1 Конденсатор. Клітка як конденсатор
2 Мета уроку: Сформувати уявлення про зв'язок фізики та біології на прикладі вивчення клітинної мембрани як частини «біологічного» конденсатора.
3
4 Повторимо 1.Що таке електричний струм? Електричний струм - це впорядкований рух заряджених частинок. 2. Що таке іон? Атом, що приєднав або втратив один або кілька електронів, називають іоном. 3. Що таке діелектрик? Речовини, через які електричні заряди не можуть переходити від зарядженого тіла до незаряджені називають діелектриками. 4.Дайте визначення напрузі. Напруга - фізична величина, що дорівнює відношенню роботи електричного поля по переміщенню заряду до величини цього заряду на ділянці ланцюга.
5 СТРОЕНИЕ КЛІТИННОЇ МЕМБРАНИ ЛІПІДИ: властивості і функції забезпечують механічну стабільність клітини; не пропускають великі молекули, іони (не проводять електричний струм). БІЛКИ: властивості і функції служать каталізаторами хі чеських реакцій в клітині (білки-ферменти); отримують і перетворять сигнали ззовні (білки рецептори); транспортують багато речовин (глюкоза, амінокислоти, іони).
6
7 Основні функції КЛІТИННОЇ МЕМБРАНИ 1.Барьерная - мембрана відокремлює клітину від навколишнього середовища; - захист клітин від чужорідних, токсичних речовин; - збереження всередині клітин певних концентрацій речовин, за рахунок обмеження переміщення речовин. 2.Механіческая - зберігає клітку цілої, при помірних механічних навантаженнях; - механічна стабільність. 3.Рецепторная - мембрана виконує роль рецепторів; - впізнавання речовин і клітин; - отримання і перетворення сигналів ззовні. 4.Каталітіческая - мембрана є каталізатором для багатьох хімічних процесів клітини, що протікають прімембранной. 5.Транспортная - пов'язана з найважливішим властивістю біологічних мембран - виборчої проникністю: мембрани вибірково переносять різні речовини, такі як іони, поживні речовини, різні продукти обміну.
8 Здатність провідників накопичувати певну кількість заряду характеризують фізичною величиною, що називається електрична ємність. Конденсатор (від лат. Kondensator - ущільнювати, згущувати) - це пристрій, призначений для накопичення заряду і енергії електричного поля.
9 електроємність (ємність) плоского конденсатора електроємність 1 Ф володіє такою конденсатор, напруга між обкладками якого дорівнює 1 В при повідомленні обкладкам різнойменних зарядів по 1 Кл.
10 де ε - діелектрична проникність (для повітря ε = 1), ε 0 - діелектрична постійна, S - площа пластин, d - відстань між пластинами.
11 Як Ви думаєте, в чому подібність цих двох ілюстрацій?
12 Орієнтовна електрична схема біологічної тканини C RiRi ReRe C конденсатор, що моделює мембрани клітин тканини; R i резистор, що моделює цитоплазму цих клітин; R e резистор, що моделює тканинну рідину
13 Закріпимо 1.В якому напрямку буде текти струм в даній схемі? 2.Чи буде текти струм через конденсатор? 3.Якщо міняти напрямок струму, чи буде конденсатор проводити струм? Якщо так, то чому?
14 Завдання Вчені з'ясували, що різниця потенціалів на зовнішній і внутрішній стороні мембрани клітини становить крихітну величину, приблизно 50 мВ. Скажіть чи дійсно клітку можна розглядати як конденсатор? А де пластини у цього конденсатора? Чи впливатиме товщина мембрани на ємність такого конденсатора? Визначте (приблизно) електричну ємність клітини, враховуючи, що накопичений заряд клітини еквівалентний заряду 10 електронів.
15 Кошик Дано: СІ: Рішення: U = 50 мВ q = 10 · е е = 1,6 · Кл 0,05 В С -. відповідь:
17