu Sự trao đổi chất thường xảy thành mao mạch tượng siêu lọc mà động lực chênh lệch áp suất hai phía thành mạch + Ở cầu thận xảy tượng siêu lọc: Thành mao mạch thành bọc Bowman gắn với tạo thành màng lọc cầu thận Màng lọc cầu thận giống màng mao mạch khác thể, chức lọc lớn nên có độc xốp lớn 25 lần + Bình thường dịch lọc khơng có hồng cầu lượng protein thấp chúng khơng lọt qua màng, nước phân tử, ion nhỏ xuyên qua màng lọc cầu thận đài bể thận + Khi cầu thận bị bệnh lí, tức màng lọc giảm chức lọc tượng siêu lọc bị phá vỡ dịch lọc ta thấy có phân tử protein (hiện tượng đái máu bênh viêm thận) Trong y học, tượng lọc – siêu sử dụng phổ biến kỹ thuật thẩm phân máu: Đó phương pháp loại bỏ khỏi máu chất có hại bệnh lý sinh (do thiểu thận) chất từ thâm nhập vào ( ví dụ: nhiễm chất độc) Thiết lập phương trình cân Donnan Hệ cân Donnan áp suất thẩm thấu tế bào nào? - Phương trình cân Donnan Trong thể có đại phân tử dạng muối (muối protein), chúng không lọt qua màng tạo áp suất thẩm thấu lên màng Do phân phối lại ion trạng thái cân động hình thành, nên hai phía màng có chênh lệch nồng độ ion ( có khả khuếch tán ) qua màng Một số ion khác lại mà khơng có khả chuyển dịch từ pha đến pha được, tạo thành cân Donnan Cân phụ thuộc vào chất dung dịch, tính thấm chọc lọc ion, kích thước màng, loại điện tích ion hệ sinh vật Ví dụ: Dung dịch protein cho vào bình thứ RCl, ion R+ protein mang điện tích dương có kích thước lớn khơng lọt qua màng ngăn cách hai bình Bình thứ chứa dung dịch muối NaCl, ion Na+ 𝐶𝑙 − dễ dàng qua màng Bình thứ có nồng độ C1, bình thứ hai có nồng độ C2 Ở trạng thái ban đầu ion phân bố bình sau: [𝑅+ ]1 = [𝐶𝑙 − ]1 = 𝐶1 [𝑁𝑎+ ]2 = [𝐶𝑙 − ]2 = 𝐶2 Trạng thái ban đầu RCl NaCl + Na+ C2 𝑅 C1 𝐶𝑙 − C2 𝐶𝑙 − C2 Giả sử sau thời gian, có lượng ion Na+ 𝐶𝑙 − qua màng từ b2 → b1 với nồng độ x Nồng độ ion màng phân bố lại tiến đến trạng thái cân mới, mô tả RCl NaCl [𝑅+ ]1 = 𝐶1 R+ C1 [𝑁𝑎+ ]1 = 𝑥 Na+ x Na+ C2 – x [𝐶𝑙 − ]1 = 𝐶1 + 𝑥 𝐶𝑙 − C1 + x 𝐶𝑙 − C2 – x [𝑁𝑎+ ]2 = [𝐶𝑙 − ]2 = 𝐶2 − 𝑥 Dựa vào phương trình cân Donnan, dịch chuyển ion tạm dừng thì: [𝑁𝑎+ ]1 [𝐶𝑙 − ]1 = [𝑁𝑎+ ]2 [𝐶𝑙− ]2 ⟹ 𝑥(𝐶1 + 𝑥) = (𝐶2 − 𝑥)2 ⟺ 𝑥𝐶1 + 2𝐶2 𝑥 = 𝐶2 𝐶2 ⟹𝑥= (1) 𝐶1 + 2𝐶2 Ta xét trường hợp đặc biệt: + Nếu nồng độ ion R+ hay 𝐶𝑙 − lúc đầu bé (C1C2) so với môi trường bên ngồi, chất khuếch tán qua màng xem không đáng kể: 𝑥≈0 + Nếu nồng độ dung dịch hòa tan hai mơi trường cân (C1=C2) thì: 𝐶2 𝑥= - Hệ cân Donnan Khi tế bào tiếp xúc với dung dịch chất điện ly có loại với gốc protein đại phân tử ion tế bào, tất trường hợp có lượng chất định vào tế bào Dưới ảnh hưởng trình vận chuyển làm cho áp suất thẩm thấu phía bên tế bào ln có giá trị lớn so với môi trường xung quanh Các loại vận chuyển vật chất qua màng tế bào ( thụ động, tích cực, thực bào ẩm bào) động lực, chế hiệu nồng độ ( hoạt động bơm Na – K Biểu thức) - Vận chuyển thụ động trình xâm nhập chất theo tổng đại số vecto loại gradien khơng hao tốn lượng q trình trao đổi chất Vận chuyển thụ động chất qua màng tế bào thực nhiều chế khác nhau, chế khuếch tán chế chủ yếu, ta có loại chế khuếch tán: + Khuếch tán đơn giản + Khuếch tán liên hợp + Khuếch tán trao đổi - Vận chuyển tích cực q trình vận chuyển chất ngược hướng tổng gradien tiêu tốn lượng trình trao đổi chất Gồm chế: + Chuyển dịch nhóm + Vận chuyển tích cực tiên phát + Vận chuyển tích cực thứ phát - So sánh: + Giống nhau: vận chuyển vật chất qua màng + Khác nhau: Đặc điểm Động lực Vận chuyển thụ động Hai bên màng xuất nhiều loại gradien khác nhau: gradien nồng độ, gradien áp suất thẩm thấu, gradien màng, gradien độ hòa tan, gradien điện Vận chuyển tích cực Có tham gia chất mang, ATP, enzim Do tế bào có tính thấm nên dẫn tới phân bố không đồng số ion bên bên màng Cơ chế Chủ yếu khuếc tán Có loại: Gồm chế: -Khuếch tán đơn giản: trình vận -Chuyển dịch nhóm: chất chuyển theo hướng gradien nồng độ, vận chuyển bị thay đổi qua phân tử nước anion thường khuếch tạo thành liên kết đồng hóa trị tán theo chế mới, lượng cần thiết để tạo Theo định luật Fick ta có: chất 𝑑𝑚 𝑑𝐶 -Vận chuyển tích cực tiên phát tạo = −𝐷 𝑆 liên kết đồng hóa trị 𝑑𝑡 𝑑𝑥 𝑑𝑚 chất mang, lượng để vận : tốc độ khuếch tán vật chất 𝑑𝑡 chuyển diễn lượng cần (gam/giây) thiết để làm thay đổi hình dáng chất D: hệ số khuếch tán (𝐶𝑚−1 𝑠 −1 ) mang S: diện tích bề mặt màng tế bào nơi vật -Vận chuyển tích cực thứ phát: chất thấm qua (cm2) chất vận chuyể cách tích 𝑑𝐶 cực Theo kết nghiên cứu : gradien nồng độ 𝑑𝑥 [Dấu trừ vế phải thể khuếch tán chất vận chuyển ion Na+, K+ đoạn: vật chất theo chiều từ nơi có nồng độ trải qua giai + 𝑀1 + 𝑁𝑎 + 𝑀𝑔𝐴𝑇𝑃 cao tới nơi có nồng độ thấp] ⇄ 𝑁𝑎𝑀1 ~𝑃𝑀𝑔++ -Khuếch tán liên hợp: trình vận + 𝐴𝐷𝑃 chuyển chất qua màng theo gradien nồng 𝑥 𝑁𝑎𝑀 ~𝑃 ⇔ 𝑁𝑎𝑀2 ~𝑃 độ phân tử vật chất lọt qua màng 𝑁𝑎𝑀2 ~𝑃 ⇄ 𝑀2 ~𝑃 + 𝑁𝑎+ gắn với phân tử khác gọi chất mang Các phân tử glucoza, glyxerin, 𝑀2 ~𝑃 + 𝐾 + ⇄ 𝐾𝑀2 ~𝑃 axit amin Vận chuyển theo chế phụ thuộc kết hợp phân ly phức 𝑦 𝐾𝑀 ~𝑃 ⇔ 𝐾𝑀1 ~𝑃 chất 𝐾𝑀1 ~𝑃 ⇄ 𝑀1 + +𝐾 + -Khuếch tán trao đổi: q trình vận chuyển chất có tham gia chất mang Ví dụ q trình trao đổi ion Na+ tế bào hồng cầu Đầu tiên chất mang liên kết với Na+ tế bào, sau vận chuyển bên màng Ở bên ngoài, Na+ nội bào giải phóng Na+ có sẵn mơi trường bên ngồi kết hợp với chất mang đưa vào nội bào Trong tế bào Na+ có nguồn gốc từ mơi trường ngồi giải phóng chất mang lặp lại q trình trao đổi ion Quá trình khuếch tán trao đổi Na+ đảm bảo nồng độ Na+ hai phía màng không thay đổi Hiệu nồng độ Các chất bên thể dạng dung dịch xem hệ gồm phase không trỗn lẫn vào nhau, phase lipit protein nước muối… Sự phân bố chất hòa tan lipit nước tuân theo phân bố Nerst 𝐶1 = 𝑘 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡 𝐶2 C1, C2 nồng độ chất phase 1, phụ thuộc vào chênh lệch nồng độ màng Chiều vận chuyển phụ thuộc vào tương quan gradien vùng màng, mức độ trao đổi chất, tương quan trình tổng hợp phân hủy đại phân tử Vận chuyển tích cực khơng phụ thuộc vào nồng độ mà phụ thuộc vào chất mang lượng Hiện tượng vận chuyển xảy theo hướng ngược chiều gradien nồng độ ngược chiều gradien điện hóa chất ion - Thực bào: Đa số tế bào trạng thái tự sinh vật đơn bào (tảo) hay nằm thành phần mô sinh vật đa bào (mơ cơ, mơ gan, mơ ruột non ) thực bào Thực bào tượng tế bào có khả hấp thụ hạt vi khuẩn, virus - Quá trình thực bào thường xảy giai đoạn + Giai đoạn 1: Tế bào hấp phụ hạt giữ hạt bề mặt màng tế bào + Giai đoạn 2: Màng tế bào uốn lõm vào phía tế bào chất để bọc lấy hạt cần đưa vào nội bào - Cơ chế thực bào để hấp phụ chất dinh dưỡng hay gặp lồi sinh vật tiến hóa thấp vi sinh vật, tảo, động vật nguyên sinh (amip) Ở sinh vật tiến hóa cao động có vú người, thực bào có ý nghĩa để bảo vệ thể Ở động vật có vú bạch cầu hạt, tế bào Kuffer có hoạt động thực bào thường xuyên tiêu diệt vi khuẩn, virus thể bị nhiễm tiêu diệt tế bào hồng cầu già, mảnh xác tế bào bị thương tổn - Uống bào: tượng tế bào có khả hút giọt chất lỏng giọt mỡ vào nội bào - Quá trình uống bào diễn theo giai đoạn: + Giai đoạn 1: Hấp phụ giọt chất lỏng lên bề mặt màng tế bào + Giai đoạn 2: Màng tế bào uốn lõm vào phía tế bào chất để bọc lất giọt chất lỏng, tạo không bào để đưa vào nội bào 10 Mô tả thí nghiệm, đặc điểm điện nghỉ Nêu điểm lý thuyết ion màng điện nghỉ Viết cơng thức giải thích ý nghĩa *Điện nghỉ: Điện nghỉ đo tế bào trạng thái nghỉ ngơi (tế bào khơng bị kích thích) *Mơ tả thí nghiệm: - TN1: đặt điện cực bề mặt sợi thần kinh - TN2: chọc điện cực qua màng vào sâu tế bào, điện cực đặt bề mặt sợi thần kinh - TN3: chọc điện cực xuyên qua màng Kết thí nghiệm: thí nghiệm 1,3 khơng có chênh lệch điện Thí nghiệm xuất hiệu điện điện cực ⟹ Giữa mặt ngồi tế bào khơng bị tổn thương mơi trường bên ngồi khơng có chênh lệch điện Ngược lại phần bên tế bào mơi trường bên ngồi ln ln tồn hiệu điện Ví dụ: Điện nghỉ tế bào thần kinh mực ống -70mV Nguyên nhân chênh lệch nồng độ Na+, K+ hai bên màng, tính thấm màng ion K+ (cổng Kali mở để ion kali từ ngoài), lực hút tĩnh điện ion trái dấu, hoạt động bơm Na – K * Điện nghỉ có đặc điểm sau: - Mặt màng tế bào sống ln có điện âm so với mặt ngồi, tức điện nghỉ có chiều khơng đổi - Điện nghỉ có độ lớn biến đổi chậm, giảm theo thời gian 12 (Nếu sử dụng kỹ thuật ghi đo tốt trì để độ lớn điện nghỉ không đổi nhiều thí nghiệm, giá trị điện nghỉ nhỏ hoạt động chức tế bào bắt đầu giảm) * Những điểm lý thuyết ion màng điện nghỉ: - Bernstein: điện nghỉ kết phân bố không ion hai phía màng tế bào + Ở trạng thái tĩnh, màng không thấm ion Na+ Cl- mà cho ion K+ lọt qua + Ngoài ra, màng có tính bán thấm tính thấm màng loại ion khác nhau, yếu tố tạo nên điện tĩnh - Boyler Conwey: màng thấm đồng thời ion K+ Cl+ Ở trạng thái tĩnh, ion Na+, K+, Cl- phân bố trở lại phía màng + Điện tĩnh (Us) xác định tỷ số nồng độ loại ion khuếch tán qua màng + Do tính bán thấm màng loại ion mà có phân bố lại điện tích chúng hai phía màng (phía màng tích điện âm, phía ngồi màng tích điện dương) Cơng thức: 𝑅𝑇 [𝐾 + ]0 𝑅𝑇 [𝐶𝑙 − ]𝑖 𝑈𝑠 = 𝑙𝑛 = 𝑙𝑛 𝑍𝐹 [𝐾 + ]𝑖 𝑍𝐹 [𝐶𝑙 − ]0 Trong đó: [K+]0 [Cl-]0 nồng độ ion bên tế bào [K+]i [Cl-]i nồng độ ion phía bên tế bào Z: hóa trụ ion tự F: số Faraday R: số khí lý tưởng T: nhiệt độ tuyệt đối môi trường Us: điện tĩnh - Goldmann: + Màng tế bào có tính đồng cấu trúc điện trường tác dụng lên màng vị trí khổng đổi + Dung dịch điện ly dịch sinh vật coi dung dịch lý tưởng + Màng có tính chất bán thấm khơng phải hồn tồn tuyệt đối, tức cho ion qua ion khác khơng thể qua + Các ion natri có tham gia vào trình hình thành nên điện tĩnh Do cơng thức điện tĩnh Goldmann xác định lại sau: 𝑅𝑇 𝑃𝐾 [𝐾 + ]0 + 𝑃𝑁𝑎 [𝑁𝑎+ ]0 + 𝑃𝐶𝑙 [𝐶𝑙 − ]𝑖 𝑈𝑠 = 𝑙𝑛 𝐹 𝑃𝐾 [𝐾 + ]𝑖 + 𝑃𝑁𝑎 [𝑁𝑎+ ]𝑖 + 𝑃𝐶𝑙 [𝐶𝑙 − ]0 Trong đó: Pk, PNa, PCl hệ số thấm ion Kali, Natri, Clo F: số Faraday R: số khí lý tưởng T: nhiệt độ tuyệt đối mơi trường 13 Us: điện tĩnh  Bằng phương pháp đồng vị phóng xạ đánh dấu cho ta kết sau: - Màng tế bào thấm tốt ion K+, Cl- thấm với ion Na+  Từ kết thực nghiệm, Hodgkin Keynes khẳng định cách chắn rằng: “Màng tế bào thấm ion natri, khơng thể bỏ qua được” Mơ tả thí nghiệm điện hoạt động Vẽ đặc tuyến rõ giai đoạn hình thành Giải thích xuất hiệu điện ion màng * Khảo sát xuất điện hoạt động phương pháp sau: a) Phương pháp đo pha: b) Phương pháp đo pha: Là phương pháp ghi đo điện hoạt động cách dùng điện cực đặt vị trí (2) vi điện cực khác cắm xuyên qua màng đặt vị trí (3) Sau kích thích vị trí (1) khảo sát sóng hưng phấn kích thích truyền dọc theo đối tượng nghiên cứu (tế bào, sợi ) hình: - Khi chưa kích thích, điện cực (2) vi điện cực (3), có xuất chênh lệch điện thế, điện nghỉ sợi TK Điện có giá trị khoảng -60mV 100mV 14 - Khi kích thích vị trí (1), sóng hưng phấn lan truyền đến vị trí (2) hiệu điện tăng dần lên từ giá trị điện âm đến giá trị không Hiệu điện tăng nhanh đạt tới giá trị cao điện khơng (U=0) sóng hưng phấn đến vị trí (2) - Khi sóng hưng phấn truyền từ vị trí (2)  (3) hiệu điện hoạt động pha giảm trở lại điện nghỉ lúc ban đầu (-80mV) Vậy điện hoạt động pha biến đổi nhanh chóng điện nghỉ tác dụng tác nhân kích thích Dạng điện hoạt động pha biến đổi theo thời gian sợi thần kinh, biểu diễn hình sau: - Các giai đoạn hình thành: 15 + Giai đoạn khử cực (đoạn AA’): Lúc hiệu điện phía màng biến đổi từ giá trị điện nghỉ đến điểm có điện (U=0 mV) + Giai đoạn khử cực (đoạn A’BB’): hiệu điện phía màng vượt giá trị điện không, tiếp tục biến đổi phía có điện dương + Giai đoạn phân cực lại (đoạn B’C): hiệu điện phía màng giảm trở lại giá trị điện nghỉ + Giai đoạn phân cực (đoạn CD): giai đoạn ứng với lúc hiệu điện phía màng có giá trị âm điện nghỉ Nếu kích thích có cường độ đủ lớn ta nhận thấy rằng: - Trong thời gian xuất pha lên điện màng vượt giá trị điện không, ta thấy có đảo cực điện màng - Trong pha xuống, màng có phân cực lại Điện hoạt động pha phụ thuộc vào khoảng cách điện cực phụ thuộc nhiều vào tốc độ dẫn truyền hưng phấn Các nhà nghiên cứu Erlange Gatse chứng minh rằng: “ Điện hoạt động ghi từ thần kinh tổng điện lan truyền sợi tơ cấu tạo nên sợi trục thần kinh đó” * Giải thích xuất điện hoạt động ion màng: - Màng tế bào có tính thấm chọn lọc ion nên trạng thái tĩnh tạo hiệu điện tính theo phương trình Goldman (PK : PNa : PCl = : 0,04 : 0,45) Khi tế bào trạng thái hưng phấn, tính thấm chọn lọc màng thay đổi (PK : PNa : PCl = 1: 20 : 0,45) Cụ thể giai đoạn đầu điện hoạt động, tính thấm màng ion Na+ tăng vọt lên, sau tính thấm lại tăng chậm 16 ion K+ Sự thay đổi không xảy lúc lệch pha Do thay đổi tính thấm, ion Na+ thấm qua màng vào tế bào, dòng điện ion tạo lớn màng tb bị khử cực mạnh - Quá trình khử cực tiếp diễn hiệu điện màng vượt giá trị 0, tiến tới giá trị xấp xỉ với điện chênh lệch nồng đồ ion Na+ phía màng UNa = 𝑅𝑇 𝐹 [𝑁𝑎+ ]𝑛𝑔𝑜à𝑖 ln [𝑁𝑎+]𝑡𝑟𝑜𝑛𝑔 - Tiếp tính thấm màng với ion Na+ lại bị ức chế, tính thấm lại tăng ion K+ Dòng ion K+ từ tế bào theo gradient nồng độ tăng cường làm cho điện tích phía màng ngày âm nhiều hơn, nghĩa màng bị phân cực lại Hiệu điện màng trở giá trị điện nghỉ chút, tượng q phân cực Hình trình bày biến đổi dòng ion K+, Na+ trình tạo điện hoạt động Giai đoạn trình quang sinh Trình bày qui luật hấp thụ (Lcimbert), phát quang, di chuyển lượng * Các giai đoạn trình quang sinh học: - GĐ 1: Hấp thụ lượng tử ánh sáng sắc tố tế bào (như tế bào que, tế bào nón) gây nên trạng thái hưng phấn hay gọi trạng thái kích thích - GĐ 2: Khử trạng thái kích thích điện tử phân tử Giai đoạn xảy trình sau: + Thải hồi lượng qua trình quang lý (như phát huỳnh quang hay lân quang) + Thải hồi lượng qua q trình quang hóa dẫn tới hình thành nên sản phẩm quang hóa khơng bền vững Đối với q trình quang hợp sản phẩm NADPH ATP 17 - GĐ 3: Diễn phản ứng trung gian không cần tới chiếu sáng (gọi phản ứng tối) với tham gia sản phẩm quang hóa khơng bền vững nói để tạo thành sản phẩm quang hóa bền vững (với q trình quang hợp, hydratcacbon) - GĐ 4: Hiệu ứng sinh học cuối biểu sinh lý cảm nhận màu sắc, vật, sinh trưởng phát triển…  Giai đoạn hấp thụ lượng tử ánh sáng giai đoạn khử trạng thái kích thích điện tử phân tử, đặc trưng chung cho tất phản ứng quang sinh vật ( Sơ đồ biểu diễn mức lượng phân tử bước chuyển mức lượng đó) * Qui luật hấp thụ: - Sự hấp thụ ánh sáng vật chất biểu diễn chỗ cường độ ánh sáng bị yếu sau xuyên qua lớp vật chất nghiên cứu Lambert sau Beer tìm qui luật hấp thụ ánh sáng vật chất: Sự biến đổi cường độ ánh sáng qua lớp mỏng vật chất tỷ lệ với cường độ ánh sáng chiếu nồng độ hệ số k, đặc trưng cho khả hấp thụ vật chất Biểu thức toán học ĐL Lambert – Beer viết sau: I= 𝐼0 𝑒 −𝑘𝐶𝑙 Trong đó: I0: Cường độ ánh sáng tới C: Nồng độ vật chất l: Chiều dày vật chất (cm) * Sự phát quang: Phân tử sau hấp thụ lượng ánh sáng để chuyển lên trạng thái kích thích có mức lượng S1 S2 có giá trị lớn mức lượng ban đầu phân tử S0 Trong khoảng 10-13 giây, phân tử mức lượng E2 phải giải phóng phần lượng dư thừa qua đường thải nhiệt mơi trường để trở trạng thái kích thích có mức lượng thấp S1 Khi Phân tử mức lượng S1 trở mức lượng S0 qua đường sau: Quá trình tỏa nhiệt 18 S1 Phát huỳnh quang Phát lân quang Vận chuyển lượng Cung cấp lượng cho phản ứng quang hóa * Sự vận chuyển lượng : Phân tử hấp thụ lượng ánh sáng chuyển từ mức lượng thấp S0 lên mức lượng cao S1 Khi phân tử chuyển từ mức lượng S1  S0, qua đường thải nhiệt, phát huỳnh quang hay lân quang, chuyền lượng cho phân tử khác Giả sử phân tử trạng thái kích thích chất cho lượng (ký hiệu M1*) chất nhận lượng phân tử trạng thái (ký hiệu M0) trình chuyền lượng viết dạng: M1* + M0  M1 + M0* M0* phân tử trạng thái kích thích có mức lượng cao so với lượng phân tử M0 Quá trình chuyền lượng trình vật lý, khơng kèm theo biến đổi hóa học không cần M1 va chạm với M0 Sự chuyền lượng xảy theo nhiều chế xét chế chuyền lượng theo cộng hưởng cảm ứng Để có chuyển lượng theo chế cần có số điều kiện sau: - Chất cho lượng M1* phải có khả phát huỳnh quang đặc trưng cường độ phát quang J - Phổ huỳnh quang chất cho M1* phải có vùng chung với phổ hấp thụ chất nhận M0, đặc trưng mật độ quang học (D) - Khoảng cách chất cho M1* chất nhận lượng M0 phải nhỏ giá trị tới hạn cho phép Ở số điều kiện khoảng cách trung bình chất cho chất nhận lượng đạt khoảng cách từ 20 đến 100A0 M1* chuyền toàn lượng cho M0, tức hiệu suất chuyển lượng Cho biết tính chất siêu âm ứng dụng điều trị - chuẩn đốn: * Đặc điểm, tính chất sóng siêu âm: - Sóng âm lan truyền qua tất môi trường vật chất thể khí, lỏng, rắn (khơng lan truyền chân khơng) 𝑣= 𝜌 : mật độ môi trường 𝛼 : hệ số đàn hồi môi trường 𝑣 = 331,2 + 0,6𝑡 𝐶 19 √𝛼𝜌 - Khi sóng âm truyền từ môi trường sang môi trường khác mặt phân giới xảy tượng phản xạ, khúc xạ giống ánh sáng - Do bước sóng âm dài nên tượng nhiễu xạ thường hay gặp Nhờ tượng nhiễu xạ mà âm vòng qua vật cản dễ dàng - Cường độ âm điểm đại lượng biểu thị lượng truyền đơn vị thời gian qua đơn vị điện tích đặt vng góc với phương truyền âm I [𝑊/𝑚2 ] - Trong môi trường nào, xảy tượng cộng hưởng Nếu có nguồn âm có tần số dao động riêng nhau, cách khoảng  có cộng hưởng * Ứng dụng điều trị - chuẩn đoán: a) Ứng dụng siêu âm điều trị: - Sự hấp thụ NL siêu âm môi trường thể tăng nhiệt độ Mức tăng nhiệt độ phụ thuộc vào tỉ nhiệt môi trường, nhiệt độ mơi trường ngồi…Lợi dụng đặc tính này, người ta dùng siêu âm làm dãn mạch máu ngoại biên để tăng cường tính thẩm thấu tế bào biểu bì, có tác dụng chống viêm - Lúc qua mặt phân giới môi trường, siêu âm tạo nên sức ép vào mặt Sức ép tỉ lệ thuận với NL luồng siêu âm tới, vào khoảng 1G/cm2 Vì nhúng đầu phát siêu âm vào nước, siêu âm bị chấn động, cách xoa bóp tế vi, tác dụng quí điều trị chứng viêm tế bào - Dùng tượng tạo thành lỗ để chống đơng máu, diệt trùng - Vì siêu âm truyền qua mô thể, làm cho tb bị chấn động, thể hấp thu siêu âm lượng nhiệt đáng kể nên người ta dùng để chữa số bệnh, ngồi da mà sâu +Những bệnh chữa siêu âm có hiệu chứng đau dây TK, đặc biệt dây TK tọa, thấp khớp, … + Gần người ta bắt đầu dùng sóng siêu âm có cường độ lớn (1,4x107 W/cm2) để phá hủy tổ chức bệnh sâu như: sỏi thận, u tuyến,… b) Ứng dụng chẩn đốn: Siêu âm ứng dụng vào chẩn đoán bệnh nhờ đặc điểm sau: - Có thể tạo chùm siêu âm song song hội tụ vào khoảng nhỏ, phân kỳ 20 - Chùm siêu âm song song truyền qua môi trường, bị môi trường hấp thụ, cường độ giảm theo qui luật Trên thực tế dùng siêu âm chẩn đoán theo hướng sau: Chẩn đốn hình ảnh siêu âm Áp dụng vào nguyên lý tạo hình ảnh siêu âm, người ta chia kiểu - Sóng xung phản xạ A + Là pp ghi đo sóng phản xạ bình diện Được thể thành dấu hiệu hình parabol ngược có độ cao, độ rộng hẹp khác Căn vào đặc điểm sóng xung thời gian xuất mà ta chẩn đoán bệnh + Phương pháp hay dùng để tìm dị vật, ổ áp xe, tụ máu não, khoa phụ sản - Sóng xung phản xạ kiểu B + Là pp xung phản xạ bình diện Các sóng xung phản xạ biểu chấm có độ sáng khác tùy thuộc cường độ sóng xung phản xạ kiểu B áp dụng rộng rãi kiểu A chẩn đoán bệnh gan, mật, mắt, sọ não, tim… - Ngồi siêu âm chẩn đốn kiểu TM (hay kiểu M) + Đây nghiên cứu cấu trúc mô tạng trạng thái động (tim, mạch, ) sở phương pháp chụp cắt lớp siêu âm Chẩn đoán chức dựa vào ứng Doppler - Phương pháp thường dùng để chẩn đốn bệnh tuần hồn ngoại biên viêm tắc động mạch, tĩnh mạch, xoang, rò động mạch… VD: thă khám mạch máu lớn hiệu hứng Doppler ( biểu đường cong phản ánh tốc độ tức thời máu nơi thăm khám Ở trạng thái bình thường mạch máu có đường cong đặc trưng liên quan rõ rệt với đường kính vùng tưới máu 10 Bản chất vật lý sóng âm siêu âm, đặc trưng cảm giác âm chế nghe: * Bản chất vật lý sóng âm siêu âm: a) Bản chất âm - Âm dao động phân tử môi trường đàn hồi, truyền theo loại sóng dọc (v=16÷20.000Hz) 21 Hạ âm: f < 16Hz Siêu âm: f > 20.000Hz b) Bản chất sóng âm - Sóng âm lan truyền qua tất môi trường vật chất thể khí, lỏng, rắn (khơng lan truyền chân không) 𝑣= √𝛼𝜌 𝜌 : mật độ môi trường 𝛼 : hệ số đàn hồi môi trường 𝑣 = 331,2 + 0,6𝑡 𝐶 - Khi sóng âm truyền từ mơi trường sang mơi trường khác mặt phân giới xảy tượng phản xạ, khúc xạ giống ánh sáng - Do bước sóng âm dài nên tượng nhiễu xạ thường hay gặp Nhờ tượng nhiễu xạ mà âm vòng qua vật cản dễ dàng - Cường độ âm điểm đại lượng biểu thị lượng truyền đơn vị thời gian qua đơn vị điện tích đặt vng góc với phương truyền âm I [𝑊/𝑚2 ] - Trong môi trường nào, xảy tượng cộng hưởng Nếu có nguồn âm có tần số dao động riêng nhau, cách khoảng  có cộng hưởng c) Bản chất siêu âm: - Sóng siêu âm có tần số lớn (bước sóng ngắn) nên nguồn phát có kích thước nhỏ, chùm siêu âm phát có tiết diện hẹp, khơng bị nhiễu xạ nên truyền thẳng Do cấu tạo hình học đầu phát  chùm siêu âm hội tụ - Khả truyền chất lỏng lớn, bị chất khí hấp thụ mạnh - Sóng siêu âm phản xạ chỗ khơng đồng - Sóng siêu âm truyền qua môi trường I = 10.e-∝.x Với e = 2,71828…còn ∝ tỉ lệ với v^2, 1/p v^3 * Cảm giác âm: 22 a) Độ cao âm: đặc trưng sinh lí âm gắn liền với tần số âm f   âm (trong) f   âm trầm (đục) Người bình thường phân biệt độ cao: 40 ÷ 4000Hz Một âm dù to hay nhỏ có tần số định không thay đổi b) Âm sắc: đặc trưng sinh lý âm, giúp ta phân biệt âm nguồn khác phát Âm sắc có liên quan mật thiết với đồ thị dao động âm đặc trưng thành phần dao động hình sin: 𝑝 = 𝑝0 sin 2𝜋𝑣𝑡 (p : áp suất gây màng nhĩ) c) Độ to: đặc trưng cảm giác mạnh hay yếu dao động âm: ∆𝑙 𝑙 > 0,1: để nhận thức âm có thay đổi độ to Tai thính nhất, tần số âm: 1000𝐻𝑧 ÷ 5000𝐻𝑧 (có thể nghe cường độ âm 10-12 W/m2) + Sự biến thiên độ to âm tỷ lệ với lg cường độ dao động âm gây cảm giác âm * Cơ chế nghe: - Khi sóng âm truyền tới tai ngồi, thay đổi áp suất dao động làm cho phân tử màng nhĩ dao động theo - Dao động truyền đến cửa sổ bầu dục tai giữa, thông qua hệ thống xương Dao động phân tử cửa sổ bầu dục làm chuyển động ngoại dịch perilympho chứa ốc tai - Hệ thống xương có tác dụng khuếch đại áp lực âm (giống đòn bẩy) vừa bảo vệ tai trước âm có cường độ lớn 11.Tính chất loại tia α,β,γ đặc điểm loại tia lượng, khả đâm xuyên ion hóa Viết cơng thức định luật phân rã phóng xạ * Tia gamma: Tia gamma có 𝜆 < 1A0 phát phân rã hạt nhân nguyên tử Coban thành nguyên tử Niken theo phản ứng sau: 60 C0  60Ni + 𝛾1 + 𝛾2 𝑇𝑖𝑎 𝛾1 : Có lượng 1,17 MeV (Mega electon Vơn) 𝑇𝑖𝑎 𝛾2 : Có lượng 1,33 MeV (1 MeV = 106 eV) 23 * Tia anpha: - Tia anpha phát biến đổi hạt nhân nguyên tử Radi (Ra) thành nguyên tử Radon (Rn) phát tia anpha theo phản ứng: 226 88𝑅𝑎 → 222 86𝑅𝑛 + 𝑝ℎá𝑡 𝑟𝑎 ℎạ𝑡 𝛼 - Hạt 𝛼 hạt nhân nguyên tử Heli ( 42𝐻𝑒) Thông thường nguyên tố phóng xạ phát hạt 𝛼 có mức lượng xác định Song có trường hợp nguyên tố phóng xạ phát hai loại tia 𝛼 có lượng khác Như vd trên, biến đổi hạt nhân 222 nguyên tử 226 88𝑅𝑎 → 86𝑅𝑛 phát tia 𝛼 có E=4,77 MeV chiếm 94,3% E=4,59 MeV chiếm 5,7% - Hạt 𝛼 mang điện tích dương nên có khả ion hóa cao lại có khối lượng tương đối lớn nên khả xun sâu yếu - Trong khơng khí, hạt 𝛼 có lượng từ  10MeV - Quãng đường hạt 𝛼 đạt từ  5cm - Vận tốc hạt 𝛼 đạt tới vạn km/giây * Tia Bêta Có loại: - Beta âm (𝜷− ): Khi hạt nhân nguyên tử thừa notron, chuyển trạng thái ổn định cách chuyển notron thành proton phát điện tử (gọi Beta âm) notriono (𝛾) thể trung hòa điện, có lượng thấp Phản ứng xảy sau: 𝑛 → 𝑝 + 𝑒− + 𝛾 32 Vd: Sự phân rã photpho ( 32 15𝑃) thành lưu huỳnh ( 16𝑃) phát tia Beta âm theo phản 32 32 − ứng sau: 15𝑃 → 16𝑆 + 𝑒 Điện tử (e-) phát có lượng cực đại Emax =1,7MeV Trên thực tế để tính lượng phân rã (𝛽 − ) người ta qui ước lấy giá trị lượng trung bình (𝐸) 1/3 lượng cực đại Trong ví dụ ta có 𝐸 = 1,7𝑀𝑒𝑉 ≈ 0,57𝑀𝑒𝑉 Điện tử mang điện tích âm chuyển động với vận tốc vạn km/giây - Phân rã beta dương (𝜷+ ): hạt nhân nguyên tử thừa proton, chuyển trạng thái ổn định cách chuyển proton thành notron phát pozitron (e+), gọi phân rã beta dương kèm theo thể notrino (𝛾) theo phản ứng: 𝑝 → 𝑛 + 𝑒+ + 𝛾 24 30 Vd: Sự phân rã photpho ( 30 15𝑃) thành silic ( 14𝑃) phát tia beta dương theo phản ứng: 30 30 15→ 14𝑆𝑖 + 𝑒+ + 𝛾 Pozitron có khối lượng khối lượng điện tử mang điện tích dương So với điện tử pozitron khơng bền, dễ kết hợp với điện tử (gọi hủy gặp) phát hai lượng gamma có lượng 0,51MeV * Cơng thức biểu diễn định luật phân rã phóng xạ: 𝑁 = 𝑁0 𝑒 −𝜆𝑡 Trong đó: N: hạt nhân thời điểm t N0: số hạt nhân mẫu phóng xạ tồn vào lúc t = 𝜆: số dương gọi số phóng xạ, đặc trưng cho chất phóng xạ xét 12 Trình bày hiệu ứng xảy tia 𝜸 tương tác với vật chất: Tùy theo mức NL tia mà tương tác với vật chất theo hiệu ứng sau: Hiệu hứng quang điện: Hiệu ứng chủ yếu xảy tia X 𝛾 có NL từ 0,01  0,1MeV Vì photon có NL thấp nên khơng thể xuyên sâu mà va chạm với điện tử (e-) vành Photon truyền toàn NL cho điện tử đánh bật điện tử khỏi quĩ đạo để trở thành điện tử tự do, gọi quang điện tử NL quang điện tử xác định: E = ℎ𝛾 − 𝐸0 ℎ𝛾 :NL photon E0 :NL cần thiết để đánh bật điện tử khỏi vành Quang điện tử có NL lại tiếp tục gây ion hóa nguyên tử vật chất khác Hiệu ứng Compton Hiệu ứng chủ yếu xảy với tia phóng xạ có NL lớn 0,1MeV  5MeV Do có NL cao so với hiệu ứng quang điện nên photon đánh bật điện tử khỏi quĩ đạo (gọi điện tử Compton), photon bị phần NL bị lệch hướng ( gọi tia thứ cấp có NL ℎ𝛾 ′ ) 25 Điện tử Compton tai thứ cấp tùy thuộc vào NL mà chúng có, lại tiếp tục gây ion hóa hay bị dần NL đường Hiệu ứng tạo cặp electron (e-) pozitron (e+) Hiệu ứng tạo cặp xảy với tai X tia (𝛾) có mức NL E > 1,022𝑀𝑒𝑉 Khi photon xuyên sâu vào hạt nhân nguyên tử, đánh bật electron (e-) pozitron (e+) Hai hạt có khối lượng mang điện tích trái dấu nên dễ dàng kết hợp với nhau, gây hủy cặp, giải phóng NL E = 0,511MeV dạng tia (𝛾) Tia (𝛾) tạo thành lại tiếp tục tương tác với vật chất theo hiệu ứng quang điện hay Compton 26