Autor : D.I. Croitoru

Osmoza

1)Definiția membranei semipermeabile

Membrana semipermeabilă este membrana biologică ce are proprietatea de a separa

moleculele de solvent de cele de solvit prin transport selectiv (permeabilitate selectivă)

2)Definiția osmozei

Osmoza este difuzia care datorită mișcării de agitație termică va avea loc împotriva gradientului

de concentrație(spre soluția mai concentrată)

3)Presiunea osmotică

Presiunea osmotică este raportul dintre forța depusă pe suprafața soluției la suprafața soluției,

se măsoară în N/m2 în SI

4)Legea concentrației, Legea temperaturii, Legea lui Van’t Hoff și Legea lui Dalton

- Legea concentrației : Presiunea osmotică a unei soluții diluate la temperatură constantă este

direct proporțională cu concentrația molară

Pos= Kt x Cm

-Legea temperaturii : Presiunea osmotică a unei soluții diluate la concentrație constant este

direct proporțională cu temperature absolută T

Pos= Kc x T

-Legea lui Van’t Hoff:Presiunea osmotică nu depinde nici de natura solventului, nici de natura

substanței dizolvate, depinde doar de numărul de particule într-o unitate de volum

Pos x V = V(nr de moli) x R x T

-Legea lui Dalton: Presiunea osmotică totală a unui amestec de soluții este egală cu suma

presiunilor osmotice a fiecărei soluții în parte

Pos(tot)=Pos1+Pos2+...+Posn

5)Soluții izotonice, hipertonice și hipotonice

Izotonică – La temperaturi și concentrații molare egale, presiunea osmotică a două soluții

diferite care au solventul comun, este aceeași.

Hipotonică – Mediul cu presiunea osmotică mai mică în raport cu alt mediu.

Hipertonică – Soluția cu o presiune osmotică mai mare în raport cu altă soluție

6) Osmometrul Dutrochet

- În osmometru se introduce o soluție de zahăr până la nivelul interior al tubului vertical

-Osmometrul se scufundă într-un vas cu apă distilată care trebuie să fie la același nivel cu

soluția din interiorul osmometrului

-Conform procesului de osmoză, soluția diluată cu mediul hipoton va trece prin membrana

semipermeabilă a mediului hiperton și lichidul din vasul interior se va urca ăn vasul capilar

-Înălțimea maximă este presiunea osmotică a soluției.

7) Crioscopul Beckmann

-Este un vas confecționat din sticlă, respectiv în el se introduce gheață și sare

-Se introduc două eprubete din sticlă, coaxiale

-Eprubeta interioară este prevăzută cu două brațe laterale și pe axă cu un dop perforat prin

care se introduce termometrul Beckmann, stratul de aer dintre eprubete permite o răcire lentă

a soluției

-Starea de suprafuziune se realizează agitând cu o bară magnetică, pusă în rotație cu ajutorul

unui magnet în formă de potcoavă.

8) Fenomene de turgescență, hemoliză și plasmoliză

Turgescența are loc în cadrul pătrunderii apei din mediile hipotonice în interiorul celulei.

Plasmoliza are loc la ieșirea apei din celulă, spre mediul hipertonic, provocând separarea celor

două membrane vegetale.

Hemoliza are loc în cadrul fenomenului de turgescență în sânge.

9)Dializa. Rinichiul artificial.

Dializa reprezintă procesul de trecere a substanțelor lichide de o parte și de alta a unei

membrane semipermeabile. Astfel componentele celor două amestecuri vor trece prin

membrană in sensul gradientului de concentrație până la egalizarea concentrației pe ambele

fețe ale membrane.

Rinichiul artificial reprezintă un system de tuburi capilare membranare, prin care în timpul

procedurii, în permanență circulă sângele, pe lângă aceste tuburi, în direcție opusă circulă

lichidul de dializă.

10)Importanța osmozei pentru medicină

-Determinarea punctului Crioscopic poate oferi informație despre concentrația molecular a

serului sanguin sau a altor lichide biologice.

-Calculul presiunii osmotic permite studiul funcționării diferitor sisteme fiziologice

-Comparand presiunile osmotice a diferitor lichide normale si patologice, se pot urmari anumite

aspecte ale metabolismului hidroelectric, a funcției renale

Electroforeza

1)Electroforeza. Tipurile de electroforeză care se disting în funcție de mediu

-Fenomenul electrocinetic în care are loc mișcarea orientată într-un anumit mediu a particulelor

încărcate electric, indiferent de proveniența lor, sub acțiunea câmpului electric exterior, se

numește electroforeză.

-Se disting următoarele tipuri de electroforeză:

a)electroforeza în coloane de lichid

b)electroforeza în corpuri poroase

c)electroforeza în gel

2) Mobilitatea unei particule care se mișcă într-un câmp electric exterior. Formula.

Mărimea care exprimă raportul dintre viteza mișcării orientate a unei particule încărcate într-un

câmp electric și intensitatea acestui câmp se numește mobilitatea particulei

M=v\E

3) Sensul fizic al mobilității unei particule încărcate care se mișcă într-un mediu sub acțiunea

unui câmp electric exterior.

Dacă E=1 atunci sensul fizic al mobilității este M=v.

4) Unitățile de măsură a mobilității unei particule încărcate, în SI și practica medicală

[M]SI=m2 V-1 s-1

[M]SI=cm2 V-1 s-1

5,6)Forțele care acționează(în plan orizontal asupra unei particule încărcate, de formă sferică.

Formulele

Forța electrică – F= ZeE

Forța lui Stokes (de frecare) – F=6 pi n(coeficientul de vascozitate) r v

7)Formula mobilității unei particule încărcate exprimată prin mărimea sarcinii electrice, raza

particulei și vâscozitatea mediului în care se mișcă. Deducerea acestei formule.

Fe=Fs

ZeE=6 pi n r v

v = ZeE\(6 pi n r)

M=v\E

M=Ze\(6 pi n r)

8)Deducerea formulei de calcul a mobilității ionilor prin metoda electroforetică

M=v\E

v= l\t

E=U\d

M=ld\Ut

l- distanța medie parcursă de ioni în timpul electroforezei

t-intervalul de timp de acțiune a câmpului electric

d – distanța dintre electrozi

U – tensiunea aplicată

9)Descrierea aparatului de electroforeză. Materiale utilizate la determinarea mobilității

ionilor prin metoda electroforetică.

Aparatul electroforetic este compus din 3 compartimente

-Camera electroforetică

-Sursa de curent continuu

În camera electroforetică la fiecare capăt sunt dispuse cuve pentru soluție tampon. Fiecare cuvă

are două compartimente. Unul în care pătrunde electrodul de platină, iar în cel de-al doilea

pătrunde capătuul liber al benzii de hârtie.

Cele două compartimente comunică prin orificii

Camera se alimentează de la o sursă de curent continuu cu tensiune reglabilă, dispune de

voltmetru și miliampermetru

10) Schema simplificată a camerei electroforetice și elementele sale principale

11)Modul de lucru la determinarea mobilității ionilor prin metoda electroforetică

-se umectează în soluție tampon trei benzi de hârtie de filtruș

-benzile de hârtie umectate se trec în camera electroforetică fiind așezate pe benzile de sticlă

organică, capătul lor fiind scufundat în soluția tampon

-se conectează sursa de curent electric și se lasă să treacă curentul prin benzi aprox 10 secunde

și se stabilește tensiunea curentului electric indicată pe voltmetru

-se întrerupe curentul electric cu ajutorul comutatorului de pe panoul frontal al redresorului

-se aplică amestecul de soluții cercecat, folosind fâșiile înguste de hârtie de filtru, care se țin cu

penseta și se îmbibă în amestecul cercetat, apoi se așează pe benzile de hîrtie de filtru mai

aproape de polul pozitiv

-se introduce din nou sursa de curent, fiind concomitent timpul după cronometru. În decursul

exmperimentului tensiunea se menține constantă. Timpul necesar pentru separare este de 20-

25 min.

-se fixează timpul, se deconectează redresorul

-se scot benzile de hârtie din camera electroforetică, se așează pe coala de hârtie de filtru și se

aplică soluția-indicator/colorant folosind pipeta. Pe fonul alb apare electroforegrama, ionii de

fier fiind colorați în albastru, iar cei de cupru în portoclaiu

-se efectuează măsurări pentru l, d

-se calculează mobilitatea ionilor.

12)Utilizarea metodei electroforetice în medicină și farmacie

-Separarea electroforetică a diferitor elemente din componența lichidelor biologice

-Electroforeza medicamentoasă

-Galvanizarea

-Separarea electroforetică a fermenților și izofermenților pentru aprecierea lor calitativă și

cantitativă

Imunoelectroforeza – separarea unui amestec de anticorpi și antigeni (Leucocite)

-Se folosește electroforeza în fizioterapie cu scop curativ, utilizează curent electric continuu

pentru introducerea de substanțe medicamentoase

-Un efect indirect al fizioterapiei este galvanizarea – acțiunea integrală a curentului electric

continuu asupra organismului.

13)Cum se numește tabloul obținut în rezultatul electroforezei serului sanguin și ce se vede

pe suprafața lui?

Proteinogramă, se vede raportul calitativ și cantitativ al proteinelor din componența serului

sanguin (albumine, globuline)

14) În rezultatul electroforezei pe hârtie a ionilor de potasiu s-a obținut M=0.72 x 10-5 cm2 V-

1 s-1, ce exprimă această mărime?

Intensitatea câmpului electric care a acționat este mai mare decât viteza de mișcare a ionilor de

potasiu în câmpul electric.

Vâscozitatea

Fluidul este considerat un mediu continuu în structura sa. El se deformeazǎ continuu și infinit

(curge) sub influența unui efort tangențial și dependent de forța aplicatǎ. Sunt lipsite de formă

proprie.

1)Definiția fluidelor reale și fluidelor ideale

Fluidul ideal este acel fluid în care nu există forță de frecare între molecule, lipsește

vâscozitatea, la volum constant toate modificarile de volum au loc fără consum de energie.

Fluidul real, este acel fluid în care interacțiunea dintre molecule este condiționată de acțiunea

mediului extern și forțele de atracție intermoleculare.

2)Definiția vâscozității, coeficentului de vâscozitate și sensul fizic al vâscozității.

Vâscozitatea reprezintă forța de frecare intermoleculară a unui lichid în timpul curgerii.

Coeficientul de vâscozitate este valoarea exprimată numeric ce caracterizează vâscozitatea unei

soluții sau a unui lichid real.

Sensul fizic al vâscozității este opus direcției de curgere.

3)Definiția coeficentului de vâscozitate cinematică și coeficentului de vâscozitate relativă

Coeficentul de vâscozitate cinematic este valoarea numerică obținută la calcularea raportului

dintre coeficientul de vâscozitate dinamică și densitatea proprie fluidului.

Coeficientul de vâscozitate relativă este valoarea numeric obținută la calcularea raportului

dintre coeficientul de vâscozitate unei substanței studiate și coeficientul de vâscozitate a unei

substanțe etalon.

4)Curgere laminară și curgere turbulent

Curgerea se numește laminară dacă liniile de curent sunt aproximativ paralele între ele,

particulele de fluid dintr-un strat nu trec în alte straturi. Numărul lui Reynolds în cazul dat este

mai mic de 2000.

Curgerea unui fluid se numește turbulent în cazul în care liniile de curent se intersectează și

particulele dintr-un strat se mișcă în alte straturi, în cazul dat fiind foarte pronunțat fenomenul

dispersiei. În cazul dat numărul lui Reynolds este mai mare de 3000.

De asemenea există și o formă de curgere intermediară, pentru ea fiind characteristic numărul

lui Reynolds situate între valorile numerice de 2000 și 3000.

5)Formula lui Newton pentru vâscozitate

F = n(coef de vâsc) S delta(viteza)\deltaX

Forța de frecare (F) dintre straturile fluidului în curgere este sub formă de lame paralele, este

proporțională cu suprafața de contact(S) dintre straturi și gradientul de viteză

(delta(viteza)/deltaX unde delta v este diferența dintre vitezele de curgere a straturilor și delta x

distanța dintre straturi. Valoarea numerică fiind dependentă direct proporțional cu coeficientul

de vâscozitate.

6) Unitățile de măsură pentru coeficientul de vâscozitate în SI și în practica medicală,

corelația dintre ele.

[n]SI= Pa s

[n]CGS= P (Poise)

1 Pa s= 10 P

7)Legea lui Pouseuille. Deducerea formulei pentru coeficientul de vâscozitate prin metoda

relativă.

V = (pi r4 deltaP)/(8 n delta l) t

Dependența volumului de raza tubului, vâscozitatea lichidului, timpul de scurgere, lungimea

tubului

Considerăm un tub cu capete de scurgere ce au o rază r egală, lungimea l prin care se scurge un

lichid cu vâscozitatea n, în timpul t, atunci relațiile date se egalează, se simplifică

și se obține deltaP t supra n = deltaP0 t0 supra n0

deltaP=p(densitatea) g h

inlocuim in relatie si obtinem n = n0 (pt)/(p0t0)

8)Legea lui Stokes. Deducerea coeficientului de vâscozitate prin metoda direct.

Vâscozitatea unui fluid se manifestă nu numai la curgerea prin țevi dar și la mișcarea unui corp

prin acest fluid, pentru un corp cu v=const. de formă sferică este valabilă legea lui Stokes.

F=6 pi n r v

Dacă alcătuim ecuația rezultantă a acțiunilor forțelor pentru v= const. obținem

G + Fa + Fr = 0

mg + Fa + Fr = 0

4/3 pi r3 p(corp) g - 4/3 pi r3 p(fluid) g – 6pi n r v = 0

v = 2/9 ((p(corp)-p(fluid))r2 g)/n

n=2/9 ((p(corp)-p(fluid))r2 g)/v

Limitele valorilor care pot fi măsurate prin metoda dată sunt cuprinse între 250 Pa s – 6 x 10(4)

Pa s

9) Dispozitivele pentru măsurarea vâscozității

Vâscozimetrul Ostwald

?

10) Aplicațiile vâscozimetriei în practica medical

Vâscozimetria este utilizată în practica medical pentru diagnoza divereselor maladii care

afectează vâscozitatea lichidelor bilogice ( sânge, ser, suc gastric etc.), la creșterea vâscozității

pot fi presupuse leucemii, insuficențe cardiac, hiperglicemii etc.

La scăderea vâscozității pot fi presupuse anemii, hipoproteinemii.

Ultrasunetul

1)Sunetul. Diagrama spectrală a sunetului

Sunetul reprezintă vibrații mecanice ale unui mediu elastic care se propagă sub formă de unde

longitudinale.

Diagrama spectrală a sunetului

0-20 Hz – Infrasunete

20 – 2 x 10(4) – Sunete

2 x 10(4) – 10(10) – Ultrasunete

2)Ultrasunetul, proprietăți și caracteristici ale undei (frecvență, lungime de undă)

Ultrasunetele sunt sunetele ce au lungimea de undă situată în intervalul numeric de 2 x 10(4) –

10(10) Hz

Producerea ultrasunetelor se realizează cu ajutorul dispozitivelor numite transductor

piezoelectric și transductor magnetostrictiv.

Producerea și recepționarea ultrasunetelor generează efectul piezoelectric direct și invers.

3)Producerea ultrasunetelor cu ajutorul efectului piezoelectric invers. Transductorul

piezoelectric.

Transductorul piezoelectric invers deformează elastic unele cristale la aplicarea unei diferențe

de potențial electric între fețele lor, ce determină propagarea de ultrasunete în mediu la

momentul deformării cristalelor. Aplicarea unei tensiunii electrice alternative determină

comprimări și dilatări succesive ale cristalelor, emițând ultrasunete, frecvența sunetului emis

este egală cu frecvența curentului alternativ.

4)Producerea ultrasunetelor cu ajutorul transductorului magnetostrictiv.

Emițătorul magnetostrictiv este construit dintr-o bară feromagnetică, plasată în interiorul unui

solenoid, alimentat de curent electric alternativ.

Bara se dilată când curentul electric din solenoid atinge valori maxime și revine la dimensiunile

inițiale când valorile intensității curentului devin nule.

5)Recepționarea ultrasunetelor cu efectul piezoelectric direct.

Receptarea ultrasunetelor se face cu ajutorul unui dispozitiv ce funcționează în baza efectului

piezoelectric invers și generează un câmp electric alternativ. Undele ultrasonore duc la

polarizarea cristalului.

6)Efecte fizice ale ultrasunetelor

Cavitația, dispersia, efecte termice, efecte electrice, efecte optice, efecte chimice.

Cavitația

Ultrasunetele emit oscilații cu energii considerabile, și presiunii de zeci de atmosfere.Are loc

ruperea intermoleculară a lichidului ce duce la apariția pe un interval de timp scurt a unei

cavități vide, care se umple cu gaze rarefiate sau cu vapori a lichidului. Fiecare zonă a lichidului

este supusă dilatării și compresiunii succesive, dacă frecvența proprie de rezonanță a cavității

este mai mare decât frecvența ultrasunetelor, comprimările și destinderile devin atât de

puternice încât lichidele se rup și formează bule gazoase care se comprimă și dilată rapid cu o

variație de volum foarte mare, fenomen numit implozie.

Implozia provoacă unde de șoc de până la zeci de mii de atmosfere ce duce la ruperea

legăturilor chimice și distrugerea structurii moleculelor la nivel atomar.

Dispersia

Iradierea cu ultrasunete permite formarea unor sisteme de dispersie ca emulsiile, hidrosolii

etc., ce are loc la frecvențe mari ale ultrasuntelor

Fenomenul invers dispersiei este numit precipitarea, care decurge la frecvențe mici ale

ultrasunetelor.

Degazarea

Cavitățile relativ stabile se unesc la acțiunea ultrasunetului și se ridică la suprafața lichidului,

astfel având loc degazarea.

Efectele termice

Energia absorbită de substanță are efect termic asupra ei. Depinzând cantitativ de intensiunea

și frecvența ultrasunetelor.

Efectele electrice

Apariția unei tensiuni alternative în lichid ca urmare a mișcării oscilatorii a particulelor

purtătoare de sarcină duce la formarea unui dublu strat ionic și apariția de diferență de

potențial ce duce la descărcări electrice în gazele rarefiate.

Efectele optice

Se modifică indicele de refracție a substanței în rezultatul comprimării și dilatării mediului în

cae se propagă undele ultrasonore

7)Efecte biologice ale ultrasunetelor

La instensități mici

Țesuturile nu suferă nici o schimbare morfologică

Modificări funcționale ce constau în apariția unui curent citoplasmatic ce mediază procesele

fiziologice.

La intensități medii

Curenții citoplasmatici împiedică desfășurararea normală a mecanismelor celulare.

Se modifică permeabilitatea membranei.

Efectele sunt reversibile

La insități mari

Se produc modificări structurale ireversibile

Cavitația este periculoasă pentru sistemele biologice datorită capacității de rupere a legăturii

chimice ce pot afecta macromoleculele celulare.

La nivel celular se produce hemoliza.

8)Efectul Doppler aplicația efectului Doppler în medicină

Frecvența undelor sesizate de observator diferă de frecvența undelor emise de sursă, atunci

când sursa sau receptorul se află în mișcare. Acest efect se numește efect Doppler.

Cu ajutorul efectului Doppler se poate măsura viteza sângelui arterial sau venos ce circulă în

vasele sangvine mari dispuse subcutanat.

9) Determinarea vitezei sângelui cu ajutorul efectului Doppler

Cu ajutorul unui aparat special, se emit unde ultrasonore ce au frecvența f, viteza v1 și se mișcă

sub un unghi a asupra suprafeței de curgere a sângelui și cu v2 viteza sângelui. Undele

ultrasonore se reflectă de la elementele figurate ale sângelui, și sunt recepțonate, calculându-se

automat variația frecvenței ultrasunetului ce poate fi exprimată prin formula

Delta(f)=2 f v2 cosa / v1

De unde deducem formual vitezei

10) Aplicațiile în medicină a ultrasunetelor

Aplicațiile efectelor ultrasunetelor în medicină pot fi clasate în 2 mari grupuri

-pasive, utilizarea ultrasunetelor cu intensitate relativ mică ce nu produc schimbări morfologice

ale materialului biologic, ca exemplu pot servi – ecografia, explorarea sistemului arterial,

terapia cu ultrasunete.

-active, utilizarea ultrasunetelor în cazul dat decurge cu modificări în structura mediului în care

se propagă, ca exemplu poate servi – formarea emulsiilor, detatrajul, fărâmițarea pieselor

medicamentoase etc.

De asemenea o aplicare activă a ultrasunetelor este utilizarea lor pentru steriliarea

instrumentelor chirurgicale, datorită capacității de distrugere a microorganismelor

Tensiunea superficială

1)Interacțiunea dintre molecule la interfața lichid-gaz. Fenomenul de tensiune superficială.

Moleculele din lichid interacționează între ele datorită forței de atracție universală , molulele de

lichid interacționează cu moleculele de gaz mai puternic datorită mărimii mai mari a suprafeței

de contact la acest nivel, astfel apărând o diferență de interacțiunea la acest nivel. Forța mai

mare de pe stratul superficial se numește tensiune superficială. Tensiunea superficială depinde

de natura lichidului și de suprafața de contact.

2)Forța de tensiune superficială.Punctul de aplicare și orientarea ei.

Forța de tensiune superficială apare ca rezultat macroscopic al forțelor de interacțiune

intermoleculele ale lichidului.

Forța dată este tangentă la suprafața lichidului și acționează concentric sferei de interacțiune

moleculare.

3)Coeficientul de tensiune superficială

a)definiția și sensul fizic

Constanta de proporționalitate a lungimii conturului de interacțiunea superficial dintre lichid -

gaz și natura lichidului se numește coeficient de tensiune superficială.

O = F/l

b)Factorii de care depinde coeficientul de tensiune superficială

Natura solventului, temperatură, suprfața de separație

Natura și concentrația subst. Dizolvate

c)Unități de măsură

[O]SI = N/m = J/m2

[O]CGS= dyn/cm

1 dyn = 10(-5) N

[O]SI x 10(-5) = [O]CGS

4)Fenomenele capilare

Capilaritatea este capacitatea unui corp poros sau a unui tub de a atrage un lichid care apare ]n

situațiile în care forțele de adeziune intermoleculare dintre lichid și solid sunt mai puternice

decât forțele de coeziune intermoleculare din interiorul lichidului.

Acest fapt se datorează forței de atracție universală și forțelor de tensiune superficială ce

determină formarea picăturilor, în care toate moleculele sunt atrase în centrul picăturii,

datorită acestui fapt ele au formă relativ sferică în timpul căderii.

5)Presiunea Laplace și cauzele apariției ei

Presiunea Laplace este diferența de presiuni ce apare în interiorul și exteriorul unei suprafețe

ondulate ce unește o regiune ce conține lichid cu o regiunea ce conține gaz.

DeltaP= 2O/r

Apare datorită interacțiunii intermoleculare la nivel de suprafața lichid-gaz, și orientarea

reciproc opusă a forțelor de interacțiune.

6)Embolia gazoasă și consecințele ei

Embolia gazoasă este pătrunderea mai multor bule de gaz în vasele sangvine ce duce la apariția

unui echilibru de presiuni și stoparea circulației sangvine, ulterior duce la necroza avasculară

datorită lipsei de alimentare cu oxigen a țesuturilor. De asemenea se manifestă prin tulburări

neurologice

7)Metodele de determinare a coficientului de tensiune superficială

Metoda desprinderii inelului, deducerea formulei de lucru

Fie un inel sau o placă de metal pentru care lichidul este aderent, atunci coeficientul de

tensiune superficială poate fi determinat conform formulei

O=F/l

-Montăm balanța de torsiune ce are un inel suspendat la extremitatea pârghiei mobile

-Se setează balanța de torsiune la valoarea 0 pentru forța depusa asupra pârghiei

-Se va scufunda inelul în soluțiile cercetate, și se va deduce aproximativ forța de tensiune

superficială ce apare la momentul desprinderii inelului de pe suprfața superficială a lichidului.

-Se calculează conform formulei coeficientul de tensiune superficială.

8)Importanța studierii coeficientului de tensiune superficială pentru practica medicală

-