Minimumkérdések (ÁO, FO és MB hallgatók) · 2 Atomfizika, elektromágneses 23. Adja meg egy f frekvenciájú foton energiáját és lendületét! Egy f frekvenciájú foton energiája

Minimumkérdések

(ÁO, FO és MB hallgatók)

Az egyes képzéseken számonkért kérdéseket az alábbi táblázat tartalmazza:

Képzés

Témakör ÁOK FOK MB

1 Alapvető fizikai fogalmak igen igen igen

2

Atomfizika, elektromágneses hullámok, röntgensugárzás

igen igen igen

3 Abszorpció, lumineszcencia, lézerek igen igen igen

4

Geometriai optika, mikroszkópia, elektronmikroszkópia

igen igen igen

5 Magfizika, radioaktivitás igen igen igen

6

Sugárzás kölcsönhatása az elnyelő közeggel, a sugárzások detektálása

igen igen igen

7

Sugárbiofizika, dozimetria, a sugárzások biológiai hatása

igen igen igen

8

Izotópok kísérletes és diagnosztikai alkalmazása, gamma kamera, CT, PET, SPECT

igen igen nem

9

A magmágneses rezonancia (NMR) alapjai és orvosi/biológiai alkalmazásai.

igen igen igen

10 Hang, ultrahang igen igen igen

11

Termodinamika

nem, kivéve kémiai

potenciál definíciója





12 Diffúzió igen igen igen

13 Biológiai membránok és membrántranszport igen igen igen

14 Érzékszervek biofizikája igen igen nem

15 Biomechanika igen igen nem

16 Áramlás, vérkeringés és légzés biofizikája igen igen nem

17 Vizsgálati módszerek a biológiában, orvostudományban

igen igen igen

Minimumkérdések, 2019/2020, 1. oldal

Tartalomjegyzék 1 Alapvető fizikai fogalmak ..................................... 1 2 Atomfizika, elektromágneses hullámok,

röntgensugárzás ................................................... 2 3 Abszorpció, lumineszcencia, lézerek .................... 3 4 Geometriai optika, mikroszkópia,

elektronmikroszkópia ........................................... 4 5 Magfizika, radioaktivitás ...................................... 5 6 Sugárzás kölcsönhatása az elnyelő közeggel, a

sugárzások detektálása ........................................ 6 7 Sugárbiofizika, dozimetria, a sugárzások biológiai

hatása ................................................................... 6 8 Izotópok kísérletes és diagnosztikai alkalmazása,

gamma kamera, CT, PET, SPECT ........................... 8 9 A magmágneses rezonancia (NMR) alapjai és

orvosi/biológiai alkalmazásai (képalkotás és spektroszkópia). ................................................... 8

10 Hang, ultrahang .................................................... 9 11 Termodinamika .................................................... 9 12 Diffúzió ............................................................... 10 13 Biológiai membránok, membrántranszport ....... 11 14 Érzékszervek biofizikája ...................................... 13 15 Biomechanika ..................................................... 14 16 Áramlás, vérkeringés és légzés biofizikája ......... 14 17 Vizsgálati módszerek a biológiában,

orvostudományban ............................................ 15

1 Alapvető fizikai fogalmak 1. Definiálja képlettel és szavakkal a mozgási energiát

és adja meg egységét! Egy m tömegű, v sebességgel mozgó test mozgásból eredő munkavégző-képességét mozgási energiának nevezzük:

21

2mozgásiE mv

A mozgási energia egysége a joule.

2. Definiálja az elektronvolt (eV) fogalmát!

Az elektronvolt energiaegység, amely egyenlő azzal a kinetikus energiával, amelyet egy elektron nyer, amikor 1 V elektromos potenciálkülönbségen keresztül gyorsul.

3. Definiálja az erő fogalmát! Az erő a mozgásállapot-változtató képesség mértékét leíró vektormennyiség.

4. Definiálja képlettel és szavakkal a gyorsulást! A gyorsulás a sebesség változási gyorsasága:

dva

dt , ahol a: gyorsulás, dv: a sebesség dt idő alatti

megváltozása.

5. Írja le Newton 2. törvényét szavakban és képlettel! Egy test gyorsulását (a) a ráható eredő erő (Fe) és a test tömegének (m) hányadosa adja meg:

eFa

m

6. Definiálja képlettel és szavakkal a centripetális gyorsulást! Centripetális gyorsulás (ac) a sebesség irányának változási gyorsasága, melynek iránya merőleges a sebességre:

22

c

va r

r , ahol v a sebesség, r a pálya sugara,

a szögsebesség. 7. Definiálja a szögsebességet szavakban és képlettel!

A szögsebesség () a szögelfordulás () és a hozzá

szükséges idő (t) hányadosa:

t

A szögelfordulást általában radiánban mérik. 8. Definiálja a lendületet szavakban és képlettel!

Egy test sebességének (v) és tömegének (m) szorzatát lendületnek vagy impulzusnak (p) nevezzük.

p mv

9. Definiálja a tehetetlenségi nyomatékot szavakban és

képlettel!

A tehetetlenségi nyomaték () ugyanazt a szerepet tölti

be a körmozgás esetén, mint a tömeg az egyenes vonalú mozgás esetében. A tehetetlenségi nyomaték egy test szöggyorsulással (tehát a szögsebesség megváltozásával) szembeni ellenállását jellemzi, és egy pontszerű test esetében a következő képlettel lehet kiszámolni:

2mr , ahol m a test tömege, r a test

forgástengelytől mért távolsága. 10. Definiálja a perdület fogalmát!

A perdület vagy impulzusmomentum a körmozgás leírásában ugyanazt a szerepet tölti be, mint az egyenes vonalú mozgás esetében a lendület. Egy test tehetetlenségi nyomatékának és szögsebességének szorzatát perdületnek nevezzük.

11. Definiálja a homogén gravitációs térben levő test

potenciális energiáját! Egy g gravitációs gyorsulással jellemzett nehézségi erőtérben levő, m tömegű, h magasságban levő test

potenciális energiája: potE mgh

12. Definiálja egy elektrosztatikus térben levő töltött test

potenciális energiáját! Egy A pontban levő, Q töltéssel rendelkező test elektrosztatikus potenciális energiája:

pot AE QU , ahol UA az A pont referenciaszinthez

viszonyított feszültsége (azaz az A pont elektromos potenciálja).

13. Definiálja a munkát szavakban és képlettel!

A munka egy erő által létrehozott energiaváltozás, amely a következő képlettel számítható ki:

W Fs , ahol W a munka, F az erő, s a test erőirányú

elmozdulása.

14. Definálja a felhajtóerőt szavakban és képlettel! A nyugvó folyadék (vagy gáz) által a benne lévő testre ható, felfelé irányuló erő, amely egyenlő nagyságú a test által kiszorított folyadék (vagy gáz) súlyával

(Arkhimédész törvénye). 'f fF V g , ahol ρf a

folyadék (vagy gáz) sűrűsége, V’ a test bemerülő részének térfogata, g a gravitációs gyorsulás.


15. Írja fel képlettel a munkatétel általános formáját, ill. elektromos és homogén gravitációs térben történő mozgásra vonatkozó speciális formáit! Általános forma:

2 2

, ,

1

2mozgási B mozgási A B A ABE E m v v W , m a test

tömege, vB és vA a test sebessége az A, ill. B pontban, WAB a testen végzett munka az A és B pontok között. Elektromos térben:

, ,mozgási B mozgási A ABE E QU , Q a test töltése, UAB az A

és B pontok közötti feszültség. Homogén gravitációs térben:

, ,mozgási B mozgási A ABE E mgh , hAB az A és B pontok

közötti magasságkülönbség. 16. Definiálja szavakban és képlettel a teljesítményt, és

adja meg egységét!

A teljesítmény az egységnyi idő alatt végzett munka, amely a következő képlet segítségével számolható ki:

WP

t , ahol P a teljesítmény, W a t idő alatt végzett

munka. A teljesítmény egysége a watt (J

Ws

).

17. Adja meg a feszültség és mértékegységének definícióját!

Az A és B pont közötti feszültség az A és B pontok elektromos potenciáljainak különbségével egyenlő. A feszültség mértékegysége a volt (V). Ha az A és B pont között a feszültség 1 V (UB-UA=1V), akkor 1 coulomb töltés A-ból B-be történő mozgatása 1 J munkavégzés árán lehetséges.

18. Adja meg az áramerősség definícióját és származtassa mértékegységét más SI egységekből!

Az áramerősség megadja a vezető keresztmetszetén időegység alatt átáramló töltés mennyiségét. Mértékegysége az amper (A).

coulombA

sec

19. Definiálja az ellenállást és adja meg

mértékegységét! Ohm törvénye szerint egy vezető ellenállása (R) a vezető két végpontja között mérhető feszültség (U) és a hatására létrejövő áram erősségének (I) hányadosa:

UR

I .

Az ellenállás mértékegysége az ohm ( V

A ).

20. Definiálja az elektromos dipólust és írja le, hogyan kell kiszámolni az elektromos dipólmomentumot!

Az elektromos dipólus egy pozitív töltés (+q) és egy tőle elválasztott, ugyanolyan nagyságú

negatív töltés (-q). Az elektromos dipólmomentum (p) a következő egyenlet alapján számítható ki:

p qr , ahol r a két töltés távolsága. Az elektromos

dipólmomentum vektormennyiség, amely a negatív töltés felől a pozitív felé mutat.

21. Adja meg az E elektromos térbe helyezett, Q töltésű részecskére ható elektromos Lorentz-erő nagyságát és irányát! Milyen következménye lesz a töltött részecskére?

LF EQ , ahol FL az elektromos Lorentz-erő.

Pozitívan töltött részecske esetén az E elektromos erőtérrel megegyező, míg a negatívan töltött részecske azzal ellentétes irányú az erő. A részecske lineárisan gyorsul az erőhatással megegyező irányban.

22. Adja meg a B mágneses térben v sebességgel mozgó, Q töltésű részecskére ható mágneses Lorentz-erő nagyságát! Milyen szabály alapján adható meg az erő iránya és milyen következménye lesz a töltött részecskére?

sin LF QvB , ahol FL a mágneses Lorentz-erő, a

sebesség és a mágneses mező iránya által bezárt szög.

Az erő iránya a jobbkéz szabállyal határozható meg. A töltött részecske a pillanatnyi sebességvektor és a mágneses mező irányára merőleges irányba eltérül, anélkül, hogy a mozgási energiája megváltozna.

2 Atomfizika, elektromágneses hullámok, röntgensugárzás

23. Adja meg egy f frekvenciájú foton energiáját és

lendületét! Egy f frekvenciájú foton energiája hf, lendülete

h f c h , ahol h a Planck állandó, c a fény

sebessége vákuumban, a foton hullámhossza.

24. Mi a különbség az elektron pálya impulzus-

momentuma (perdülete) és spinje (saját perdülete) között? - a pálya impulzusmomentum a pályán történő mozgásból származik, nagysága a pálya alakjától, a mozgás körülményeitől, azaz az elektron környezetében lévő részecskékkel való kölcsönhatásától függ. - a spin az elektron saját tulajdonsága, nagysága a környezettől függetlenül mindig állandó.

25. Rendezze sorba növekvő energia szerint az elektromágneses spektrum felsorolt komponenseit: mikrohullámok, gamma, ultraibolya, látható fény, röntgen, infravörös, rádióhullámok. Rádióhullámok < mikrohullámok < infravörös < látható fény < ultraibolya < röntgen, gamma.

26. Mi a látható fény definíciója? Az elektromágneses sugárzás emberi szem által érzékelhető tartománya (kb. 400-750 nm).

27. Milyen hullámhossz esetén beszélünk infravörös

sugárzásról? 750nm – 1mm

28. Írja fel a fékezési röntgen-sugárzás

határfrekvenciáját (fmax) V gyorsító feszültség esetén!

max

eVf

h

e - elektron töltése, h - Planck állandó.

29. Nevezze meg a röntgen és sugárzás abszorpciójának 3 fő mechanizmusát!

- Fotoeffektus - Compton-szórás - Párképződés.

30. Mi a fotoeffektus és a Compton-szórás közötti fő különbség? A fotoefffektus során a röntgen (v. gamma) foton teljes energiája az atom ionizációját és a kilépő elektron mozgási energiáját fedezi. Ezzel szemben a Compton

-q -q


effektus során a foton energiájának csak egy része fordítódik az ionizációra és a kilépő elektron mozgási energiájára, a jelenséget egy alacsonyabb energiájú foton szóródása kíséri.

31. Mekkora minimális gamma energia szükséges a párképződéshez (nem számszerűen)? Amekkora fedezi egy elektron és egy pozitron nyugalmi

tömegének megfelelő energiát az Einstein-féle tömeg-

energia ekvivalencia egyenlet szerint: E=(me+mp)c2,

ahol me az elektron, mp a pozitron nyugalmi tömege; c a

vákuumban mérhető fénysebesség, E pedig a

párképződés kiváltásához szükséges minimális energia.

32. Miért szükséges a párképződéshez nehéz

atommag? Az impulzus megmaradás törvénye követeli meg.

33. Mit nevezünk szétsugárzásnak?

Azt a folyamatot, amelyben egy elektron és egy pozitron (ill. általánosságban egy részecske-antirészecske pár) egymással összeütközve megsemmisül, és két foton keletkezik, szétsugárzásnak (annihillációnak) nevezzük.

34. Definiálja az interferenciát! Az interferencia hullámok olyan szuperpozíciója, amely új hullámmintázatot alakít ki.

35. Mit nevezünk konstruktív és mit destruktív interferenciának? Az interferencia akkor konstruktív, ha az eredő hullám amplitúdója nagyobb, mint az interferáló egyedi hullámoké. Destruktív interferenciáról akkor beszélünk, ha az eredő hullám amplitúdója kisebb, mint az interferáló egyedi hullámoké.

36. Mi a maximális erősítés és gyengítés feltétele, ha két azonos hullámhosszú haladó hullám interferál egymással? Maximális erősítés akkor következik be, ha a két hullám

közötti útkülönbség (s) a hullámhossz () egészszámú

többszöröse: s l , ahol l=0,1,2,3… Ez akkor

következik be, ha a két hullám hullámhegyei (maximumai) egybeesnek. Maximálisan destruktív interferencia akkor jön létre, ha

1

2s l

, tehát ha az egyik hullám

hullámhegyei (maximumai) egybeesnek a másik hullámvölgyeivel (minimumaival).

37. Írja fel az erősítés feltételét c rácsállandójú

kristályon elhajló hullámhosszúságú elektro-mágneses sugárzás esetére! (beesési szög 90 fok)

c cos = l , ahol l=0,1,2,3,...n, =elhajlási szög.

38. Hogyan oldható fel háromdimenziós kristály esetén

a Laue egyenletrendszer túlhatározottsága?

A kristály porításával, ill. a kristály forgatásával.

39. Mi a transzverzális és a longitudinális hullám definíciója?

Transzverzális hullámban az oszcilláló részecskék kitérése merőleges a hullám terjedési irányára. Longitudinális hullám esetében párhuzamos.

3 Abszorpció, lumineszcencia, lézerek

40. Mit nevezünk monokromatikus fénynek?

Azt a fényt, amelynek spektrumában csak egy hullámhossz (szín) szerepel.

41. Milyen speciális tulajdonságokkal rendelkezik a

lézerek által kibocsátott fény?

- monokromatikus, - nagy koherencia-idő és -hossz, - kis divergencia, - nagy fénysűrűség.

42. Sorolja fel a lézersugárzás szövetekkel kialakított

kölcsönhatásainak típusait! - Fototermális hatások (melegítés) - lézertermia,

koaguláció, vaporizáció, karbonizáció - fluoreszcencia, fotokémiai reakciók - fotodisszociáció - multifoton ionizáció

43. Mikor nevezünk egy elektromágneses sugárzást

koherensnek? Ha megfigyelhető interferenciára képes fotonokból áll.

44. Milyen alapjelenségeken alapul a lézer?

- populáció inverzió, mely a fényerősítés feltétele, és minimálisan 3 energiaszint szükséges a kialakulásához - indukált emisszió, mely biztosítja a lézer koherenciáját és monokromaticitását.

45. Mekkora a lézer, ill. a klasszikus fényforrások

hozzávetőleges koherencia hossza?

1010 cm, ill. néhány cm.

46. Rendezze sorba növekvő energia-különbségek

szerint a vibrációs-, elektron- és rotációs átmeneteket! rotációs < vibrációs < elektron-átmenet

47. Írja fel a Lambert-Beer törvényt és adja meg a

képletben szereplő mennyiségek jelentését!

00lg 10 cLJ

cL A vagy J JJ

ahol J – kilépő intenzitás Jo – belépő intenzitás A – abszorbancia (extinkció)

- moláris abszorbciós együttható (moláris extinkciós koefficiens) c – moláris koncentráció L – optikai úthossz.

48. Milyen tényezőktől függ a moláris abszorbciós

együttható?

Anyagi minőség, fény hullámhossza, hőmérséklet, oldószer/környezet minősége.

49. Hogyan változik a fény intenzitása, ha olyan oldaton

halad át, amelynek abszorbanciája (extinkciója) egyenlő eggyel? 1/10-ére csökken.

50. Mi a moláris abszorpciós együttható definíciója? A moláris abszorpciós együttható megadja az 1 M-os 1 cm rétegvastagságú oldat abszorbanciáját.


51. Hány nm-nél van a fehérjék és nukleinsavak jellegzetes fényabszorpciós maximuma? Fehérjék: 280 nm, nukleinsavak: 260 nm.

52. Mely aminosavaknak van jelentős abszorpciója?

Tyr, Trp, Phe. 53. Mit nevezünk szinglet (S), illetve triplet (T)

állapotnak? Szinglet állapotban nincsenek párosítatlan elektronok, míg triplet állapotban a párosítatlan elektronok száma 2. Szinglet állapotban az eredő spin multiplicitás (2S+1) értéke 1, tripletben 3.

54. Általában milyen módon relaxálódhat egy molekula

gerjesztett elektronállapota (legalább 5 meghatározás)? - vibrációs relaxáció - belső konverzió - szinglet-triplet átmenet (intersystem crossing) - fluoreszcencia emisszió - foszforeszcencia emisszió - késleltetett fluoreszcencia - energia transzfer egy másik molekulára.

55. Mit értünk fluoreszcencia élettartam alatt?

Azt az időt, mely alatt a kezdetben jelenlevő gerjesztett molekulák száma e-ed részére (kb a kezdeti 37 %-ára) csökken.

56. Mit nevezünk szcintillációnak (a), kemilumineszcen-

ciának (b), ill. fotolumineszcenciának (c)? Különböző forrásokban kiváltott fotonemissziót, amelyet rendre ionizáló sugárzás (a), kémiai reakció (b), ill. fotonokkal történő gerjesztés okoz (c).

57. Mit értünk a fluoreszcencia kvantumhatásfokán?

(Egy definíció elegendő.)

Azt az arányt, amely megadja, hogy a gerjesztett állapotú molekulák hányad része emittál fluoreszcens fotont, VAGY az emittált fluoreszcens fotonok és az abszorbeált fotonok számának hányadosát VAGY a fluoreszcens átmenet sebességi állandójának és az összes lehetséges relaxációs mechanizmus sebességi állandói összegének hányadosát.

58. Miért kisebb a fluoreszcencia kvantumhatásfok 1-

nél? Mert a gerjesztett állapotból az alapállapotba való átmenet nemcsak fényemisszió révén valósulhat meg.

59. Milyen tartományba esik a fluoreszcencia

élettartam?

= 10-9 – 10-7s 60. Milyen tartományba esik a foszforeszcencia

élettartam?

= 10-6 – 10 s 61. Miért nagyobb a foszforeszcencia-élettartam a

fluoreszcencia-élettartamnál? Mert tiltott átmenet révén valósul meg.

62. Milyen feltételek mellett jöhet létre Förster-típusú

rezonancia energia transzfer? - a donor és akceptor távolsága 2-10 nm között legyen, - a donor emissziós spektruma átfedésben legyen az akceptor abszorpciós spektrumával, - a donor és akceptor molekulák relatív orientációja megfelelő legyen.

63. Miért tekinthető érzékeny távolságmérő módszernek a Förster-típusú energia transzfer? Az energiatranszfer hatásfoka a távolság negatív hatodik hatványának függvénye.

64. Mire használható a Förster-típusú energia transzfer detektálása a biológiában? Inter- és intramolekuláris távolságok mérésére.

65. Soroljon fel legalább 5 fluoreszcencia intenzitás

mérésével meghatározható sejt paramétert! (Válasz: bármely 5 a készletből!) - a sejt DNS, RNS, fehérje és lipid tartalma, ill. bármely

olyan anyag mennyisége, amit fluoreszcensen megjelöltünk

- a sejtmembrán intaktsága, permeabilitása - intracelluláris enzimaktivitások - sejtfelszíni ligand kötőhelyek száma - membránpotenciál - intracelluláris kalcium szint - intracelluláris pH - mitokondrium potenciál és a mitokondriumok

sejtenkénti száma

4 Geometriai optika, mikroszkópia, elektronmikroszkópia

66. Definiálja a törésmutatót! Egy adott anyag törésmutatója (n) megadja a fény

terjedési sebességét (c) az adott anyagban a következő

egyenlet szerint:

0cc

n , ahol c0 a fény sebessége vákuumban.

67. Írja le a fénytörés Snellius-Descartes törvényét!

A fény törést szenved, ha egy n1 törésmutatójú közegből

egy n2 (n2n1) törésmutatójú közegbe lép. A fénytörést

a következő egyenlet írja le:

1 2

2 1

sin

sin

c n

c n

, ahol és a beesési, ill. törési szögek,

c1 és c2 a két közegben mérhető fénysebességek.

68. Mekkora a fénymikroszkóppal feloldható legkisebb

távolság? kb. 200 nm

69. Hogyan növelhető a mikroszkóp felbontó

képessége? - csökkentjük a megvilágító fény hullámhosszát - növeljük az objektív és a fedőlemez közötti anyag

törésmutatóját - növeljük az objektív félnyílásszögét

70. Mi a numerikus apertúra?

Az objektív félnyílásszöge szinuszának és a fedőlemez, valamint az objektív közötti közeg törésmutatójának

szorzata: nsinα.

71. Hogyan határozható meg a konvencionális

fénymikroszkóp feloldóképessége (f)?

1 2 sinnf

d

, ahol n: közeg törésmutatója, α: az

objektív félnyílásszöge, λ: fény hullámhossza, d: a legkisebb feloldható távolság.


72. Mi a dikroikus tükör funkciója a fluoreszcenciás mikroszkópban? Visszaveri a gerjesztő fényt, és átengedi az emittált fotonokat, ezért elválasztja egymástól a gerjesztési és emissziós fényutakat.

73. Mi a gerjesztési szűrő funkciója a fluoreszcenciás mikroszkópban? A gerjesztési szűrő csak a fluoreszcens molekula gerjesztési spektrumának megfelelő hullámhossz tartományban átlátszó, ezért csak azok a fotonok érik el a mintát, amelyek a molekulát gerjeszteni tudják.

74. Mi az emissziós szűrő funkciója a fluoreszcenciás

mikroszkópban? Az emissziós szűrő csak abban a hullámhossz-tartományban transzparens, amiben a fluoreszcens molekula emittál, ezért a detektort csak a vizsgált fluoreszcens molekula által emittált fotonok érik el.

75. Soroljon fel a lencsék legfontosabb leképezési hibái

közül legalább hármat!

- kromatikus aberráció - szférikus aberráció - asztigmatizmus - kóma - képmezőgörbület - párna, ill. hordó torzítás

76. Írja fel a képtávolság (k), a tárgytávolság (t) és a

fókusztávolság (f) közötti összefüggést!

1 1 1

k t f

77. Mi a dioptria és mi az SI mértékegysége?

A dioptria a lencse törőerejét adja meg. D=1/f, ahol D a dioptria és f a lencse fókusztávolsága. SI mértékegysége: 1/m.

78. Melyik két felfedezés eredményeképpen jöhetett

létre az elektronmikroszkóp? - az elektronnyalábhoz a gyorsítófeszültségtől függő,

a fénynél rövidebb effektív hullámhossz rendelhető; - megfelelő mágneses terekkel az elektronnyaláb

fókuszálható. 79. Soroljon fel legalább három olyan jelet, amelyek

elektronmikroszkópos mérésekkel detektálhatóak a nyaláb-minta kölcsönhatás során? - visszaszórt elektronok - szekunder elektronok - karakterisztikus röntgen-sugarak - Auger-elektronok - abszorbeált elektronok - katód lumineszcencia - áteresztett elektronok

80. Mi az elektronmikroszkópok két legfontosabb

típusa?

- transzmissziós elektronmikroszkóp (TEM) - pásztázó elektronmikroszkóp (scanning electron

microscope, SEM)

81. Mi a transzmissziós elektronmikroszkóp működési elve? Egy vékony (jellemzően kb. 100 nm vastag) mintát elektronnyalábnak tesznek ki. A minta az elektronok egy részét szórja (jellemzően nem nyeli el), és a mintán áthaladó elektronsugárzásból mágneses lencsékkel képet alkotnak, amely a minta elektronszóró-képességét jellemzi.

82. Mi a pásztázó elektronmikroszkóp működési elve?

Egy vékony elektronnyalábbal a mintát végigpásztázzák, és minden pontról detektálják az elektronnyaláb által a mintából kiváltott, ún. másodlagos elektronokat.

5 Magfizika, radioaktivitás 83. Definiálja az izotópok fogalmát!

Egy adott rendszámú kémiai elem eltérő tömegszámú (azaz különböző neutronszámú) atomjait nevezzük izotópoknak.

84. Sorolja fel a hidrogén izotópjait, tömegszámaikat és magjaik nukleon-összetételét!

Tömegszám Összetétel

Hidrogén 1 1 proton

Deutérium 2 1 proton + 1 neutron

Tricium 3 1 proton + 2 neutron

85. Mit értünk az atommagok tömeghiányán?

A tömeghiány (Δm) megadja, hogy egy Z protonból és (A-Z) számú neutronból felépült mag össztömege mennyivel kisebb, mint szabad alkotórészei tömegeinek összege, azaz: Δm = (Z mproton + [A-Z] mneutron) - matom. ahol mprot és mneutr a szabad állapotban levő proton, a szabad állapotban levő neutron tömege, matom az adott atom tömege.

86. Milyen kapcsolat van a mag teljes kötési energiája (ΔE) és tömeghiánya (Δm) között? Az Einstein-féle tömeg-energia összefüggés írja le ezt a kapcsolatot: ΔE=Δmc2 (c: fény sebessége vákuumban)

87. Írja le hogyan változik az egy nukleonra jutó kötési energia a tömegszám függvényében!

Az egy nukleonra jutó kötési energiának az 55-60 tömegszám tartományban maximuma van (56Fe).

88. Milyen a magerők jellege, nagysága,

hatótávolsága? A magerők a magok méreténél lényegesen kisebb hatótávolságú vonzóerők, kb. egy nukleonnyi távolságúak, amelyek nagysága sokszorosan meghaladja az elektrosztatikus erők nagyságát. A magerők a kölcsönható részecskék töltésétől függetlenek.

89. A zérus energiaszinthez képest milyen

energiaszinten helyezkedik el egy (nyugvó) atommag kötelékébe tartozó nukleon? A kötött nukleon negatív energiájú állapotban van. (A kötött nukleon potenciális energiája mindig negatív.)

90. Sorolja fel a radioaktív sugárzások típusait és

jellemezze az azokat alkotó részecskéket!

Az alfa-sugárzás (α) hélium atommagokból áll. A negatív

béta-sugárzás (-) elektronokból, míg a pozitív béta-

sugárzás (+) pozitronokból áll. A gamma-sugárzás (γ)

elektromágneses sugárzás, nagy energiájú fotonokból áll.


91. Hogyan változik a radioaktív elem tömegszáma és rendszáma alfa-, mindkét féle béta-, illetve gamma- bomlás esetén?

tömegszám-

változás rendszámváltozás

-bomlás 4 2

-bomlás 0

1 (+ bomlásban és K-

befogásban);

+1 (- bomlásban)

-bomlás 0 0

92. Miért folytonos a béta sugárzás energiaspektruma?

Az elektron (vagy pozitron) kibocsátással egy időben antineutrinó (vagy neutrinó) is keletkezik és a felszabaduló energia véletlenszerűen oszlik el a két részecske között.

93. Mi a K-befogás és milyen hatást produkál?

Egyes elemek atommagjai bizonyos valószínűséggel befoghatnak egy elektront a legbelső, K elektronhéjról, s rendszámuk eggyel csökken. A K héjon így előálló üresedés magasabb energiájú elektronhéjakról betöltődik, s ezt karakterisztikus röntgensugárzás és/vagy Auger-elektron kibocsátása kíséri.

94. Mi a radioaktív bomlástörvény (összefüggés, benne

szereplő mennyiségek)?

0

tN N e

N0: elbomlatlan atommagok száma kezdetben (t=0) N: elbomlatlan atommagok száma a vizsgált t időpillanatban λ: bomlási állandó t: idő.

95. Mi a radioaktív bomlási állandó fizikai jelentése?

A bomlási állandó a radioaktív atommagok közepes élettartamának reciproka.

96. Milyen kapcsolat áll fenn a radioaktív bomlás

felezési ideje (T) és a bomlási állandó (λ) között?

ln 2T

ln2: 2 természetes alapú logaritmusa. 97. Mi a biológiai felezési idő definíciója?

Az az idő, amely alatt egy adott radioaktív izotóp atomjainak fele az anyagcsere révén bomlatlanul eltávozik a szervezetből.

98. Mi az effektív felezési idő definíciója?

Megadja azt az időt, amely alatt a szervezetbe került egyfajta radioaktív izotóp aktivitása (másképpen fogalmazva a bomlatlan radioaktív magok száma) fizikai bomlás vagy az anyagcsere révén a felére csökken.

99. Az élő szervezetbe bevitt radioaktív izotópok aktivitásának csökkenésekor milyen összefüggés van a fizikai (Tfiz), biológiai (Tbiol) és az effektív (Teff) felezési idők között?

1 1 1

eff fiz biolT T T

100. Az élő szervezetbe bevitt radioaktív izotópok

aktivitásának csökkenésekor milyen összefüggés van a fizikai (λfiz), biológiai (λbiol) és az effektív (λeff) bomlási állandók között?

eff = fiz + biol

6 Sugárzás kölcsönhatása az elnyelő közeggel, a sugárzások detektálása

101. Adja meg a gamma-, ill. röntgensugárzás intenzitás

változását leíró egyenletet abszorbensen való áthaladás során!

0

xJ J e

J0: kezdeti intenzitás; J: x mélységben mérhető intenzitás; x: rétegvastagság. µ: gyengítési tényező

102. Mi egy anyag gamma- vagy röntgensugárzásra

vonatkozó gyengítési tényezőjének a definíciója? Mi a gyengítési tényező SI mértékegysége? A gyengítési tényező annak a távolságnak a reciprok értéke, amelynél a sugárzás intenzitása a kiindulási érték 1/e-ed (~37%) részére esik. [µ]=1/m.

103. Hogyan változik az α-sugárzás intenzitása a

sugárforrástól mért távolság függvényében?

Eleinte állandó, majd hirtelen nullára csökken.

104. Milyen mechanizmus felelős az α-részecskék

energiájának csökkenéséért anyagokon való áthaladása közben? Pályamenti ionizáció.

105. Milyen radioaktív sugárzások detektálására

alkalmas a GM cső?

-, - és -részecskék detektálhatók. 106. Mi a fotoelektron-sokszorozó (photomultiplier)

működésének alapelve?

A fotonok a fényérzékeny katódból elektronokat szabadítanak fel, amelyeket elektromos térben gyorsítva további elektródokba (dinódákba) ütköztetnek. Ezekből az elektródokból egy-egy becsapódó elektron hatására több, ún. szekunder (másodlagos) elektron lép ki, és így az egymást követő elektródákon az elektronok száma lavinaszerűen megnő.

107. Mi az ionizációs detektorok működésének alapelve?

Az ionizáció során keletkező elektronokat és pozitív ionokat a detektorra kapcsolt elektromos erőtér szétválasztja, az elektródákhoz vonzza, s elektromos impulzusokká alakítja át.

108. Mi a szcintillációs detektorok működésének

alapelve?

Egyes anyagokban az ionizáló sugárzások fényfelvillanásokat hoznak létre (azaz a radioaktív részecske energiája fényenergiává alakul át), és a fényfelvillanásokat észleljük.

109. Sorolja fel a radioaktív sugárzásokat a növekvő

áthatoló képesség sorrendjében!

<<

7 Sugárbiofizika, dozimetria, a sugárzások biológiai hatása

110. Mi a radioaktív sugárzások biológiai hatásának

alapja? Az élő rendszerek atomjainak és/vagy molekuláinak ionizálása, gerjesztése.


111. Milyen részecskék, kvantumok fejthetnek ki biológiai hatást? Azon részecskék, kvantumok fejtenek ki biológiai hatást, amelyek energiájukat részben vagy egészben átadják a biológiai objektumnak.

112. Mi a találat a sugárbiológiában?

Találat, ha egy vagy több ionizáció jön létre a biológiai objektum sugárérzékeny térfogatában.

113. Hogyan szerkeszti meg a dózis-hatás görbét?

Dózis-hatás görbe szerkesztése: a koordináta-rendszer vízszintes tengelyén az alkalmazott sugárdózist, a függőleges tengelyen pedig a sugárkárosodást nem szenvedett egyedek számának (N) és az összes egyed számának (N0) hányadosát tüntetjük fel.

114. Mi a valószínűsége, hogy D dózis esetén V térfogatot

pontosan ’n’ számú találat ér?

!

n

VD

n

VDP e

n

115. Hogyan függ az egységnyi térrészben létrejött

ionizációk száma a sugárzás dózisától? Az ionizációk száma egyenesen arányos a sugárzás dózisával.

116. Adja meg a „túlélési görbe” képletét abban az

esetben, ha az életképesség megszűnéséhez (inaktiváláshoz) egyetlen találat kell?

0

VDNe

N

, ahol N a túlélő, N0 az összes egyed száma, D

a dózis, V a sugárérzékeny térfogat.

117. Mi a D37? D37 azt a dózist jelöli, amely mellett a sugárzásnak kitett objektumok 37%-a túlélő. Ha egy ionizáció elegendő az inaktivációhoz, akkor a D37 esetén VD = 1, azaz a V sugárérzékeny térfogatban átlagosan egy ionizáció, találat várható. Ilyenkor D=1/V.

118. Mi a vízaktiválási elmélet lényege? Vizes oldatokat besugarazva a víz (oldószer) molekulái számosságuk miatt sokkal nagyobb valószínűséggel ionizálódnak, mint az oldott anyag molekulái, így a továbbiakban a sugárhatást a vízből keletkező különféle gyökök, radikálok okozzák. Ezáltal a céltábla „megnagyobbodik”.

119. Melyek a vizes oldat besugárzása során létrejövő,

biológiai objektumokat károsító termékek?

hidratált e–, H, OH, H2O2

120. Mi az elnyelt dózis definíciója? Az elnyelt dózis (Da) bármely ionizáló sugárzásra nézve a besugárzott anyag térfogategységének ionizáció útján átadott energia és az azt abszorbeáló térfogatelem tömegének hányadosa. Egysége: Gray (Gy), 1 Gy= 1J/kg

121. Mi a besugárzási dózis definíciója és egysége

röntgen- és gamma-sugárzás esetén? A besugárzási dózis röntgen- és gamma-sugárzás esetén az azonos előjelű ionok töltésének az összege osztva a térfogatelem tömegével abban az esetben, ha a fotonok által valamely levegő-térfogatelemben felszabadított valamennyi elektron levegőben fékeződik le. Egysége: Coulomb/kg.

122. Definiálja az ekvivalens (vagy egyenérték) dózis egységét! Egysége: 1 Sievert (Sv). 1Sv bármely ionizáló sugárzás elnyelt dózisa, ha emberre nézve ugyanakkora biológiai hatást fejt ki, mint 1 Gy elnyelt dózist létrehozó hagyományos röntgensugárzás. A hagyományos röntgensugárzás 250 keV energiájú fotonokat jelent.

123. Mi az effektív dózis és mi teszi szükségessé bevezetését az élő szervezetek sugárkárosodásának vizsgálatakor? Az effektív dózis az élő szervezet összes szövetére vagy szervére vonatkozó, súlyozott egyenértékdózisok összege. Használatára azért van szükség, mert a sugárkárosodás mértékét a besugárzott szövet/szerv sugárérzékenysége is befolyásolja. Az effektív dózis kiszámításakor a szövetek/szervek eltérő sugárérzékenységét az adott szövetre vagy szervre specifikus súlytényezővel veszik figyelembe.

124. Sorolja fel a sugárérzékenységet befolyásoló fizikai

tényezőket. A sugárzás kvalitása (az ionizációs sűrűségen és áthatoló képességen keresztül befolyásolja a sugárérzékenységet), időfaktor, hőmérséklet, oxigénhatás, sugárzás ellen védő anyagok.

125. Mennyi elvileg az a legkisebb dózis, amelynél biológiai hatás létrejöhet? Elvileg egyetlen hf kvantum elegendő pontmutáció létrehozásához, hiszen bármely ionizációt kiváltó kvantum képes kémiai kötés felhasítására.

126. Hogyan hozhat létre kettős lánctörést az ionizáló

sugárzás a DNS-ben? Létrejöhet egyetlen ionizációs esemény eredményeként vagy két szimultán, egyszeres lánctörés következtében, amelyeket két különböző ionizációs esemény hozott létre.

127. Írja fel a túlélési hányadot a lineáris-négyzetes

modell szerint!

2

0

( )D DN

S D eN

ahol S(D) a túlélő hányad, D a dózis, és szövet- és

sugárzásfüggő állandók. Az az egylépéses, a a

kétlépéses kettős lánctörés valószínűségével arányos.

128. A sejtciklus mely szakaszában mutatják a sejtek a

legnagyobb, ill. legkisebb sugárérzékenységet? legnagyobb – M fázis legkisebb – S fázis késői szakaszában.

129. Hogyan függ az oxigenizáció mértékétől a

sugárérzékenység? A jól oxigenált sejtek sugárérzékenysége nagyobb, mint a hypoxiás sejteké, mert oxigén jelenlétében nagyobb valószínűséggel keletkeznek radikálok.

130. Hogyan és miért befolyásolja a frakcionálás a sejtek

sugárérzékenységét? A frakcionálás csökkenti a sejtek sugárérzékenységét, mert a sugárzás által létrehozott károsodást a sejt a sugárzási frakciók leadása között részben ki tudja javítani.


8 Izotópok kísérletes és diagnosztikai alkalmazása, gamma kamera, CT, PET, SPECT

131. Sorolja fel a radioaktív izotópok alkalmazási

lehetőségeit az orvosi diagnosztikában! - in vitro laboratóriumi vizsgálatok,

- testkomponensek térfogatának meghatározása, - radioaktív izotópok eloszlásának két- és háromdimenziós leképezése

132. Mi a direkt RIA? „Radioimmonoassay” rövidítése. Ezen vizsgálatban egy vizsgált anyag nano- vagy pikomoláris koncentrációját lehet meghatározni. A vizsgált anyag ellenes antitestet szilárd hordozóhoz kikötik (elfogó antitest). A vizsgált anyag elfogó antitesthez kikötött mennyiségét egy másik, radioaktívan jelölt elsődleges vagy másodlagos detektáló antitesttel határozzák meg.

133. Milyen elv szerint gyorsítják a részecskéket a lineáris és ciklikus gyorsítókban? Mind a lineáris, mind a ciklikus gyorsítókban a gyorsított

részecskék kinetikus energiájának növekedését

elektromos téren való többszöri áthaladással érik el. A

lineáris gyorsítókban egy vonal mentén elhelyezett sok

elektród között kialakult elektromos téren halad át a

részecske. A cirkuláris gyorsítókban az elektromos tér

mellett mágneses tér is jelen van, ami biztosítja a

gyorsított részecskék körpályán tartását, ami által a

részecske ugyanazon elektródpár által létrehozott

elektromos téren többször is áthalad.

134. Hogyan működik a gammakamera?

Radioaktív izotóppal jelzett anyagot (radiofarmakon) juttatnak a szervezetbe. A kibocsátott γ-foton egy

kollimátoron keresztülhaladva egy szcintillációs detektorba csapódik. A detektorhoz kapcsolt fotoelektronsokszorozók beütésszáma alapján a γ-sugár

forrásának helye feltérképezhető. 135. Hogyan működik a SPECT?

Több irányból vesznek fel képeket egy gammakamerával, és ezekből matematikai úton előállítják az izotóp feldúsulásának térbeli képét.

136. Milyen izotópok használhatók pozitron emissziós

tomográfiában (PET)?

Kizárólag pozitív β-bomló izotópok.

137. Hogyan határozható meg a radioaktív izotóp helye a pozitron emissziós tomográfia (PET) esetén?

A pozitív béta bomlás esetében keletkező pozitron a bomlás 1 mm-es környezetén belül egy elektronnal ütközve annihillálódik. Az így keletkező két gamma foton egymással ellentétes irányban hagyja el az ütközés helyszínét. A két gamma fotont egy körgyűrűben elhelyezett detektorrendszer érzékeli. Ha két egymással szemben levő detektor egyszerre érzékel becsapódást (koincidencia), akkor az őket összekötő egyenes mentén helyezkedik el a radioaktív sugár forrása. Több ilyen egyenes metszése pontosan megadja a forrás helyét.

138. Mi a CT működési elve?

Az emberi testről több irányból röntgenfelvételt készítenek. Az így nyert képek alapján kiszámolják az emberi test egyes térfogatelemeinek röntgensugár elnyelő képességét (denzitását).

139. Mennyivel hordoz több információt a CT kép egy hagyományos röntgenfelvételhez képest? A hagyományos röntgenfelvétel csak a röntgensugár elnyelő objektum vetületét ábrázolja, míg a CT kép pontosan mutatja azt is, milyen mélyen helyezkedik el a kérdéses objektum.

9 A magmágneses rezonancia (NMR) alapjai és orvosi/biológiai alkalmazásai (képalkotás és spektroszkópia).

140. Milyen atommagok képesek NMR jelet adni?

Nullától eltérő eredő magspinnel rendelkező magok:

azaz ahol vagy a protonok, vagy a neutronok vagy

mindkettő száma páratlan. Ezen atommagok esetén a

mag eredő mágneses momentuma nullától különbözik.

141. Soroljon fel legalább három, a biológiai rendszerek NMR vizsgálatában használható atommagot! 1H, 2H, 13C, 15N, 19F, 23Na, 31P

142. Mi történik az elemi mágneses momentumokkal külső mágneses térben? A mágneses tér hatására a mágneses momentumok rendeződése, ill. a mágneses tér körüli precessziója figyelhető meg.

143. Hányféle állapota lehet a 1H magok mágneses momentumainak külső mágneses térben? A 1H mag spinje 1/2, így a hozzá kapcsolódó mágneses momentum a külső térhez viszonyítva kétféleképp rendeződhet.

144. Mi a rezonancia abszorpció feltétele magmágneses

rezonancia (NMR) esetén?

2 1 N N NE E hf g B B

f: alkalmazott elektromágneses sugárzás frekvenciája gN: az adott magra jellemző arányossági tényező (g-faktor)

N: az adott mag giromágneses hányadosa μN: magmagneton B: mágneses tér (mágneses indukció)

145. Definiálja (képlettel is) a giromágneses hányadost

(N)!

A giromágneses hányados az adott magra jellemző mennyiség, a mag mágneses momentumának (MN) és saját impulzusmomentumának (spin; LN) hányadosa.

N N

N N N

gM L

gN: a mag g-faktora μN: magmagneton

2h , ahol h a Planck állandó.

146. Definiálja (képlettel is) a magmagnetont (μN)!

A magmagneton egy fizikai állandó, a nehéz részecskék (pl. nukleonok, atommagok) mágneses dipólusmomentumának egysége.

2

N

p

e

m, ahol e: elemi töltés (proton töltése), mp a

proton tömege, 2h , ahol h a Planck állandó.


147. Az elektromágneses spektrum mely tartománya használható magspinek mágneses térben történő gerjesztésére?

Rádióhullámok (~108 Hz 148. Milyen tényezők befolyásolják a rezonancia

frekvenciát NMR esetén? Az abszorbeáló mag minősége, kémiai környezete és a külső mágneses tér.

149. Hogyan határozható meg egy NMR spektrumból az abszorbeáló magok relatív koncentrációja? A különböző magokhoz tartozó NMR abszorpciós sávok alatti területekből.

150. Mit értünk kémiai eltolódáson NMR esetén?

A vizsgált atommag kémiai környezetének hatására az atommag eredeti rezonancia frekvenciája megváltozik.

151. Mi a makroszkopikus szintű következménye a

magmágneses momentumok mágneses térben történő rendeződésének?

Kialakul egy, a külső tér irányába mutató makroszkopikus mágnesezettség (egyensúlyi vagy longitudinális mágnesezettség).

152. Mi szolgáltatja a jelet az impulzus NMR

módszerben? Rövid, intenzív rádiófrekvenciás impulzussal a külső

mágneses tér irányára merőleges síkban

makroszkopikus mágnesezettség komponenst (MXY)

hoznak létre, amelynek a külső mágneses tér körüli

precessziója elektromos jelet indukál a detektorban. A

precesszió frekvenciája azonos az adott magra jellemző

rezonancia frekvenciával.

153. Mi a spin-rács, ill. a spin-spin relaxáció?

A spin-spin relaxáció során a gerjesztő impulzus

hatására kialakuló transzverzális mágnesezettség (MXY)

lecsengése figyelhető meg, míg a spin-rács relaxáció az

eredeti longitudinális (külső tér irányába mutató)

makroszkopikus mágnesezettség visszaalakulásáért

felelős.

154. Miről hordoz információt egy MRI kép? Az egy térfogatelemben levő 1H atommagok sűrűségéről és ezek spin-spin és spin-rács relaxációs idejéről.

155. Mi biztosítja a jel lokalizációját a mágneses

rezonanciás képalkotás (MRI) esetén?

Az alap mágneses tér (B0) mellett a tér különböző

irányaiban lineáris mágneses tér gradienseket

alkalmaznak. Mivel a rezonancia frekvencia egyenesen

arányos a mag által érzékelt mágneses térrel, így a hely

kódolható a frekvencia alapján.

156. Mi az in vivo mágneses rezonancia spektroszkópia

(MRS) alkalmazásának alapja? Metabolitok mennyiségi viszonyainak nyomon követése a spektrumvonalak arányainak változása alapján az élő szervezet adott vizsgálati térfogatában.

10 Hang, ultrahang 157. Adja meg az egészséges emberi füllel hallható hang

frekvenciatartományát!

20 Hz - 20000 Hz.

158. Mit nevezünk ultrahangnak?

A 20000 Hz és 1010 Hz (20 kHz – 10 GHz) rezgésszám tartományba eső hanghullámokat.

159. Adja meg a hangintenzitás definícióját és

mértékegységét! A hangintenzitás a hang terjedési irányára merőleges egységnyi felületen időegység alatt átáramló hangenergia. Mértékegysége: Watt/m2.

160. Mitől függ a hang terjedési sebessége?

A hang terjedési sebessége a közeg tulajdonságaitól függ (sűrűség, összenyomhatóság).

161. Mitől függ egy közeg akusztikai keménysége?

Az akusztikai keménység (Z) egyenesen arányos a közeg sűrűségével (ρ) és az ultrahang terjedési

sebességével (c): Z=c. 162. Sorolja fel a legismertebb ultrahang előállítására

alkalmas hatásokat! - inverz piezoelektromos hatás - elektrosztrikció - magnetosztrikció

163. Milyen összefüggés van az ultrahang hatására

fellépő váltakozó nyomás (pmax) és az intenzitás (J) között?

∆𝑝𝑚𝑎𝑥 = √2𝑍𝐽 , ahol Z az akusztikai keménység.

164. Mi a kavitáció?

A folyadék részecskéi az ultrahang hatására fellépő nagy húzóerők miatt egymástól elszakadnak és mikroszkopikus méretű belső üregek képződnek.

165. Hogyan változik az ultrahang intenzitása adott közegen történő áthaladáskor?

𝐽 = 𝐽0𝑒

−𝜇𝑥

ahol J0 a közegbe lépő ultrahang intenzitása, µ az abszorpciós állandó, x pedig a rétegvastagság.

166. Mi az alapja az ultrahanggal való képalkotásnak?

A különböző akusztikai keménységű közegek határán az ultrahang egy része visszaverődik. A visszaverődő echo intenzitása és a transducert elhagyó impulzushoz viszonyított késése alapján a különböző szervek határai felderíthetők.

11 Termodinamika 167. Mi az izolált rendszer termodinamikai definíciója?

Az izolált rendszer sem anyag-, sem energiacserét nem végez környezetével.

168. Mi a zárt rendszer termodinamikai definíciója? A zárt rendszer csak energiacserét végez környezetével, anyagcserét nem.

169. Mit nevezünk adiabatikus állapotváltozásnak?

Azt az állapotváltozást, mely során nincs hőközlés, adiabatikusnak nevezzük.

170. Definiálja a hőt, és adja meg egységét!

A hő az az energia, amelyet egy magasabb hőmérsékletű test ad át egy alacsonyabb hőmérsékletűnek a hőmérsékletkülönbség hatására. A hő egysége ugyanaz, mint az energiáé, tehát joule (J).


171. Az E1 energiájú energiaszinten N1, az E2 energiájú energiaszinten N2 számú részecske található. Adja meg az N1 és N2 közötti összefüggést leíró Boltzmann-eloszlást!

2 1

2 1

E E

kTN N e

, ahol k a Boltzmann állandó, T az

abszolút hőmérséklet. 172. Mit nevezünk extenzív mennyiségnek?

Az olyan fizikai mennyiségeket, melyek értéke függ a rendszer méretétől (a rendszer egyes részei között összeadódnak), extenzívnek nevezzük.

173. Mit nevezünk intenzív mennyiségnek?

Azokat a paramétereket, melyek értéke nem függ a rendszer méretétől (azaz nem adódik össze a rendszer különböző részei között, hanem kiegyenlítődésre törekszik).

174. Definiálja a belső energia fogalmát?

Egy test belső szerkezetével, tulajdonságaival összefüggő, a testet alkotó atomok, molekulák mozgásában és köztük ható erőkben tárolt energiát belső energiának nevezzük

175. Adja meg az egyatomos ideális gáz belső

energiájának a hőmérséklettel való összefüggését leíró egyenletet!

belső

3

2E NkT , ahol Ebelső a belső energia, N az atomok

száma, k a Boltzmann állandó és T az abszolút hőmérséklet.

176. Mekkora az entrópia értéke egy kémiailag tiszta,

kristályos, szilárd test esetében, abszolút zérus fokon? S = 0

177. Extenzív vagy intenzív mennyiség a kémiai

potenciál? Intenzív mennyiség.

178. Két test termikus egyensúlyban van. (T1=T2) Lehet-e

közöttük energiacsere ilyenkor? Igen, de az egymásnak átadott átlagos energia egyforma.

179. Az élő szervezet nyílt, zárt vagy izolált

termodinamikai rendszer? Nyitott.

180. Érvényes-e egy élő szervezetre a termodinamika II.

főtétele és hogyan alkalmazható? Érvényes, de csak úgy alkalmazható, hogy az élő szervezetet – működéséhez nélkülözhetetlen környezetével együtt – izolált rendszernek tekintjük.

181. Mikor van egy elegy termodinamikai egyensúlyban?

Ha az elegy valamennyi komponensének a kémiai potenciálja a rendszer minden pontján azonos.

182. Mi az entrópia megváltozásának klasszikus

termodinamikai definíciója?

revQS

T

ΔS: entrópia változás, Qrev: reverzibilisen felvett hő, T: abszolút hőmérséklet.

183. Definiálja az entrópia és a termodinamikai valószínűség kapcsolatát!

lnS k

S: entrópia, k: Boltzmann-állandó, Ω: termodinamikai valószínűség

184. Mi a termodinamikai valószínűség definíciója?

A rendszer makroszkópos állapotát leíró egymással azonos valószínűségű mikroállapotok száma.

185. Milyen értékeket vehet fel a termodinamikai

valószínűség (Ω)?

1 .

186. Milyen értékeket vehet fel a matematikai

valószínűség (P)?

0 P 1 .

187. Melyik állapotfüggvény határozza meg a kémiai

reakciók irányát izobar-izoterm (p=áll, T=áll) folyamatok esetén? Adja meg képlettel is!

Szabadentalpia, G = H-TS, ahol H a rendszer entalpiája, T és S az abszolút hőmérséklet és az entrópia.

188. Mi a kémiai potenciál definíciója?(kötelező definíció)

Egy anyag egy mólnyi mennyiségére eső szabadentalpia mennyiség. Egy adott anyag kémiai potenciálja megadja, hogy mennyivel nő egy termodinamikai rendszer szabadentalpiája, ha az adott anyagból egy mólt adunk a rendszerhez (állandó hőmérsékleten és nyomáson).

12 Diffúzió 189. Egy molekula adott mozgási sebessége (v) esetén

folyadék fázisban hogyan adható meg a molekulára ható fékező súrlódási erő (Fs)? Fs=-fv, ahol f az alakfaktor.

190. Milyen összefüggés érvényesül a termikus

egyensúlyban levő egyatomos gázokat tartalmazó rendszerekben a hőmozgás átlagos kinetikus energiája (Ekin) és az abszolút hőmérséklet (T) között?

3

2kinE kT

ahol k a Boltzmann állandó. 191. Mi a diffúzió?

Kémiai potenciál különbség hatására létrejövő, Brown mozgáson alapuló nettó anyagáramlás.

192. Mi a diffúziós állandó fizikai jelentése?

Azon fizikai mennyiség, mely megadja az egységnyi keresztmetszeten, egységnyi koncentrációgradiens esetén az időegység alatt átvándorló anyag- mennyiséget.

193. Mi a diffúziós állandó egysége?

[D] = m2/s 194. Adja meg egy D diffúziós állandójú részecske

átlagos négyzetes elmozdulását t idő alatt! 2 2x Dt

ahol t az idő, 2x pedig az átlagos négyzetes

elmozdulás.


195. Írja fel Fick I. törvényét és adja meg a benne szereplő mennyiségek jelentését!

v

cI DA

x

Iv az egységnyi idő alatt Δc/Δx koncentrációgradiens hatására az A felületen átáramló anyagmennyiség. D a diffúziós állandó.

196. Hogyan függ a D diffúziós állandó a hőmérséklettől (T) és a molekula sugarától (r) gömb alakú makromolekuláknál?

r

TD

197. Írja fel a részecskék diffúziós állandója (D) és a

molekulák alakfaktora (f) közötti összefüggést!

kTD

f

T: abszolút hőmérséklet, k: Boltzmann állandó

198. Diffúzió során mely paraméterek egyenlítődnek ki?

A komponensek kémiai potenciálja. 199. Írja fel a van't Hoff törvényt!

= pozmózis = cRT, ahol = pozmózis - ozmózisnyomás, R: egyetemes gázállandó, T: abszolút hőmérséklet, c: az oldott anyag moláris koncentrációja.

200. Mi az ozmózis jelensége?

Szemipermeábilis hártyával elválasztott oldatok esetén a hígabb oldat felől a töményebb felé irányuló oldószer áramlás, mely az eredeti koncentrációkülönbség csökkenését idézi elő.

201. Mi az ozmózis-nyomás? Az a nyomás, amely éppen megakadályozza az oldószer áramlását a szemipermeábilis hártyán át a tiszta oldószerből az oldatba.

13 Biológiai membránok, membrántranszport

202. Mi a permeabilitási állandó?

A membrán két oldala közötti egységnyi koncentrációkülönbség hatására, a membrán egységnyi felületén egységnyi idő alatt átáramló anyag mennyisége.

203. Adja meg a koncentráció különbség hatására a

membránon keresztül kialakuló anyagáram-sűrűség (fluxus, J) képletét!

mJ p c

Ahol J az anyagáram-sűrűség (fluxus), ami az egységnyi

felületen időegység alatt átáramlott anyag mennyisége,

mértékegység: mol/(m2s)

p a permeabilitási állandó (m/s)

Δc a koncentráció különbség.

204. Mit jelent az, hogy a lipidek amfipatikus molekulák? Hidrofil és hidrofób részekből épülnek fel

205. Milyen lehetséges mozgásformái vannak a sejtmembránban található lipidmolekuláknak? - laterális diffúzió - rotációs diffúzió - transzmembrán flip-flop - zsírsav oldalláncok flexibilitásából származó

mozgás.

206. Melyek a biológiai membránok lehetséges fázisállapotai? - Gélszerű állapot/ fázis - Folyadékszerű állapot / fluid fázis

207. A zsírsav oldalláncok milyen változásai növelik a

membránok fázisátalakulási hőmérsékletét? - zsírsavak telített jellegének növelése, - zsírsav oldalláncok hosszának növelése.

208. Hogyan változtatja a koleszterin a lipid membránok fluiditását? Fázisátalakulási hőmérséklet alatt rendszerint növeli,

felette csökkenti.

209. Milyen nagyságrendű a lipidek és fehérjék laterális

diffúziós állandója biológiai membránokban? lipidek: 10-8-10-9 cm2/s fehérjék: 10-9-10-12 cm2/s.

210. Milyen módszerrel vizsgálható a fehérjék laterális diffúziója?

- Fotokioltás utáni fluoreszcencia visszatérés (FRAP) - Egyedi részecske nyomon követése (single particle

tracking; SPT) - Fluoreszcencia korrelációs spektroszkópia (FCS)

211. Milyen molekulákra legnagyobb a biológiai membránok permeábilitása? A kisméretű, töltéssel nem rendelkező, apoláros molekulákra: pl. O2, N2.

212. Hogyan csoportosíthatók a membránfehérjék funkció szerint? - transzport és csatorna fehérjék, - receptor és jelátvivő fehérjék, - enzimek - strukturális membrán fehérjék.

213. Mekkora a Na+, K+ és Ca2+ ionok koncentrációja az

extra-, ill. intracelluláris térben?

extracell. intracell.

Na+ 140 mM 10-20 mM

K+ 5 mM 140-150 mM

Ca2+ 1-2 mM 10-4 mM

214. Mit nevezünk passzív transzportnak?

Azon transzportfolyamatokat, melyeknek hajtóereje a koncentrációgradiens és/vagy az elektrokémiai potenciálgradiens.

215. Mit nevezünk aktív transzportnak? Azon transzportfolyamatokat, melyek az elektrokémiai potenciálgradienssel szemben játszódnak le és energiabefektetést igényelnek.

216. Mit nevezünk elsődlegesen aktív transzportnak?

A pumpafehérje ATP hidrolízisből nyert energiával juttat át ionokat/molekulákat a membránon az elektrokémiai gradienssel szemben.

217. Mit nevezünk másodlagosan aktív transzportnak? A transzporter fehérje egy elsődleges aktív transzport által létrehozott gradiensben tárolt energiát használja egy másik ion/molekula gradienssel szemben történő transzportjához.


218. Mit nevezünk a biológiai membránokon keresztüli egyszerű diffúziónak? Kisméretű, lipid oldékony molekulák membránon keresztüli passzív transzportját, mely nem igényel transzporter fehérjét.

219. Mit nevezünk facilitált diffúziónak? A membránon önmagukban átjutni nem képes molekulák/ionok (impermeabilis anyagok) transzport fehérjékkel (karrier vagy ioncsatorna) elősegített (facilitált) passzív transzportja a membránon keresztül.

220. Melyek a facilitált transzport jellemzői? - a transzportált molekulák specifikusan kötődnek a

szállító fehérjéhez - a transzport inhibitorokkal gátolható - a transzport sebessége a transzportálandó anyag

koncentrációjának növelésével telíthető. 221. Milyen típusú ioncsatornákat ismer aktiválódásuk

alapján? - ligand-vezérelt csatornák (receptor) - feszültség-vezérelt csatornák - másodlagos hírvivő által vezérelt csatornák - mechanikai deformálódás (feszülés) vezérelte

csatornák. 222. Mi az ionofórok hatása?

Elősegítik az ionok szelektív átjutását a sejtmembránon.

223. Milyen csoportba sorolhatók az ionofórok az iontranszport mechanizmusa alapján? - karrier ionofórok - csatornaképző ionofórok

224. Sorolja föl a nyugalmi membránpotenciál fenntartásában szereplő tényezőket! - diffúziós potenciál - Donnan potenciál - aktív (elektrogén) ionpumpák.

225. Írja föl a Nernst egyenletet!

0, ln i

x x

x o

xRTU E

z F x

ahol U0,x (vagy Ex): az x ion egyensúlyi potenciálja,

R: egyetemes gázállandó,

T: abszolút hőmérséklet,

zx: az x ion töltése,

F: Faraday-féle szám,

[x]i és [x]o: az x ion sejten belüli, ill. sejten kívüli

koncentrációja.

226. Mit jelent egy ion egyensúlyi potenciálja?

Azt a membránpotenciál értéket, ahol az adott ion nettó fluxusa zérus, azaz a rendszer az adott ion szempontjából termodinamikai egyensúlyban van.

227. Élő sejtek esetén a membrán két oldalán lévő ionok

termodinamikai egyensúlyban vannak-e? Miért? Nincs termodinamikai egyensúly, mert a nyugalmi membránpotenciál mellett az egyes ionok nettó passzív fluxusa nem nulla.

228. Nyugalmi membránpotenciált feltételezve milyen

összefüggés írható fel a főbb permeáló ionok nettó fluxusára? JNa+JK+JCl=0, ahol Jx az x ion fluxusa.

229. Definiálja a fluxus fogalmát és mértékegységét!

A fluxus a felületegységen időegység alatt átáramló anyagmennyiséget jelenti. Mértékegysége: mol/(m2s)

230. Írja föl a Goldmann-Hodgkin-Katz egyenletet!

lnNa K Cli i o

m m

Na K Clo o i

p Na p K p ClRTU E

F p Na p K p Cl

Um = Em: nyugalmi membránpotenciál (diffúziós potenciál), R: egyetemes gázállandó, T: abszolút hőmérséklet, F: Faraday-féle szám, [x]o és [x]i: az x ion sejten kívüli és belüli koncentrációi, px: a sejtmembrán x ionra vonatkozó permeabilitása.

231. Mi a vezetőképesség és mi a mértékegysége?

G (vezetőképesség)=1/R (ahol R az ellenállás)

Mértékegység: 1/ =siemens (S). 232. Írja föl egy tetszőleges x ion sejtmembránon átfolyó

áramát Em membránpotenciál mellett!

x x n x m xI G E G E E

Ix : az ionáram,

Gx: a sejtmembrán x ionra vonatkozó

vezetőképessége (G=1/R),

Ex: az x ion egyensúlyi potenciálja.

. 233. Hogyan értelmezzük az akciós potenciál kialakulását

az ionok permeabilitás változásai alapján?

Az akciós potenciál a Na+ és K+ ionok permeabilitásának membránpotenciál és időfüggő változásának eredménye. A depolarizációs fázisban a Na+ permeabilitás a domináns, az ezt követő repolarizációért a Na+ permeabilitás csökkenése, ill. egyidejű K+ permeabilitás fokozódás a felelős.

234. Hogyan változnak a Na+ és a K+ intra- és extracelluláris koncentrációi egyetlen akciós potenciál során? A Na+ és K+ csatornák rövid nyitvatartási ideje miatt a Na+ és K+ koncentrációk elhanyagolható mértékben változnak egyetlen akciós potenciál során.

235. Mi okozza egy neuron akciós potenciálja során a gyors membránpotenciál-változásokat? A membrán Na+ és K+ permabilitásának változása és a következményes kicsiny befelé irányuló Na+ és kifelé haladó K+ áramok a koncentrációgradiensek jelentős eltolódása nélkül felelősek a neuronális akciós potenciál során a gyors membránpotenciál-változásokért.

236. Mi a Na+/K+ ATPáz szerepe egyetlen akciós potenciál során a membránpotenciál megváltozásában? Miért?

A Na+/K+ ATPáz semmilyen jelentős szerepet nem tölt be egyetlen akciós potenciál membránpotenciál-változásaiban, mert (i) túl lassan transzportál ionokat ahhoz, hogy néhány milliszekundum alatt jelentős koncentrációváltozásokat vagy jelentős nettó ionáramot tudna létrehozni; (ii) a Na+ és K+ koncentrációviszonyai egyébként sem változnak meg egyetlen akciós potenciál során, ezért ezeket nem kell visszaállítani.

237. Mit értünk feszültség-zár (voltage-clamp) technika

alatt? A membránpotenciál kontrollált értéken tartását a membránon átfolyó ionáramoktól függetlenül.


238. Milyen módszerekkel mérhető élő sejteken a membránpotenciál? - optikai módszerekkel, membránpotenciál érzékeny fluoreszcens festékekkel, - elektrofiziológiai módszerekkel (mikroelektróda, patch-clamp), áram-zár (current-clamp) technikával.

239. Milyen jellegű ionáramok mérhetőek a patch-clamp

technika segítségével? - egyedi ioncsatorna áramok (pl. "cell-attached" konfiguráció) - a sejt membránjában lévő ioncsatornák összességén átfolyó áram ("whole-cell" avagy teljes sejt konfiguráció).

240. Működésük szempontjából melyek az ioncsatornák legfontosabb tulajdonságai? - szelektív permeabilitás: ioncsatornától függően csak bizonyos ionok számára átjárható a csatorna, - szabályozott nyitás-zárás: meghatározott jelek általi vezérelhetőség.

241. A testfelület különböző pontjai közt mérhető primer

EKG jelek R hullámai milyen nagyságrendű feszültséget képviselnek? millivolt

242. Írja föl az Einthoven-Waller szabályt és adja meg a

benne szereplő mennyiségek jelentését! R1 + R3 = R2, ahol R1, R2 és R3 a szív eredő elektromos vektorának, az ún. integrál vektornak a vetületei az Einthoven-háromszög oldalaira.

243. Mit jelent az EKG görbe unipoláris, ill. bipoláris

elvezetéseknél?

Unipoláris: a differens elektród potenciálját jelenti az egyezményes 0 ponthoz képest (indifferens elektród). Bipoláris: két differens elektród közti potenciálkülönbséget jelenti.

14 Érzékszervek biofizikája 244. A szemlencse milyen fizikai tulajdonságai változnak

a távolsági alkalmazkodás során? Domborulata (görbületi sugarak) és a törésmutató. Ember esetében az előbbi dominál.

245. Hogyan jellemezhető a szem feloldó képessége?

Azzal a legkisebb látószöggel, amelynél még két tárgypontot meg tud különböztetni a szem.

246. Mi a szem felbontó képességének fizikai, ill. biológiai

korlátja? Fizikai: a megkülönböztetendő két pont távolsága ne legyen kisebb, mint a megvilágításra használt fény hullámhossza. Biológiai: A megkülönböztetendő pontok képei nem eshetnek ugyanarra a fényérzékeny receptorra, és közöttük legalább egy nyugalomban levő receptornak kell lennie.

247. Mit jelent az, hogy a fényreceptorok működésénél a fotonoknak csak trigger szerepük van? A receptorok a foton energiáját csak kémiai (jelátviteli) folyamatok elindítására használják.

248. Hogyan hívjuk a retina azon receptor sejtjeit,

amelyek a színlátásért, ill. a szürkületi látásért felelősek? színlátás receptorsejtje: csap, szürkületi látás receptorsejtje: pálcika.

249. Mi a Young-Helmholtz elmélet lényege?

A színlátás alapját a vörös, a zöld és a kék fényre érzékeny csapfajta képezi, melyek fotopigmentjei is különböznek.

250. Mi az ERG? Elektroretinogram: A retina ingerületi állapotának elektromos jele. A retina elektromos potenciálváltozását regisztrálja a retina ingerületi állapotában.

251. Mi a hallásküszöb és mennyi az értéke?

A hallásküszöb az 1000 Hz-es tiszta hangnak az az intenzitása, amely ép emberi füllel még éppen hallható. Értéke: kb. 10-12 Watt/m2.

252. Hogyan változik a hangosságérzet az inger-

intenzitás függvényében? A relatív ingerintenzitás logaritmusával arányosan.

253. Mi az előnye a fon skálának a bel (decibel) skálával

szemben? A fon skála használata esetében mind az aktuális, mind a referencia inger intenzitását átkonvertáljuk a megfelelő 1000 Hz-es hang intenzitására, tehát a referencia intenzitás az 1000 Hz-es hang ingerküszöbe (I≈10-12 Watt/m2), az aktuális ingererősség pedig annak az 1000 Hz-es hangnak az intenzitása, amely a vizsgált hanggal azonos hangosságérzetet vált ki. Így a hallásküszöböt bármely frekvenciájú hangra nézve 0 fonnak tekintjük.

254. Írja fel a Weber-Fechner törvényt!

lgaktuális ingererősség

érzet konstreferencia ingererősség

255. Egy hanggenerátor J intenzitású, 2000 Hz

frekvenciájú hangot ad. Mekkora a hangosságérzet a fon skála szerint?

1000

0

10 lgfon

JH

J (fon), ahol

Hfon: hangosságérzet fonban;

J1000: annak az 1000 Hz-es hangnak az intenzitása,

melynek hangosságérzete egyenlő a J intenzitású 2000

Hz-es hang hangosságérzetével,

Jo: 1000 Hz-es hang hallásküszöbének megfelelő

intenzitás (10-12 Watt/m2).

256. Milyen relációt ábrázolnak az izofon görbék? A frekvencia függvényében ábrázoljuk azokat a hangintenzitásokat, melyek ugyanolyan hangosság-érzetet keltenek.

257. Mekkora az 1000 és a 2000 Hz hangok hallásküszöbe

a fon skála szerint?

0 fon, u.i. minden hang hallásküszöbe ennyi.

258. Mi a son skála alapja? Az érzet erőssége a Weber-Fechner törvénynél pontosabban írható le az inger relatív erősségének törtkitevőjű hatványával.

0.3

0

1

16son

JH

J

, ahol

Hson a hangosságérzet sonban, J, ill. J0 rendre az

ingererősség és a referencia ingererősség.

259. Mi a légvezetéses hallás mechanizmusa?

A rezgés a hallójáratokon keresztül, a dobhártya-hallócsontocska rendszeren keresztül jut a belsőfülbe.


260. Mi a csontvezetéses hallás mechanizmusa?

A rezgés közvetlenül a koponyacsont közvetítésével jut a belsőfülbe.

261. Milyen fizikai törvényszerűségek miatt jön létre

nyomásfokozódás a kengyel talpán az eredeti hang nyomásához képest? - a kengyel és a dobhártya felszínaránya <1 - a hallócsontocskák emelőszerű működése miatt.

15 Biomechanika 262. Mit jelent az, hogy a bicepsz emeléskor mechanikai

hátrányt szenved?

A bicepsz csatlakozási pontja jóval közelebb esik a forgástengelyt jelentő könyökízülethez, mint a kézben tartott teher súlyának hatásvonala. Így mivel a bicepsz erőkarja lényegesen kisebb, mint a teheré, ezért arányosan nagyobb erőt kell kifejtenie, mint a teher súlya.

263. Mi az összehúzódás egysége a harántcsíkolt izmokban, és milyen filamentumokból épül fel ez a struktúra? Az összehúzódás egysége a szarkomer, mely aktin és miozin filamentumokból épül fel.

264. Mit jelent, hogy a csont mechanikailag anizotróp

tulajdonságú? A különböző irányú és típusú mechanikai terheléseket más-más mértékben viseli el.

265. Sorolja fel az ízület-típusokat a megvalósulható

mozgások típusa szerint egy-egy példával!

I. Egytengelyű ízületek: csapó, vagy csukló ízületek, pl. térd, ujjperc, állkapocs forgó ízület, pl. könyök, orsó+singcsont, bordák II. Kéttengelyű ízületek tojásízület, pl. csukló nyeregízület, pl. hüvelykujj középcsont és kéztőcsont közti izület III. Soktengelyű ízületek pl. váll, csípő (szabadízület)

266. Milyen mechanikai előnnyel rendelkezik a cső-szerű

(üreges) csont a tömör csonthoz képest? A hajlítással szembeni merevség az átmérő negyedik hatványával arányos, így adott tömegű csont jóval nagyobb átmérőjű, így sokkal merevebb lehet, mint egy tömör csont.

267. Nevezze meg az emberi test leírásához használt

síkokat! Koronális (vagy frontális), tranzverzális és szagittális síkok.

268. Milyen sebességű összehúzódásnál adja le a

harántcsíkolt izom a maximális teljesítményt? A maximális összehúzódási sebesség kb. harmadánál.

269. Mit nevezünk tollazott izomnak? Az olyan izmokat, melyeknél az izom erőkifejtésének iránya nem esik egybe az izomrostok lefutásának irányával, azaz az izomrostok ferdén csatlakoznak az ínhoz, ínlemezhez.

16 Áramlás, vérkeringés és légzés biofizikája

270. Írja fel a kontinuitási egyenletet!

1 1 2 2Av A v

ahol A1 és A2 az áramlási cső keresztmetszetei, v1, ill. v2 a folyadék átlagos áramlási sebességei az A1 és A2 keresztmetszetű részeken.

271. Fogalmazza meg szavakkal a kontinuitási egyenlet jelentését!

Összenyomhatatlan folyadékok esetében a térfogati áramerősség a cső teljes hosszában állandó.

272. Fogalmazza meg szavakban Bernoulli törvényét!

Áramló folyadékok esetén az áramlási cső különböző keresztmetszeteinél a statikai, a dinamikai (torló nyomás) és gravitációból (hidrosztatikai nyomás) adódó nyomások összege állandó.

273. Fogalmazza meg szavakban a Hagen-Poiseuille törvényt! Csőben áramló folyadék térfogati áramerőssége egyenesen arányos a Δp/Δl nyomás gradienssel és a cső sugarának negyedik hatványával, fordítottan arányos a folyadék viszkozitásával.

274. Adja meg a Hagen-Poiseuille törvényt képlettel, definiálja a változókat!

4

8VI R p l

ahol IV a térfogati áramerősség, R a cső sugara, η a folyadék viszkozitása, Δp/Δl pedig a nyomás gradiens.

275. Mitől függ egy áramló folyadék kritikus sebessége?

RekritvR

ahol R az áramlási cső sugara, η és ρ pedig az áramló folyadék viszkozitása, illetve sűrűsége. Re a Reynolds szám.

276. Definiálja a lamináris és turbulens ármalást! Lamináris áramlás: kis áramlási sebességnél a folyadék keveredés nélküli, rétegekben törénő áramlása, párhuzamos sebesség vektorok jellemzik. Turbulens áramlás: a kritikus sebesség felett kialakuló rendezetlen, kavargó áramlás, egymást keresztező sebesség vektorok jellemzik.

277. Mi a tüdő compliance, és mennyi ennek az értéke? A tüdő complience a tüdő térfogatának változása egységnyi transzmurális nyomás változás hatására, C=ΔV/ΔP=200 ml/vízcm

278. Mely tényezők határozzák meg a tüdő compliance-t?

A tüdő compliance legfontosabb meghatározói a szöveti rugalmasság és a felületi feszültség.

279. Definiálja a felületi feszültséget!

A felületi feszültség a folyadékfelszín egységnyi felülettel történő megnöveléséhez szükséges munka, ill. energia. γ=W/ΔA, ahol γ a felületi feszültség, ΔA a felület változása, W pedig az ehhez szükséges munka. Egysége J/m2.

280. Fogalmazza meg Laplace törvényét alveólusokra és definiálja a változókat! p=2γ/r, ahol p a felületi feszültség miatt az alveóluson belül keletkező nyomás, γ a felületi feszültség, r pedig az


alveólus sugara. Az összefüggés gyakorlati jelentősége, hogy kisebb sugarú alveólusokban nagyobb a nyomás, ill. hogy a felületi feszültség csökkentése csökkenti az alveólusokon belüli nyomást.

281. Milyen emelőnek tekinthetők a bordák a légzés folyamata során? A bordák egykarú emelőként viselkednek a légzés folyamata során. Az emelő egyik végén, a borda gerincoszlophoz való csatlakozása tekinthető a feltámasztásnak, azaz a tengelynek. Az emelést végző erő, amit a bordaközi izmok biztosítanak, az emelő másik végén jelentkezik. A teher, ami a légzési munkából adódik, a borda közepe táján lép fel.

17 Vizsgálati módszerek a biológiában, orvostudományban

282. Sorolja fel az áramlási citometriás mérések során

detektált fő paramétereket! Miről adnak információt

ezek a paraméterek?

Előre irányuló fényszórás: sejtek mérete, törésmutatója;

Oldalirányú fényszórás: intracelluláris strukturáltság;

Fluoreszcencia jel(ek): a fluoreszcensen jelzett

sejtparaméter (pl. fehérje expresszió, DNS tartalom,

stb.) értékéről.

283. Hogyan szerkeszthető meg az áramlási citometriás

hisztogram?

A vízszintes tengelyen a jelintenzitást (vagy a

hozzátartozó sejtparaméter értékét), a függőleges

tengelyen pedig az adott intenzitással rendelkező sejtek

számát ábrázolják.

284. Mi a dot plot és hogyan szerkeszthető meg?

A dot plot a kétparaméteres adatábrázolás egyik

formája, ahol az egyes sejteket a koordináta-rendszerbe

rajzolt pontok jelzik. A két tengelyen két különböző

paramétert ábrázolunk. Az egyes sejteket reprezentáló

pontok X és Y koordinátái az X, ill. Y tengelyen ábrázolt

paraméter értékével arányosak.

285. Mit jelent a kapuzás az áramlási citometriában?

Az áramlási citometriás adatanalízis korlátozása a sejtek

egy részére. A kapuzás során egy hisztogramon vagy

dot ploton kijelöljük a sejtek egy részét, és a kiértékelést

csak ezeken a sejteken hajtjuk végre.

286. Hogyan történik az áramlási citometriás

sejtszeparálás?

Az áramlási citométer fejét piezoelektromos kristály

segítségével rázatják, így a fejet elhagyó folyadékoszlop

cseppekre bomlik, a megvilágítási pontot követő

meghatározott távolságban. A leszakadó csepp felszínét

a benne található, előzőleg megvilágított sejtről detektált

fényszórás és/vagy fluoreszcencia jelek értéke alapján

töltéssel látják el, így a csepp elektromos térben eltérül

és külön kémcsőben felfogható.

287. Sorolja fel az áramlási citometria és az áramlási

citometriás sejtszeparálás (FACS) előnyös

tulajdonságait!

-az egyes sejtekről külön-külön nyerhető információ,

-adott sejtről egyidejűleg többféle információ is nyerhető,

-rövid idő alatt nagyszámú sejt vizsgálható,

-a sejtpopuláció homogenitása, ill. heterogenitása

kimutatható,

-sejtszeparálás lehetősége méret, ill. egyéb,

fluoreszcenciásan jelezhető tulajdonságok alapján.

288. Hogyan működik a konfokális lézer pásztázó

mikroszkóp? Kis átmérőjű apertúrával a nem fókuszsíkból érkező nyalábokat kiszűrve a tárgy minden pontjáról jó kontrasztú, éles képet kaphatunk, amelyet pásztázással terjesztünk ki az egész síkra.

289. Mi az atomerő mikroszkópia működési elve?

Elektromos taszítás és a felfüggesztés gyenge rugóállandója miatt a megfelelően „kihegyezett” szilícium hegy atomjainak elektronfelhője nem hatolhat a mintáéba, így képes „letapogatni” a minta akár atomi szintű domborzati viszonyait.

290. Milyen feloldás érhető el atomerő mikroszkóppal?

Angström (0.1 nm) szintű feloldás.

291. Fogalmazza meg a tömegspektrometriás vizsgálat célját és a vizsgálat elvét! A tömegspektrometria célja a vizsgált partikulumok tömeg/töltés arányának meghatározása. A vizsgált anyag ionizált formáját gázfázisba viszik, majd elektromos térben gyorsítják, végül a gyorsított ionok tömeg/töltés arányát különböző módszerekkel meghatározzák.

292. Milyen erők és milyen irányban hatnak egy ülepedő molekulára egy centrifuga csőben? Centrifugális erő a forgási tengelytől kifelé, súrlódási erő és felhajtó erő a forgási tengely felé.

293. Mi a szedimentációs állandó és mi az egysége? Egységnyi gyorsulás esetén mérhető ülepedési

sebesség, azaz ülepedési sebesség és a centripetális

gyorsulás hányadosa. Egysége: 1 Svedberg (S)=10-13

sec

294. Hogyan határozható meg egy makromolekula sűrűsége szedimentációs kísérlettel? Sűrűséggradiensben (pl. cézium klorid) történő centrifugálással a saját sűrűségének megfelelő gradiens sávban haladó mozgása megszűnik, így feldúsul.

295. Egyensúlyi centrifugálás esetén hogyan függ az ülepedési egyensúly az alakfaktortól? Miért? Független. Azért mert az ülepedési egyensúly beállta után a molekula nem végez haladó mozgást (amely függ az alakfaktortól).

296. Mit értünk elektroforetikus mozgékonyságon? Az egységnyi elektromos térerősség hatására létrejövő mozgási sebességet.

297. Sorolja fel egy makromolekula elektroforetikus mozgékonyságát befolyásoló tényezőket! - molekulatömeg, - eredő töltés, - közeg pH-ja, - alakfaktor.


298. Mi az izoelektromos fókuszálás lényege?

pH gradiensben történő elektroforézis során a makromolekulák addig mozognak, amíg eredő töltésük nullától különbözik. Az izoelektromos pontnak megfelelő pH-jú helyen a makromolekulák eredő töltése nulla, így ezen a helyen megszűnik a rájuk ható mozgató erő és „fókuszálódnak”.

Documents

Minimumkérdések (ÁO, FO és MB hallgatók) · 2 Atomfizika, elektromágneses 23. Adja meg egy f frekvenciájú foton energiáját és lendületét! Egy f frekvenciájú foton energiája