Методична вказівка
для студентів 1-го курсу фармацевтичного факультету
Заняття №2 (практичне 6 год.)
Теми: I.Термодинаміка біологічних систем
II.Транспорт речовин через мембрани.
III.Мембранні потенціали спокою та дії.
Мета: Вивчити основи термодинаміки біологічних систем,механізми транспорту речовин через мембрани та генерації потенціалів спокою та дії.
Професійна орієнтація студентів:
Важливою властивістю живих організмів є здатність перетворювати і запасати енергію в різноманітних формах. Загальні закони перетворення енергії вивчає термодинаміка. Вважають,що в живих клітинах є дві форми уніфікованої енергії-хімічна(АТФ) і фізична (мембранних потенціалів). Обмін речовиною та енергією між клітиною і середовищем відбувається завдяки проникності мембрани. Порушення транспорту речовин через біологічні мембрани зумовлює різні патології. Ефективність дії лікарських препаратів залежить від проникності клітинної мембрани. Процеси метаболізму, генерації біопотенціалів,поширення нервового імпульсу теж пов’язані з транспортом речовин через клітинні мембрани.
Методика виконання практичної роботи:
I. Термодинаміка біологічних систем.
Робота 1.Визначення параметрів біологічних систем поблизу стану термодинамічної рівноваги.
II.Трансорт речовин через мембрани.
Робота 2.Вивчення пасивного транспорту речовин через мембрани.
Робота 3.Вивчення активного транспорту речовин через мембрани.
III.Мембранні потенціали спокою та дії.
Робота 4. Розрахунок значень мембранних потенціалів спокою.
Робота 5. Вивчення механізму генерації та розповсюдження потенціалів дії.
Програма самопідготовки студентів
I.Термодинаміка біологічних систем.
1. Рівноважна термодинаміка.
а-типи і параметри термодинамічних систем;
б-закони термодинаміки;
в-характристичні функції;
2.Термодинаміка біологічних систем поблизу рівноваги.
а-лінійний закон;
б-принцип симетрії кінетичних коефіцієнтів Онзагера;
в-спряженість потоків. Теорема Пригожина.
II.Транспорти речовин через мембрани.
3.Пасивний транспорт речовин через мембрани
а-дифузія нейтральних молекул і іонів;
б-осмос,фільтрація;
в-полегшена дифузія.
4.Активний транспорт речовин через мембрани.
а-молекулярна організація активного транспорту;
б-робота натрій-калієвого насосу.
III.Мембранні потенціали спокою та дії.
5.Мембрані потенціали спокою.
а-дифузійні та мембранні потенціали. Потенціал Нернста;
в-стаціонарний потенціал Гольдмана-Ходжкіна-Катца.
6.Мембранні потенціали дії.
а-механізми генерації потенціалів дії;
б-поширення потенціалу дії.
Семінарське обговорення теоретичних питань
Тестові завдання та ситуаційні задачі
1.Основу структури біологічних мембран складають:
А. шар білків;
B. вуглеводи;
C. подвійний шар фосфоліпідів;
D. амінокислоти;
E. подвійна спіраль ДНК.
2.В’язкість ліпідного шару мембран близька до в’язкозті:
A. води;
В. спирту;
С. ацетону;
D. етанолу;
Е. рослинної олії.
3.Щільність потоку речовини має розмірність:
А. моль/м3;
В. моль/м2с;
С. моль/м;
D. моль/л;
Е. моль/с.
4. Рівняння Нернста –Планка описує процес:
А. активного транспорту;
В. пасивного транспорту;
С. осмосу;
D. фільтрації;
Е. дифузії іонів.
5.Коефіцієнт проникності речовин через мембрану має розмірність:
А. м/с;
В. м/с2;
С. м2/с;
D. м2/с2;
Е. с/м
6. Рівноважний потенціал спокою описується рівнянням:
А. Фіка;
В. Нернста – Планка;
С. Гольдмана;
D. Нернста;
Е. Планка.
7. Нехай мембранна різниця потенціалів складає 58 мВ при температурі 20 град. Якою вона буде при температурі 35 град?
Вихідний рівень знань та вмінь перевіряється шляхом розв’язування ситуаційних задач з кожної теми,відповідями на тести та конструктивні запитання.
Студент повинен знати:
1.Співвідношення між термодинамічними силами та потоками.
2.Лінійний закон. Принцип симетрії кінетичних коефіцієнтів Онзагера.
3.Види пасивного транспорту речовин через мембрани.
4.Механізми активного транспорту речовин через мембрани.
5.Рівноважні та стаціонарні потенціали спокою.
6.Механізми генерації та поширення потенціалу дії.
Студент повинен вміти:
1.Аналізувати співвідношення між термодинамічними силами і потоками.
2.Охарактеризувати види та закономірності пасивного та активного транспорту речовин через мембрани.
3.Пояснити механізми генерації потенціалів спокою на дії.
Джерела інформації :
А- Основні:1. Марценюк В. П., Дідух В. Д., Ладика Р. Б., Сверстюк А. С., Андрущак І. Є., Чернецький Д. В. Підручник „Медична та біологічна фізика” Тернопіль: Укрмедкнига, 2012.
2.Марценюк В. П., Дідух В. Д., Ладика Р. Б., Баранюк І.О., Сверстюк А. С., Сорока І.С., Наумова Л.В.. Підручник „Медична біофізика і медична апаратура” Тернопіль: Укрмедкнига, 2008.3. Матеріали для підготовки студентів до практичної роботи, подані на сайті Тернопільського державного медичного університету ім. І.Я. Горбачевського: http://www.tdmu.edu.te.ua
В- Додаткові: 1.Кміт Я.М. Медична і біологічна фізика: Підруч.-Львів: Світ, 2003.- с. 333-377, 389-407.
Методичну вказівку склали: доц. Дідух В.Д., доц. Ладика Р.Б.,
к. ф.-м. н. Рудяк Ю.А., ас. Гураль С.Я.,
ас. Багрій-Заяць О.А., ас. Паласюк Б.М.
Обговорено і затверджено на засіданні кафедри
“12” червня 2013р. Протокол №1
