Đề cương học phân lý sinh học

ĐỀ CƯƠNG HỌC PHẦN LÝ SINH HỌC

1. hãy cho biết hướng nghiên cứu và triền vọng của lý sinh ?

Sự áp dụng kiến thức vật lý vào nghiên cứu sinh học đã được thực

hiện vào cuối thế kỷ XVIII. Năm 1780 hai nhà khoa học Pháp là Lavoadie

và Laplace đã tiến hành thí nghiệm để khảo sát tính đúng đắn của định

luật I nhiệt động học khi áp dụng vào hệ thống sống. Năm 1791, Galvani,

giáo sư giải phẫu trường đại học Bolon (Italia) đã công bố kết quả

nghiên cứu trong quyển sách "Bàn về các lực điện động vật trong co

cơ", khẳng định có tồn tại dòng điện sinh vật. Năm 1859, Raymond đã

phát hiện phần trước và phần sau cầu mắt động vật có xương sống tồn

tại một hiệu điện thế và đo được giá trị từ 10 đến 38mV, gọi là điện thế

tĩnh (hay điện thế nghỉ ngơi). Năm 1865, Holgreen phát hiện được giá trị

hiệu điện thế giữa phần trước và phần sau cầu mắt động vật có xương

sống sẽ tăng lên khi mắt được chiếu sáng. Sau này các nhà khoa học

xác định, đó chính là điện thế hoạt động (hay điện thế hưng phấn). Năm

1875, Calton khẳng định khi mắt được chiếu sáng, không những điện

cầu mắt tăng lên như Holgreen đã phát hiện mà điện ở vùng thị giác trên

bán cầu đại não cũng tăng lên. Sau này các nhà khoa học xác định đó

chính là dòng điện hưng phấn xuất hiện khi mắt được chiếu sáng, đã lan

truyền theo dây thần kinh thị

giác tới vùng thị giác trên bán cầu đại não, dẫn tới hiệu ứng sinh học là

cảm nhận được ánh sáng. Năm 1922, Erlanger và Gasser dùng dao

động ký âm cực để đo dòng điện hưng phấn xuất hiện trong dây thần

kinh. Năm 1922,Viện Lý sinh ở Liên Xô cũ được thành lập. Năm 1929,

Berger ghi được điện não đồ của động vật. Lịch sử hình thành Lý sinh

đã được Taruxop, giáo sư trường Đai học tổng hợp Lomonoxop khẳng

định: "Lý sinh được xem như là một khoa học bắt đầu được hình thành

từ thế kỷ XIX".

Thế kỷ XX là thế kỷ phát triển mạnh mẽ những nghiên cứu khoa học về

Lý sinh trong các lĩnh vực: Nhiệt động học, động học của các quá trình

sinh vật, vận chuyển chất qua màng tế bào, quang sinh học và phóng xạ

sinh họcv.v...Thời kỳ đầu Lý Sinh được xác định như là một ngành khoa

học nghiên cứu các hiện tượng vật lý trong hệ thống sống. Sau đó Lý

sinh được xác định như là một ngành khoa học nghiên cứu các cơ chế

vật lí, đặc biệt là cơ chế hoá lý của các quá trình xảy ra trong hệ thống

sống ở mức độ phân tử, tế bào, mô và cơ thể.

Bước sang thế kỷ XXI, hàng loạt vấn đề đang được đặt ra cho các nhà

Lý sinh cần phải nghiên cứu. Đó là năng lượng sinh học, sự chuyển hoá

năng lượng và sử dụng năng lượng của hệ thống sống? Bản chất và cơ

chế hình thành điện thế sinh vật? Hiện tượng phân cực ở trong hệ thống

sống xảy ra như thế nào và có gì khác so với ở hệ vật lý ? Bản chất của

quá trình hưng phấn là vấn đề cần phải tiếp tục nghiên cứu. Các chỉ số

đặc trưng về vật lý và hoá lý đối với tế bào, mô, cơ quan, cơ thể có mối

liên quan như thế nào trong hệ thống tiến hoá ? Vấn đề tự điều chỉnh

các quá trình sinh học của cơ thể sống trước những thay đổi của yếu tố

môi trường cũng đang được các nhà Lý sinh quan tâm nghiên cứu. Sinh

học phóng xạ hiện đang thu hút nhiều nhà khoa học đi sâu nghiên cứu

nhằm phục vụ cho công tác chọn giống mới, bảo quản lương thực, thực

phẩm, công cuộc chinh phục vũ trụ, sử dụng năng lượng hạt nhân vì

mục đích hoà bình và không loại trừ khả năng có cuộc chạy đua vũ trang

trong việc nắm giữ "đòn hạt nhân đầu tiên" với tham vọng bá quyền thế

giới .

2. cho biết nội dung và công thức của định luật I nhiệt động học

và ứng dụng của nó trong hệ sinh vật ?

* Định luật I nhiệt động học được phát biểu như sau:

"Trong một quá trình nếu năng lượng ở dạng này biến đi thì năng lượng

ở dạng khác sẽ xuất hiện với lượng hoàn toàn tương đương với giá trị

của năng lượng dạng ban đầu".

Định luật I nhiệt động học bao gồm hai phần:

- Phần định tính khẳng định năng lượng không mất đi mà nó chỉ chuyển

từ dạng này sang dạng khác.

- Phần định lượng khẳng định giá trị năng lượng vẫn được bảo toàn (tức

giữ nguyên giá trị khi qui đổi thành nhiệt lượng) khi chuyển từ dạng năng

lượng này sang dạng năng lượng khác. Giá trị năng lượng chỉ được bảo

toàn khi quá trình xảy ra là quá trình thuận nghịch và hiệu suất của quá

trình đạt 100%. Đối với quá trình bất thuận nghịch, hiệu suất của quá

trình nhỏ hơn 100% thì ngoài phần năng lượng truyền cho hệ phải cộng

thêm phần năng lượng đã toả ra môi trường xung quanh.

Biểu thức toán học của định luật I nhiệt động học: Một hệ cô lập ở trạng

thái ban đầu có nội năng U1, nếu cung cấp cho hệ một nhiệt lượng Q thì

một phần nhiệt lượng hệ sử dụng để thực hiện công A, phần còn lại làm

thay đổi trạng thái của hệ từ trạng thái ban đầu có nội năng U1 sang

trạng thái mới có nội năng U2 (U2>U1). Từ nhận xét trên ta có biểu thức:

Q = ΔU + A

Trong đó ΔU = U2 - U1

Công thức (1.1) có thể viết dưới dạng:

ΔU = U1 - U1 = Q - A (1.2)

Đối với quá trình biến đổi vô cùng nhỏ, phương trình (1.2) có thể viết

dưới dạng:

dU = δQ - δA (1.3)

dU: Chỉ sự biến đổi nội năng, là hàm số trạng thái

δQ và δA: Chỉ sự biến đổi nhiệt và công, là hàm số của quá trình.