Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

V O D A (teze přednášky) Biofyzikální vlastnosti znamenají možnost života na Zemi. Ztráta 10 % vody u savců představuje vážné poruchy, ztráta 25 % smrt.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "V O D A (teze přednášky) Biofyzikální vlastnosti znamenají možnost života na Zemi. Ztráta 10 % vody u savců představuje vážné poruchy, ztráta 25 % smrt."— Transkript prezentace:

1 V O D A (teze přednášky) Biofyzikální vlastnosti znamenají možnost života na Zemi. Ztráta 10 % vody u savců představuje vážné poruchy, ztráta 25 % smrt.

2 Voda je nejvíce zastoupenou sloučeninou v organizmu Krev 93 % Ledviny 83 % Srdce, plíce 79 % Svalovina 76 % Mozek 70 % Skelet 22 % Zubní sklovina 0,2 % S věkem obsah vody klesá z 80 % při narození na 50 % ve stáří na 50 % ve stáří

3 Silně polární struktura Parciální náboje Vodíkové vazby (můstky) E ~ 8 – 40 kJ mol -1 E ~ 8 – 40 kJ mol -1 asociace (shlukování) molekul asociace (shlukování) molekul Polární rozpouštědlo H O 104,5 o σ σ + -

4 KAPALNÁ VODA USPOŘÁDÁNÍ DO „CLUSTERS“ Molekuly vzájemně asociují, střídají se oblasti organizované s neorganizovanými a se samostatnými molekulami Molekuly se mohou zasouvat do sebe Různé energie H můstků v závislosti na prostorovém uspořádání jednotlivých clusters Paměť molekul (transport informace, homeopatika) homeopatika)

5 „ VURTZITOVÁ“ struktura Každá molekula vody přitahuje 4 další molekuly. Molekuly vytvářejí pravidelný tetraedr krystalů ledu. Vodíkové můstky mají stejnou energii v závislosti na teplotě. Pravidelné vzdálenosti vedou k zvětšení objemu V max 4 o C - anomálie vody. L E D

6 FUNKCE VODY Univerzální rozpouštědlo Prostředí pro fyzikální (osmóza) a chemické (hydrolýza) procesy Strukturální (uspořádání membrán) Transportní (plynů, živin, tepla) Termoregulační Velké specifické teplo 4,2 kJ mol -1 → akumulace tepla 4,2 kJ mol -1 → akumulace tepla Výborná tepelná vodivost Vysoké skupenské teplo výparné 2,4 kJ mol -1 (37 o C) Evaporace Anomálie vody

7 ROZPOUŠTĚNÍ Kapaliny mají schopnost rozrušovat vzájemné interakce částic pevných látek nebo jiných kapalin a uvolněné částice rovnoměrně rozptylovat (snaha o dosažení rovnovážného stavu). ROZPUSTNOST je stavová veličina představující kvantitativní míru rozpouštění NASYCENÝ ROZTOK je rovnovážná soustava, kdy za dané teploty se přidávaná látka přestává rozpouštět a vytváří samostatnou fázi.

8 DISOCIACE – rozpad na menší části – ionty (disociační konstanta) ASOCIACE – spojování částic (H můstky) (H můstky) SOLVATACE (HYDRATACE) obalování částic molekulami rozpouštědla (vody)

9 ROZDĚLENÍ VODY Dříve volná x vázaná Nyní dle aktivity vody a w p iw p iw a w = a w = p iw o p iw o p iw parciální tenze vodních par nad potravinou p iw o parciální tenze vodních par nad čistou vodou

10 Aktivita vody Protože tenze par odpovídá vzdušné relativní vlhkosti RV udávané v % přibližně platí: RV RV a w = a w =

11 ROZDĚLENÍ VODY 1.a w 0,0 - 0,2 voda vicinální monomolekulární vrstva, nemá schopnost rozpouštědla, bez možnosti chemických reakcí monomolekulární vrstva, nemá schopnost rozpouštědla, bez možnosti chemických reakcí 2. a w 0,2 - 0,7 voda vícevrstvá fyzikální sorpce na potravinu, převládají vodíkové vazby mezi vrstvami vody fyzikální sorpce na potravinu, převládají vodíkové vazby mezi vrstvami vody 3. a w 0,7 - 1,0 voda kondenzovaná voda volná získá se odpařením voda volná získá se odpařením voda zachycená získá se lisováním voda zachycená získá se lisováním

12 Všechny interakce vody v potravinách vedou k poklesu entropie, tedy k nárustu organizovanosti představované terciární a kvartérní strukturou koloidů. a w roste s teplotou 10 o C o 0,03-0,2 a w roste s teplotou 10 o C o 0,03-0,2 1,0-0,9 potraviny velmi vlhké 1,0-0,9 potraviny velmi vlhké 0,9-0,6 potraviny středně vlhké 0,9-0,6 potraviny středně vlhké 0,2 – 0,6 potraviny suché 0,2 – 0,6 potraviny suché Čerstvé maso 0,97 uzenina 0,82 – 0,85 uzenina 0,82 – 0,85

13 Aktivita vody Představuje dostupnost mikroorganismů k vodě z potraviny, tedy vztah ke údržnosti 0,95 Salmonella 0,90 Listeria monocytogenes 0,86 Staphylococcus aureus 0,78 Aspergillus flavus

14 KOLIGATIVNÍ VLASTNOSTI SOUVISÍ S POČTEM ČÁSTIC V ROZTOKU, JEJICHŽ VLASTNOSTI SE LIŠÍ OD VLASTNOSTÍ ČISTÝCH SLOŽEK Raultův zákon: Tenze par rozpouštědla nad roztokem je za stejných podmínek vždy nižší než nad čistým rozpoštědlem (p o ). Tenze par rozpouštědla nad roztokem je za stejných podmínek vždy nižší než nad čistým rozpoštědlem (p o ). Δ p = p o. X 2 Δ p = p o. X 2 X 2 molární zlomek rozpuštěné látky podíl počtu částic rozpuštěné látky vůči součtu počtu částic rozpuštěné látky a počtu částic rozpouštědla podíl počtu částic rozpuštěné látky vůči součtu počtu částic rozpuštěné látky a počtu částic rozpouštědla

15 EBULIOSKOPIE Bod varu roztoku je vždy vyšší než bod varu čistého rozpouštědla ΔT e = E e. m ΔT e = E e. m E e ebulioskopická konstanta m molární koncentrace [mol. m -3 ] m molární koncentrace [mol. m -3 ]

16 KRYOSKOPIE Bod tuhnutí roztoku je vždy nižší než čistého rozpouštědla ΔT k = E k. m ΔT k = E k. m E k kryoskopická konstanta m molární koncentrace [mol. m -3 ]

17 OSMOTICKÝ TLAK π Je výsledkem snahy koncentrovaného roztoku po zředění (vyrovnání koncentračního gradientu) Hydrostatický tlak: p = h. ρ. g [Pa] p = h. ρ. g [Pa] Vańt Hoffův vztah: Vańt Hoffův vztah: π = R. T. c. i [Pa] π = R. T. c. i [Pa] c molární koncentrace [mol. m -3 ] i Vańt Hoffův opravný koeficient Pro neelektrolyty = 1 Pro elektrolyty počtu vzniklých iontů Osmolarita [mosmol. l -1 ] Osmolalita [mosmol. kg -1 rozpouštědla]

18 OSMÓZA – TOK ROZPOUŠTĚDLA Představuje transport hmoty látkový tok J = k. S ( π 1 – π 2 ) látkový tok J = k. S ( π 1 – π 2 ) k – koeficient propustnosti S – celková plocha rozhraní π 1, π 2 – osmotické tlaky roztoků oddělených membránou

19 TYPY ROZTOKŮ izotonický – stejný osmotický tlak hypotonický x hypertonický nižší osmotický tlak vyšší osmotický tlak nižší osmotický tlak vyšší osmotický tlak směr pohybu molekul rozpouštědla

20 OSMOTICKÝ TLAK Roztoky hepertonické voda ven z buňky → svra š ťov á n í plazmorhyza voda ven z buňky → svra š ťov á n í plazmorhyza (u rostlin plazmolýza) (u rostlin plazmolýza) Roztoky hypotonické voda do buňky, zvětšení objemu plazmoptýza, haemolýza voda do buňky, zvětšení objemu plazmoptýza, haemolýza Roztoky isotonické pro krev π = 0,74 MPa 0,9 % NaCl (0,155 mol.l -1 ) nebo 5 % glukóza (0,31 mol.l -1 ) 0,9 % NaCl (0,155 mol.l -1 ) nebo 5 % glukóza (0,31 mol.l -1 )

21 ONKOTICKÝ TLAK Týká se koloidů má v plazmě menší význam než osmotický tlak solí, působí proti hydrostatickému tlaku krve v končetinách, a proto má význam v tkáňové cirkulaci – zamezuje hromadění vody ve tkáních má v plazmě menší význam než osmotický tlak solí, působí proti hydrostatickému tlaku krve v končetinách, a proto má význam v tkáňové cirkulaci – zamezuje hromadění vody ve tkáních Hypoproteinemie plazmy vede k otokům

22 ONKOTICKÝ TLAK Schopnost potravin vázat přidanou vodu 1 g albuminu či globulinu váže 1,3 g vody 1 g škrobu váže 0,8 g vody (solení, prátování atd.) (solení, prátování atd.)

23 TERMIKA Teplo je nejméně uspořádaná forma energie Teplo je suma všech forem kinetických energií 1 J = 0,2388 cal 1 cal = 4,1868 J 1 J = 0,2388 cal 1 cal = 4,1868 J Teplota – míra střední kinetické energie všech částic Teplota – stavová veličina, kterou vnímáme

24 MĚŘENÍ TEPLOTY objemová roztažnost tekutin vodíkový teploměr vodíkový teploměr kapalinové teploměry kapalinové teploměry délková roztažnost pevných látek l = l o. (1 + α t) l = l o. (1 + α t) bimetalové teploměry bimetalové teploměry keramické teploměry keramické teploměry závislost elektrického odporu na teplotě vodičů R = R o. (1 + α t..ß t 2 + …) vodičů R = R o. (1 + α t..ß t 2 + …) platinové teploměry platinové teploměry polovodičů polovodičů termistory R = A. e B/T termistory R = A. e B/T optické metody dotykové – kapalné krystaly dotykové – kapalné krystaly bezdotykové – IF záření bezdotykové – IF záření

25 TERMOREGULACE ORGANIZMU z hlediska výměny tepla s okolím je rozhodující velikost povrchu, nikoliv objemu nebo hmotnosti teplota má hlavní význam pro udržení činnosti enzymů zrcadlový efekt jater (při syntéze je minimální degradace a naopak)

26 Transport tepla v organizmu kondukcí (vedením) mezi orgány dt dt Q = λ. S τ dx dx λ koeficient přestupu tepla τ (tau) čas dt/dx gradient teploty podle vzdálenosti S plocha

27 Transport tepla v organizmu konvekcí (prouděním) krev – transport energie i hmoty Q = α. S. Δt. τ α koef. přestupu tepla přes rozhraní τ čas Δt gradient teploty S plocha

28 Produkce tepla, energie stanovení přímé – kalorimetricky stanovení nepřímé – ze spotřeby O 2 spalná tepla fyzikální x fyziologická sacharidy a bílkoviny 17 MJ.kg -1 tuky 38 MJ.kg -1 tuky 38 MJ.kg -1 fyziologická využitelnost energie bílkovin je snížena o energii nutnou k detoxikaci dusíkatých látek (močovina, kyselina močová, aminy atd.)

29 Produkce tepla a omezení transportu tepla do okolí zvýšení bazálního metabolizmu svalový třes izolační vlastnosti pokryvu těla zmenšení povrchu vazokonstrikce

30 Výdej tepla radiací (u člověka až 60 %) závislá na teplotě okolí a pokryvu těla závislá na teplotě okolí a pokryvu těla Q ~ T 4 Q ~ T 4 vedením - nejteplejší jsou játra vazodilatacíprouděnímevaporace závislá na vlhkosti vzduchu závislá na vlhkosti vzduchu


Stáhnout ppt "V O D A (teze přednášky) Biofyzikální vlastnosti znamenají možnost života na Zemi. Ztráta 10 % vody u savců představuje vážné poruchy, ztráta 25 % smrt."

Podobné prezentace


Reklamy Google