עיצוב המוצר וסיכומי ביולוגיה של התא

מאמר בנושא פטנטים בתחום מדעי החיים וביולוגיה.

העיצובים השונים בגוף, חלק חשוב מהם, נמצא במצב יוני. האשלגן שאנחנו צורכים מתמוסס במים והופך לון. היונים קרואים אלקטרוליטים, יכולים להעביר חשמל. יש תמיסות, מומס וממיס. לכל עיצוב יש תכונות הידרופיליות והידרופוביות, מסיסות וכו.פרופורציות:הריכוזים הפיסיולו גים של העיצובים השונים ב גוף הם ביחסים ש ל מילי-מולר, מיקרו-מולר וננו-מולר. הם נשמרים בטווח מסוים. מימדים- בדכ הם מיקרוסקופים. רקמה מגיעה ל- 0.2 מילימטר. תא בגוף הוא כ-10 עד 20 מיקרו-מטר. אברונים בגודל 2 מיקרומטר וחלקיקים- 0.2 מיקרומטר. ריכוז עיצוב או נפח בתא- נאמר שיש תא בקוטר 0.5 מיקרו-מטר,  בתמיסה של ריכוז 1 מיקרו-מולר הנפח של התא הוא10-17x6 ליטר. כדי לשמור על ריכוז קבוע בתמיסה שיש בה 10+17x6 חלקיקים כל תא יכול להכיל 36 חלקיקים (הכפלה של הנפח במספר החלקיקים).יש עיצובים חיוניים- נוטריינטים שאנו לא יכולים לייצר אותם בתור עיצוב המוצר ולכן אנו מקבלים אותם מהמזון.  יום חמישי 24 ינואר 2008דיפוזיה(פרק 4 בספר).בשיעור הקודם דיברנו על מבוא כללי והפרספקטיבה של הפיסיולוגיה. דיברנו על התא כיחידה מרכזית במערכות פיסיולוגיות.אחת התופעות הפיסיולוגיות החשובה היא דיפוזיה וטרנספורט. דיפוזיה זו תופעה שנובעת מתנועה רנדומית של עיצוב המוצר , היא לא דורשת השקעת אנרגיה ספציפית או אקטיבית של התא. היא נקראת Brownian motion ה עיצוב המוצר נעות לכל הכיוונים, מתנגשות זו בזו ואי אפשר לחזות לאן הן ינועו או להפסיק את התנועה אלא אם בטמפרטורה אפס, וזה לא מצב פיסיולוגי רגיל. חשוב לזכור שהמצבים המדוברים הם האידיאלים ובמציאות הביולוגית הם לא כאלה. התא מורכב מחלבונים והצפיפות בו משתנה, החוקים לא תמיד קלים לחישוב.התוצאה הסופית של דיפוזיה היא השוואת ריכוזים. המערכת שואפת לשיווי משקל ואם אנחנו נעשה ניסוי וניקח נוזל עם ריכוז עיצוב המוצר , לאורך הזמן המערכת תשאף לפיזור אקראי של ה עיצוב המוצר . בשיווי משקל הן עדיין נעות לכל הכיוונים, אלא שהתנועה בממוצע היא שיש פיזור אקראי של ה עיצוב המוצר בנוזל. הסיכוי של המולקולה להגיע מקצה אחד לשני בנוזל זהה לחלוטין לסיכוי של כל מולקולה אחרת לעשות כן. אם יש יותר עיצוב המוצר בצד אחד של הנוזל תהיה תנועה לצד השני.הגורמים המשפיעים על תנועת המולקולה:הערך D הוא מקדם הדיפוזיה, קיים לכל מולקולה.  המדיום שבו היא נמצאת, מבחינת צפיפות ומרכיבים. הגודל של המולקולה- ככל שהיא גדולה יותר יהיה לה קשה לעבור.טמפרטורה- בטמפרטורות גבוהות החלקיקים נעים מהר יותר.לעל עיצוב יש ערך D שונה. היחידות הן סמ בריבוע לשנייה. ככל שהמשפר יותר גדול הדיפוזיה מהירה יותר. מקדם הדיפוזיה באוויר הרבה יותר גבוה באוויר מבמים (פי 1000) ובמים הוא גבוה מממברנות. בנשימה או בריאות ערכי ה-D ב עיצוב המוצר הם קריטיים.בשיווי משקל, כאמור, ה עיצוב המוצר עדיין נעות לשני הכיוונים אבל מה שמשנה זה הזרימה נטו- net flux. הראשון שהתעסק בהגדרה המתמטית של הביולוגיה היה אדולף פיק. על שמו אנחנו קוראים את חוק פיק: 1. חוק פיק הראשון2. חוק פיק השניהפיתוחים של שתי המשוואות היו מסובכים. המשמעויות של החוקים האלה לא מובנות מאליהן. נשתמש באחד המצבים או הפתרונות לחוק פיק המלא. J - השטף. השטף בדיפוזיה מושפע ממקדם הדיפוזיה (ככל שהוא גדול יותר השטף גדול יותר), ומהבדלי הריכוזים מצד אחד לצד שני. הפיתרון של J הוא בעצם כולל את החלק הטעון של המולקולה א בל נתייחס ל עיצוב המוצר לא טעונות. ככל שהמרחק שה עיצוב המוצר נודדות גדול יותר השטף קטן.   זאת המשוואה עבור חלקיק לא טעון.אם עושים ניסוי ולוקחים מולקולה מסוימת ושואלים כמה זמן לוקח לה לנדוד מיקרו-מטר אחד, במדידות נגיע ל-0.5 מילי-שנייה. מדידה של מרחקים שונים תראה שהזמן לא עולה לינארית עם הגדלת המרחק. המשמעות הפיסיולוגית של הניסוי הזה הוא שאנחנו מדברים על סביבות כמו 100 מיקרו-מטר וזה סדר הגודל של המרחק שעיצוב המוצר יכולות לעבור בדיפוזיה. מעבר לזה זה לא ריאלי או יעיל פיסיולוגית. מולקולת חמצן למשל מכדוריות הדם לתא המטרה עוברת כ-100 מיקרון בכמה שניות, המרחק לא מגיע לסנטימטרים. לכן הפיסיולוגיה פיתחה דרכים שונות לטרנספורט. למרחקים ארוכים נדרשת מערכת שונה מהדיפוזיה.אלברט אינשטיין חישב את התלות של המרחק בדיפוזיה לזמן הדיפוזיה. הוא הביא פיתרון למרחקים קצרים יחסית כמאות מיקרונים ואפשר לראות שהזמן שלוקח למולקולה לנדוד מרחק מסוים תלוי במרחק בריבוע. נוסחת אינשטיין:  שאלה: עבור תא אפיתח שאורכו או רוחבו 10 מיקרומטר, כמה זמן בממוצע ייקח לגלוקוז לחצות את התא?נתון לגלוקוז: D=0.6x10-5cm2/secפיתרון לפי הנוסחא של אינשטיין: t=0.085sec.מסקנה: דיפוזיה הוא תהליך יחסית יעיל כשמדובר בעיצוב המוצר קטנות ותנאים מיקרוסקופיים. שאלה: ספל בגובה 10 סמ ומקדם הדיפוזיה של הממתיק הוא כמו הגלוקוז. כמה זמן ייקח לממתיק להתמוסס ולעבור דיפוזיה תחתית הכוס לקצה העליון? - 96 יום. (לחשב עם נוסחת אינשטיין).

העיצובים השונים בגוף, חלק חשוב מהם, נמצא במצב יוני. האשלגן שאנחנו צורכים מתמוסס במים והופך לון. היונים קרואים אלקטרוליטים, יכולים להעביר חשמל. יש תמיסות, מומס וממיס. לכל עיצוב יש תכונות הידרופיליות והידרופוביות, מסיסות וכו.פרופורציות:הריכוזים הפיסיולוגים של העיצובים השונים בגוף הם ביחסים של מילי-מולר, מיקרו-מולר וננו-מולר. הם נשמרים בטווח מסוים. מימדים- בדכ הם מיקרוסקופים. רקמה מגיעה ל- 0.2 מילימטר. תא בגוף הוא כ-10 עד 20 מיקרו-מטר. אברונים בגודל 2 מיקרומטר וחלקיקים- 0.2 מיקרומטר. ריכוז עיצוב או נפח בתא- נאמר שיש תא בקוטר 0.5 מיקרו-מטר,  בתמיסה של ריכוז 1 מיקרו-מולר הנפח של התא הוא10-17x6 ליטר. כדי לשמור על ריכוז קבוע בתמיסה שיש בה 10+17x6 חלקיקים כל תא יכול להכיל 36 חלקיקים (הכפלה של הנפח במספר החלקיקים).יש עיצובים חיוניים- נוטריינטים שאנו לא יכולים לייצר אותם בתור עיצוב המוצר ולכן אנו מקבלים אותם מהמזון.  יום חמישי 24 ינואר 2008דיפוזיה(פרק 4 בספר).בשיעור הקודם דיברנו על מבוא כללי והפרספקטיבה של הפיסיולוגיה. דיברנו על התא כיחידה מרכזית במערכות פיסיולוגיות.אחת התופעות הפיסיולוגיות החשובה היא דיפוזיה וטרנספורט. דיפוזיה זו תופעה שנובעת מתנועה רנדומית של עיצוב המוצר, היא לא דורשת השקעת אנרגיה ספציפית או אקטיבית של התא. היא נקראת Brownian motion העיצוב המוצר נעות לכל הכיוונים, מתנגשות זו בזו ואי אפשר לחזות לאן הן ינועו או להפסיק את התנועה אלא אם בטמפרטורה אפס, וזה לא מצב פיסיולוגי רגיל. חשוב לזכור שהמצבים המדוברים הם האידיאלים ובמציאות הביולוגית הם לא כאלה. התא מורכב מחלבונים והצפיפות בו משתנה, החוקים לא תמיד קלים לחישוב.התוצאה הסופית של דיפוזיה היא השוואת ריכוזים. המערכת שואפת לשיווי משקל ואם אנחנו נעשה ניסוי וניקח נוזל עם ריכוז עיצוב המוצר, לאורך הזמן המערכת תשאף לפיזור אקראי של העיצוב המוצר. בשיווי משקל הן עדיין נעות לכל הכיוונים, אלא שהתנועה בממוצע היא שיש פיזור אקראי של העיצוב המוצר בנוזל. הסיכוי של המולקולה להגיע מקצה אחד לשני בנוזל זהה לחלוטין לסיכוי של כל מולקולה אחרת לעשות כן. אם יש יותר עיצוב המוצר בצד אחד של הנוזל תהיה תנועה לצד השני.הגורמים המשפיעים על תנועת המולקולה:הערך D הוא מקדם הדיפוזיה, קיים לכל מולקולה.   

המדיום שבו היא נמצאת, מבחינת צפיפות ומרכיבים. הגודל של המולקולה- ככל שהיא גדולה יותר יהיה לה קשה לעבור.טמפרטורה- בטמפרטורות גבוהות החלקיקים נעים מהר יותר.לעל עיצוב יש ערך D שונה. היחידות הן סמ בריבוע לשנייה. ככל שהמשפר יותר גדול הדיפוזיה מהירה יותר. מקדם הדיפוזיה באוויר הרבה יותר גבוה באוויר מבמים (פי 1000) ובמים הוא גבוה מממברנות. בנשימה או בריאות ערכי ה-D בעיצוב המוצר הם קריטיים.בשיווי משקל, כאמור, העיצוב המוצר עדיין נעות לשני הכיוונים אבל מה שמשנה זה הזרימה נטו- net flux. הראשון שהתעסק בהגדרה המתמטית של הביולוגיה היה אדולף פיק. על שמו אנחנו קוראים את חוק פיק: 1. חוק פיק הראשון2. חוק פיק השניהפיתוחים של שתי המשוואות היו מסובכים. המשמעויות של החוקים האלה לא מובנות מאליהן. נשתמש באחד המצבים או הפתרונות לחוק פיק המלא. J - השטף. השטף בדיפוזיה מושפע ממקדם הדיפוזיה (ככל שהוא גדול יותר השטף גדול יותר), ומהבדלי הריכוזים מצד אחד לצד שני. הפיתרון של J הוא בעצם כולל את החלק הטעון של המולקולה אבל נתייחס לעיצוב המוצר לא טעונות. ככל שהמרחק שהעיצוב המוצר נודדות גדול יותר השטף קטן.   זאת המשוואה עבור חלקיק לא טעון.אם עושים ניסוי ולוקחים מולקולה מסוימת ושואלים כמה זמן לוקח לה לנדוד מיקרו-מטר אחד, במדידות נגיע ל-0.5 מילי-שנייה. מדידה של מרחקים שונים תראה שהזמן לא עולה לינארית עם הגדלת המרחק. המשמעות הפיסיולוגית של הניסוי הזה הוא שאנחנו מדברים על סביבות כמו 100 מיקרו-מטר וזה סדר הגודל של המרחק שעיצוב המוצר יכולות לעבור בדיפוזיה. מעבר לזה זה לא ריאלי או יעיל פיסיולוגית. מולקולת חמצן למשל מכדוריות הדם לתא המטרה עוברת כ-100 מיקרון בכמה שניות, המרחק לא מגיע לסנטימטרים. לכן הפיסיולוגיה פיתחה דרכים שונות לטרנספורט. למרחקים ארוכים נדרשת מערכת שונה מהדיפוזיה.אלברט אינשטיין חישב את התלות של המרחק בדיפוזיה לזמן הדיפוזיה. הוא הביא פיתרון למרחקים קצרים יחסית כמאות מיקרונים ואפשר לראות שהזמן שלוקח למולקולה לנדוד מרחק מסוים תלוי במרחק בריבוע. נוסחת אינשטיין:  שאלה: עבור תא אפיתח שאורכו או רוחבו 10 מיקרומטר, כמה זמן בממוצע ייקח לגלוקוז לחצות את התא?נתון לגלוקוז: D=0.6x10-5cm2/secפיתרון לפי הנוסחא של אינשטיין: t=0.085sec.מסקנה: דיפוזיה הוא תהליך יחסית יעיל כשמדובר בעיצוב המוצר קטנות ותנאים מיקרוסקופיים. שאלה: ספל בגובה 10 סמ ומקדם הדיפוזיה של הממתיק הוא כמו הגלוקוז. כמה זמן ייקח לממתיק להתמוסס ולעבור דיפוזיה תחתית הכוס לקצה העליון? - 96 יום. (לחשב עם נוסחת אינשטיין).