Основы кинематики. Кинематика материальной точки

Лекция № 1. 4

Введение. 4

Математическое введение. 6

Основные понятия о векторах и операции над ними. 6

Основы кинематики. Кинематика материальной точки. 7

Роль движения в животном мире. 10

Кинематика вращения. 10

Лекция №2. 13

Кинетическая энергия. 13

Работа. 15

Закон сохранения импульса. 15

Закон сохранения момента импульса. 16

Гироскопы и их применение. 18

Сила тяжести. 18

Вестибулярный аппарат. 20

Лекция №3. 22

Некоторые сведения о свойствах жидкости. 23

Режимы течения крови. 26

Лекция №4. 28

Основные функции биологических мембран. 28

Структура биологических мембран. 29

Динамика мембран и подвижность фосфолипидных молекул в них. 31

Транспорт веществ через биологические мембраны. 32

Пассивный транспорт веществ. 32

Активный транспорт веществ. 35

Вторичный активный транспорт ионов. 36

Лекция № 5. 39

Потенциал покоя в клетках. 39

Колебательное движение. 41

Малые колебания. 42

Гармонические колебания. 43

Сложение гармонических колебаний. 44

Лекция №6. 46

Введение. 46

Отражение и преломление плоской волны на границе двух диэлектриков. 49

Фотометрические величины и единицы. 51

Геометрическая оптика. 54

Центрированная оптическая система. 55

Принцип Гюйгенса-Френеля. 61

Интерференция света. 61

Дифракция света. 63

Лекция №7. 65

Использование света в биологических исследованиях. 65

Квантовая оптика. 69

Закон Кирхгофа. 71

Закон Стефана-Больцмана и закон Вина. 74

Формула Планка. 75

Фотоны.. 75

Строение вещества. 76

Лекция №8. 79

 

 

Лекция № 1.

Тема. Математическое введение. Основы кинематики. Виды движений, их роль в природе и животном мире. Значение движения для правильного формирования,…  

Введение.

Физика есть наука о наиболее общих свойствах и формах движения материи. В настоящее время известно два вида материи: вещество и поле. К веществу относятся атомы, молекулы, построенные из них тела. Поля – электромагнитные, гравитационные, ядерные. Более того, вещество может превращаться в поле. Возможен и обратный процесс.

Физические законы, отражающие объективные закономерности движения материи, устанавливаются на основе обобщения опытных фактов. Данные законные обычно формулируются в виде количественных соотношений между различными физическими величинами.

Основным методом исследования в физике является опыт – наблюдение исследуемого явления в точно контролируемых условиях, позволяющих следить за ходом явления и воссоздавать его каждый раз при повторении этих условий. Далее для объяснения опытных данных привлекаются гипотезы – предположения о закономерностях исследуемых явлений. Если гипотеза успешно проходит проверку на эксперименте, то она становится научной теорией или законом. Научная теория представляет собой систему идей, обобщающих опытные данные и отражающих объективные закономерности природы. Научная теория даёт объяснения целой области явлений природы с единой точки зрения.

Нельзя говорить о физике отдельно от математики, которая, хоть и не являясь душой физики, олицетворяет один из самых важных её рабочих инструментов. Как говорил один человек «Физика без математики – несостоявшаяся наука».

Рано или поздно опытные данные и научные теории физики и математики находят свое применение в самых различных областях. Не стала исключением такая область человеческой жизни, которая затрагивает изучение живых организмов – биология. Взаимодействие физики и математики с биологией породило новое направление в науке – биофизику. Началось это, если верить член-корру РАН Г.Р.Иваницкому, ещё в 12-13 веке, когда Фибоначчи математически описал процесс размножения кроликов от одной пары. В 15 веке Уильям Гарвей (1578-1657) объяснил механизм кровообращения на основе гидродинамики. В это же время Рене Декарт обратил внимание на то, что живой организм представляет собой механизм с рефлекторной дугой, т.е. обратной связью. В 16 веке можно назвать имя Леонардо Эйлера, решившего задачу о циркуляции жидкости в трубках с упругими стенками, и Михаила Ломоносова, на добрую сотню лет раньше сформулировавшего закон сохранения энергии на основе своих наблюдений в области биологии и химии. Знаменателен, конечно, и 20 век, когда Эрвин Шредингер издал свою знаменитую работу «Что такое жизнь с точки зрения физики», где поднял вопросы термодинамики открытых систем.

На сегодняшний день с того момента многое изменилось. Биофизика оформилась в отдельное направление науки, которое охватывает десятки специализаций. Предметом биофизики являются биологические системы всех уровней организации: 1) молекулярный уровень; 2) клеточный уровень, 3) тканевый уровень; 4) уровень целостного организма. Чтобы понять законы движения организмов на всех уровнях нужно начать с самого простого раздела механики, а именно кинематики, но перед этим я сделаю небольшое математическое введение.

Математическое введение.

Производной называется предел отношения приращения функции к приращению её аргумента. Обозначается производная как

.

Основные понятия о векторах и операции над ними.

Вектор – величина, характеризующаяся численным значением, направлением и тем, что складывается по правилу параллелограмма. Длина вектора называется его модулем и обозначается как или .

Умножение вектора на число.

Если умножить вектор на число , то получится вектор , модуль которого в раз отличается от модуля , и направление которого совпадает с направлением при и противоположно при

Если задано некоторое направление и , то проекция вектора на это направление определяется как В силу фундаментальных свойств пространства и времени мы можем выбрать 3 взаимно перпендикулярных единичных вектора и разложить по ним вектор следующим образом как (Рис.1).

Рисунок 1. Выбор набора векторов для разложения вектора

Скалярным произведением векторов называется скаляр и обозначается как или . Если вектор , то скалярное произведение вычисляется следующим образом:

,

так как перекрёстные слагаемые вида

Векторным произведением (или ) называется вектор модулем , направленный перпендикулярно плоскости, в которой находятся вектора и . Направление выбирается так, что если смотреть вдоль то поворот от к должен осуществляться по кратчайшему пути по часовой стрелке.

Основы кинематики. Кинематика материальной точки.

Механическое движение – это перемещение тел или частей одного тела относительно друг друга.

Будем называть механической системой (или просто системой) тело или группу тел, выделенных для рассмотрения.

Тело, относительно которого рассматривается движение выделенной системы, называется телом отсчёта. С телом отсчёта также связывают систему координат. Система координат - опорная система для определения положения точек в пространстве или на плоскостях и поверхностях относительно выбранных осей, плоскостей или поверхностей. Наиболее распространённые системы координат представлены на Рис.2.

 

а)	б)
в)	г)
Рисунок 2. Распространённые системы координат; а) декартова система координат ; б) сферическая система координат в) цилиндрическая система координат ; г) полярная система координат

 

Любое сколь угодно сложное движение можно представить как наложение вращательного движения на поступательное движение. Поступательное движение – такое движение, при котором любая прямая, жёстко связанная с телом, остаётся параллельной самой себе. Вращательное движение – такое движение, при котором все точки тела движутся по окружностям, центры которых лежат на одной прямой – оси вращения.

Материальной точкой называется тело, размерами которого в условиях данной задачи можно пренебречь. Линия, которую описывает при своём движении материальная точка, называется траекторией. Вектор, направленный из начала координат в местоположение точки на траектории, называется радиус-вектором (Рис.2а). Расстояние, отсчитанное вдоль траектории между двумя положениями материальной точки, называется путём. Вектор, соединяющий начальное и конечное положения точки, называется перемещением.

Пусть в момент времени , а в . Тогда назовём средней скоростью материальной точки за время величину

.

Мгновенной скоростью материальной точки в момент времени называется предел

.

Модуль скорости можно вычислить по формуле

,

где - расстояние.

Пусть в момент времени , а в . Тогда назовём средним ускорением материальной точки за время величину

.

Мгновенным ускорением материальной точки в момент времени называется величина

.

Модуль ускорения определяется по следующей формуле

,

где ,.. – вторые производные координат по времени. С другой стороны

,

где , - направлен перпендикулярно вектору в сторону поворота. Если учесть, что и , то

,

где и берутся в момент времени .

Поэтому, можно переписать формулы для ускорения и для его модуля в виде

, ,

где первое слагаемое в первой формуле называется касательным, или тангенциальным ускорением, а второе – центростремительным.

Роль движения в животном мире.

Животный мир можно охарактеризовать следующим образом: «Движешься – значит живешь». Будущее животного зависит от его прошлого – насколько хорошо оно сумело сформироваться во время роста и подготовиться для размножения. На рост и развитие всего организма животного в целом и отдельных его частей немалое влияние оказывает тренинг, условия ухода и содержания. Физические упражнение усиливает приток крови к органам или тканям. Это способствует интенсивному росту тканей. Кроме того, после того, как животное сформируется, необходимо давать ему посильные физические нагрузки. Так, например, неправильно выбранная скорость передвижения лошади, тянущей плуг в глухой деревне, где нет ни единого трактора, может привести к тепловому удару, из-за которого может произойти угнетение дыхания, упасть артериальное давление. Если при этом не оказать неотложную помощь, лошадь может умереть. Важно движение и для домашних питомцев – правильно выбранная скорость передвижения во время выгула собаки поможет поддерживать её хорошее самочувствие на протяжении жизни – нельзя заставлять бегать маленьких собак со скоростью 60 км/ч.

 

многие виды животных способны избежать контакта с хищником только убежав от него - осьминоги, кальмары, моллюски.

Кинематика вращения.

Частным случаем вращательного движения является движение материальной точки по окружности радиуса (Рис.3).

 

Для такого движения можно ввести следующие характеристики:

, ,

где - вектор угловой скорости, - вектор бесконечно малого поворота, направление которого определяется по правилу правого винта, и модуль которого равен величине поворота, - вектор углового ускорения. Нужно отметить, что «векторы» поворота, в отличие от векторов бесконечно малого поворота, не является вектором по определению, так как они не могут быть сложены по правилу параллелограмма. Вектор скорости можно вычислить по формуле

.

При равномерном движении материальной точки по окружности можно записать следующие формулы:

,

где - период обращения,

Для вычисления тангенциального и центростремительного ускорений материальной точки при движении по окружности можно использовать следующие формулы:

, .

Лекция №2

Тема: Сохраняющиеся величины. Кинетическая энергия. Работа. Импульс. Момент импульса. Закон сохранения момента импульса. Момент силы. Момент… Сила тяжести. Закон всемирного тяготения. Вес тела. Измерение ускорения… Тела, образующие механическую систему, могут взаимодействовать как между собой, так и стелами, мне принадлежащими…

Лекция №3

Тема: Гидродинамика и гемодинамика. Гидродинамика идеальной жидкости. Условия непрерывности струи. Уравнение Бернулли. Измерение статического,… Гидродинамика вязких жидкостей, коэффициент внутреннего трения (вязкости) и…  

Лекция №4.

Тема. Основы биофизики мембран. Биофизика мембран – важнейший раздел биофизики клетки, имеющий большое… Основные функции биологических мембран.

Лекция № 5

Тема. Основы биофизики мембран (продолжение). Колебательное движение.   Потенциал покоя в клетках

Лекция №6

Тема. Основы оптики. Введение Оптика - раздел физики, в котором изучаются вопрос о природе света, закономерности световых явлений и процессы…

Главные плоскости и точки.

резки, откладываемые от оптической оси вверх принято считать положительными, откладываемые вниз – отрицательными. Отношение линейных размеров изображения и предмета называется линейным или… .

Лекция №7

Тема. Использование света в биологических исследованиях. Квантовая оптика. Строение вещества. Использование света в биологических исследованиях   … Волновые свойства света позволяют использовать его при биологических исследованиях тканей, составляющих их клеток,…

Лекция №8

 

Тема. Введение в физику атомного ядра

 

Ядерная физика – раздел физики, изучающий структуру и свойства атомных ядер, а также реакции, в которые они вступают. В сферу «интересов» я.ф. входит и изучение синтеза новых или редких веществ. В качестве примера можно привести дейтерий – разновидность атома водорода. Дейтерий может вступать в реакцию с кислородом и образовывать «тяжёлую воду», плотность которой на 10% выше плотности обычной воды, а температура замерзания – около +4 градусов Цельсия. Есть основания полагать, существование удивительного явления осеннего ледохода в реках Якутии связано с наличием в них тяжёлой воды. Свойства тяжёлой воды до сих пор не изучены в полной мере, однако известно, что она может использоваться в ядерных реакторах в качестве хорошего замедлителя нейтронов. Также немного известно о роли дейтерия в биологических процессах.

Известно, что все вещества состоят из атомов. Ядро простейшего атома – атома водорода – состоит из элементарной частицы, называемой протоном. Ядра остальных атомов состоят из протонов и нейтронов. Протоны и нейтроны носят общее название нуклонов.

Протон (p) обладает массой и элементарным зарядом +е. Он обладает собственным механическим моментом (0,5 в единицах ) и связанным с ним магнитным моментном ( , где - ядерный магнетон), то есть в некотором смысле ведёт себя как кольцевой ток. Масса протона в 1836 раз больше массы электрона, который обладает зарядом «-е» и магнитным моментом, в 660 раз большим, чем у протона.

Нейтрон (n) был открыт в 1932 г. английским физиком Чедвиком. Электрический заряд нейтрона равен нулю, а его масса . Несмотря на то, что его электрический заряд равен нулю, он так же, как и протон, обладает магнитным моментом . Знак минус указывает на то, что направления механического и магнитного моментов противоположны. Нейтрон в свободном состоянии, т.е. такой нейтрон, который не находится в ядре, является нестабильным и распадается на три частицы – протон, электрон и антинейтрино. Период полураспада, то есть время, за которое некое количество свободных нейтронов уменьшится вдвое, равно 12 мин.

Характеристики атомного ядра

Рис.7.1. Обозначение элемента в таблице Менделеева.

Одной из важнейших характеристик атомного ядра является зарядовое число . Оно равно количеству протонов, входящих в состав ядра, и определяет его заряд . Число определяет порядковый номер химического элемента в периодической таблице Менделеева. Поэтому его называют атомным номером (Рис.7.1).

Число нуклонов (т.е. суммарное число протонов и нейтронов) в ядре обозначается буквой и называется массовым числом ядра. Тогда, число нейтронов в ядре равно . Для обозначения ядер принята следующая форма:

 

где под подразумевается химический символ данного элемента.

Ядра с одинаковым зарядовым числом , но разными массовыми числами называются изотопами. В начале лекции мы упомянули о дейтерии, который является изотопом атома водорода. Его массовое число равно 2. В наших обозначениях можно записать: - водород, . Ещё одним изотопом водорода является тритий .

Ядра с одинаковыми массовыми числами называются изобарами ( и ).

Ядра с одинаковым количеством нейтронов называются изотонами ( и ).

На сегодняшний день известно около 1500 сортов ядер. Примерно 1/5 часть из них может существовать неограниченно долго, а оставшиеся сорта ядер нет. Они характеризуются такой величиной как период полураспада (время, за которое половина ядер распадается). Удивительным фактом является то, что существуют атомные ядра с одинаковыми и , но отличающиеся периодом полураспада. Они называются изомерами ( - 18 мин и 4.4 часа). На Земле встречаются элементы с зарядовым числом от 1 до 92 (исключая Технеций Тс,43, и Прометий Pm,61). Исключением является Плутоний (Pu,94). Все остальные элементы были получены искусственным путём в лабораториях.

Размеры атомного ядра зависят от атомной массы и в первом приближении его можно считать шаром, чей радиус определяется формулой:

.

Масса и энергия связи ядра.

В обычной жизни мы с вами привыкли к тому, что взяв в одну руку 2 кг картошки, а в другую – 3 кг кормовой свеклы, наше давление на земную поверхность увеличится на 5 кг. Иными словами, масса отдельных частей системы будет равняться массе всей системы. Иным образом дело обстоит в микромире. В мире атомных ядер существует явление, которое называется дефектом массы. Оно заключается в том, что масса всей системы не равна массе частей, её составляющих. То есть масса ядра гелия, состоящего из 2х протонов и двух нейтронов не равна сумме их масс по отдельности.

Каждой частице, обладающей массой, приписывается величина, называемая энергией покоя , где - масса частицы, - скорость света. Из этой формулы следует, что энергия покоящегося ядра меньше суммы энергий невзаимодействующих покоящихся нуклонов на величину:

,

Рис. 8.2. Зависимость удельной энергии связи от массового числа.

где - масса ядра. Данная величина называется энергией связи ядра и равна работе, которую нужно совершить, чтобы разнести нуклоны на расстояние, при котором они практически не взаимодействуют. Величина в в квадратных скобках называется дефектом массы. Соотношение практически не нарушится, если в нем заменить на , а на . Это удобно тем, что в таблицах даются, как правило, массы атомов, а не их ядер.

На Рис. 8.2 показана зависимость удельной энергии связи от массового числа. Из этого графика следует, что большое количество энергии при ядерных реакциях может выделяться в двух случаях. В первом, когда ядро с большим распадается на маленькие ядра (например, распад урана). Во втором случае два маленьких ядра сливаются в одно тяжёлое.

Из графика также видно, что ядра с массовыми числами около 50-60 являются энергетически наиболее выгодными. Поэтому встаёт вопрос, почему ядра с большими значениями массового числа также являются стабильными? Ответ на этот вопрос достаточно прост. Чтобы ядру из одного стабильного состояния перейти в другое более стабильное состояние, ему нужно пройти ряд промежуточных состояний, энергия которых больше основного состояния ядра. Поэтому для процесса деления ядру нужно приобрести дополнительную энергию, называемую энергией активации.

Радиоактивность

Чуть ранее было упомянуто свойство некоторых атомных ядер существовать конечное время. По прошествии него они самопроизвольно превращались в другие ядра. Данная способность самопроизвольного превращения атомного ядра с испусканием элементарных частиц называется радиоактивностью. В качестве примера можно привести всем известный полоний-210 с периодом полураспада в 138 суток (альфа). Существует пять типов радиоактивных процессов: 1) -распад; 2) -распад; 3) -излучение ядер; 4) спонтанное деление тяжёлых ядер; 5) протонная радиоактивность.

Радиоактивность, наблюдающаяся у ядер, существующих в природных условиях, называется естественной. Радиоактивность ядер, вызванная определёнными ядерными реакциями, называется искусственной. Процесс радиоактивного превращения в обоих случаях подчиняется одним и тем же законам.

Закон радиоактивного превращения

Отдельные радиоактивные ядра претерпевают превращения независимо друг от друга. Поэтому можно считать, что количество распавшихся за малый промежуток времени ядер пропорционально и числу ядер, и промежутку времени:

,

где - константа, характерная для определённого сорта атомов. В результате интегрирования получаем:

,

где - число атомов в начальный момент времени. Константа определяет величину периода полураспада и среднее время жизни атома :

.

.

Активность элемента измеряется в беккерелях (Бк). 1 Бк = 1 расп/1с.

Проанализируем на основе закона радиоактивного распада сообщение об отравлении на канале Аль Джазира в 2012 г о том, что Ясира Арафата в 2004 отравили полонием-210. Период полураспада полония-210 – примерно 138 суток. Расчёты показывают, что после 8 лет количество полония-210 должно было уменьшиться в 40 миллионов раз. С учётом того, что доза полония, необходимая для отравления человека, составляет порядка микрограмм ( ), мы получим остаток от исходного полония в тысячные нанограмма. На аргумент о том, что после полония должен был остаться свинец, можно ответить, что свинца в организме человека содержится порядка мг, а сам он является продуктом распада многих других элементов, в частности, того же урана.

Законы распада

При альфа-распаде исходного элемента дочерний элемент имеет зарядовое число на 2 единицы меньше, чем у исходного элемента, а массовое число – на четыре единицы меньше, например:

,

где … Скорости, с которыми альфа-частицы вылетают из ядра очень велики и составляют порядка см/с. Одна а-ч может образовать в воздухе около ионов. Обычный лист бумаги полностью задерживает поток а-ч, исходящий от радиоактивного вещества.

Бета-распад. Существует несколько видов бета-распада. Для первого вида дочерний элемент имеет зарядовое число на единицу больше, чем исходное ядро, но тоже массовое число. Схема распада :

,

где - проактиний, - антинейтрино.

При так называемом распаде дочерний элемент имеет зарядовое число на единицу меньше, чем исходное ядро, но тоже массовое число. Схема распада :

,

где …

При так называемом электронном захвате ядро захватывает один из электронов, принадлежащий внутренней электронной оболочке. Схема такого распада следующая:

,

где … Для защиты от потока электронов (бета-излучения) достаточно алюминиевой пластины толщиной порядка миллиметр.

Альфа и бета распады могут сопровождаться излучением света, с длиной волны порядка сотых ангстрема. Чтобы вдвое ослабить гамма-излучения, например, алюминиевой пластиной, необходимо, чтобы её толщина составляла 8 см.

Кроме а-р и б-р существует спонтанное деление тяжёлых ядер. Флеров и Петржак в 1940 обнаружили, что ядра урана могут распадаться на примерно равные части с испусканием нейтронов. К интересному виду распада ядер относится протонный распад, во время которого ядро испускает протон. Данная активность не была зафиксирована у природных нуклидов.

Действие радиоактивного излучения на живой организм

Три вида излучения - можно назвать ионизирующим излучением в силу того, что они вызывают ионизацию частиц среды, с которой взаимодействуют. Измерение характеристик ионизирующего излучения во время его взаимодействия со средой составляют суть дозиметрии.

Доза – это энергия ионизирующего излучения, которая поглощается облучаемым веществом. Доза зависит от типа излучения, его интенсивности, длительности облучения и состава облучаемого вещества.

Поглощенная доза - это поглощенная энергия ионизирующего излучения приходящаяся на единицу массы облучаемого вещества:

,

где - энергия ион.излуч., а - масса вещества. Поглощённая доза измеряется в Греях. 1 Грей = 1 Дж/кг. Внесистемная единица – рад. 1 рад = 100 эрг/1г. 1 Грей = 100 рад.

Экспозиционная доза определяется как отношение суммарного заряда всех ионов одного знака, образованных в воздухе вторичными частицами (электронами и позитронами, которые образуются в элементарном объеме за время их полного торможения) к массе воздуха в этом объеме:

,

где - суммарный заряд ионов одного знака. Единицы экспозиционной дозы: 1 Кл/кг; внесистемная единица - рентген: 1Р = 2,58×10^-4 Кл/кг или 1Кл/кг = 3,88×10^-3 Р. Доза в 1 Р соответствует образованию 2,08×10⁹ пар ионов в 1 см³ воздуха при 0 ⁰С и 760 мм рт. ст.

Эквивалентная доза – это доза, учитывающая разное биологическое действие разных типов ионизирующих излучений. Во время облучения живых организмов, в частности людей, могут возникнуть пагубные последствия, которые определяют уровень радиационной опасности. Дело в том, что биологические эффекты зависят не только от дозы, но и от типа ионизирующего излучения. Например, вред при поглощении некой дозы a-излучения будет в десятки раз большим, чем при поглощении рентгеновского излучения той же дозы. Таким образом, знания о поглощенной дозе недостаточно для оценки радиационно эффекта. Биологические эффекты, вызываемые каким-либо ионизирующим излучением, принято сравнивать с биологическими эффектами, возникающими под действием рентгеновского излучения с предельной энергией 250 кэВ. Это сравнение осуществляется с помощью коэффициента качества излучения K, определяемого как количество рад рентгеновского или g-излучения, которое вызывает те же самые биологические эффекты, что и 1 рад данного ионизирующего излучения. Для рентгеновского и g-излучения K = 1,0; a-частиц – 20; b-частиц - 1,0; нейтронов – 5–20; протонов – 5; тяжелых ионов - 20. Влияние иных факторов (участок тела или облучаемый объем, длительность облучения, вид живого организма) учитывается безразмерным фактором N. Так, для костей, кишок, легких, желудка фактор N = 0,12; мозга, почек, печени, мышц, поджелудочной железы, селезенки, щитовидной железы – 0,05; кожи – 0,01. Таким образом, эквивалентная доза определяется выражением

.

Единицы эквивалентной дозы - зиверт: 1Зв = 1Дж/кг; 1Зв = 100 рем (единица рем происходит от английской фразы “Radiation Equivalent in Man”).

Типичные эквивалентные дозы, встречающиеся в нашей повседневной жизни, приведены в таблице ниже.

Тип излучения	Доза
Космическое излучение	200 мкЗв (20 мрем) в течение 1 года
Естественное ионизирующее излучение	300 мкЗв (30 мрем) в течение 1 года
Естественно существующие радиоактивные материалы в организме человека	300 мкЗв (30 мрем) в течение 1 года
Флюорография легких	500 мкЗв (50 мрем) во время одной рентгеновской процедуры
Рентгенологическое исследование артерий и вен	20 мкЗв (2 мрем) во время одной рентгеновской процедуры
Ядерная электростанция	< 1 мЗв (100 мрем) в течение 1 года на расстоянии 1 км от станции

 

1. Заряженные частицы при прохождении через вещество теряют энергию за счет электромагнитных взаимодействий с атомами вещества, что приводит к ионизации. Электромагнитные кванты (гамма, рентген) при взаимодействии с веществом передают энергию (частично или полностью) атомам и электронам вещества, итогом процесса взаимодействия также является появление ионов (положительных и отрицательных) вместо нейтральных атомов и молекул.

2. Свободные электроны и ионизированные атомы участвуют в сложной цепи реакций, в результате которых образуются новые молекулы, в т.ч. чрезвычайно реакционноспособные “свободные радикалы”.

3. Свободные радикалы вызывают химическую модификацию молекул, необходимых для нормального функционирования клетки.

4. Гибель клеток или такие в них изменения, которые приводят к развитию рака.

Летальная доза для человека – порядка Зивертов.

 

 

 

Словарь

Аминокисло́ты (аминокарбо́новые кисло́ты) — органические соединения, в молекуле которых одновременно содержатся карбоксильные (СООН) и аминные группы (NH2).

Вторичная структура- конформационное расположение главной цепи (англ. backbone) макромолекулы (например, полипептидная цепь белка), независимо от конформации боковых цепей или отношения к другим сегментам.

Гистоны. Хромосомная ДНК упакована в компактную структуру с помощью специализированных белков. Все ДНК-связывающие белки эукариот подразделяются на два класса: гистоны - структурные белки эукариотических хромосом и негистоновые хромосомные белки . Комплекс обоих классов белков с ядерной ДНК эукариотических клеток называется хроматином . Гистоны являются уникальной характеристикой эукариот и присутствуют в огромных количествах на клетку (около 60 миллионов молекул каждого типа на клетку). Гистоны - относительно небольшие белки с очень большой долей положительно заряженных аминокислот (лизина и аргинина); положительный заряд помогает гистонам крепко связываться с ДНК (которая заряжена сильно отрицательно) независимо от ее нуклеотидной последовательности. Возможно, гистоны только изредка диссоциируют от ДНК и таким образом, вероятно, оказывают влияние на любой процесс, происходящий на хромосомах.

Гликозиды - продукты соединения (посредством легко гидролизуемых гликозидных связей) циклических 5- и 6-членных сахаров.

Гликолипиды - сложные липиды, образующиеся в результате соединения липидов с углеводами. У гликолипидов имеются полярные «головы» (углевод) и неполярные «хвосты» (остатки жирных кислот). Гликолипиды широко представлены в тканях, особенно в нервной ткани, в частности в ткани мозга. Они локализованы преимущественно на наружной поверхности плазматической мембраны, где их углеводные компоненты входят в число других углеводов клеточной поверхности.

Гликопротеиды - сложные белки, в которых белковая (пептидная) часть молекулы ковалентно соединена с одной или несколькими группами гетероолигосахаридов.

Цистинурия - наследственное заболевание, характеризующееся нарушением транспорта ряда аминокислот (цистина, лизина, орнитина и аргинина) в эпителиальных клетках канальцев почек и кишечного тракта.

Жирные кислоты - алифатические одноосновные карбоновые кислоты с открытой цепью.

Жирные спирты — тип липидов. Это высокомолекулярные спирты, содержащие 1-3 гидроксильные группы.Ы

Липи́ды (от греч. λίπος, lípos — жир) — широкая группа органических соединений, включающая жирные кислоты, а также их производные, как по радикалу, так и по карбоксильной группе.

Наследуемый сфероцитоз — гемолитическая анемия вследствие дефекта клеточной мембраны эритроцитов, проницаемость мембраны для ионов натрия становится избыточной, из-за чего эритроциты приобретают шарообразную форму, становятся ломкими и легко подвергаются спонтанному гемолизу.

Третичная структура (или трехмерная структура) - пространственное строение (включая конформацию) всей молекулы белка или другой макромолекулы, состоящей из единственной цепи.

Флоридзин - органическое соединение, относящееся к гликозидам.

Фосфолипи́ды — сложные липиды, сложные эфиры многоатомных спиртов и высших жирных кислот. Содержат остаток фосфорной кислоты и соединенную с ней добавочную группу атомов различной химической природы.

Хроматин -сложная смесь веществ, из которых построены хромосомы эукариот. Основными компонентами хроматина являются ДНК, гистоны и негистоновые белки, образующие высокоупорядоченные в пространстве структуры. Соотношение ДНК и белка в хроматине составляет ~1:1, а основная масса белка хроматина представлена гистонами.