neinvazÍvny analyzÁtor krvi amp -...

60
NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý Smokovec 11.-13. október 2012

Upload: buinhu

Post on 07-May-2019

214 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI

AMP XXXIII Konsolidačnaacute vyacuteročnaacute konferencia SSVPL SLS

Staryacute Smokovec 11-13 oktoacuteber 2012

Tento obraacutezok sa momentaacutelne nedaacute zobraziť

TEOacuteRIA (HYPOTEacuteZA) ndash MATEMATIKA ndash ŠTATISTIKA

Ľubovoľnyacute proces ndash jav

Vedeckyacute zaacuteklad

Domienka Hypoteacuteza

Spaumltnaacute vaumlzba Feedback

Matematickyacute model

Štatistika

Metodika

METODOLOacuteGIA - METODIKA - METOacuteDA

Metodoloacutegia je vedeckaacute discipliacutena často interpretovanaacute ako suacutečasť logiky pojednaacutevajuacutevca či zaoberajuacuteca sa vyacuteskumom a analyacutezou princiacutepov a metoacuted skuacutemania a ich aplikaacuteciou

Metodika je špecifickyacute suacutehrn alebo kombinaacutecia niekoľkyacutech postupov (metoacuted) ktoreacute sa použiacutevajuacute pri riešeniacute konkreacutetneho probleacutemu

Metoacuteda Induktiacutevna ndash postup od empirickeacuteho štuacutedia javov a ich analyacutez k všeobecnyacutem

pojmom zaacutekonom

Hypoteticko ndash deduktiacutevna ndash postup pri ktorom sa určiteacute tvrdenia prijmuacute za hypoteacutezy ktoreacute sa overujuacute s naacuteslednyacutem vyvodeniacutem zaacuteveru ktoryacute sa porovnaacuteva s faktami

Rešerž ndash zbieranie materiaacutelu potrebneacuteho na vedeckeacute dokazovanie

Kvalitatiacutevny vyacuteskum a kvantitatiacutevne metoacutedy

KARL RAIMUND POPPER (1902-1994)

Filozof rakuacuteskeho pocircvodu

Popper tvrdil že pravdivosť vedeckej teoacuterie sa nedaacute

dokaacutezať ale len empiricky testovať

Zaacutekladom vedeckeacuteho poznania nie je verifikaacutecia (potvrdenie) ale falzifikaacutecia

Vedeckaacute teoacuteria je len taacute ktoruacute je možneacute vystaviť možnosti vyvraacutetenia

Netreba trvať na tom čo teoacuteriu potvrdzuje ale skocircr straacutežiť to čo by ju mohlo vyvraacutetiť

K evoluacutecii vedy dochaacutedza vyvracaniacutem staryacutech dogiem čiacutem ziacuteskame novyacute priestor na otvaacuteranie novyacutech otaacutezok

PRIAMA A NEPRIAMA METOacuteDA V MEDICIacuteNE MERANIE TLAKU

Invaziacutevne metoacutedy Priama manometria

Neinvaziacutevne metoacutedy Kompresnaacute oscilometria

PRIAMA A NEPRIAMA METOacuteDA MERANIA VISKOZITY A HEMATOKRYTU KRVI

Invaziacutevne metoacutedy

Priamy odber krvi

Neinvaziacutevne metoacutedy

Meranie pulznej vlny

BIOCHEMICKAacute ANALYacuteZA KRVI ndash bdquoSUacuteČASNYacute ZLATYacute ŠTANDARDldquo

NEINVAZIacuteVNA ANALYacuteZA KRVI

INSTITUTE OF NEUROLOGY PSYCHIATRY AND NARCOLOGY OF AMS OF UKRAINE

BIOPROMIN LTD

Neinvaziacutevny analyzaacutetor krvi AMP

METOacuteDA DR AKAD A MALYCHINA Neinvaziacutevny Analyzaacutetor bol vyvinutyacute ukrajinskyacutemi

vedcami

Autorom metoacutedy je Dr Malychin Anatolij akademik

Ruskej Akadeacutemie Priacuterodnyacutech Vied Doctor Mediciacuteny

poprednyacute vedec Inštituacutetu neuroloacutegie psychiatrie a narkoloacutegie

Ukrajinskej Adakeacutemie Lekaacuterskych Vied

Technickaacute časť vyacutevoja realizoval Anatolij Pulavskyacute

zo spoločnosti BIOPROMIN

Patent UA 22161 A

Publikaacutecia Vegetatiacutevne paroxymaacutelne stavy a termoregulaacutecia organizmu

PRINCIacuteP METOacuteDY

Pomocou špeciaacutelnych termosenzorov meriame teplotu v takzvanyacutech referenčnyacutech bodoch tela

Na diagnostiku využiacutevame tieto referenčneacute body

- Bifurkaacutecia ľavej a pravej karotickej tepny (dva body)

- Ľavaacute a pravaacute axila (dva body)

- Umbilikaacutelna oblasť (jeden bod)

PODMIENKY NA MERANIE

Trvanie 3 minuacutety pre deti od 3-15 rokov 6 minuacutet pre skriacutening dospelyacutech 9 minuacutet v extreacutemnych priacutepadoch Manuaacutelne zadaacutevaneacute parametre Frekvencia pulzu Frekvencia dyacutechania Vaacuteha pacienta

Použiacutevanie neinvaziacutevneho analyzaacutetora nemaacute žiaden škodlivyacute vplyv na pacienta

Analyzaacutetor stanovuje skocircr uacutečinok prostredia na pacienta ako rozsah tohoto uacutečinku v korelaacutecii s tvorbou a vyžarovaniacutem teploty (entalpia a entropia energie)

ZLOŽENIE VZDUCHU V PROSTREDIacute

Jeden senzor počas diagnostiky meria atmosfeacuterickyacute tlak

Senzor na meranie teploty v referenčnyacutech bodoch

SENZOR NA MERANIE TEPLOTY

DS18B20 digitaacutelny teplomer umožňuje 9-bitoveacute až 12-bitoveacute merania stupňov Celzius

Rozsah pracovnyacutech teplocirct je od -55degC do +125degC s presnosťou plusmn05degC v rozsahu od -10degC do +85degC

Senzor na meranie teploty v referenčnyacutech bodoch

SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV

UKAacuteŽKA VYacuteSLEDKOV AMP

SPOCHYBŇOVANIE

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do

zaacutekladniacute školy Zaacutezrak Ale ne jde nejspiacuteš o hezky staryacute fiacutegl Před vyšetřeniacutem na přiacutestroji totiž

udělaacute dobře vyškolenaacute sestřička podrobnou anamneacutezu vyptaacute se na přiacuteznaky na předchoziacute i současneacute nemoci a vše poctivě zaznamenaacute do počiacutetače třeba i s přesnyacutemi uacutedaji o zdravotniacutem stavu pacienta pokud ten svěřiacute sestřičce svou kartu informačniacuteho systeacutemu ISIP A zaacutezračnaacute krabička snadno a bystře pomociacute vhodneacuteho expertniacuteho programu může proveacutest orientačniacute diagnoacutezu a podle niacute takeacute vytiskne seznam očekaacutevanyacutech chemickyacutech změn

Asi jsem ještě neřekl že v reklamniacutech materiaacutelech na webu nikde nezjistiacuteme co jsou to bdquobioaktivniacute bodyldquo a jak byly zjištěny

Končiacutem protože hromaděniacutem dalšiacutech a dalšiacutech argumentů je zbytečneacute posilovat to co je bdquoabsolutniacuteldquo jistotou totiž že analyzaacutetor AMP je nesmyslnyacute autoři šarlataacuteni a leacutekařštiacute propagaacutetoři v lepšiacutem přiacutepadě naivniacute důvěřivci

Ondřej Vrtiška Anatolije Vitalijeviče Malykhina - neurochirurga z Charkova kteryacute

metodu vyvinul Pronesl přednaacutešku v niacutež se to hemžilo odbornyacutemi vyacuterazy peptidovaacute vazba koenzymy oxidoreduktaacutezy laktaacutetdehydrogenaacutezy chaperony neurotransmitery mediaacutetory fosfolipidyhellip Vybaven polozapomenutyacutemi znalostmi z přednaacutešek z biochemie a fyziologie jsem měl pocit že jsou naacutem předčiacutetaacutena vysokoškolskaacute skripta Jen mi nějak uniklo jak dlouhyacute proslov souvisiacute s oněmi pěti čidly měřiacuteciacutemi teplotu

bdquo absence hodnověrnyacutech důkazů uacutečinnosti princip metody popiacuterajiacuteciacute zaacutekladniacute poznatky přiacuterodniacutech vědldquo

REFERENČNEacute bdquoBIOAKTIacuteVNE BODYldquo Čo suacute tie bdquobioaktiacutevne bodyldquo(uprednostňujeme označenie bdquoreferenčneacute body) a kde suacute umiestneneacute Malychin zvolil 5 bodov na ľudskom tele kde sa umiestňujuacute termosenzory Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny (dva

body) Praveacute a ľaveacute podpazušie (dva body) Pupok Regio paraumbilicalis (jeden bod)

BIFURKAacuteCIE PRAVEJ A ĽAVEJ KRČNEJ TEPNY

Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny ndash umiestnenie najdocircležitejšieho chemoreceptora tzv karotiacutedne teliesko (glomus caroticum)

Fernando De Castro (1925 ndash 1929) Laboratorio de Investigaciones Bioloacutegicas (Madrid Spain) študoval novyacutemi histologickyacutemi postupmy a jemnuacute štrukturu a inervaciu karotidneacuteho telieska Opisal jeho presnu lokalizaacuteciu Karotidne teliesko považoval za senzornyacute receptor (chemoreceptorov) glomulaacuternych buniek ktoreacute suacute špecificky určeneacute na detekciu zmien chemickeacuteho zloženia krve

Za hypoteacutezu chemoreceptorov bola v roku 1938 Corneille Heymans

udelenaacute Nobelova cena za Fyzioloacutegiu alebo Mediciacutenu

KAROTIacuteDNE TELIESKO

Karotiacutedne teliesko je bilateraacutelne umiestneneacute na bifurkaacutecii krčnej arteacuterii maacute najvaumlčšiacute pomer prietoku krvi k metabolizmu v tele (2000mlmin na 100g)

anatomicky a biochemicky veľmi zložityacute orgaacuten

Nielen že maacute bunky špecializujuacutece sa na sniacutemanie hladiny kysliacuteka ale v skutočnostisuacute to polymodaacutelne a veľmi citliveacute bunky na rocirczne druhy stimulov ako suacute tlak hyperkapnia acidoacuteza hyperkalieacutemia hyposmolalita cirkulujuacutece hormoacuteny hypertermia hypoglykeacutemia a na početneacute farmakologickeacute preparaacutety

CHEMORECEPTOR KAROTIacuteDNE TELIESKO

Anatomickaacute štruktuacutera karotiacutedneho telieska Karotiacutedne teliesko

tvoria dva typy buniek glomulaacuterne (typ I) a podporneacute (typ II) Glomulaacuterne bunky suacute neuronaacutelny druh ktoreacute suacute považovaneacute za hlavneacute bunky senzibilneacute na hypoxiu

Typ I

Typ II

Krvneacute kapilaacutery

NEURAacuteLNA REGULAacuteCIA DYacuteCHANIA

REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA

Frekvencia dyacutechania ndash zadaacutevame do AMP pred meraniacutem

Pulzovaacute frekvencia ndash zadaacutevame do AMP pred meraniacutem

Teplota ndash meriame priacutestrojom AMP

PLYNNYacute MESSENGER bdquoH2Sldquo

Glomulaacuterne bunky exprimujuacute cystation gama lyaacutezu (CSE) enzyacutem generujuacuteci H2S Hypoxia indukuje tvorbu H2S excitaacuteciu senzorov a stimuluje dyacutechanie ako odozvu na niacutezku hladinu O2

Bunky karotidneacuteho telieska senzibilneacute na kysliacutek ako aj krvneacute cievy dyacutechacie cesty a nadobličky iniciujuacute životne docircležituacute homeostaacutezu v odpovedi na hypoxiu a hypoxeacutemiu

The Journal of Experimental Biology 211 2727-2734 Published by The Company of Biologists 2008 doi101242jeb010066 Commentary - Hydrogen sulfide and oxygen sensing implications in cardiorespiratory control Kenneth R Olson

PLYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo

Hemoxigenaacuteza 2 (HO-2) štiepi hem na železo Fe biliverdiacuten (BV) a tiež CO v reakcii absoluacutetne zaacutevislej od molekulaacuterneho O2

HO-2 je exprimovanyacute na glomulaacuternych bunkaacutech karotiacutedneho telieska Glomulaacuterne bunky uvolňujuacute exitačneacute transmitery (NTR) zvaumlčšujuacutec tak

stimulaacuteciu nervovyacutech vzruchov karotiacutedneho sinus nervu CO inhibuje uvoľňovanie tyacutechto transmiterov prostredniacutectvom

autokrinneacuteho alebo parakrinneacuteho pocircsobenia na glomulaacuterne bunky Hypoxia teda priamo inhibuje HO-2 aktivitu prostredniacutectvom

zniacuteženia dostupnosti O2 čo vedie k zviacutešenej aktivite karotidneacuteho sinus nervu

PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo Neuronaacutelna NO-syntetaacuteza (nNOS) premieňa L-arginiacuten na NO a citruliacuten (cit)

nNOS je lokalizovanaacute na karotiacutednych siacutenus neuroacutenoch (CSN) ktoreacute majuacute synaptickyacute vstup na glomulaacuternych bunkaacutech

nNOS inhibujuacute akceleraacuteciu stimulaacutecie karotiacutedneho siacutenus nervu prostredniacutectvom odstraacutenenia tonickej inhibiacutecie fyziologickyacutech aktiviacutet pomocou NO na glomulaacuterne bunky NO z karotiacutednych siacutenus neuroacutenov reguluje glomulaacuterne bunky ako spaumltnyacute messenger Hypoxia zvaumlčšuje sekreacuteciu glomulaacuternych buniek a stimulaacuteciu karotidneacuteho siacutenus nervu

CONO ndash HO-2nNOS fyziologicky inhibujuacute aktivity karotidneacuteho telieska

Normoxia verzus

Hypoxia

NO CO H2S ndash PLYNNEacute MESSENGERY ndash AKUacuteTNA REGULAacuteCIA O2 - KAROTIacuteDNE TELIESKO

Molekulaacuterny kysliacutek O2 (označenyacute šiacutepkami )

O2 verzus Tb

U potkanov počas progresiacutevnej hypoxie indukovanej krokovyacutemi zmenami v FIO2 (FIO2 21 17 14 12 a 10) pri teplote okolia Tam 25 15 a 5 degC sa pozorovalo zniacuteženie teploty jadra tela Tb ktoreacute dosahovalo

027 degCmlminkg spotrebovaneacuteho kysliacuteka (VO2) nezaacutevisle na Tam FIO2 ndash frakčnaacute koncentraacutecia kysliacuteka vo vdychovanom vzduchu

Respir Physiol 1994 June 97(1)79-91 Ventilatory and metabolic responses to cold and CO-induced hypoxia in awake rats Gautier H Bonora M

PARAUMBILIKUM Dreň nadobličiek - efektorovyacute orgaacuten sympatikoadrenaacutelneho systeacutemu -

produkuje adrenaliacuten a v menšej miere noradrenaliacuten priamo reaguje na určiteacute stresory - hypoxia a hypoglykeacutemia

Dreň nadobličiek je inervovanaacute senzitiacutevnymi vlaacuteknami spinaacutelnych a vagovyacutech aferentnyacutech neuroacutenov

Dreň nadobličiek sluacuteži aj ako chemosenzor

DREŇ NADOBLIČIEK Chromafiacutenovaacute bunka

Exocytoacuteza

Tyroziacutenovyacute metabolizmus

SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU

Tyroziacuten je metabolizovanyacute na L-DOPA naacutesledne cez dopamiacuten na nor-epinefriacuten Tento proces prebieha za priacutetomnosti molekulaacuterneho kysliacuteka O2 (označeneacute šiacutepkami )

REGULAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU

Nervovaacute regulaacutecia Ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu rovnako ako jeho sila suacute v raacutemci dvoch kardiovaskulaacuternych centier autonoacutemneho nervoveacuteho systeacutemu Tieto centraacute suacute umiestneneacute v hornej časti ventraacutelnej steny predĺženej miechy Hormonaacutelna regulaacutecia Skladaacute sa z dvoch amiacutenovyacutech hormoacutenov - epinefriacutenu (adrenaliacuten) a norepinefriacutenu

(noradrenaliacuten) ktoreacute suacute vylučovaneacute z drene nadobličiek Oba hormoacuteny akcelerujuacute ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu ale pocircsobia v rocircznych

podmienkach Epinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep počas bdquonuacutedzovyacutechldquo podmienok zatiaľčo norepinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep za normaacutelnych podmienok

ZAacuteKONY

POUŽITEacute PRI VYacutePOČTE

CHEMICKYacuteCH A FYZIOLOGICKYacuteCH

PARAMETROV KRVI

A JEDNOTLIVYacuteCH ORGAacuteNOV

RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY Fyzikaacutelna cheacutemia skuacutema ryacutechlosti prebiehajuacutecich chemickyacutech zmien (reakcii) a faktory vplyacutevajuacutece na

tuacuteto ryacutechlosť ndash chemickaacute kinetika

aA + bB rarr dD + fF Všeobecne sa akceptuje pojem že ryacutechlosť charakterizujeme zmenou parametra v čase Pri chemickej

reakcii prebieha zmena množstva laacutetok ni Ak chceme vedieť či danaacute reakcia prebieha v reaktore ndash bunke

Molaacuterna koncentracia Сi = niV Potom ryacutechlosť chemickej reakcii i-komponentu ri - sa doteraz nazyacutevala reakčnou ryacutechlosťou V suacutečasnosti sa pre tuacuteto veličinu zaviedlo označenie

ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky A a zaacutevisiacute od povahy reagujuacutecich laacutetok (skupenstvo) od teploty a od koncentraacutecie V reakčnej kinetike sa zaviedol spocircsob vyjadrovať chemickeacute rovnice v anulovanom tvare ktoryacute vo

všeobecnosti maacute tvar

νAA + νBB + νDD + = 0 ν - stechiometrickyacute koeficient pri vyacutechodickovyacutech laacutetkach majuacute (-) hodnotu

LAacuteTKA ndash SUacuteSTAVA

Jednou z foriem existencie hmoty je laacutetka Laacutetka sa skladaacute z častiacutec ktoreacute majuacute určituacute pokojovuacute hmotnosť alebo inak za laacutetku považujeme suacutebor elementaacuternych častiacutec (elektroacutenov protoacutenov neutroacutenov a i) zoskupenia atoacutemov molekuacutel a ioacutenov koloidneacute častice a rocirczne makroskopickeacute uacutetvary v rozličnyacutech skupenskyacutech stavoch

Množstvo laacutetky priestorovo ohraničeneacute vyznačujuacutece sa určityacutem geometrickyacutem tvarom je teleso

Suacutestava (systeacutem) je časť priestoru oddelenaacute od okolia skutočnyacutem alebo myslenyacutem rozhraniacutem V suacutestave mocircže byť laacutetka alebo zmes chemickyacutech laacutetok ktoreacute predstavujuacute jej zložky Suacutestava je definovanaacute tyacutem že udaacuteme čo do nej patriacute Suacutestavy mocircžu byť homogeacutenne alebo heterogeacutenne

Faacuteza je homogeacutenna časť heterogeacutennej suacutestavy od inej časti fyzikaacutelne oddelenaacute a ohraničenaacute rozhraniacutem

Chemicky čistaacute laacutetka alebo chemickeacute indiviacuteduum je chemickaacute laacutetka určityacutech fyzikaacutelnych a chemickyacutech vlastnostiacute ktoreacute sa nemenia a jeho zloženie je vyjadreneacute chemickyacutem vzorcom

ZAacuteKON UacuteČINKU HMOTNOSTI (GULDBERG-WAAGOV ZAacuteKON) zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

homogeacutenna reakcia v plynnej faacuteze alebo v roztoku

A + B rarr C Ak maacute taacuteto reakcia prebiehať je nevyhnutneacute aby sa častice laacutetok A a B stretli Ryacutechlosť

priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C bude prirodzene tyacutem vyššia čiacutem tieto stretnutia bude častejšie (aktiacutevna zražka) Ak zvyacutešime n-kraacutet koncentraacuteciu laacutetky A (alebo B) pri nezmenenej koncentraacutecii laacutetky B (alebo A) zvyacutešime n-kraacutet aj pravdepodobnosť stretnutia častiacutec A a B a ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C sa n-kraacutet zvyacuteši Ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C je priamo uacutemernaacute suacutečinu koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

rc = k[A][B] k - koeficient uacutemernosti je veličina pri danej teplote staacutela a označuje sa ako ryacutechlostnaacute

konštanta Jej hodnota udaacuteva ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C pri jednotkovej koncentraacutecii vyacutechodiskovyacutech laacutetok

[B] - koncentraacutecie priacuteslušnyacutech laacutetok v danom okamihu

Uvažujme o vratnej reakcii ktoraacute prebieha v roztoku medzi vyacutechodiskovyacutemi laacutetkami A a B za vzniku reakčnyacutech produktov C a D

A + B C + D Protismerneacute šiacutepky vyjadrujuacute že reakcia prebieha suacutečasne obidvoma smermi Podľa zaacutekona uacutečinku

hmotnosti platiacute pre ryacutechlosť r+1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky A a B

r+1 = k+1[A][B] a pre ryacutechlosť r-1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky C a D

r-1 = k-1[C][D] Koncentraacutecia jednotlivyacutech laacutetok sa v priebehu reakcie plynulo meniacute rarr musia sa meniť aj ryacutechlosti r+1 a

r-1 Koncentraacutecia vyacutechodiskovyacutech laacutetok A a B sa postupne zmenšuje preto sa ryacutechlosť r+1 znižuje Koncentraacutecia reakčnyacutech produktov C a D sa zvaumlčšuje takže ryacutechlosť r-1 sa zvyšuje Ak sa ryacutechlosti obidvoch protichodnyacutech reakciiacute vyrovnajuacute ustaacuteli sa chemickaacute rovnovaacuteha pri ktorej za časovuacute jednotku vznikne takeacute množstvo reakčnyacutech produktov C a D akeacute sa opaumltovne rozložiacute na vyacutechodiskoveacute laacutetky A a B Z rovnovaacutežnej podmienky r+1 = r-1 vyplyacuteva pre koncentraacutecie všetkyacutech reakčnyacutech zložiek za rovnovaacutežneho stavu vzťah

k+1[A][B] = k-1[C][D] ktoryacute sa mocircže piacutesať v tvare

Taacuteto rovnica vyjadruje že pomer suacutečinu rovnovaacutežnych koncentraacuteciiacute reakčnyacutech produktov a suacutečinu koncentraacuteciiacute vyacutechodiskovyacutech laacutetok maacute za danej teploty konštantnuacute hodnotu (Guldberg-Waagov zaacutekon) Kc - definovanaacute rovnovaacutežnymi koncentraacuteciami a nazyacuteva sa rovnovaacutežna konštanta Jej hodnota pre danuacute chemickuacute reakciu zaacutevisiacute iba od teploty pri ktorej reakcia prebieha

ZAacuteVISLOSŤ RYacuteCHLOSTI REAKCIE OD TEPLOTY Mimoriadne docircležityacutem činiteľom ktoryacute ovplyvňuje ryacutechlosť chemickyacutech reakciiacute je teplota Vzrast ryacutechlosti reakcie so

zvyšovaniacutem teploty je spocircsobenyacute vzrastom ryacutechlosti neusporiadaneacuteho pohybu molekuacutel a tyacutem aj pravdepodobnosť ich vzaacutejomnyacutech zraacutežok Avšak podľa kinetickej teoacuterie plynov je počet zraacutežok uacutemernyacute odmocnine z absoluacutetnej teploty kyacutem ryacutechlosť reakcie rastie s teplotou exponenciaacutelne teda oveľa ryacutechlejšie Tento zdanlivyacute nesuacutelad sa vysvetľuje tyacutem že molekuly mocircžu pri zraacutežke reagovať jedine vtedy ak majuacute určityacute minimaacutelny obsah energie ktoryacute sa nazyacuteva aktivačnaacute energia Ea

Vzťah medzi aktivačnou energiou a reakčnou ryacutechlosťou našiel v r 1899 Arrhenius definovaniacutem ryacutechlostnej konštanty k

k = A e- (Ea RT)

lnk = lnA - EaRT A R a Ea suacute konštanty ktoreacute nezaacutevisia od teploty

R - univerzaacutelna plynovaacute konštanta

Ea - experimentaacutelna aktivačnaacute energia

(nutnaacute energia ktoruacute musiacute mať časticamolekula

aby mohla za danyacutech podmienok vstuacutepiť do

reakcie) [kJmol]

T - absoluacutetna teplota

e - zaacuteklad prirodzeneacuteho logaritmu Arrhenius

lnk = f (1T) tgα = - ЕaR

HETEROGEacuteNNE PROCESY D rarr S rarr R rarr P Charakteristickou črtou postupnyacutech procesov je to že celkovaacute ryacutechlosť procesu je

determinovanaacute ryacutechlosťou najpomalšieho štaacutedia ndash limitujuacutece štaacutedium Ak chceme s intenziacutevniť naacuteslednosť postupnyacutech procesov je nevyhnutne zvyacutešiť ryacutechlosť ich limitujuacutecich štaacutediiacute

Prveacute štaacutedium heterogeacutenneho chemickeacuteho procesu (D) ndash Difuacutezia Difuacutezia ndash samovoľnyacute proces premiestnenia častiacutec z oblasti vyššej koncentraacutecie do oblasti s nižšou koncentraacuteciou na uacutekor ich chaotickeacuteho pohybu Otaacutezka ndash zodpovedaacute tento proces II počiatku termodynamiky

Druheacute štaacutedium heterogeacutenneho procesu (S) ndash proces sorpcie (pohltenia) Absorpcia ndash keď hranica rozdielu faacutez v systeacuteme je kvapalina Adsorpcia ndash na povrchu tuhej laacutetky

Tretie štaacutedium heterogeacutenneho procesu (R) je chemickaacute reakcia medzi absorbovanyacutemiadsorbovanyacutemi molekulami

RYacuteCHLOSŤ PROCESU DIFUacuteZIE JE DEFINOVANAacute PRVYacuteM ZAacuteKONOM FICKA

dn dt = -DS dC dx Fickov zaacutekon je empirickyacute zaacutekon ktoryacute vyjadruje skutočnosť že tok častiacutec cez povrch je priamo

uacutemernyacute koncentračneacutemu gradientu D - difuacutezny koeficient ([D]=m2s-1) je zaacutevislyacute len od teploty analogickyacute ako rovnica Arheniusa

pričom energia aktivaacutecii difuacutezie ED je menšia než energia aktivaacutecie chemickej reakcie EA

Difuacutezia v jednom smere J = -Dpartcpartx Difuacutezia v 3D priestore J = -Dgrad c Priacutebuzneacute zaacutekony Fourierov - tok tepla je uacutemernyacute gradientu teploty Ohmov - elektrickyacute pruacuted je uacutemernyacute rozdielu elektrickyacutech potenciaacutelov Všetky tri zaacutekony suacute empirickeacute a vyjadrujuacute skutočnosť že tok častiacutec (tepla pruacutedu) je lineaacuterne zaacutevislyacute od hnacej sily (z angl driving force) ktoraacute ho vyvolaacuteva

J = Lf f - hnacia sila L-koeficient uacutemernosti

Adolf Fick

ZAacuteKON ZACHOVANIA HMOTNOSTI Experimenty dokaacutezali že hmotnosť uzavretej (izolovanej)

suacutestavy je konštantnaacute a nezaacutevisiacute od zmien ktoreacute v tejto suacutestave prebiehajuacute

Celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v reaktantoch musiacute byť rovnakyacute ako celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v produktoch

Je to jeden z najvyacuteznamnejšiacutech a najvšeobecnejšiacutech priacuterodnyacutech zaacutekonov Pocircvodne ho nezaacutevisle od seba formulovali Lomonosov a Lavoisier ako zaacutekon zachovania vaacutehy laacutetok v chemickyacutech reakciaacutech

Chemickou reakciou hmota nezanikaacute ani nevznikaacute iba meniacute svoju formu

Zaacutekon zachovania hmotnosti sum m = konšt

Michail V Lomonosov

Antoine L Lavoisier

ZAacuteKON STAacuteLYCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov bol objavenyacute v roku 1799 - francuacutezsky chemik Joseph Louis Proust

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov hovoriacute

K tomuto zaacuteveru J L Proust dospel na zaacuteklade synteacutez a analyacutez množstva chemickyacutech zluacutečeniacuten Nezaacutevisle od J L Prousta ho v roku 1803 sformuloval a vysvetlil aj Angličan J Dalton

Zloženie chemickej zluacutečeniny je vždy rovnakeacute a nezaacutevisiacute od spocircsobu priacutepravy danej zluacutečeniny

Joseph L Proust

ZAacuteKON NAacuteSOBNYacuteCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV V roku 1803 J Dalton vyjadril zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov

Zistil že prvky sa mocircžu zlučovať v jednom dvoch alebo viaceryacutech pomeroch svojich hmotnostiacute

Priacuteklad oxidy dusiacuteka N2O ndash oxid dusnyacute N O = 1 0571 NO ndash oxid dusnatyacute N O = 1 1142 pomer 0571 1142 = 1 2 N2O3 ndash oxid dusityacute N O = 1 1713 pomer 0571 1713 = 1 3 Na jednotkovuacute hmotnosť dusiacuteka N v jednotlivyacutech oxidoch pripadaacute určityacute počet jednotiek hmotnosti kysliacuteka O

Ak dva prvky tvoria navzaacutejom niekoľko zluacutečeniacuten hmotnosti jedneacuteho prvku pripadajuacutece v nich na jednu a tuacute istuacute hmotnosť druheacuteho prvku suacute v pomere malyacutech celyacutech čiacutesiel

TERMODYNAMIKA V BIOLOGICKYacuteCH SYSTEacuteMOCH ndash REFERENČNEacute BODY

A Einstein bdquoKlasickaacute termodynamika je jedinaacute univerzaacutelna fyzikaacutelna teoacuteria v ktorej aplikovateľnosť jej zaacutekladnyacutech konceptov nebude nikdy narušenaacuteldquo

AS Eddington bdquoAk Vaša teoacuteria nie je v suacutelade s druhyacutem termodynamickyacutem zaacutekonom tak tuacuteto teoacuteriu nečakaacute nič ineacute len hlbokyacute neuacutespechldquo

MV Volkenstein bdquoFyzikaacutelne uvažovanie o ľubovoľnom systeacuteme vraacutetane biologickeacuteho začiacutena jeho fenomenologickyacutem termodynamickyacutem popisomldquo

Termodynamika študuje transformaacuteciu energie v makroskopickyacutech systeacutemoch a suacutečasne neposkytuje žiadne informaacutecie o mikroskopickom stave hmoty ani o ryacutechlosti procesov v systeacuteme

Termodynamickyacute popis systeacutemu je založenyacute na niekoľkyacutech relatiacutevne jednoduchyacutech zaacutekonoch

TERMODYNAMICKYacute SYSTEacuteM ndash BUNKA ndash ORGAacuteN ndash ORGANIZMUS Pod termodynamickyacutem systeacutemom rozumieme časť vesmiacuteru ktoryacute je ohraničenyacute

nejakou hranicou a je charakterizovanyacute určityacutemi termodynamickyacutemi vlastnosťami ktoreacute sa nazyacutevajuacute stavoveacute veličiny

Bunka ndash orgaacuten ndash organizmus predstavujuacute hranice systeacutemu cez ktoruacute sa mocircže vymieňať laacutetka a energie vo forme tepla a praacutece Biologickeacute systeacutemy suacute otvoreneacute termodynamickeacute systeacutemy ktoreacute vymieňajuacute s okoliacutem laacutetku aj energiu

Homeostaacuteza ndash stav termodynamickej rovnovaacutehy Biologickyacute systeacutem sa nachaacutedza v ustaacutelenom stave (angl steady state) - homeostaze

ak hodnoty termodynamickyacutech parametrov sa nemenia ale existuje tam tok laacutetky a energie medzi systeacutemom a okoliacutem (zdravyacute organizmus)

Tlak Objem Teplota Energia Laacutetkoveacute množstvo

TERMODYNAMICKEacute ZAacuteKONY

Tzv nultyacute zaacutekon termodynamiky (zaacutekon tepelnej rovnovaacutehy)

Ak objekt A je v tepelnej rovnovaacutehe s objektom B a objekt B sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom C tak potom aj objekt C sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom A

Inyacutemi slovami ak termodynamickeacute systeacutemy suacute vo fyzikaacutelnom kontakte tak v rovnovaacutežnom stave je teplota tyacutechto systeacutemov rovnakaacute

I TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ZACHOVANIA ENERGIE) Energia sa mocircže zmeniť z jednej formy na inuacute ale nemocircže samovoľne

vznikať ani zanikať (tento zaacutekon je empirickyacute) I termodynamickyacute zaacutekon daacuteva do suacutevisu teplo (Q) praacutecu (W) a vnuacutetornuacute

energiu (E) systeacutemu

∆ E = Q + W

alebo

d E = dQ + dW Teplo (Q) a praacuteca (W) - formy energie prostredniacutectvom ktoryacutech systeacutem

meniacute svoju vnuacutetornuacute energiu Teplo ndash neusporiadanaacute forma energie Praacuteca ndash usporiadanaacute forma energie (mechanickaacute chemickaacute elektrickaacute)

ENTALPIA Entalpia je stavovaacute funkcia determinujuacuteca teplo ktoreacute sa uvoľniacute resp absorbuje počas

reakcie pri konštantnom tlaku pričom nezaacutevisiacute od konkreacutetneho priebehu reakcie ale len od počiatočneacuteho a konečneacuteho stavu (Hessov zaacutekon)

p = konšt Qp = ∆ H entalpia H = E + pV

Zmeny entalpie A rarr B rArr ∆HAB = HB - HA A rarr B rarr C rArr ∆H = HC - HA = (HC - HB) + (HB - HA) = ∆HAB + HBC ΔH gt 0 - endotermickyacute proces ΔH lt 0 - exotermickyacute proces Štandardnaacute entalpia molekuacutel H0 Entalpia 1 molu molekuacutel pri štandardnyacutech podmienkach (

t=25deg C p=100 kPa) Tieto hodnoty suacute uvedeneacute v tabuľkaacutech Využitie tyacutechto hodnocirct pri určovaniacute zmien entalpie v chemickyacutech reakciaacutech

Reakčneacute teplo (∆HdegR298) sa rovnaacute suacutečtu zlučovaciacutech tepiel produktov (Σνi ∆Hdegzl298PROD) zmenšeneacutemu o suacutečet zlučovaciacutech tepiel reaktantov

(Σνi ∆Hdegzl298REAKT)

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 2: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

Tento obraacutezok sa momentaacutelne nedaacute zobraziť

TEOacuteRIA (HYPOTEacuteZA) ndash MATEMATIKA ndash ŠTATISTIKA

Ľubovoľnyacute proces ndash jav

Vedeckyacute zaacuteklad

Domienka Hypoteacuteza

Spaumltnaacute vaumlzba Feedback

Matematickyacute model

Štatistika

Metodika

METODOLOacuteGIA - METODIKA - METOacuteDA

Metodoloacutegia je vedeckaacute discipliacutena často interpretovanaacute ako suacutečasť logiky pojednaacutevajuacutevca či zaoberajuacuteca sa vyacuteskumom a analyacutezou princiacutepov a metoacuted skuacutemania a ich aplikaacuteciou

Metodika je špecifickyacute suacutehrn alebo kombinaacutecia niekoľkyacutech postupov (metoacuted) ktoreacute sa použiacutevajuacute pri riešeniacute konkreacutetneho probleacutemu

Metoacuteda Induktiacutevna ndash postup od empirickeacuteho štuacutedia javov a ich analyacutez k všeobecnyacutem

pojmom zaacutekonom

Hypoteticko ndash deduktiacutevna ndash postup pri ktorom sa určiteacute tvrdenia prijmuacute za hypoteacutezy ktoreacute sa overujuacute s naacuteslednyacutem vyvodeniacutem zaacuteveru ktoryacute sa porovnaacuteva s faktami

Rešerž ndash zbieranie materiaacutelu potrebneacuteho na vedeckeacute dokazovanie

Kvalitatiacutevny vyacuteskum a kvantitatiacutevne metoacutedy

KARL RAIMUND POPPER (1902-1994)

Filozof rakuacuteskeho pocircvodu

Popper tvrdil že pravdivosť vedeckej teoacuterie sa nedaacute

dokaacutezať ale len empiricky testovať

Zaacutekladom vedeckeacuteho poznania nie je verifikaacutecia (potvrdenie) ale falzifikaacutecia

Vedeckaacute teoacuteria je len taacute ktoruacute je možneacute vystaviť možnosti vyvraacutetenia

Netreba trvať na tom čo teoacuteriu potvrdzuje ale skocircr straacutežiť to čo by ju mohlo vyvraacutetiť

K evoluacutecii vedy dochaacutedza vyvracaniacutem staryacutech dogiem čiacutem ziacuteskame novyacute priestor na otvaacuteranie novyacutech otaacutezok

PRIAMA A NEPRIAMA METOacuteDA V MEDICIacuteNE MERANIE TLAKU

Invaziacutevne metoacutedy Priama manometria

Neinvaziacutevne metoacutedy Kompresnaacute oscilometria

PRIAMA A NEPRIAMA METOacuteDA MERANIA VISKOZITY A HEMATOKRYTU KRVI

Invaziacutevne metoacutedy

Priamy odber krvi

Neinvaziacutevne metoacutedy

Meranie pulznej vlny

BIOCHEMICKAacute ANALYacuteZA KRVI ndash bdquoSUacuteČASNYacute ZLATYacute ŠTANDARDldquo

NEINVAZIacuteVNA ANALYacuteZA KRVI

INSTITUTE OF NEUROLOGY PSYCHIATRY AND NARCOLOGY OF AMS OF UKRAINE

BIOPROMIN LTD

Neinvaziacutevny analyzaacutetor krvi AMP

METOacuteDA DR AKAD A MALYCHINA Neinvaziacutevny Analyzaacutetor bol vyvinutyacute ukrajinskyacutemi

vedcami

Autorom metoacutedy je Dr Malychin Anatolij akademik

Ruskej Akadeacutemie Priacuterodnyacutech Vied Doctor Mediciacuteny

poprednyacute vedec Inštituacutetu neuroloacutegie psychiatrie a narkoloacutegie

Ukrajinskej Adakeacutemie Lekaacuterskych Vied

Technickaacute časť vyacutevoja realizoval Anatolij Pulavskyacute

zo spoločnosti BIOPROMIN

Patent UA 22161 A

Publikaacutecia Vegetatiacutevne paroxymaacutelne stavy a termoregulaacutecia organizmu

PRINCIacuteP METOacuteDY

Pomocou špeciaacutelnych termosenzorov meriame teplotu v takzvanyacutech referenčnyacutech bodoch tela

Na diagnostiku využiacutevame tieto referenčneacute body

- Bifurkaacutecia ľavej a pravej karotickej tepny (dva body)

- Ľavaacute a pravaacute axila (dva body)

- Umbilikaacutelna oblasť (jeden bod)

PODMIENKY NA MERANIE

Trvanie 3 minuacutety pre deti od 3-15 rokov 6 minuacutet pre skriacutening dospelyacutech 9 minuacutet v extreacutemnych priacutepadoch Manuaacutelne zadaacutevaneacute parametre Frekvencia pulzu Frekvencia dyacutechania Vaacuteha pacienta

Použiacutevanie neinvaziacutevneho analyzaacutetora nemaacute žiaden škodlivyacute vplyv na pacienta

Analyzaacutetor stanovuje skocircr uacutečinok prostredia na pacienta ako rozsah tohoto uacutečinku v korelaacutecii s tvorbou a vyžarovaniacutem teploty (entalpia a entropia energie)

ZLOŽENIE VZDUCHU V PROSTREDIacute

Jeden senzor počas diagnostiky meria atmosfeacuterickyacute tlak

Senzor na meranie teploty v referenčnyacutech bodoch

SENZOR NA MERANIE TEPLOTY

DS18B20 digitaacutelny teplomer umožňuje 9-bitoveacute až 12-bitoveacute merania stupňov Celzius

Rozsah pracovnyacutech teplocirct je od -55degC do +125degC s presnosťou plusmn05degC v rozsahu od -10degC do +85degC

Senzor na meranie teploty v referenčnyacutech bodoch

SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV

UKAacuteŽKA VYacuteSLEDKOV AMP

SPOCHYBŇOVANIE

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do

zaacutekladniacute školy Zaacutezrak Ale ne jde nejspiacuteš o hezky staryacute fiacutegl Před vyšetřeniacutem na přiacutestroji totiž

udělaacute dobře vyškolenaacute sestřička podrobnou anamneacutezu vyptaacute se na přiacuteznaky na předchoziacute i současneacute nemoci a vše poctivě zaznamenaacute do počiacutetače třeba i s přesnyacutemi uacutedaji o zdravotniacutem stavu pacienta pokud ten svěřiacute sestřičce svou kartu informačniacuteho systeacutemu ISIP A zaacutezračnaacute krabička snadno a bystře pomociacute vhodneacuteho expertniacuteho programu může proveacutest orientačniacute diagnoacutezu a podle niacute takeacute vytiskne seznam očekaacutevanyacutech chemickyacutech změn

Asi jsem ještě neřekl že v reklamniacutech materiaacutelech na webu nikde nezjistiacuteme co jsou to bdquobioaktivniacute bodyldquo a jak byly zjištěny

Končiacutem protože hromaděniacutem dalšiacutech a dalšiacutech argumentů je zbytečneacute posilovat to co je bdquoabsolutniacuteldquo jistotou totiž že analyzaacutetor AMP je nesmyslnyacute autoři šarlataacuteni a leacutekařštiacute propagaacutetoři v lepšiacutem přiacutepadě naivniacute důvěřivci

Ondřej Vrtiška Anatolije Vitalijeviče Malykhina - neurochirurga z Charkova kteryacute

metodu vyvinul Pronesl přednaacutešku v niacutež se to hemžilo odbornyacutemi vyacuterazy peptidovaacute vazba koenzymy oxidoreduktaacutezy laktaacutetdehydrogenaacutezy chaperony neurotransmitery mediaacutetory fosfolipidyhellip Vybaven polozapomenutyacutemi znalostmi z přednaacutešek z biochemie a fyziologie jsem měl pocit že jsou naacutem předčiacutetaacutena vysokoškolskaacute skripta Jen mi nějak uniklo jak dlouhyacute proslov souvisiacute s oněmi pěti čidly měřiacuteciacutemi teplotu

bdquo absence hodnověrnyacutech důkazů uacutečinnosti princip metody popiacuterajiacuteciacute zaacutekladniacute poznatky přiacuterodniacutech vědldquo

REFERENČNEacute bdquoBIOAKTIacuteVNE BODYldquo Čo suacute tie bdquobioaktiacutevne bodyldquo(uprednostňujeme označenie bdquoreferenčneacute body) a kde suacute umiestneneacute Malychin zvolil 5 bodov na ľudskom tele kde sa umiestňujuacute termosenzory Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny (dva

body) Praveacute a ľaveacute podpazušie (dva body) Pupok Regio paraumbilicalis (jeden bod)

BIFURKAacuteCIE PRAVEJ A ĽAVEJ KRČNEJ TEPNY

Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny ndash umiestnenie najdocircležitejšieho chemoreceptora tzv karotiacutedne teliesko (glomus caroticum)

Fernando De Castro (1925 ndash 1929) Laboratorio de Investigaciones Bioloacutegicas (Madrid Spain) študoval novyacutemi histologickyacutemi postupmy a jemnuacute štrukturu a inervaciu karotidneacuteho telieska Opisal jeho presnu lokalizaacuteciu Karotidne teliesko považoval za senzornyacute receptor (chemoreceptorov) glomulaacuternych buniek ktoreacute suacute špecificky určeneacute na detekciu zmien chemickeacuteho zloženia krve

Za hypoteacutezu chemoreceptorov bola v roku 1938 Corneille Heymans

udelenaacute Nobelova cena za Fyzioloacutegiu alebo Mediciacutenu

KAROTIacuteDNE TELIESKO

Karotiacutedne teliesko je bilateraacutelne umiestneneacute na bifurkaacutecii krčnej arteacuterii maacute najvaumlčšiacute pomer prietoku krvi k metabolizmu v tele (2000mlmin na 100g)

anatomicky a biochemicky veľmi zložityacute orgaacuten

Nielen že maacute bunky špecializujuacutece sa na sniacutemanie hladiny kysliacuteka ale v skutočnostisuacute to polymodaacutelne a veľmi citliveacute bunky na rocirczne druhy stimulov ako suacute tlak hyperkapnia acidoacuteza hyperkalieacutemia hyposmolalita cirkulujuacutece hormoacuteny hypertermia hypoglykeacutemia a na početneacute farmakologickeacute preparaacutety

CHEMORECEPTOR KAROTIacuteDNE TELIESKO

Anatomickaacute štruktuacutera karotiacutedneho telieska Karotiacutedne teliesko

tvoria dva typy buniek glomulaacuterne (typ I) a podporneacute (typ II) Glomulaacuterne bunky suacute neuronaacutelny druh ktoreacute suacute považovaneacute za hlavneacute bunky senzibilneacute na hypoxiu

Typ I

Typ II

Krvneacute kapilaacutery

NEURAacuteLNA REGULAacuteCIA DYacuteCHANIA

REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA

Frekvencia dyacutechania ndash zadaacutevame do AMP pred meraniacutem

Pulzovaacute frekvencia ndash zadaacutevame do AMP pred meraniacutem

Teplota ndash meriame priacutestrojom AMP

PLYNNYacute MESSENGER bdquoH2Sldquo

Glomulaacuterne bunky exprimujuacute cystation gama lyaacutezu (CSE) enzyacutem generujuacuteci H2S Hypoxia indukuje tvorbu H2S excitaacuteciu senzorov a stimuluje dyacutechanie ako odozvu na niacutezku hladinu O2

Bunky karotidneacuteho telieska senzibilneacute na kysliacutek ako aj krvneacute cievy dyacutechacie cesty a nadobličky iniciujuacute životne docircležituacute homeostaacutezu v odpovedi na hypoxiu a hypoxeacutemiu

The Journal of Experimental Biology 211 2727-2734 Published by The Company of Biologists 2008 doi101242jeb010066 Commentary - Hydrogen sulfide and oxygen sensing implications in cardiorespiratory control Kenneth R Olson

PLYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo

Hemoxigenaacuteza 2 (HO-2) štiepi hem na železo Fe biliverdiacuten (BV) a tiež CO v reakcii absoluacutetne zaacutevislej od molekulaacuterneho O2

HO-2 je exprimovanyacute na glomulaacuternych bunkaacutech karotiacutedneho telieska Glomulaacuterne bunky uvolňujuacute exitačneacute transmitery (NTR) zvaumlčšujuacutec tak

stimulaacuteciu nervovyacutech vzruchov karotiacutedneho sinus nervu CO inhibuje uvoľňovanie tyacutechto transmiterov prostredniacutectvom

autokrinneacuteho alebo parakrinneacuteho pocircsobenia na glomulaacuterne bunky Hypoxia teda priamo inhibuje HO-2 aktivitu prostredniacutectvom

zniacuteženia dostupnosti O2 čo vedie k zviacutešenej aktivite karotidneacuteho sinus nervu

PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo Neuronaacutelna NO-syntetaacuteza (nNOS) premieňa L-arginiacuten na NO a citruliacuten (cit)

nNOS je lokalizovanaacute na karotiacutednych siacutenus neuroacutenoch (CSN) ktoreacute majuacute synaptickyacute vstup na glomulaacuternych bunkaacutech

nNOS inhibujuacute akceleraacuteciu stimulaacutecie karotiacutedneho siacutenus nervu prostredniacutectvom odstraacutenenia tonickej inhibiacutecie fyziologickyacutech aktiviacutet pomocou NO na glomulaacuterne bunky NO z karotiacutednych siacutenus neuroacutenov reguluje glomulaacuterne bunky ako spaumltnyacute messenger Hypoxia zvaumlčšuje sekreacuteciu glomulaacuternych buniek a stimulaacuteciu karotidneacuteho siacutenus nervu

CONO ndash HO-2nNOS fyziologicky inhibujuacute aktivity karotidneacuteho telieska

Normoxia verzus

Hypoxia

NO CO H2S ndash PLYNNEacute MESSENGERY ndash AKUacuteTNA REGULAacuteCIA O2 - KAROTIacuteDNE TELIESKO

Molekulaacuterny kysliacutek O2 (označenyacute šiacutepkami )

O2 verzus Tb

U potkanov počas progresiacutevnej hypoxie indukovanej krokovyacutemi zmenami v FIO2 (FIO2 21 17 14 12 a 10) pri teplote okolia Tam 25 15 a 5 degC sa pozorovalo zniacuteženie teploty jadra tela Tb ktoreacute dosahovalo

027 degCmlminkg spotrebovaneacuteho kysliacuteka (VO2) nezaacutevisle na Tam FIO2 ndash frakčnaacute koncentraacutecia kysliacuteka vo vdychovanom vzduchu

Respir Physiol 1994 June 97(1)79-91 Ventilatory and metabolic responses to cold and CO-induced hypoxia in awake rats Gautier H Bonora M

PARAUMBILIKUM Dreň nadobličiek - efektorovyacute orgaacuten sympatikoadrenaacutelneho systeacutemu -

produkuje adrenaliacuten a v menšej miere noradrenaliacuten priamo reaguje na určiteacute stresory - hypoxia a hypoglykeacutemia

Dreň nadobličiek je inervovanaacute senzitiacutevnymi vlaacuteknami spinaacutelnych a vagovyacutech aferentnyacutech neuroacutenov

Dreň nadobličiek sluacuteži aj ako chemosenzor

DREŇ NADOBLIČIEK Chromafiacutenovaacute bunka

Exocytoacuteza

Tyroziacutenovyacute metabolizmus

SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU

Tyroziacuten je metabolizovanyacute na L-DOPA naacutesledne cez dopamiacuten na nor-epinefriacuten Tento proces prebieha za priacutetomnosti molekulaacuterneho kysliacuteka O2 (označeneacute šiacutepkami )

REGULAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU

Nervovaacute regulaacutecia Ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu rovnako ako jeho sila suacute v raacutemci dvoch kardiovaskulaacuternych centier autonoacutemneho nervoveacuteho systeacutemu Tieto centraacute suacute umiestneneacute v hornej časti ventraacutelnej steny predĺženej miechy Hormonaacutelna regulaacutecia Skladaacute sa z dvoch amiacutenovyacutech hormoacutenov - epinefriacutenu (adrenaliacuten) a norepinefriacutenu

(noradrenaliacuten) ktoreacute suacute vylučovaneacute z drene nadobličiek Oba hormoacuteny akcelerujuacute ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu ale pocircsobia v rocircznych

podmienkach Epinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep počas bdquonuacutedzovyacutechldquo podmienok zatiaľčo norepinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep za normaacutelnych podmienok

ZAacuteKONY

POUŽITEacute PRI VYacutePOČTE

CHEMICKYacuteCH A FYZIOLOGICKYacuteCH

PARAMETROV KRVI

A JEDNOTLIVYacuteCH ORGAacuteNOV

RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY Fyzikaacutelna cheacutemia skuacutema ryacutechlosti prebiehajuacutecich chemickyacutech zmien (reakcii) a faktory vplyacutevajuacutece na

tuacuteto ryacutechlosť ndash chemickaacute kinetika

aA + bB rarr dD + fF Všeobecne sa akceptuje pojem že ryacutechlosť charakterizujeme zmenou parametra v čase Pri chemickej

reakcii prebieha zmena množstva laacutetok ni Ak chceme vedieť či danaacute reakcia prebieha v reaktore ndash bunke

Molaacuterna koncentracia Сi = niV Potom ryacutechlosť chemickej reakcii i-komponentu ri - sa doteraz nazyacutevala reakčnou ryacutechlosťou V suacutečasnosti sa pre tuacuteto veličinu zaviedlo označenie

ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky A a zaacutevisiacute od povahy reagujuacutecich laacutetok (skupenstvo) od teploty a od koncentraacutecie V reakčnej kinetike sa zaviedol spocircsob vyjadrovať chemickeacute rovnice v anulovanom tvare ktoryacute vo

všeobecnosti maacute tvar

νAA + νBB + νDD + = 0 ν - stechiometrickyacute koeficient pri vyacutechodickovyacutech laacutetkach majuacute (-) hodnotu

LAacuteTKA ndash SUacuteSTAVA

Jednou z foriem existencie hmoty je laacutetka Laacutetka sa skladaacute z častiacutec ktoreacute majuacute určituacute pokojovuacute hmotnosť alebo inak za laacutetku považujeme suacutebor elementaacuternych častiacutec (elektroacutenov protoacutenov neutroacutenov a i) zoskupenia atoacutemov molekuacutel a ioacutenov koloidneacute častice a rocirczne makroskopickeacute uacutetvary v rozličnyacutech skupenskyacutech stavoch

Množstvo laacutetky priestorovo ohraničeneacute vyznačujuacutece sa určityacutem geometrickyacutem tvarom je teleso

Suacutestava (systeacutem) je časť priestoru oddelenaacute od okolia skutočnyacutem alebo myslenyacutem rozhraniacutem V suacutestave mocircže byť laacutetka alebo zmes chemickyacutech laacutetok ktoreacute predstavujuacute jej zložky Suacutestava je definovanaacute tyacutem že udaacuteme čo do nej patriacute Suacutestavy mocircžu byť homogeacutenne alebo heterogeacutenne

Faacuteza je homogeacutenna časť heterogeacutennej suacutestavy od inej časti fyzikaacutelne oddelenaacute a ohraničenaacute rozhraniacutem

Chemicky čistaacute laacutetka alebo chemickeacute indiviacuteduum je chemickaacute laacutetka určityacutech fyzikaacutelnych a chemickyacutech vlastnostiacute ktoreacute sa nemenia a jeho zloženie je vyjadreneacute chemickyacutem vzorcom

ZAacuteKON UacuteČINKU HMOTNOSTI (GULDBERG-WAAGOV ZAacuteKON) zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

homogeacutenna reakcia v plynnej faacuteze alebo v roztoku

A + B rarr C Ak maacute taacuteto reakcia prebiehať je nevyhnutneacute aby sa častice laacutetok A a B stretli Ryacutechlosť

priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C bude prirodzene tyacutem vyššia čiacutem tieto stretnutia bude častejšie (aktiacutevna zražka) Ak zvyacutešime n-kraacutet koncentraacuteciu laacutetky A (alebo B) pri nezmenenej koncentraacutecii laacutetky B (alebo A) zvyacutešime n-kraacutet aj pravdepodobnosť stretnutia častiacutec A a B a ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C sa n-kraacutet zvyacuteši Ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C je priamo uacutemernaacute suacutečinu koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

rc = k[A][B] k - koeficient uacutemernosti je veličina pri danej teplote staacutela a označuje sa ako ryacutechlostnaacute

konštanta Jej hodnota udaacuteva ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C pri jednotkovej koncentraacutecii vyacutechodiskovyacutech laacutetok

[B] - koncentraacutecie priacuteslušnyacutech laacutetok v danom okamihu

Uvažujme o vratnej reakcii ktoraacute prebieha v roztoku medzi vyacutechodiskovyacutemi laacutetkami A a B za vzniku reakčnyacutech produktov C a D

A + B C + D Protismerneacute šiacutepky vyjadrujuacute že reakcia prebieha suacutečasne obidvoma smermi Podľa zaacutekona uacutečinku

hmotnosti platiacute pre ryacutechlosť r+1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky A a B

r+1 = k+1[A][B] a pre ryacutechlosť r-1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky C a D

r-1 = k-1[C][D] Koncentraacutecia jednotlivyacutech laacutetok sa v priebehu reakcie plynulo meniacute rarr musia sa meniť aj ryacutechlosti r+1 a

r-1 Koncentraacutecia vyacutechodiskovyacutech laacutetok A a B sa postupne zmenšuje preto sa ryacutechlosť r+1 znižuje Koncentraacutecia reakčnyacutech produktov C a D sa zvaumlčšuje takže ryacutechlosť r-1 sa zvyšuje Ak sa ryacutechlosti obidvoch protichodnyacutech reakciiacute vyrovnajuacute ustaacuteli sa chemickaacute rovnovaacuteha pri ktorej za časovuacute jednotku vznikne takeacute množstvo reakčnyacutech produktov C a D akeacute sa opaumltovne rozložiacute na vyacutechodiskoveacute laacutetky A a B Z rovnovaacutežnej podmienky r+1 = r-1 vyplyacuteva pre koncentraacutecie všetkyacutech reakčnyacutech zložiek za rovnovaacutežneho stavu vzťah

k+1[A][B] = k-1[C][D] ktoryacute sa mocircže piacutesať v tvare

Taacuteto rovnica vyjadruje že pomer suacutečinu rovnovaacutežnych koncentraacuteciiacute reakčnyacutech produktov a suacutečinu koncentraacuteciiacute vyacutechodiskovyacutech laacutetok maacute za danej teploty konštantnuacute hodnotu (Guldberg-Waagov zaacutekon) Kc - definovanaacute rovnovaacutežnymi koncentraacuteciami a nazyacuteva sa rovnovaacutežna konštanta Jej hodnota pre danuacute chemickuacute reakciu zaacutevisiacute iba od teploty pri ktorej reakcia prebieha

ZAacuteVISLOSŤ RYacuteCHLOSTI REAKCIE OD TEPLOTY Mimoriadne docircležityacutem činiteľom ktoryacute ovplyvňuje ryacutechlosť chemickyacutech reakciiacute je teplota Vzrast ryacutechlosti reakcie so

zvyšovaniacutem teploty je spocircsobenyacute vzrastom ryacutechlosti neusporiadaneacuteho pohybu molekuacutel a tyacutem aj pravdepodobnosť ich vzaacutejomnyacutech zraacutežok Avšak podľa kinetickej teoacuterie plynov je počet zraacutežok uacutemernyacute odmocnine z absoluacutetnej teploty kyacutem ryacutechlosť reakcie rastie s teplotou exponenciaacutelne teda oveľa ryacutechlejšie Tento zdanlivyacute nesuacutelad sa vysvetľuje tyacutem že molekuly mocircžu pri zraacutežke reagovať jedine vtedy ak majuacute určityacute minimaacutelny obsah energie ktoryacute sa nazyacuteva aktivačnaacute energia Ea

Vzťah medzi aktivačnou energiou a reakčnou ryacutechlosťou našiel v r 1899 Arrhenius definovaniacutem ryacutechlostnej konštanty k

k = A e- (Ea RT)

lnk = lnA - EaRT A R a Ea suacute konštanty ktoreacute nezaacutevisia od teploty

R - univerzaacutelna plynovaacute konštanta

Ea - experimentaacutelna aktivačnaacute energia

(nutnaacute energia ktoruacute musiacute mať časticamolekula

aby mohla za danyacutech podmienok vstuacutepiť do

reakcie) [kJmol]

T - absoluacutetna teplota

e - zaacuteklad prirodzeneacuteho logaritmu Arrhenius

lnk = f (1T) tgα = - ЕaR

HETEROGEacuteNNE PROCESY D rarr S rarr R rarr P Charakteristickou črtou postupnyacutech procesov je to že celkovaacute ryacutechlosť procesu je

determinovanaacute ryacutechlosťou najpomalšieho štaacutedia ndash limitujuacutece štaacutedium Ak chceme s intenziacutevniť naacuteslednosť postupnyacutech procesov je nevyhnutne zvyacutešiť ryacutechlosť ich limitujuacutecich štaacutediiacute

Prveacute štaacutedium heterogeacutenneho chemickeacuteho procesu (D) ndash Difuacutezia Difuacutezia ndash samovoľnyacute proces premiestnenia častiacutec z oblasti vyššej koncentraacutecie do oblasti s nižšou koncentraacuteciou na uacutekor ich chaotickeacuteho pohybu Otaacutezka ndash zodpovedaacute tento proces II počiatku termodynamiky

Druheacute štaacutedium heterogeacutenneho procesu (S) ndash proces sorpcie (pohltenia) Absorpcia ndash keď hranica rozdielu faacutez v systeacuteme je kvapalina Adsorpcia ndash na povrchu tuhej laacutetky

Tretie štaacutedium heterogeacutenneho procesu (R) je chemickaacute reakcia medzi absorbovanyacutemiadsorbovanyacutemi molekulami

RYacuteCHLOSŤ PROCESU DIFUacuteZIE JE DEFINOVANAacute PRVYacuteM ZAacuteKONOM FICKA

dn dt = -DS dC dx Fickov zaacutekon je empirickyacute zaacutekon ktoryacute vyjadruje skutočnosť že tok častiacutec cez povrch je priamo

uacutemernyacute koncentračneacutemu gradientu D - difuacutezny koeficient ([D]=m2s-1) je zaacutevislyacute len od teploty analogickyacute ako rovnica Arheniusa

pričom energia aktivaacutecii difuacutezie ED je menšia než energia aktivaacutecie chemickej reakcie EA

Difuacutezia v jednom smere J = -Dpartcpartx Difuacutezia v 3D priestore J = -Dgrad c Priacutebuzneacute zaacutekony Fourierov - tok tepla je uacutemernyacute gradientu teploty Ohmov - elektrickyacute pruacuted je uacutemernyacute rozdielu elektrickyacutech potenciaacutelov Všetky tri zaacutekony suacute empirickeacute a vyjadrujuacute skutočnosť že tok častiacutec (tepla pruacutedu) je lineaacuterne zaacutevislyacute od hnacej sily (z angl driving force) ktoraacute ho vyvolaacuteva

J = Lf f - hnacia sila L-koeficient uacutemernosti

Adolf Fick

ZAacuteKON ZACHOVANIA HMOTNOSTI Experimenty dokaacutezali že hmotnosť uzavretej (izolovanej)

suacutestavy je konštantnaacute a nezaacutevisiacute od zmien ktoreacute v tejto suacutestave prebiehajuacute

Celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v reaktantoch musiacute byť rovnakyacute ako celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v produktoch

Je to jeden z najvyacuteznamnejšiacutech a najvšeobecnejšiacutech priacuterodnyacutech zaacutekonov Pocircvodne ho nezaacutevisle od seba formulovali Lomonosov a Lavoisier ako zaacutekon zachovania vaacutehy laacutetok v chemickyacutech reakciaacutech

Chemickou reakciou hmota nezanikaacute ani nevznikaacute iba meniacute svoju formu

Zaacutekon zachovania hmotnosti sum m = konšt

Michail V Lomonosov

Antoine L Lavoisier

ZAacuteKON STAacuteLYCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov bol objavenyacute v roku 1799 - francuacutezsky chemik Joseph Louis Proust

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov hovoriacute

K tomuto zaacuteveru J L Proust dospel na zaacuteklade synteacutez a analyacutez množstva chemickyacutech zluacutečeniacuten Nezaacutevisle od J L Prousta ho v roku 1803 sformuloval a vysvetlil aj Angličan J Dalton

Zloženie chemickej zluacutečeniny je vždy rovnakeacute a nezaacutevisiacute od spocircsobu priacutepravy danej zluacutečeniny

Joseph L Proust

ZAacuteKON NAacuteSOBNYacuteCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV V roku 1803 J Dalton vyjadril zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov

Zistil že prvky sa mocircžu zlučovať v jednom dvoch alebo viaceryacutech pomeroch svojich hmotnostiacute

Priacuteklad oxidy dusiacuteka N2O ndash oxid dusnyacute N O = 1 0571 NO ndash oxid dusnatyacute N O = 1 1142 pomer 0571 1142 = 1 2 N2O3 ndash oxid dusityacute N O = 1 1713 pomer 0571 1713 = 1 3 Na jednotkovuacute hmotnosť dusiacuteka N v jednotlivyacutech oxidoch pripadaacute určityacute počet jednotiek hmotnosti kysliacuteka O

Ak dva prvky tvoria navzaacutejom niekoľko zluacutečeniacuten hmotnosti jedneacuteho prvku pripadajuacutece v nich na jednu a tuacute istuacute hmotnosť druheacuteho prvku suacute v pomere malyacutech celyacutech čiacutesiel

TERMODYNAMIKA V BIOLOGICKYacuteCH SYSTEacuteMOCH ndash REFERENČNEacute BODY

A Einstein bdquoKlasickaacute termodynamika je jedinaacute univerzaacutelna fyzikaacutelna teoacuteria v ktorej aplikovateľnosť jej zaacutekladnyacutech konceptov nebude nikdy narušenaacuteldquo

AS Eddington bdquoAk Vaša teoacuteria nie je v suacutelade s druhyacutem termodynamickyacutem zaacutekonom tak tuacuteto teoacuteriu nečakaacute nič ineacute len hlbokyacute neuacutespechldquo

MV Volkenstein bdquoFyzikaacutelne uvažovanie o ľubovoľnom systeacuteme vraacutetane biologickeacuteho začiacutena jeho fenomenologickyacutem termodynamickyacutem popisomldquo

Termodynamika študuje transformaacuteciu energie v makroskopickyacutech systeacutemoch a suacutečasne neposkytuje žiadne informaacutecie o mikroskopickom stave hmoty ani o ryacutechlosti procesov v systeacuteme

Termodynamickyacute popis systeacutemu je založenyacute na niekoľkyacutech relatiacutevne jednoduchyacutech zaacutekonoch

TERMODYNAMICKYacute SYSTEacuteM ndash BUNKA ndash ORGAacuteN ndash ORGANIZMUS Pod termodynamickyacutem systeacutemom rozumieme časť vesmiacuteru ktoryacute je ohraničenyacute

nejakou hranicou a je charakterizovanyacute určityacutemi termodynamickyacutemi vlastnosťami ktoreacute sa nazyacutevajuacute stavoveacute veličiny

Bunka ndash orgaacuten ndash organizmus predstavujuacute hranice systeacutemu cez ktoruacute sa mocircže vymieňať laacutetka a energie vo forme tepla a praacutece Biologickeacute systeacutemy suacute otvoreneacute termodynamickeacute systeacutemy ktoreacute vymieňajuacute s okoliacutem laacutetku aj energiu

Homeostaacuteza ndash stav termodynamickej rovnovaacutehy Biologickyacute systeacutem sa nachaacutedza v ustaacutelenom stave (angl steady state) - homeostaze

ak hodnoty termodynamickyacutech parametrov sa nemenia ale existuje tam tok laacutetky a energie medzi systeacutemom a okoliacutem (zdravyacute organizmus)

Tlak Objem Teplota Energia Laacutetkoveacute množstvo

TERMODYNAMICKEacute ZAacuteKONY

Tzv nultyacute zaacutekon termodynamiky (zaacutekon tepelnej rovnovaacutehy)

Ak objekt A je v tepelnej rovnovaacutehe s objektom B a objekt B sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom C tak potom aj objekt C sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom A

Inyacutemi slovami ak termodynamickeacute systeacutemy suacute vo fyzikaacutelnom kontakte tak v rovnovaacutežnom stave je teplota tyacutechto systeacutemov rovnakaacute

I TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ZACHOVANIA ENERGIE) Energia sa mocircže zmeniť z jednej formy na inuacute ale nemocircže samovoľne

vznikať ani zanikať (tento zaacutekon je empirickyacute) I termodynamickyacute zaacutekon daacuteva do suacutevisu teplo (Q) praacutecu (W) a vnuacutetornuacute

energiu (E) systeacutemu

∆ E = Q + W

alebo

d E = dQ + dW Teplo (Q) a praacuteca (W) - formy energie prostredniacutectvom ktoryacutech systeacutem

meniacute svoju vnuacutetornuacute energiu Teplo ndash neusporiadanaacute forma energie Praacuteca ndash usporiadanaacute forma energie (mechanickaacute chemickaacute elektrickaacute)

ENTALPIA Entalpia je stavovaacute funkcia determinujuacuteca teplo ktoreacute sa uvoľniacute resp absorbuje počas

reakcie pri konštantnom tlaku pričom nezaacutevisiacute od konkreacutetneho priebehu reakcie ale len od počiatočneacuteho a konečneacuteho stavu (Hessov zaacutekon)

p = konšt Qp = ∆ H entalpia H = E + pV

Zmeny entalpie A rarr B rArr ∆HAB = HB - HA A rarr B rarr C rArr ∆H = HC - HA = (HC - HB) + (HB - HA) = ∆HAB + HBC ΔH gt 0 - endotermickyacute proces ΔH lt 0 - exotermickyacute proces Štandardnaacute entalpia molekuacutel H0 Entalpia 1 molu molekuacutel pri štandardnyacutech podmienkach (

t=25deg C p=100 kPa) Tieto hodnoty suacute uvedeneacute v tabuľkaacutech Využitie tyacutechto hodnocirct pri určovaniacute zmien entalpie v chemickyacutech reakciaacutech

Reakčneacute teplo (∆HdegR298) sa rovnaacute suacutečtu zlučovaciacutech tepiel produktov (Σνi ∆Hdegzl298PROD) zmenšeneacutemu o suacutečet zlučovaciacutech tepiel reaktantov

(Σνi ∆Hdegzl298REAKT)

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 3: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

METODOLOacuteGIA - METODIKA - METOacuteDA

Metodoloacutegia je vedeckaacute discipliacutena často interpretovanaacute ako suacutečasť logiky pojednaacutevajuacutevca či zaoberajuacuteca sa vyacuteskumom a analyacutezou princiacutepov a metoacuted skuacutemania a ich aplikaacuteciou

Metodika je špecifickyacute suacutehrn alebo kombinaacutecia niekoľkyacutech postupov (metoacuted) ktoreacute sa použiacutevajuacute pri riešeniacute konkreacutetneho probleacutemu

Metoacuteda Induktiacutevna ndash postup od empirickeacuteho štuacutedia javov a ich analyacutez k všeobecnyacutem

pojmom zaacutekonom

Hypoteticko ndash deduktiacutevna ndash postup pri ktorom sa určiteacute tvrdenia prijmuacute za hypoteacutezy ktoreacute sa overujuacute s naacuteslednyacutem vyvodeniacutem zaacuteveru ktoryacute sa porovnaacuteva s faktami

Rešerž ndash zbieranie materiaacutelu potrebneacuteho na vedeckeacute dokazovanie

Kvalitatiacutevny vyacuteskum a kvantitatiacutevne metoacutedy

KARL RAIMUND POPPER (1902-1994)

Filozof rakuacuteskeho pocircvodu

Popper tvrdil že pravdivosť vedeckej teoacuterie sa nedaacute

dokaacutezať ale len empiricky testovať

Zaacutekladom vedeckeacuteho poznania nie je verifikaacutecia (potvrdenie) ale falzifikaacutecia

Vedeckaacute teoacuteria je len taacute ktoruacute je možneacute vystaviť možnosti vyvraacutetenia

Netreba trvať na tom čo teoacuteriu potvrdzuje ale skocircr straacutežiť to čo by ju mohlo vyvraacutetiť

K evoluacutecii vedy dochaacutedza vyvracaniacutem staryacutech dogiem čiacutem ziacuteskame novyacute priestor na otvaacuteranie novyacutech otaacutezok

PRIAMA A NEPRIAMA METOacuteDA V MEDICIacuteNE MERANIE TLAKU

Invaziacutevne metoacutedy Priama manometria

Neinvaziacutevne metoacutedy Kompresnaacute oscilometria

PRIAMA A NEPRIAMA METOacuteDA MERANIA VISKOZITY A HEMATOKRYTU KRVI

Invaziacutevne metoacutedy

Priamy odber krvi

Neinvaziacutevne metoacutedy

Meranie pulznej vlny

BIOCHEMICKAacute ANALYacuteZA KRVI ndash bdquoSUacuteČASNYacute ZLATYacute ŠTANDARDldquo

NEINVAZIacuteVNA ANALYacuteZA KRVI

INSTITUTE OF NEUROLOGY PSYCHIATRY AND NARCOLOGY OF AMS OF UKRAINE

BIOPROMIN LTD

Neinvaziacutevny analyzaacutetor krvi AMP

METOacuteDA DR AKAD A MALYCHINA Neinvaziacutevny Analyzaacutetor bol vyvinutyacute ukrajinskyacutemi

vedcami

Autorom metoacutedy je Dr Malychin Anatolij akademik

Ruskej Akadeacutemie Priacuterodnyacutech Vied Doctor Mediciacuteny

poprednyacute vedec Inštituacutetu neuroloacutegie psychiatrie a narkoloacutegie

Ukrajinskej Adakeacutemie Lekaacuterskych Vied

Technickaacute časť vyacutevoja realizoval Anatolij Pulavskyacute

zo spoločnosti BIOPROMIN

Patent UA 22161 A

Publikaacutecia Vegetatiacutevne paroxymaacutelne stavy a termoregulaacutecia organizmu

PRINCIacuteP METOacuteDY

Pomocou špeciaacutelnych termosenzorov meriame teplotu v takzvanyacutech referenčnyacutech bodoch tela

Na diagnostiku využiacutevame tieto referenčneacute body

- Bifurkaacutecia ľavej a pravej karotickej tepny (dva body)

- Ľavaacute a pravaacute axila (dva body)

- Umbilikaacutelna oblasť (jeden bod)

PODMIENKY NA MERANIE

Trvanie 3 minuacutety pre deti od 3-15 rokov 6 minuacutet pre skriacutening dospelyacutech 9 minuacutet v extreacutemnych priacutepadoch Manuaacutelne zadaacutevaneacute parametre Frekvencia pulzu Frekvencia dyacutechania Vaacuteha pacienta

Použiacutevanie neinvaziacutevneho analyzaacutetora nemaacute žiaden škodlivyacute vplyv na pacienta

Analyzaacutetor stanovuje skocircr uacutečinok prostredia na pacienta ako rozsah tohoto uacutečinku v korelaacutecii s tvorbou a vyžarovaniacutem teploty (entalpia a entropia energie)

ZLOŽENIE VZDUCHU V PROSTREDIacute

Jeden senzor počas diagnostiky meria atmosfeacuterickyacute tlak

Senzor na meranie teploty v referenčnyacutech bodoch

SENZOR NA MERANIE TEPLOTY

DS18B20 digitaacutelny teplomer umožňuje 9-bitoveacute až 12-bitoveacute merania stupňov Celzius

Rozsah pracovnyacutech teplocirct je od -55degC do +125degC s presnosťou plusmn05degC v rozsahu od -10degC do +85degC

Senzor na meranie teploty v referenčnyacutech bodoch

SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV

UKAacuteŽKA VYacuteSLEDKOV AMP

SPOCHYBŇOVANIE

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do

zaacutekladniacute školy Zaacutezrak Ale ne jde nejspiacuteš o hezky staryacute fiacutegl Před vyšetřeniacutem na přiacutestroji totiž

udělaacute dobře vyškolenaacute sestřička podrobnou anamneacutezu vyptaacute se na přiacuteznaky na předchoziacute i současneacute nemoci a vše poctivě zaznamenaacute do počiacutetače třeba i s přesnyacutemi uacutedaji o zdravotniacutem stavu pacienta pokud ten svěřiacute sestřičce svou kartu informačniacuteho systeacutemu ISIP A zaacutezračnaacute krabička snadno a bystře pomociacute vhodneacuteho expertniacuteho programu může proveacutest orientačniacute diagnoacutezu a podle niacute takeacute vytiskne seznam očekaacutevanyacutech chemickyacutech změn

Asi jsem ještě neřekl že v reklamniacutech materiaacutelech na webu nikde nezjistiacuteme co jsou to bdquobioaktivniacute bodyldquo a jak byly zjištěny

Končiacutem protože hromaděniacutem dalšiacutech a dalšiacutech argumentů je zbytečneacute posilovat to co je bdquoabsolutniacuteldquo jistotou totiž že analyzaacutetor AMP je nesmyslnyacute autoři šarlataacuteni a leacutekařštiacute propagaacutetoři v lepšiacutem přiacutepadě naivniacute důvěřivci

Ondřej Vrtiška Anatolije Vitalijeviče Malykhina - neurochirurga z Charkova kteryacute

metodu vyvinul Pronesl přednaacutešku v niacutež se to hemžilo odbornyacutemi vyacuterazy peptidovaacute vazba koenzymy oxidoreduktaacutezy laktaacutetdehydrogenaacutezy chaperony neurotransmitery mediaacutetory fosfolipidyhellip Vybaven polozapomenutyacutemi znalostmi z přednaacutešek z biochemie a fyziologie jsem měl pocit že jsou naacutem předčiacutetaacutena vysokoškolskaacute skripta Jen mi nějak uniklo jak dlouhyacute proslov souvisiacute s oněmi pěti čidly měřiacuteciacutemi teplotu

bdquo absence hodnověrnyacutech důkazů uacutečinnosti princip metody popiacuterajiacuteciacute zaacutekladniacute poznatky přiacuterodniacutech vědldquo

REFERENČNEacute bdquoBIOAKTIacuteVNE BODYldquo Čo suacute tie bdquobioaktiacutevne bodyldquo(uprednostňujeme označenie bdquoreferenčneacute body) a kde suacute umiestneneacute Malychin zvolil 5 bodov na ľudskom tele kde sa umiestňujuacute termosenzory Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny (dva

body) Praveacute a ľaveacute podpazušie (dva body) Pupok Regio paraumbilicalis (jeden bod)

BIFURKAacuteCIE PRAVEJ A ĽAVEJ KRČNEJ TEPNY

Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny ndash umiestnenie najdocircležitejšieho chemoreceptora tzv karotiacutedne teliesko (glomus caroticum)

Fernando De Castro (1925 ndash 1929) Laboratorio de Investigaciones Bioloacutegicas (Madrid Spain) študoval novyacutemi histologickyacutemi postupmy a jemnuacute štrukturu a inervaciu karotidneacuteho telieska Opisal jeho presnu lokalizaacuteciu Karotidne teliesko považoval za senzornyacute receptor (chemoreceptorov) glomulaacuternych buniek ktoreacute suacute špecificky určeneacute na detekciu zmien chemickeacuteho zloženia krve

Za hypoteacutezu chemoreceptorov bola v roku 1938 Corneille Heymans

udelenaacute Nobelova cena za Fyzioloacutegiu alebo Mediciacutenu

KAROTIacuteDNE TELIESKO

Karotiacutedne teliesko je bilateraacutelne umiestneneacute na bifurkaacutecii krčnej arteacuterii maacute najvaumlčšiacute pomer prietoku krvi k metabolizmu v tele (2000mlmin na 100g)

anatomicky a biochemicky veľmi zložityacute orgaacuten

Nielen že maacute bunky špecializujuacutece sa na sniacutemanie hladiny kysliacuteka ale v skutočnostisuacute to polymodaacutelne a veľmi citliveacute bunky na rocirczne druhy stimulov ako suacute tlak hyperkapnia acidoacuteza hyperkalieacutemia hyposmolalita cirkulujuacutece hormoacuteny hypertermia hypoglykeacutemia a na početneacute farmakologickeacute preparaacutety

CHEMORECEPTOR KAROTIacuteDNE TELIESKO

Anatomickaacute štruktuacutera karotiacutedneho telieska Karotiacutedne teliesko

tvoria dva typy buniek glomulaacuterne (typ I) a podporneacute (typ II) Glomulaacuterne bunky suacute neuronaacutelny druh ktoreacute suacute považovaneacute za hlavneacute bunky senzibilneacute na hypoxiu

Typ I

Typ II

Krvneacute kapilaacutery

NEURAacuteLNA REGULAacuteCIA DYacuteCHANIA

REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA

Frekvencia dyacutechania ndash zadaacutevame do AMP pred meraniacutem

Pulzovaacute frekvencia ndash zadaacutevame do AMP pred meraniacutem

Teplota ndash meriame priacutestrojom AMP

PLYNNYacute MESSENGER bdquoH2Sldquo

Glomulaacuterne bunky exprimujuacute cystation gama lyaacutezu (CSE) enzyacutem generujuacuteci H2S Hypoxia indukuje tvorbu H2S excitaacuteciu senzorov a stimuluje dyacutechanie ako odozvu na niacutezku hladinu O2

Bunky karotidneacuteho telieska senzibilneacute na kysliacutek ako aj krvneacute cievy dyacutechacie cesty a nadobličky iniciujuacute životne docircležituacute homeostaacutezu v odpovedi na hypoxiu a hypoxeacutemiu

The Journal of Experimental Biology 211 2727-2734 Published by The Company of Biologists 2008 doi101242jeb010066 Commentary - Hydrogen sulfide and oxygen sensing implications in cardiorespiratory control Kenneth R Olson

PLYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo

Hemoxigenaacuteza 2 (HO-2) štiepi hem na železo Fe biliverdiacuten (BV) a tiež CO v reakcii absoluacutetne zaacutevislej od molekulaacuterneho O2

HO-2 je exprimovanyacute na glomulaacuternych bunkaacutech karotiacutedneho telieska Glomulaacuterne bunky uvolňujuacute exitačneacute transmitery (NTR) zvaumlčšujuacutec tak

stimulaacuteciu nervovyacutech vzruchov karotiacutedneho sinus nervu CO inhibuje uvoľňovanie tyacutechto transmiterov prostredniacutectvom

autokrinneacuteho alebo parakrinneacuteho pocircsobenia na glomulaacuterne bunky Hypoxia teda priamo inhibuje HO-2 aktivitu prostredniacutectvom

zniacuteženia dostupnosti O2 čo vedie k zviacutešenej aktivite karotidneacuteho sinus nervu

PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo Neuronaacutelna NO-syntetaacuteza (nNOS) premieňa L-arginiacuten na NO a citruliacuten (cit)

nNOS je lokalizovanaacute na karotiacutednych siacutenus neuroacutenoch (CSN) ktoreacute majuacute synaptickyacute vstup na glomulaacuternych bunkaacutech

nNOS inhibujuacute akceleraacuteciu stimulaacutecie karotiacutedneho siacutenus nervu prostredniacutectvom odstraacutenenia tonickej inhibiacutecie fyziologickyacutech aktiviacutet pomocou NO na glomulaacuterne bunky NO z karotiacutednych siacutenus neuroacutenov reguluje glomulaacuterne bunky ako spaumltnyacute messenger Hypoxia zvaumlčšuje sekreacuteciu glomulaacuternych buniek a stimulaacuteciu karotidneacuteho siacutenus nervu

CONO ndash HO-2nNOS fyziologicky inhibujuacute aktivity karotidneacuteho telieska

Normoxia verzus

Hypoxia

NO CO H2S ndash PLYNNEacute MESSENGERY ndash AKUacuteTNA REGULAacuteCIA O2 - KAROTIacuteDNE TELIESKO

Molekulaacuterny kysliacutek O2 (označenyacute šiacutepkami )

O2 verzus Tb

U potkanov počas progresiacutevnej hypoxie indukovanej krokovyacutemi zmenami v FIO2 (FIO2 21 17 14 12 a 10) pri teplote okolia Tam 25 15 a 5 degC sa pozorovalo zniacuteženie teploty jadra tela Tb ktoreacute dosahovalo

027 degCmlminkg spotrebovaneacuteho kysliacuteka (VO2) nezaacutevisle na Tam FIO2 ndash frakčnaacute koncentraacutecia kysliacuteka vo vdychovanom vzduchu

Respir Physiol 1994 June 97(1)79-91 Ventilatory and metabolic responses to cold and CO-induced hypoxia in awake rats Gautier H Bonora M

PARAUMBILIKUM Dreň nadobličiek - efektorovyacute orgaacuten sympatikoadrenaacutelneho systeacutemu -

produkuje adrenaliacuten a v menšej miere noradrenaliacuten priamo reaguje na určiteacute stresory - hypoxia a hypoglykeacutemia

Dreň nadobličiek je inervovanaacute senzitiacutevnymi vlaacuteknami spinaacutelnych a vagovyacutech aferentnyacutech neuroacutenov

Dreň nadobličiek sluacuteži aj ako chemosenzor

DREŇ NADOBLIČIEK Chromafiacutenovaacute bunka

Exocytoacuteza

Tyroziacutenovyacute metabolizmus

SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU

Tyroziacuten je metabolizovanyacute na L-DOPA naacutesledne cez dopamiacuten na nor-epinefriacuten Tento proces prebieha za priacutetomnosti molekulaacuterneho kysliacuteka O2 (označeneacute šiacutepkami )

REGULAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU

Nervovaacute regulaacutecia Ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu rovnako ako jeho sila suacute v raacutemci dvoch kardiovaskulaacuternych centier autonoacutemneho nervoveacuteho systeacutemu Tieto centraacute suacute umiestneneacute v hornej časti ventraacutelnej steny predĺženej miechy Hormonaacutelna regulaacutecia Skladaacute sa z dvoch amiacutenovyacutech hormoacutenov - epinefriacutenu (adrenaliacuten) a norepinefriacutenu

(noradrenaliacuten) ktoreacute suacute vylučovaneacute z drene nadobličiek Oba hormoacuteny akcelerujuacute ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu ale pocircsobia v rocircznych

podmienkach Epinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep počas bdquonuacutedzovyacutechldquo podmienok zatiaľčo norepinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep za normaacutelnych podmienok

ZAacuteKONY

POUŽITEacute PRI VYacutePOČTE

CHEMICKYacuteCH A FYZIOLOGICKYacuteCH

PARAMETROV KRVI

A JEDNOTLIVYacuteCH ORGAacuteNOV

RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY Fyzikaacutelna cheacutemia skuacutema ryacutechlosti prebiehajuacutecich chemickyacutech zmien (reakcii) a faktory vplyacutevajuacutece na

tuacuteto ryacutechlosť ndash chemickaacute kinetika

aA + bB rarr dD + fF Všeobecne sa akceptuje pojem že ryacutechlosť charakterizujeme zmenou parametra v čase Pri chemickej

reakcii prebieha zmena množstva laacutetok ni Ak chceme vedieť či danaacute reakcia prebieha v reaktore ndash bunke

Molaacuterna koncentracia Сi = niV Potom ryacutechlosť chemickej reakcii i-komponentu ri - sa doteraz nazyacutevala reakčnou ryacutechlosťou V suacutečasnosti sa pre tuacuteto veličinu zaviedlo označenie

ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky A a zaacutevisiacute od povahy reagujuacutecich laacutetok (skupenstvo) od teploty a od koncentraacutecie V reakčnej kinetike sa zaviedol spocircsob vyjadrovať chemickeacute rovnice v anulovanom tvare ktoryacute vo

všeobecnosti maacute tvar

νAA + νBB + νDD + = 0 ν - stechiometrickyacute koeficient pri vyacutechodickovyacutech laacutetkach majuacute (-) hodnotu

LAacuteTKA ndash SUacuteSTAVA

Jednou z foriem existencie hmoty je laacutetka Laacutetka sa skladaacute z častiacutec ktoreacute majuacute určituacute pokojovuacute hmotnosť alebo inak za laacutetku považujeme suacutebor elementaacuternych častiacutec (elektroacutenov protoacutenov neutroacutenov a i) zoskupenia atoacutemov molekuacutel a ioacutenov koloidneacute častice a rocirczne makroskopickeacute uacutetvary v rozličnyacutech skupenskyacutech stavoch

Množstvo laacutetky priestorovo ohraničeneacute vyznačujuacutece sa určityacutem geometrickyacutem tvarom je teleso

Suacutestava (systeacutem) je časť priestoru oddelenaacute od okolia skutočnyacutem alebo myslenyacutem rozhraniacutem V suacutestave mocircže byť laacutetka alebo zmes chemickyacutech laacutetok ktoreacute predstavujuacute jej zložky Suacutestava je definovanaacute tyacutem že udaacuteme čo do nej patriacute Suacutestavy mocircžu byť homogeacutenne alebo heterogeacutenne

Faacuteza je homogeacutenna časť heterogeacutennej suacutestavy od inej časti fyzikaacutelne oddelenaacute a ohraničenaacute rozhraniacutem

Chemicky čistaacute laacutetka alebo chemickeacute indiviacuteduum je chemickaacute laacutetka určityacutech fyzikaacutelnych a chemickyacutech vlastnostiacute ktoreacute sa nemenia a jeho zloženie je vyjadreneacute chemickyacutem vzorcom

ZAacuteKON UacuteČINKU HMOTNOSTI (GULDBERG-WAAGOV ZAacuteKON) zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

homogeacutenna reakcia v plynnej faacuteze alebo v roztoku

A + B rarr C Ak maacute taacuteto reakcia prebiehať je nevyhnutneacute aby sa častice laacutetok A a B stretli Ryacutechlosť

priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C bude prirodzene tyacutem vyššia čiacutem tieto stretnutia bude častejšie (aktiacutevna zražka) Ak zvyacutešime n-kraacutet koncentraacuteciu laacutetky A (alebo B) pri nezmenenej koncentraacutecii laacutetky B (alebo A) zvyacutešime n-kraacutet aj pravdepodobnosť stretnutia častiacutec A a B a ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C sa n-kraacutet zvyacuteši Ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C je priamo uacutemernaacute suacutečinu koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

rc = k[A][B] k - koeficient uacutemernosti je veličina pri danej teplote staacutela a označuje sa ako ryacutechlostnaacute

konštanta Jej hodnota udaacuteva ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C pri jednotkovej koncentraacutecii vyacutechodiskovyacutech laacutetok

[B] - koncentraacutecie priacuteslušnyacutech laacutetok v danom okamihu

Uvažujme o vratnej reakcii ktoraacute prebieha v roztoku medzi vyacutechodiskovyacutemi laacutetkami A a B za vzniku reakčnyacutech produktov C a D

A + B C + D Protismerneacute šiacutepky vyjadrujuacute že reakcia prebieha suacutečasne obidvoma smermi Podľa zaacutekona uacutečinku

hmotnosti platiacute pre ryacutechlosť r+1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky A a B

r+1 = k+1[A][B] a pre ryacutechlosť r-1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky C a D

r-1 = k-1[C][D] Koncentraacutecia jednotlivyacutech laacutetok sa v priebehu reakcie plynulo meniacute rarr musia sa meniť aj ryacutechlosti r+1 a

r-1 Koncentraacutecia vyacutechodiskovyacutech laacutetok A a B sa postupne zmenšuje preto sa ryacutechlosť r+1 znižuje Koncentraacutecia reakčnyacutech produktov C a D sa zvaumlčšuje takže ryacutechlosť r-1 sa zvyšuje Ak sa ryacutechlosti obidvoch protichodnyacutech reakciiacute vyrovnajuacute ustaacuteli sa chemickaacute rovnovaacuteha pri ktorej za časovuacute jednotku vznikne takeacute množstvo reakčnyacutech produktov C a D akeacute sa opaumltovne rozložiacute na vyacutechodiskoveacute laacutetky A a B Z rovnovaacutežnej podmienky r+1 = r-1 vyplyacuteva pre koncentraacutecie všetkyacutech reakčnyacutech zložiek za rovnovaacutežneho stavu vzťah

k+1[A][B] = k-1[C][D] ktoryacute sa mocircže piacutesať v tvare

Taacuteto rovnica vyjadruje že pomer suacutečinu rovnovaacutežnych koncentraacuteciiacute reakčnyacutech produktov a suacutečinu koncentraacuteciiacute vyacutechodiskovyacutech laacutetok maacute za danej teploty konštantnuacute hodnotu (Guldberg-Waagov zaacutekon) Kc - definovanaacute rovnovaacutežnymi koncentraacuteciami a nazyacuteva sa rovnovaacutežna konštanta Jej hodnota pre danuacute chemickuacute reakciu zaacutevisiacute iba od teploty pri ktorej reakcia prebieha

ZAacuteVISLOSŤ RYacuteCHLOSTI REAKCIE OD TEPLOTY Mimoriadne docircležityacutem činiteľom ktoryacute ovplyvňuje ryacutechlosť chemickyacutech reakciiacute je teplota Vzrast ryacutechlosti reakcie so

zvyšovaniacutem teploty je spocircsobenyacute vzrastom ryacutechlosti neusporiadaneacuteho pohybu molekuacutel a tyacutem aj pravdepodobnosť ich vzaacutejomnyacutech zraacutežok Avšak podľa kinetickej teoacuterie plynov je počet zraacutežok uacutemernyacute odmocnine z absoluacutetnej teploty kyacutem ryacutechlosť reakcie rastie s teplotou exponenciaacutelne teda oveľa ryacutechlejšie Tento zdanlivyacute nesuacutelad sa vysvetľuje tyacutem že molekuly mocircžu pri zraacutežke reagovať jedine vtedy ak majuacute určityacute minimaacutelny obsah energie ktoryacute sa nazyacuteva aktivačnaacute energia Ea

Vzťah medzi aktivačnou energiou a reakčnou ryacutechlosťou našiel v r 1899 Arrhenius definovaniacutem ryacutechlostnej konštanty k

k = A e- (Ea RT)

lnk = lnA - EaRT A R a Ea suacute konštanty ktoreacute nezaacutevisia od teploty

R - univerzaacutelna plynovaacute konštanta

Ea - experimentaacutelna aktivačnaacute energia

(nutnaacute energia ktoruacute musiacute mať časticamolekula

aby mohla za danyacutech podmienok vstuacutepiť do

reakcie) [kJmol]

T - absoluacutetna teplota

e - zaacuteklad prirodzeneacuteho logaritmu Arrhenius

lnk = f (1T) tgα = - ЕaR

HETEROGEacuteNNE PROCESY D rarr S rarr R rarr P Charakteristickou črtou postupnyacutech procesov je to že celkovaacute ryacutechlosť procesu je

determinovanaacute ryacutechlosťou najpomalšieho štaacutedia ndash limitujuacutece štaacutedium Ak chceme s intenziacutevniť naacuteslednosť postupnyacutech procesov je nevyhnutne zvyacutešiť ryacutechlosť ich limitujuacutecich štaacutediiacute

Prveacute štaacutedium heterogeacutenneho chemickeacuteho procesu (D) ndash Difuacutezia Difuacutezia ndash samovoľnyacute proces premiestnenia častiacutec z oblasti vyššej koncentraacutecie do oblasti s nižšou koncentraacuteciou na uacutekor ich chaotickeacuteho pohybu Otaacutezka ndash zodpovedaacute tento proces II počiatku termodynamiky

Druheacute štaacutedium heterogeacutenneho procesu (S) ndash proces sorpcie (pohltenia) Absorpcia ndash keď hranica rozdielu faacutez v systeacuteme je kvapalina Adsorpcia ndash na povrchu tuhej laacutetky

Tretie štaacutedium heterogeacutenneho procesu (R) je chemickaacute reakcia medzi absorbovanyacutemiadsorbovanyacutemi molekulami

RYacuteCHLOSŤ PROCESU DIFUacuteZIE JE DEFINOVANAacute PRVYacuteM ZAacuteKONOM FICKA

dn dt = -DS dC dx Fickov zaacutekon je empirickyacute zaacutekon ktoryacute vyjadruje skutočnosť že tok častiacutec cez povrch je priamo

uacutemernyacute koncentračneacutemu gradientu D - difuacutezny koeficient ([D]=m2s-1) je zaacutevislyacute len od teploty analogickyacute ako rovnica Arheniusa

pričom energia aktivaacutecii difuacutezie ED je menšia než energia aktivaacutecie chemickej reakcie EA

Difuacutezia v jednom smere J = -Dpartcpartx Difuacutezia v 3D priestore J = -Dgrad c Priacutebuzneacute zaacutekony Fourierov - tok tepla je uacutemernyacute gradientu teploty Ohmov - elektrickyacute pruacuted je uacutemernyacute rozdielu elektrickyacutech potenciaacutelov Všetky tri zaacutekony suacute empirickeacute a vyjadrujuacute skutočnosť že tok častiacutec (tepla pruacutedu) je lineaacuterne zaacutevislyacute od hnacej sily (z angl driving force) ktoraacute ho vyvolaacuteva

J = Lf f - hnacia sila L-koeficient uacutemernosti

Adolf Fick

ZAacuteKON ZACHOVANIA HMOTNOSTI Experimenty dokaacutezali že hmotnosť uzavretej (izolovanej)

suacutestavy je konštantnaacute a nezaacutevisiacute od zmien ktoreacute v tejto suacutestave prebiehajuacute

Celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v reaktantoch musiacute byť rovnakyacute ako celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v produktoch

Je to jeden z najvyacuteznamnejšiacutech a najvšeobecnejšiacutech priacuterodnyacutech zaacutekonov Pocircvodne ho nezaacutevisle od seba formulovali Lomonosov a Lavoisier ako zaacutekon zachovania vaacutehy laacutetok v chemickyacutech reakciaacutech

Chemickou reakciou hmota nezanikaacute ani nevznikaacute iba meniacute svoju formu

Zaacutekon zachovania hmotnosti sum m = konšt

Michail V Lomonosov

Antoine L Lavoisier

ZAacuteKON STAacuteLYCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov bol objavenyacute v roku 1799 - francuacutezsky chemik Joseph Louis Proust

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov hovoriacute

K tomuto zaacuteveru J L Proust dospel na zaacuteklade synteacutez a analyacutez množstva chemickyacutech zluacutečeniacuten Nezaacutevisle od J L Prousta ho v roku 1803 sformuloval a vysvetlil aj Angličan J Dalton

Zloženie chemickej zluacutečeniny je vždy rovnakeacute a nezaacutevisiacute od spocircsobu priacutepravy danej zluacutečeniny

Joseph L Proust

ZAacuteKON NAacuteSOBNYacuteCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV V roku 1803 J Dalton vyjadril zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov

Zistil že prvky sa mocircžu zlučovať v jednom dvoch alebo viaceryacutech pomeroch svojich hmotnostiacute

Priacuteklad oxidy dusiacuteka N2O ndash oxid dusnyacute N O = 1 0571 NO ndash oxid dusnatyacute N O = 1 1142 pomer 0571 1142 = 1 2 N2O3 ndash oxid dusityacute N O = 1 1713 pomer 0571 1713 = 1 3 Na jednotkovuacute hmotnosť dusiacuteka N v jednotlivyacutech oxidoch pripadaacute určityacute počet jednotiek hmotnosti kysliacuteka O

Ak dva prvky tvoria navzaacutejom niekoľko zluacutečeniacuten hmotnosti jedneacuteho prvku pripadajuacutece v nich na jednu a tuacute istuacute hmotnosť druheacuteho prvku suacute v pomere malyacutech celyacutech čiacutesiel

TERMODYNAMIKA V BIOLOGICKYacuteCH SYSTEacuteMOCH ndash REFERENČNEacute BODY

A Einstein bdquoKlasickaacute termodynamika je jedinaacute univerzaacutelna fyzikaacutelna teoacuteria v ktorej aplikovateľnosť jej zaacutekladnyacutech konceptov nebude nikdy narušenaacuteldquo

AS Eddington bdquoAk Vaša teoacuteria nie je v suacutelade s druhyacutem termodynamickyacutem zaacutekonom tak tuacuteto teoacuteriu nečakaacute nič ineacute len hlbokyacute neuacutespechldquo

MV Volkenstein bdquoFyzikaacutelne uvažovanie o ľubovoľnom systeacuteme vraacutetane biologickeacuteho začiacutena jeho fenomenologickyacutem termodynamickyacutem popisomldquo

Termodynamika študuje transformaacuteciu energie v makroskopickyacutech systeacutemoch a suacutečasne neposkytuje žiadne informaacutecie o mikroskopickom stave hmoty ani o ryacutechlosti procesov v systeacuteme

Termodynamickyacute popis systeacutemu je založenyacute na niekoľkyacutech relatiacutevne jednoduchyacutech zaacutekonoch

TERMODYNAMICKYacute SYSTEacuteM ndash BUNKA ndash ORGAacuteN ndash ORGANIZMUS Pod termodynamickyacutem systeacutemom rozumieme časť vesmiacuteru ktoryacute je ohraničenyacute

nejakou hranicou a je charakterizovanyacute určityacutemi termodynamickyacutemi vlastnosťami ktoreacute sa nazyacutevajuacute stavoveacute veličiny

Bunka ndash orgaacuten ndash organizmus predstavujuacute hranice systeacutemu cez ktoruacute sa mocircže vymieňať laacutetka a energie vo forme tepla a praacutece Biologickeacute systeacutemy suacute otvoreneacute termodynamickeacute systeacutemy ktoreacute vymieňajuacute s okoliacutem laacutetku aj energiu

Homeostaacuteza ndash stav termodynamickej rovnovaacutehy Biologickyacute systeacutem sa nachaacutedza v ustaacutelenom stave (angl steady state) - homeostaze

ak hodnoty termodynamickyacutech parametrov sa nemenia ale existuje tam tok laacutetky a energie medzi systeacutemom a okoliacutem (zdravyacute organizmus)

Tlak Objem Teplota Energia Laacutetkoveacute množstvo

TERMODYNAMICKEacute ZAacuteKONY

Tzv nultyacute zaacutekon termodynamiky (zaacutekon tepelnej rovnovaacutehy)

Ak objekt A je v tepelnej rovnovaacutehe s objektom B a objekt B sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom C tak potom aj objekt C sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom A

Inyacutemi slovami ak termodynamickeacute systeacutemy suacute vo fyzikaacutelnom kontakte tak v rovnovaacutežnom stave je teplota tyacutechto systeacutemov rovnakaacute

I TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ZACHOVANIA ENERGIE) Energia sa mocircže zmeniť z jednej formy na inuacute ale nemocircže samovoľne

vznikať ani zanikať (tento zaacutekon je empirickyacute) I termodynamickyacute zaacutekon daacuteva do suacutevisu teplo (Q) praacutecu (W) a vnuacutetornuacute

energiu (E) systeacutemu

∆ E = Q + W

alebo

d E = dQ + dW Teplo (Q) a praacuteca (W) - formy energie prostredniacutectvom ktoryacutech systeacutem

meniacute svoju vnuacutetornuacute energiu Teplo ndash neusporiadanaacute forma energie Praacuteca ndash usporiadanaacute forma energie (mechanickaacute chemickaacute elektrickaacute)

ENTALPIA Entalpia je stavovaacute funkcia determinujuacuteca teplo ktoreacute sa uvoľniacute resp absorbuje počas

reakcie pri konštantnom tlaku pričom nezaacutevisiacute od konkreacutetneho priebehu reakcie ale len od počiatočneacuteho a konečneacuteho stavu (Hessov zaacutekon)

p = konšt Qp = ∆ H entalpia H = E + pV

Zmeny entalpie A rarr B rArr ∆HAB = HB - HA A rarr B rarr C rArr ∆H = HC - HA = (HC - HB) + (HB - HA) = ∆HAB + HBC ΔH gt 0 - endotermickyacute proces ΔH lt 0 - exotermickyacute proces Štandardnaacute entalpia molekuacutel H0 Entalpia 1 molu molekuacutel pri štandardnyacutech podmienkach (

t=25deg C p=100 kPa) Tieto hodnoty suacute uvedeneacute v tabuľkaacutech Využitie tyacutechto hodnocirct pri určovaniacute zmien entalpie v chemickyacutech reakciaacutech

Reakčneacute teplo (∆HdegR298) sa rovnaacute suacutečtu zlučovaciacutech tepiel produktov (Σνi ∆Hdegzl298PROD) zmenšeneacutemu o suacutečet zlučovaciacutech tepiel reaktantov

(Σνi ∆Hdegzl298REAKT)

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 4: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

KARL RAIMUND POPPER (1902-1994)

Filozof rakuacuteskeho pocircvodu

Popper tvrdil že pravdivosť vedeckej teoacuterie sa nedaacute

dokaacutezať ale len empiricky testovať

Zaacutekladom vedeckeacuteho poznania nie je verifikaacutecia (potvrdenie) ale falzifikaacutecia

Vedeckaacute teoacuteria je len taacute ktoruacute je možneacute vystaviť možnosti vyvraacutetenia

Netreba trvať na tom čo teoacuteriu potvrdzuje ale skocircr straacutežiť to čo by ju mohlo vyvraacutetiť

K evoluacutecii vedy dochaacutedza vyvracaniacutem staryacutech dogiem čiacutem ziacuteskame novyacute priestor na otvaacuteranie novyacutech otaacutezok

PRIAMA A NEPRIAMA METOacuteDA V MEDICIacuteNE MERANIE TLAKU

Invaziacutevne metoacutedy Priama manometria

Neinvaziacutevne metoacutedy Kompresnaacute oscilometria

PRIAMA A NEPRIAMA METOacuteDA MERANIA VISKOZITY A HEMATOKRYTU KRVI

Invaziacutevne metoacutedy

Priamy odber krvi

Neinvaziacutevne metoacutedy

Meranie pulznej vlny

BIOCHEMICKAacute ANALYacuteZA KRVI ndash bdquoSUacuteČASNYacute ZLATYacute ŠTANDARDldquo

NEINVAZIacuteVNA ANALYacuteZA KRVI

INSTITUTE OF NEUROLOGY PSYCHIATRY AND NARCOLOGY OF AMS OF UKRAINE

BIOPROMIN LTD

Neinvaziacutevny analyzaacutetor krvi AMP

METOacuteDA DR AKAD A MALYCHINA Neinvaziacutevny Analyzaacutetor bol vyvinutyacute ukrajinskyacutemi

vedcami

Autorom metoacutedy je Dr Malychin Anatolij akademik

Ruskej Akadeacutemie Priacuterodnyacutech Vied Doctor Mediciacuteny

poprednyacute vedec Inštituacutetu neuroloacutegie psychiatrie a narkoloacutegie

Ukrajinskej Adakeacutemie Lekaacuterskych Vied

Technickaacute časť vyacutevoja realizoval Anatolij Pulavskyacute

zo spoločnosti BIOPROMIN

Patent UA 22161 A

Publikaacutecia Vegetatiacutevne paroxymaacutelne stavy a termoregulaacutecia organizmu

PRINCIacuteP METOacuteDY

Pomocou špeciaacutelnych termosenzorov meriame teplotu v takzvanyacutech referenčnyacutech bodoch tela

Na diagnostiku využiacutevame tieto referenčneacute body

- Bifurkaacutecia ľavej a pravej karotickej tepny (dva body)

- Ľavaacute a pravaacute axila (dva body)

- Umbilikaacutelna oblasť (jeden bod)

PODMIENKY NA MERANIE

Trvanie 3 minuacutety pre deti od 3-15 rokov 6 minuacutet pre skriacutening dospelyacutech 9 minuacutet v extreacutemnych priacutepadoch Manuaacutelne zadaacutevaneacute parametre Frekvencia pulzu Frekvencia dyacutechania Vaacuteha pacienta

Použiacutevanie neinvaziacutevneho analyzaacutetora nemaacute žiaden škodlivyacute vplyv na pacienta

Analyzaacutetor stanovuje skocircr uacutečinok prostredia na pacienta ako rozsah tohoto uacutečinku v korelaacutecii s tvorbou a vyžarovaniacutem teploty (entalpia a entropia energie)

ZLOŽENIE VZDUCHU V PROSTREDIacute

Jeden senzor počas diagnostiky meria atmosfeacuterickyacute tlak

Senzor na meranie teploty v referenčnyacutech bodoch

SENZOR NA MERANIE TEPLOTY

DS18B20 digitaacutelny teplomer umožňuje 9-bitoveacute až 12-bitoveacute merania stupňov Celzius

Rozsah pracovnyacutech teplocirct je od -55degC do +125degC s presnosťou plusmn05degC v rozsahu od -10degC do +85degC

Senzor na meranie teploty v referenčnyacutech bodoch

SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV

UKAacuteŽKA VYacuteSLEDKOV AMP

SPOCHYBŇOVANIE

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do

zaacutekladniacute školy Zaacutezrak Ale ne jde nejspiacuteš o hezky staryacute fiacutegl Před vyšetřeniacutem na přiacutestroji totiž

udělaacute dobře vyškolenaacute sestřička podrobnou anamneacutezu vyptaacute se na přiacuteznaky na předchoziacute i současneacute nemoci a vše poctivě zaznamenaacute do počiacutetače třeba i s přesnyacutemi uacutedaji o zdravotniacutem stavu pacienta pokud ten svěřiacute sestřičce svou kartu informačniacuteho systeacutemu ISIP A zaacutezračnaacute krabička snadno a bystře pomociacute vhodneacuteho expertniacuteho programu může proveacutest orientačniacute diagnoacutezu a podle niacute takeacute vytiskne seznam očekaacutevanyacutech chemickyacutech změn

Asi jsem ještě neřekl že v reklamniacutech materiaacutelech na webu nikde nezjistiacuteme co jsou to bdquobioaktivniacute bodyldquo a jak byly zjištěny

Končiacutem protože hromaděniacutem dalšiacutech a dalšiacutech argumentů je zbytečneacute posilovat to co je bdquoabsolutniacuteldquo jistotou totiž že analyzaacutetor AMP je nesmyslnyacute autoři šarlataacuteni a leacutekařštiacute propagaacutetoři v lepšiacutem přiacutepadě naivniacute důvěřivci

Ondřej Vrtiška Anatolije Vitalijeviče Malykhina - neurochirurga z Charkova kteryacute

metodu vyvinul Pronesl přednaacutešku v niacutež se to hemžilo odbornyacutemi vyacuterazy peptidovaacute vazba koenzymy oxidoreduktaacutezy laktaacutetdehydrogenaacutezy chaperony neurotransmitery mediaacutetory fosfolipidyhellip Vybaven polozapomenutyacutemi znalostmi z přednaacutešek z biochemie a fyziologie jsem měl pocit že jsou naacutem předčiacutetaacutena vysokoškolskaacute skripta Jen mi nějak uniklo jak dlouhyacute proslov souvisiacute s oněmi pěti čidly měřiacuteciacutemi teplotu

bdquo absence hodnověrnyacutech důkazů uacutečinnosti princip metody popiacuterajiacuteciacute zaacutekladniacute poznatky přiacuterodniacutech vědldquo

REFERENČNEacute bdquoBIOAKTIacuteVNE BODYldquo Čo suacute tie bdquobioaktiacutevne bodyldquo(uprednostňujeme označenie bdquoreferenčneacute body) a kde suacute umiestneneacute Malychin zvolil 5 bodov na ľudskom tele kde sa umiestňujuacute termosenzory Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny (dva

body) Praveacute a ľaveacute podpazušie (dva body) Pupok Regio paraumbilicalis (jeden bod)

BIFURKAacuteCIE PRAVEJ A ĽAVEJ KRČNEJ TEPNY

Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny ndash umiestnenie najdocircležitejšieho chemoreceptora tzv karotiacutedne teliesko (glomus caroticum)

Fernando De Castro (1925 ndash 1929) Laboratorio de Investigaciones Bioloacutegicas (Madrid Spain) študoval novyacutemi histologickyacutemi postupmy a jemnuacute štrukturu a inervaciu karotidneacuteho telieska Opisal jeho presnu lokalizaacuteciu Karotidne teliesko považoval za senzornyacute receptor (chemoreceptorov) glomulaacuternych buniek ktoreacute suacute špecificky určeneacute na detekciu zmien chemickeacuteho zloženia krve

Za hypoteacutezu chemoreceptorov bola v roku 1938 Corneille Heymans

udelenaacute Nobelova cena za Fyzioloacutegiu alebo Mediciacutenu

KAROTIacuteDNE TELIESKO

Karotiacutedne teliesko je bilateraacutelne umiestneneacute na bifurkaacutecii krčnej arteacuterii maacute najvaumlčšiacute pomer prietoku krvi k metabolizmu v tele (2000mlmin na 100g)

anatomicky a biochemicky veľmi zložityacute orgaacuten

Nielen že maacute bunky špecializujuacutece sa na sniacutemanie hladiny kysliacuteka ale v skutočnostisuacute to polymodaacutelne a veľmi citliveacute bunky na rocirczne druhy stimulov ako suacute tlak hyperkapnia acidoacuteza hyperkalieacutemia hyposmolalita cirkulujuacutece hormoacuteny hypertermia hypoglykeacutemia a na početneacute farmakologickeacute preparaacutety

CHEMORECEPTOR KAROTIacuteDNE TELIESKO

Anatomickaacute štruktuacutera karotiacutedneho telieska Karotiacutedne teliesko

tvoria dva typy buniek glomulaacuterne (typ I) a podporneacute (typ II) Glomulaacuterne bunky suacute neuronaacutelny druh ktoreacute suacute považovaneacute za hlavneacute bunky senzibilneacute na hypoxiu

Typ I

Typ II

Krvneacute kapilaacutery

NEURAacuteLNA REGULAacuteCIA DYacuteCHANIA

REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA

Frekvencia dyacutechania ndash zadaacutevame do AMP pred meraniacutem

Pulzovaacute frekvencia ndash zadaacutevame do AMP pred meraniacutem

Teplota ndash meriame priacutestrojom AMP

PLYNNYacute MESSENGER bdquoH2Sldquo

Glomulaacuterne bunky exprimujuacute cystation gama lyaacutezu (CSE) enzyacutem generujuacuteci H2S Hypoxia indukuje tvorbu H2S excitaacuteciu senzorov a stimuluje dyacutechanie ako odozvu na niacutezku hladinu O2

Bunky karotidneacuteho telieska senzibilneacute na kysliacutek ako aj krvneacute cievy dyacutechacie cesty a nadobličky iniciujuacute životne docircležituacute homeostaacutezu v odpovedi na hypoxiu a hypoxeacutemiu

The Journal of Experimental Biology 211 2727-2734 Published by The Company of Biologists 2008 doi101242jeb010066 Commentary - Hydrogen sulfide and oxygen sensing implications in cardiorespiratory control Kenneth R Olson

PLYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo

Hemoxigenaacuteza 2 (HO-2) štiepi hem na železo Fe biliverdiacuten (BV) a tiež CO v reakcii absoluacutetne zaacutevislej od molekulaacuterneho O2

HO-2 je exprimovanyacute na glomulaacuternych bunkaacutech karotiacutedneho telieska Glomulaacuterne bunky uvolňujuacute exitačneacute transmitery (NTR) zvaumlčšujuacutec tak

stimulaacuteciu nervovyacutech vzruchov karotiacutedneho sinus nervu CO inhibuje uvoľňovanie tyacutechto transmiterov prostredniacutectvom

autokrinneacuteho alebo parakrinneacuteho pocircsobenia na glomulaacuterne bunky Hypoxia teda priamo inhibuje HO-2 aktivitu prostredniacutectvom

zniacuteženia dostupnosti O2 čo vedie k zviacutešenej aktivite karotidneacuteho sinus nervu

PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo Neuronaacutelna NO-syntetaacuteza (nNOS) premieňa L-arginiacuten na NO a citruliacuten (cit)

nNOS je lokalizovanaacute na karotiacutednych siacutenus neuroacutenoch (CSN) ktoreacute majuacute synaptickyacute vstup na glomulaacuternych bunkaacutech

nNOS inhibujuacute akceleraacuteciu stimulaacutecie karotiacutedneho siacutenus nervu prostredniacutectvom odstraacutenenia tonickej inhibiacutecie fyziologickyacutech aktiviacutet pomocou NO na glomulaacuterne bunky NO z karotiacutednych siacutenus neuroacutenov reguluje glomulaacuterne bunky ako spaumltnyacute messenger Hypoxia zvaumlčšuje sekreacuteciu glomulaacuternych buniek a stimulaacuteciu karotidneacuteho siacutenus nervu

CONO ndash HO-2nNOS fyziologicky inhibujuacute aktivity karotidneacuteho telieska

Normoxia verzus

Hypoxia

NO CO H2S ndash PLYNNEacute MESSENGERY ndash AKUacuteTNA REGULAacuteCIA O2 - KAROTIacuteDNE TELIESKO

Molekulaacuterny kysliacutek O2 (označenyacute šiacutepkami )

O2 verzus Tb

U potkanov počas progresiacutevnej hypoxie indukovanej krokovyacutemi zmenami v FIO2 (FIO2 21 17 14 12 a 10) pri teplote okolia Tam 25 15 a 5 degC sa pozorovalo zniacuteženie teploty jadra tela Tb ktoreacute dosahovalo

027 degCmlminkg spotrebovaneacuteho kysliacuteka (VO2) nezaacutevisle na Tam FIO2 ndash frakčnaacute koncentraacutecia kysliacuteka vo vdychovanom vzduchu

Respir Physiol 1994 June 97(1)79-91 Ventilatory and metabolic responses to cold and CO-induced hypoxia in awake rats Gautier H Bonora M

PARAUMBILIKUM Dreň nadobličiek - efektorovyacute orgaacuten sympatikoadrenaacutelneho systeacutemu -

produkuje adrenaliacuten a v menšej miere noradrenaliacuten priamo reaguje na určiteacute stresory - hypoxia a hypoglykeacutemia

Dreň nadobličiek je inervovanaacute senzitiacutevnymi vlaacuteknami spinaacutelnych a vagovyacutech aferentnyacutech neuroacutenov

Dreň nadobličiek sluacuteži aj ako chemosenzor

DREŇ NADOBLIČIEK Chromafiacutenovaacute bunka

Exocytoacuteza

Tyroziacutenovyacute metabolizmus

SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU

Tyroziacuten je metabolizovanyacute na L-DOPA naacutesledne cez dopamiacuten na nor-epinefriacuten Tento proces prebieha za priacutetomnosti molekulaacuterneho kysliacuteka O2 (označeneacute šiacutepkami )

REGULAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU

Nervovaacute regulaacutecia Ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu rovnako ako jeho sila suacute v raacutemci dvoch kardiovaskulaacuternych centier autonoacutemneho nervoveacuteho systeacutemu Tieto centraacute suacute umiestneneacute v hornej časti ventraacutelnej steny predĺženej miechy Hormonaacutelna regulaacutecia Skladaacute sa z dvoch amiacutenovyacutech hormoacutenov - epinefriacutenu (adrenaliacuten) a norepinefriacutenu

(noradrenaliacuten) ktoreacute suacute vylučovaneacute z drene nadobličiek Oba hormoacuteny akcelerujuacute ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu ale pocircsobia v rocircznych

podmienkach Epinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep počas bdquonuacutedzovyacutechldquo podmienok zatiaľčo norepinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep za normaacutelnych podmienok

ZAacuteKONY

POUŽITEacute PRI VYacutePOČTE

CHEMICKYacuteCH A FYZIOLOGICKYacuteCH

PARAMETROV KRVI

A JEDNOTLIVYacuteCH ORGAacuteNOV

RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY Fyzikaacutelna cheacutemia skuacutema ryacutechlosti prebiehajuacutecich chemickyacutech zmien (reakcii) a faktory vplyacutevajuacutece na

tuacuteto ryacutechlosť ndash chemickaacute kinetika

aA + bB rarr dD + fF Všeobecne sa akceptuje pojem že ryacutechlosť charakterizujeme zmenou parametra v čase Pri chemickej

reakcii prebieha zmena množstva laacutetok ni Ak chceme vedieť či danaacute reakcia prebieha v reaktore ndash bunke

Molaacuterna koncentracia Сi = niV Potom ryacutechlosť chemickej reakcii i-komponentu ri - sa doteraz nazyacutevala reakčnou ryacutechlosťou V suacutečasnosti sa pre tuacuteto veličinu zaviedlo označenie

ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky A a zaacutevisiacute od povahy reagujuacutecich laacutetok (skupenstvo) od teploty a od koncentraacutecie V reakčnej kinetike sa zaviedol spocircsob vyjadrovať chemickeacute rovnice v anulovanom tvare ktoryacute vo

všeobecnosti maacute tvar

νAA + νBB + νDD + = 0 ν - stechiometrickyacute koeficient pri vyacutechodickovyacutech laacutetkach majuacute (-) hodnotu

LAacuteTKA ndash SUacuteSTAVA

Jednou z foriem existencie hmoty je laacutetka Laacutetka sa skladaacute z častiacutec ktoreacute majuacute určituacute pokojovuacute hmotnosť alebo inak za laacutetku považujeme suacutebor elementaacuternych častiacutec (elektroacutenov protoacutenov neutroacutenov a i) zoskupenia atoacutemov molekuacutel a ioacutenov koloidneacute častice a rocirczne makroskopickeacute uacutetvary v rozličnyacutech skupenskyacutech stavoch

Množstvo laacutetky priestorovo ohraničeneacute vyznačujuacutece sa určityacutem geometrickyacutem tvarom je teleso

Suacutestava (systeacutem) je časť priestoru oddelenaacute od okolia skutočnyacutem alebo myslenyacutem rozhraniacutem V suacutestave mocircže byť laacutetka alebo zmes chemickyacutech laacutetok ktoreacute predstavujuacute jej zložky Suacutestava je definovanaacute tyacutem že udaacuteme čo do nej patriacute Suacutestavy mocircžu byť homogeacutenne alebo heterogeacutenne

Faacuteza je homogeacutenna časť heterogeacutennej suacutestavy od inej časti fyzikaacutelne oddelenaacute a ohraničenaacute rozhraniacutem

Chemicky čistaacute laacutetka alebo chemickeacute indiviacuteduum je chemickaacute laacutetka určityacutech fyzikaacutelnych a chemickyacutech vlastnostiacute ktoreacute sa nemenia a jeho zloženie je vyjadreneacute chemickyacutem vzorcom

ZAacuteKON UacuteČINKU HMOTNOSTI (GULDBERG-WAAGOV ZAacuteKON) zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

homogeacutenna reakcia v plynnej faacuteze alebo v roztoku

A + B rarr C Ak maacute taacuteto reakcia prebiehať je nevyhnutneacute aby sa častice laacutetok A a B stretli Ryacutechlosť

priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C bude prirodzene tyacutem vyššia čiacutem tieto stretnutia bude častejšie (aktiacutevna zražka) Ak zvyacutešime n-kraacutet koncentraacuteciu laacutetky A (alebo B) pri nezmenenej koncentraacutecii laacutetky B (alebo A) zvyacutešime n-kraacutet aj pravdepodobnosť stretnutia častiacutec A a B a ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C sa n-kraacutet zvyacuteši Ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C je priamo uacutemernaacute suacutečinu koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

rc = k[A][B] k - koeficient uacutemernosti je veličina pri danej teplote staacutela a označuje sa ako ryacutechlostnaacute

konštanta Jej hodnota udaacuteva ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C pri jednotkovej koncentraacutecii vyacutechodiskovyacutech laacutetok

[B] - koncentraacutecie priacuteslušnyacutech laacutetok v danom okamihu

Uvažujme o vratnej reakcii ktoraacute prebieha v roztoku medzi vyacutechodiskovyacutemi laacutetkami A a B za vzniku reakčnyacutech produktov C a D

A + B C + D Protismerneacute šiacutepky vyjadrujuacute že reakcia prebieha suacutečasne obidvoma smermi Podľa zaacutekona uacutečinku

hmotnosti platiacute pre ryacutechlosť r+1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky A a B

r+1 = k+1[A][B] a pre ryacutechlosť r-1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky C a D

r-1 = k-1[C][D] Koncentraacutecia jednotlivyacutech laacutetok sa v priebehu reakcie plynulo meniacute rarr musia sa meniť aj ryacutechlosti r+1 a

r-1 Koncentraacutecia vyacutechodiskovyacutech laacutetok A a B sa postupne zmenšuje preto sa ryacutechlosť r+1 znižuje Koncentraacutecia reakčnyacutech produktov C a D sa zvaumlčšuje takže ryacutechlosť r-1 sa zvyšuje Ak sa ryacutechlosti obidvoch protichodnyacutech reakciiacute vyrovnajuacute ustaacuteli sa chemickaacute rovnovaacuteha pri ktorej za časovuacute jednotku vznikne takeacute množstvo reakčnyacutech produktov C a D akeacute sa opaumltovne rozložiacute na vyacutechodiskoveacute laacutetky A a B Z rovnovaacutežnej podmienky r+1 = r-1 vyplyacuteva pre koncentraacutecie všetkyacutech reakčnyacutech zložiek za rovnovaacutežneho stavu vzťah

k+1[A][B] = k-1[C][D] ktoryacute sa mocircže piacutesať v tvare

Taacuteto rovnica vyjadruje že pomer suacutečinu rovnovaacutežnych koncentraacuteciiacute reakčnyacutech produktov a suacutečinu koncentraacuteciiacute vyacutechodiskovyacutech laacutetok maacute za danej teploty konštantnuacute hodnotu (Guldberg-Waagov zaacutekon) Kc - definovanaacute rovnovaacutežnymi koncentraacuteciami a nazyacuteva sa rovnovaacutežna konštanta Jej hodnota pre danuacute chemickuacute reakciu zaacutevisiacute iba od teploty pri ktorej reakcia prebieha

ZAacuteVISLOSŤ RYacuteCHLOSTI REAKCIE OD TEPLOTY Mimoriadne docircležityacutem činiteľom ktoryacute ovplyvňuje ryacutechlosť chemickyacutech reakciiacute je teplota Vzrast ryacutechlosti reakcie so

zvyšovaniacutem teploty je spocircsobenyacute vzrastom ryacutechlosti neusporiadaneacuteho pohybu molekuacutel a tyacutem aj pravdepodobnosť ich vzaacutejomnyacutech zraacutežok Avšak podľa kinetickej teoacuterie plynov je počet zraacutežok uacutemernyacute odmocnine z absoluacutetnej teploty kyacutem ryacutechlosť reakcie rastie s teplotou exponenciaacutelne teda oveľa ryacutechlejšie Tento zdanlivyacute nesuacutelad sa vysvetľuje tyacutem že molekuly mocircžu pri zraacutežke reagovať jedine vtedy ak majuacute určityacute minimaacutelny obsah energie ktoryacute sa nazyacuteva aktivačnaacute energia Ea

Vzťah medzi aktivačnou energiou a reakčnou ryacutechlosťou našiel v r 1899 Arrhenius definovaniacutem ryacutechlostnej konštanty k

k = A e- (Ea RT)

lnk = lnA - EaRT A R a Ea suacute konštanty ktoreacute nezaacutevisia od teploty

R - univerzaacutelna plynovaacute konštanta

Ea - experimentaacutelna aktivačnaacute energia

(nutnaacute energia ktoruacute musiacute mať časticamolekula

aby mohla za danyacutech podmienok vstuacutepiť do

reakcie) [kJmol]

T - absoluacutetna teplota

e - zaacuteklad prirodzeneacuteho logaritmu Arrhenius

lnk = f (1T) tgα = - ЕaR

HETEROGEacuteNNE PROCESY D rarr S rarr R rarr P Charakteristickou črtou postupnyacutech procesov je to že celkovaacute ryacutechlosť procesu je

determinovanaacute ryacutechlosťou najpomalšieho štaacutedia ndash limitujuacutece štaacutedium Ak chceme s intenziacutevniť naacuteslednosť postupnyacutech procesov je nevyhnutne zvyacutešiť ryacutechlosť ich limitujuacutecich štaacutediiacute

Prveacute štaacutedium heterogeacutenneho chemickeacuteho procesu (D) ndash Difuacutezia Difuacutezia ndash samovoľnyacute proces premiestnenia častiacutec z oblasti vyššej koncentraacutecie do oblasti s nižšou koncentraacuteciou na uacutekor ich chaotickeacuteho pohybu Otaacutezka ndash zodpovedaacute tento proces II počiatku termodynamiky

Druheacute štaacutedium heterogeacutenneho procesu (S) ndash proces sorpcie (pohltenia) Absorpcia ndash keď hranica rozdielu faacutez v systeacuteme je kvapalina Adsorpcia ndash na povrchu tuhej laacutetky

Tretie štaacutedium heterogeacutenneho procesu (R) je chemickaacute reakcia medzi absorbovanyacutemiadsorbovanyacutemi molekulami

RYacuteCHLOSŤ PROCESU DIFUacuteZIE JE DEFINOVANAacute PRVYacuteM ZAacuteKONOM FICKA

dn dt = -DS dC dx Fickov zaacutekon je empirickyacute zaacutekon ktoryacute vyjadruje skutočnosť že tok častiacutec cez povrch je priamo

uacutemernyacute koncentračneacutemu gradientu D - difuacutezny koeficient ([D]=m2s-1) je zaacutevislyacute len od teploty analogickyacute ako rovnica Arheniusa

pričom energia aktivaacutecii difuacutezie ED je menšia než energia aktivaacutecie chemickej reakcie EA

Difuacutezia v jednom smere J = -Dpartcpartx Difuacutezia v 3D priestore J = -Dgrad c Priacutebuzneacute zaacutekony Fourierov - tok tepla je uacutemernyacute gradientu teploty Ohmov - elektrickyacute pruacuted je uacutemernyacute rozdielu elektrickyacutech potenciaacutelov Všetky tri zaacutekony suacute empirickeacute a vyjadrujuacute skutočnosť že tok častiacutec (tepla pruacutedu) je lineaacuterne zaacutevislyacute od hnacej sily (z angl driving force) ktoraacute ho vyvolaacuteva

J = Lf f - hnacia sila L-koeficient uacutemernosti

Adolf Fick

ZAacuteKON ZACHOVANIA HMOTNOSTI Experimenty dokaacutezali že hmotnosť uzavretej (izolovanej)

suacutestavy je konštantnaacute a nezaacutevisiacute od zmien ktoreacute v tejto suacutestave prebiehajuacute

Celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v reaktantoch musiacute byť rovnakyacute ako celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v produktoch

Je to jeden z najvyacuteznamnejšiacutech a najvšeobecnejšiacutech priacuterodnyacutech zaacutekonov Pocircvodne ho nezaacutevisle od seba formulovali Lomonosov a Lavoisier ako zaacutekon zachovania vaacutehy laacutetok v chemickyacutech reakciaacutech

Chemickou reakciou hmota nezanikaacute ani nevznikaacute iba meniacute svoju formu

Zaacutekon zachovania hmotnosti sum m = konšt

Michail V Lomonosov

Antoine L Lavoisier

ZAacuteKON STAacuteLYCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov bol objavenyacute v roku 1799 - francuacutezsky chemik Joseph Louis Proust

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov hovoriacute

K tomuto zaacuteveru J L Proust dospel na zaacuteklade synteacutez a analyacutez množstva chemickyacutech zluacutečeniacuten Nezaacutevisle od J L Prousta ho v roku 1803 sformuloval a vysvetlil aj Angličan J Dalton

Zloženie chemickej zluacutečeniny je vždy rovnakeacute a nezaacutevisiacute od spocircsobu priacutepravy danej zluacutečeniny

Joseph L Proust

ZAacuteKON NAacuteSOBNYacuteCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV V roku 1803 J Dalton vyjadril zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov

Zistil že prvky sa mocircžu zlučovať v jednom dvoch alebo viaceryacutech pomeroch svojich hmotnostiacute

Priacuteklad oxidy dusiacuteka N2O ndash oxid dusnyacute N O = 1 0571 NO ndash oxid dusnatyacute N O = 1 1142 pomer 0571 1142 = 1 2 N2O3 ndash oxid dusityacute N O = 1 1713 pomer 0571 1713 = 1 3 Na jednotkovuacute hmotnosť dusiacuteka N v jednotlivyacutech oxidoch pripadaacute určityacute počet jednotiek hmotnosti kysliacuteka O

Ak dva prvky tvoria navzaacutejom niekoľko zluacutečeniacuten hmotnosti jedneacuteho prvku pripadajuacutece v nich na jednu a tuacute istuacute hmotnosť druheacuteho prvku suacute v pomere malyacutech celyacutech čiacutesiel

TERMODYNAMIKA V BIOLOGICKYacuteCH SYSTEacuteMOCH ndash REFERENČNEacute BODY

A Einstein bdquoKlasickaacute termodynamika je jedinaacute univerzaacutelna fyzikaacutelna teoacuteria v ktorej aplikovateľnosť jej zaacutekladnyacutech konceptov nebude nikdy narušenaacuteldquo

AS Eddington bdquoAk Vaša teoacuteria nie je v suacutelade s druhyacutem termodynamickyacutem zaacutekonom tak tuacuteto teoacuteriu nečakaacute nič ineacute len hlbokyacute neuacutespechldquo

MV Volkenstein bdquoFyzikaacutelne uvažovanie o ľubovoľnom systeacuteme vraacutetane biologickeacuteho začiacutena jeho fenomenologickyacutem termodynamickyacutem popisomldquo

Termodynamika študuje transformaacuteciu energie v makroskopickyacutech systeacutemoch a suacutečasne neposkytuje žiadne informaacutecie o mikroskopickom stave hmoty ani o ryacutechlosti procesov v systeacuteme

Termodynamickyacute popis systeacutemu je založenyacute na niekoľkyacutech relatiacutevne jednoduchyacutech zaacutekonoch

TERMODYNAMICKYacute SYSTEacuteM ndash BUNKA ndash ORGAacuteN ndash ORGANIZMUS Pod termodynamickyacutem systeacutemom rozumieme časť vesmiacuteru ktoryacute je ohraničenyacute

nejakou hranicou a je charakterizovanyacute určityacutemi termodynamickyacutemi vlastnosťami ktoreacute sa nazyacutevajuacute stavoveacute veličiny

Bunka ndash orgaacuten ndash organizmus predstavujuacute hranice systeacutemu cez ktoruacute sa mocircže vymieňať laacutetka a energie vo forme tepla a praacutece Biologickeacute systeacutemy suacute otvoreneacute termodynamickeacute systeacutemy ktoreacute vymieňajuacute s okoliacutem laacutetku aj energiu

Homeostaacuteza ndash stav termodynamickej rovnovaacutehy Biologickyacute systeacutem sa nachaacutedza v ustaacutelenom stave (angl steady state) - homeostaze

ak hodnoty termodynamickyacutech parametrov sa nemenia ale existuje tam tok laacutetky a energie medzi systeacutemom a okoliacutem (zdravyacute organizmus)

Tlak Objem Teplota Energia Laacutetkoveacute množstvo

TERMODYNAMICKEacute ZAacuteKONY

Tzv nultyacute zaacutekon termodynamiky (zaacutekon tepelnej rovnovaacutehy)

Ak objekt A je v tepelnej rovnovaacutehe s objektom B a objekt B sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom C tak potom aj objekt C sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom A

Inyacutemi slovami ak termodynamickeacute systeacutemy suacute vo fyzikaacutelnom kontakte tak v rovnovaacutežnom stave je teplota tyacutechto systeacutemov rovnakaacute

I TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ZACHOVANIA ENERGIE) Energia sa mocircže zmeniť z jednej formy na inuacute ale nemocircže samovoľne

vznikať ani zanikať (tento zaacutekon je empirickyacute) I termodynamickyacute zaacutekon daacuteva do suacutevisu teplo (Q) praacutecu (W) a vnuacutetornuacute

energiu (E) systeacutemu

∆ E = Q + W

alebo

d E = dQ + dW Teplo (Q) a praacuteca (W) - formy energie prostredniacutectvom ktoryacutech systeacutem

meniacute svoju vnuacutetornuacute energiu Teplo ndash neusporiadanaacute forma energie Praacuteca ndash usporiadanaacute forma energie (mechanickaacute chemickaacute elektrickaacute)

ENTALPIA Entalpia je stavovaacute funkcia determinujuacuteca teplo ktoreacute sa uvoľniacute resp absorbuje počas

reakcie pri konštantnom tlaku pričom nezaacutevisiacute od konkreacutetneho priebehu reakcie ale len od počiatočneacuteho a konečneacuteho stavu (Hessov zaacutekon)

p = konšt Qp = ∆ H entalpia H = E + pV

Zmeny entalpie A rarr B rArr ∆HAB = HB - HA A rarr B rarr C rArr ∆H = HC - HA = (HC - HB) + (HB - HA) = ∆HAB + HBC ΔH gt 0 - endotermickyacute proces ΔH lt 0 - exotermickyacute proces Štandardnaacute entalpia molekuacutel H0 Entalpia 1 molu molekuacutel pri štandardnyacutech podmienkach (

t=25deg C p=100 kPa) Tieto hodnoty suacute uvedeneacute v tabuľkaacutech Využitie tyacutechto hodnocirct pri určovaniacute zmien entalpie v chemickyacutech reakciaacutech

Reakčneacute teplo (∆HdegR298) sa rovnaacute suacutečtu zlučovaciacutech tepiel produktov (Σνi ∆Hdegzl298PROD) zmenšeneacutemu o suacutečet zlučovaciacutech tepiel reaktantov

(Σνi ∆Hdegzl298REAKT)

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 5: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

PRIAMA A NEPRIAMA METOacuteDA V MEDICIacuteNE MERANIE TLAKU

Invaziacutevne metoacutedy Priama manometria

Neinvaziacutevne metoacutedy Kompresnaacute oscilometria

PRIAMA A NEPRIAMA METOacuteDA MERANIA VISKOZITY A HEMATOKRYTU KRVI

Invaziacutevne metoacutedy

Priamy odber krvi

Neinvaziacutevne metoacutedy

Meranie pulznej vlny

BIOCHEMICKAacute ANALYacuteZA KRVI ndash bdquoSUacuteČASNYacute ZLATYacute ŠTANDARDldquo

NEINVAZIacuteVNA ANALYacuteZA KRVI

INSTITUTE OF NEUROLOGY PSYCHIATRY AND NARCOLOGY OF AMS OF UKRAINE

BIOPROMIN LTD

Neinvaziacutevny analyzaacutetor krvi AMP

METOacuteDA DR AKAD A MALYCHINA Neinvaziacutevny Analyzaacutetor bol vyvinutyacute ukrajinskyacutemi

vedcami

Autorom metoacutedy je Dr Malychin Anatolij akademik

Ruskej Akadeacutemie Priacuterodnyacutech Vied Doctor Mediciacuteny

poprednyacute vedec Inštituacutetu neuroloacutegie psychiatrie a narkoloacutegie

Ukrajinskej Adakeacutemie Lekaacuterskych Vied

Technickaacute časť vyacutevoja realizoval Anatolij Pulavskyacute

zo spoločnosti BIOPROMIN

Patent UA 22161 A

Publikaacutecia Vegetatiacutevne paroxymaacutelne stavy a termoregulaacutecia organizmu

PRINCIacuteP METOacuteDY

Pomocou špeciaacutelnych termosenzorov meriame teplotu v takzvanyacutech referenčnyacutech bodoch tela

Na diagnostiku využiacutevame tieto referenčneacute body

- Bifurkaacutecia ľavej a pravej karotickej tepny (dva body)

- Ľavaacute a pravaacute axila (dva body)

- Umbilikaacutelna oblasť (jeden bod)

PODMIENKY NA MERANIE

Trvanie 3 minuacutety pre deti od 3-15 rokov 6 minuacutet pre skriacutening dospelyacutech 9 minuacutet v extreacutemnych priacutepadoch Manuaacutelne zadaacutevaneacute parametre Frekvencia pulzu Frekvencia dyacutechania Vaacuteha pacienta

Použiacutevanie neinvaziacutevneho analyzaacutetora nemaacute žiaden škodlivyacute vplyv na pacienta

Analyzaacutetor stanovuje skocircr uacutečinok prostredia na pacienta ako rozsah tohoto uacutečinku v korelaacutecii s tvorbou a vyžarovaniacutem teploty (entalpia a entropia energie)

ZLOŽENIE VZDUCHU V PROSTREDIacute

Jeden senzor počas diagnostiky meria atmosfeacuterickyacute tlak

Senzor na meranie teploty v referenčnyacutech bodoch

SENZOR NA MERANIE TEPLOTY

DS18B20 digitaacutelny teplomer umožňuje 9-bitoveacute až 12-bitoveacute merania stupňov Celzius

Rozsah pracovnyacutech teplocirct je od -55degC do +125degC s presnosťou plusmn05degC v rozsahu od -10degC do +85degC

Senzor na meranie teploty v referenčnyacutech bodoch

SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV

UKAacuteŽKA VYacuteSLEDKOV AMP

SPOCHYBŇOVANIE

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do

zaacutekladniacute školy Zaacutezrak Ale ne jde nejspiacuteš o hezky staryacute fiacutegl Před vyšetřeniacutem na přiacutestroji totiž

udělaacute dobře vyškolenaacute sestřička podrobnou anamneacutezu vyptaacute se na přiacuteznaky na předchoziacute i současneacute nemoci a vše poctivě zaznamenaacute do počiacutetače třeba i s přesnyacutemi uacutedaji o zdravotniacutem stavu pacienta pokud ten svěřiacute sestřičce svou kartu informačniacuteho systeacutemu ISIP A zaacutezračnaacute krabička snadno a bystře pomociacute vhodneacuteho expertniacuteho programu může proveacutest orientačniacute diagnoacutezu a podle niacute takeacute vytiskne seznam očekaacutevanyacutech chemickyacutech změn

Asi jsem ještě neřekl že v reklamniacutech materiaacutelech na webu nikde nezjistiacuteme co jsou to bdquobioaktivniacute bodyldquo a jak byly zjištěny

Končiacutem protože hromaděniacutem dalšiacutech a dalšiacutech argumentů je zbytečneacute posilovat to co je bdquoabsolutniacuteldquo jistotou totiž že analyzaacutetor AMP je nesmyslnyacute autoři šarlataacuteni a leacutekařštiacute propagaacutetoři v lepšiacutem přiacutepadě naivniacute důvěřivci

Ondřej Vrtiška Anatolije Vitalijeviče Malykhina - neurochirurga z Charkova kteryacute

metodu vyvinul Pronesl přednaacutešku v niacutež se to hemžilo odbornyacutemi vyacuterazy peptidovaacute vazba koenzymy oxidoreduktaacutezy laktaacutetdehydrogenaacutezy chaperony neurotransmitery mediaacutetory fosfolipidyhellip Vybaven polozapomenutyacutemi znalostmi z přednaacutešek z biochemie a fyziologie jsem měl pocit že jsou naacutem předčiacutetaacutena vysokoškolskaacute skripta Jen mi nějak uniklo jak dlouhyacute proslov souvisiacute s oněmi pěti čidly měřiacuteciacutemi teplotu

bdquo absence hodnověrnyacutech důkazů uacutečinnosti princip metody popiacuterajiacuteciacute zaacutekladniacute poznatky přiacuterodniacutech vědldquo

REFERENČNEacute bdquoBIOAKTIacuteVNE BODYldquo Čo suacute tie bdquobioaktiacutevne bodyldquo(uprednostňujeme označenie bdquoreferenčneacute body) a kde suacute umiestneneacute Malychin zvolil 5 bodov na ľudskom tele kde sa umiestňujuacute termosenzory Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny (dva

body) Praveacute a ľaveacute podpazušie (dva body) Pupok Regio paraumbilicalis (jeden bod)

BIFURKAacuteCIE PRAVEJ A ĽAVEJ KRČNEJ TEPNY

Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny ndash umiestnenie najdocircležitejšieho chemoreceptora tzv karotiacutedne teliesko (glomus caroticum)

Fernando De Castro (1925 ndash 1929) Laboratorio de Investigaciones Bioloacutegicas (Madrid Spain) študoval novyacutemi histologickyacutemi postupmy a jemnuacute štrukturu a inervaciu karotidneacuteho telieska Opisal jeho presnu lokalizaacuteciu Karotidne teliesko považoval za senzornyacute receptor (chemoreceptorov) glomulaacuternych buniek ktoreacute suacute špecificky určeneacute na detekciu zmien chemickeacuteho zloženia krve

Za hypoteacutezu chemoreceptorov bola v roku 1938 Corneille Heymans

udelenaacute Nobelova cena za Fyzioloacutegiu alebo Mediciacutenu

KAROTIacuteDNE TELIESKO

Karotiacutedne teliesko je bilateraacutelne umiestneneacute na bifurkaacutecii krčnej arteacuterii maacute najvaumlčšiacute pomer prietoku krvi k metabolizmu v tele (2000mlmin na 100g)

anatomicky a biochemicky veľmi zložityacute orgaacuten

Nielen že maacute bunky špecializujuacutece sa na sniacutemanie hladiny kysliacuteka ale v skutočnostisuacute to polymodaacutelne a veľmi citliveacute bunky na rocirczne druhy stimulov ako suacute tlak hyperkapnia acidoacuteza hyperkalieacutemia hyposmolalita cirkulujuacutece hormoacuteny hypertermia hypoglykeacutemia a na početneacute farmakologickeacute preparaacutety

CHEMORECEPTOR KAROTIacuteDNE TELIESKO

Anatomickaacute štruktuacutera karotiacutedneho telieska Karotiacutedne teliesko

tvoria dva typy buniek glomulaacuterne (typ I) a podporneacute (typ II) Glomulaacuterne bunky suacute neuronaacutelny druh ktoreacute suacute považovaneacute za hlavneacute bunky senzibilneacute na hypoxiu

Typ I

Typ II

Krvneacute kapilaacutery

NEURAacuteLNA REGULAacuteCIA DYacuteCHANIA

REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA

Frekvencia dyacutechania ndash zadaacutevame do AMP pred meraniacutem

Pulzovaacute frekvencia ndash zadaacutevame do AMP pred meraniacutem

Teplota ndash meriame priacutestrojom AMP

PLYNNYacute MESSENGER bdquoH2Sldquo

Glomulaacuterne bunky exprimujuacute cystation gama lyaacutezu (CSE) enzyacutem generujuacuteci H2S Hypoxia indukuje tvorbu H2S excitaacuteciu senzorov a stimuluje dyacutechanie ako odozvu na niacutezku hladinu O2

Bunky karotidneacuteho telieska senzibilneacute na kysliacutek ako aj krvneacute cievy dyacutechacie cesty a nadobličky iniciujuacute životne docircležituacute homeostaacutezu v odpovedi na hypoxiu a hypoxeacutemiu

The Journal of Experimental Biology 211 2727-2734 Published by The Company of Biologists 2008 doi101242jeb010066 Commentary - Hydrogen sulfide and oxygen sensing implications in cardiorespiratory control Kenneth R Olson

PLYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo

Hemoxigenaacuteza 2 (HO-2) štiepi hem na železo Fe biliverdiacuten (BV) a tiež CO v reakcii absoluacutetne zaacutevislej od molekulaacuterneho O2

HO-2 je exprimovanyacute na glomulaacuternych bunkaacutech karotiacutedneho telieska Glomulaacuterne bunky uvolňujuacute exitačneacute transmitery (NTR) zvaumlčšujuacutec tak

stimulaacuteciu nervovyacutech vzruchov karotiacutedneho sinus nervu CO inhibuje uvoľňovanie tyacutechto transmiterov prostredniacutectvom

autokrinneacuteho alebo parakrinneacuteho pocircsobenia na glomulaacuterne bunky Hypoxia teda priamo inhibuje HO-2 aktivitu prostredniacutectvom

zniacuteženia dostupnosti O2 čo vedie k zviacutešenej aktivite karotidneacuteho sinus nervu

PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo Neuronaacutelna NO-syntetaacuteza (nNOS) premieňa L-arginiacuten na NO a citruliacuten (cit)

nNOS je lokalizovanaacute na karotiacutednych siacutenus neuroacutenoch (CSN) ktoreacute majuacute synaptickyacute vstup na glomulaacuternych bunkaacutech

nNOS inhibujuacute akceleraacuteciu stimulaacutecie karotiacutedneho siacutenus nervu prostredniacutectvom odstraacutenenia tonickej inhibiacutecie fyziologickyacutech aktiviacutet pomocou NO na glomulaacuterne bunky NO z karotiacutednych siacutenus neuroacutenov reguluje glomulaacuterne bunky ako spaumltnyacute messenger Hypoxia zvaumlčšuje sekreacuteciu glomulaacuternych buniek a stimulaacuteciu karotidneacuteho siacutenus nervu

CONO ndash HO-2nNOS fyziologicky inhibujuacute aktivity karotidneacuteho telieska

Normoxia verzus

Hypoxia

NO CO H2S ndash PLYNNEacute MESSENGERY ndash AKUacuteTNA REGULAacuteCIA O2 - KAROTIacuteDNE TELIESKO

Molekulaacuterny kysliacutek O2 (označenyacute šiacutepkami )

O2 verzus Tb

U potkanov počas progresiacutevnej hypoxie indukovanej krokovyacutemi zmenami v FIO2 (FIO2 21 17 14 12 a 10) pri teplote okolia Tam 25 15 a 5 degC sa pozorovalo zniacuteženie teploty jadra tela Tb ktoreacute dosahovalo

027 degCmlminkg spotrebovaneacuteho kysliacuteka (VO2) nezaacutevisle na Tam FIO2 ndash frakčnaacute koncentraacutecia kysliacuteka vo vdychovanom vzduchu

Respir Physiol 1994 June 97(1)79-91 Ventilatory and metabolic responses to cold and CO-induced hypoxia in awake rats Gautier H Bonora M

PARAUMBILIKUM Dreň nadobličiek - efektorovyacute orgaacuten sympatikoadrenaacutelneho systeacutemu -

produkuje adrenaliacuten a v menšej miere noradrenaliacuten priamo reaguje na určiteacute stresory - hypoxia a hypoglykeacutemia

Dreň nadobličiek je inervovanaacute senzitiacutevnymi vlaacuteknami spinaacutelnych a vagovyacutech aferentnyacutech neuroacutenov

Dreň nadobličiek sluacuteži aj ako chemosenzor

DREŇ NADOBLIČIEK Chromafiacutenovaacute bunka

Exocytoacuteza

Tyroziacutenovyacute metabolizmus

SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU

Tyroziacuten je metabolizovanyacute na L-DOPA naacutesledne cez dopamiacuten na nor-epinefriacuten Tento proces prebieha za priacutetomnosti molekulaacuterneho kysliacuteka O2 (označeneacute šiacutepkami )

REGULAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU

Nervovaacute regulaacutecia Ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu rovnako ako jeho sila suacute v raacutemci dvoch kardiovaskulaacuternych centier autonoacutemneho nervoveacuteho systeacutemu Tieto centraacute suacute umiestneneacute v hornej časti ventraacutelnej steny predĺženej miechy Hormonaacutelna regulaacutecia Skladaacute sa z dvoch amiacutenovyacutech hormoacutenov - epinefriacutenu (adrenaliacuten) a norepinefriacutenu

(noradrenaliacuten) ktoreacute suacute vylučovaneacute z drene nadobličiek Oba hormoacuteny akcelerujuacute ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu ale pocircsobia v rocircznych

podmienkach Epinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep počas bdquonuacutedzovyacutechldquo podmienok zatiaľčo norepinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep za normaacutelnych podmienok

ZAacuteKONY

POUŽITEacute PRI VYacutePOČTE

CHEMICKYacuteCH A FYZIOLOGICKYacuteCH

PARAMETROV KRVI

A JEDNOTLIVYacuteCH ORGAacuteNOV

RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY Fyzikaacutelna cheacutemia skuacutema ryacutechlosti prebiehajuacutecich chemickyacutech zmien (reakcii) a faktory vplyacutevajuacutece na

tuacuteto ryacutechlosť ndash chemickaacute kinetika

aA + bB rarr dD + fF Všeobecne sa akceptuje pojem že ryacutechlosť charakterizujeme zmenou parametra v čase Pri chemickej

reakcii prebieha zmena množstva laacutetok ni Ak chceme vedieť či danaacute reakcia prebieha v reaktore ndash bunke

Molaacuterna koncentracia Сi = niV Potom ryacutechlosť chemickej reakcii i-komponentu ri - sa doteraz nazyacutevala reakčnou ryacutechlosťou V suacutečasnosti sa pre tuacuteto veličinu zaviedlo označenie

ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky A a zaacutevisiacute od povahy reagujuacutecich laacutetok (skupenstvo) od teploty a od koncentraacutecie V reakčnej kinetike sa zaviedol spocircsob vyjadrovať chemickeacute rovnice v anulovanom tvare ktoryacute vo

všeobecnosti maacute tvar

νAA + νBB + νDD + = 0 ν - stechiometrickyacute koeficient pri vyacutechodickovyacutech laacutetkach majuacute (-) hodnotu

LAacuteTKA ndash SUacuteSTAVA

Jednou z foriem existencie hmoty je laacutetka Laacutetka sa skladaacute z častiacutec ktoreacute majuacute určituacute pokojovuacute hmotnosť alebo inak za laacutetku považujeme suacutebor elementaacuternych častiacutec (elektroacutenov protoacutenov neutroacutenov a i) zoskupenia atoacutemov molekuacutel a ioacutenov koloidneacute častice a rocirczne makroskopickeacute uacutetvary v rozličnyacutech skupenskyacutech stavoch

Množstvo laacutetky priestorovo ohraničeneacute vyznačujuacutece sa určityacutem geometrickyacutem tvarom je teleso

Suacutestava (systeacutem) je časť priestoru oddelenaacute od okolia skutočnyacutem alebo myslenyacutem rozhraniacutem V suacutestave mocircže byť laacutetka alebo zmes chemickyacutech laacutetok ktoreacute predstavujuacute jej zložky Suacutestava je definovanaacute tyacutem že udaacuteme čo do nej patriacute Suacutestavy mocircžu byť homogeacutenne alebo heterogeacutenne

Faacuteza je homogeacutenna časť heterogeacutennej suacutestavy od inej časti fyzikaacutelne oddelenaacute a ohraničenaacute rozhraniacutem

Chemicky čistaacute laacutetka alebo chemickeacute indiviacuteduum je chemickaacute laacutetka určityacutech fyzikaacutelnych a chemickyacutech vlastnostiacute ktoreacute sa nemenia a jeho zloženie je vyjadreneacute chemickyacutem vzorcom

ZAacuteKON UacuteČINKU HMOTNOSTI (GULDBERG-WAAGOV ZAacuteKON) zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

homogeacutenna reakcia v plynnej faacuteze alebo v roztoku

A + B rarr C Ak maacute taacuteto reakcia prebiehať je nevyhnutneacute aby sa častice laacutetok A a B stretli Ryacutechlosť

priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C bude prirodzene tyacutem vyššia čiacutem tieto stretnutia bude častejšie (aktiacutevna zražka) Ak zvyacutešime n-kraacutet koncentraacuteciu laacutetky A (alebo B) pri nezmenenej koncentraacutecii laacutetky B (alebo A) zvyacutešime n-kraacutet aj pravdepodobnosť stretnutia častiacutec A a B a ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C sa n-kraacutet zvyacuteši Ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C je priamo uacutemernaacute suacutečinu koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

rc = k[A][B] k - koeficient uacutemernosti je veličina pri danej teplote staacutela a označuje sa ako ryacutechlostnaacute

konštanta Jej hodnota udaacuteva ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C pri jednotkovej koncentraacutecii vyacutechodiskovyacutech laacutetok

[B] - koncentraacutecie priacuteslušnyacutech laacutetok v danom okamihu

Uvažujme o vratnej reakcii ktoraacute prebieha v roztoku medzi vyacutechodiskovyacutemi laacutetkami A a B za vzniku reakčnyacutech produktov C a D

A + B C + D Protismerneacute šiacutepky vyjadrujuacute že reakcia prebieha suacutečasne obidvoma smermi Podľa zaacutekona uacutečinku

hmotnosti platiacute pre ryacutechlosť r+1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky A a B

r+1 = k+1[A][B] a pre ryacutechlosť r-1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky C a D

r-1 = k-1[C][D] Koncentraacutecia jednotlivyacutech laacutetok sa v priebehu reakcie plynulo meniacute rarr musia sa meniť aj ryacutechlosti r+1 a

r-1 Koncentraacutecia vyacutechodiskovyacutech laacutetok A a B sa postupne zmenšuje preto sa ryacutechlosť r+1 znižuje Koncentraacutecia reakčnyacutech produktov C a D sa zvaumlčšuje takže ryacutechlosť r-1 sa zvyšuje Ak sa ryacutechlosti obidvoch protichodnyacutech reakciiacute vyrovnajuacute ustaacuteli sa chemickaacute rovnovaacuteha pri ktorej za časovuacute jednotku vznikne takeacute množstvo reakčnyacutech produktov C a D akeacute sa opaumltovne rozložiacute na vyacutechodiskoveacute laacutetky A a B Z rovnovaacutežnej podmienky r+1 = r-1 vyplyacuteva pre koncentraacutecie všetkyacutech reakčnyacutech zložiek za rovnovaacutežneho stavu vzťah

k+1[A][B] = k-1[C][D] ktoryacute sa mocircže piacutesať v tvare

Taacuteto rovnica vyjadruje že pomer suacutečinu rovnovaacutežnych koncentraacuteciiacute reakčnyacutech produktov a suacutečinu koncentraacuteciiacute vyacutechodiskovyacutech laacutetok maacute za danej teploty konštantnuacute hodnotu (Guldberg-Waagov zaacutekon) Kc - definovanaacute rovnovaacutežnymi koncentraacuteciami a nazyacuteva sa rovnovaacutežna konštanta Jej hodnota pre danuacute chemickuacute reakciu zaacutevisiacute iba od teploty pri ktorej reakcia prebieha

ZAacuteVISLOSŤ RYacuteCHLOSTI REAKCIE OD TEPLOTY Mimoriadne docircležityacutem činiteľom ktoryacute ovplyvňuje ryacutechlosť chemickyacutech reakciiacute je teplota Vzrast ryacutechlosti reakcie so

zvyšovaniacutem teploty je spocircsobenyacute vzrastom ryacutechlosti neusporiadaneacuteho pohybu molekuacutel a tyacutem aj pravdepodobnosť ich vzaacutejomnyacutech zraacutežok Avšak podľa kinetickej teoacuterie plynov je počet zraacutežok uacutemernyacute odmocnine z absoluacutetnej teploty kyacutem ryacutechlosť reakcie rastie s teplotou exponenciaacutelne teda oveľa ryacutechlejšie Tento zdanlivyacute nesuacutelad sa vysvetľuje tyacutem že molekuly mocircžu pri zraacutežke reagovať jedine vtedy ak majuacute určityacute minimaacutelny obsah energie ktoryacute sa nazyacuteva aktivačnaacute energia Ea

Vzťah medzi aktivačnou energiou a reakčnou ryacutechlosťou našiel v r 1899 Arrhenius definovaniacutem ryacutechlostnej konštanty k

k = A e- (Ea RT)

lnk = lnA - EaRT A R a Ea suacute konštanty ktoreacute nezaacutevisia od teploty

R - univerzaacutelna plynovaacute konštanta

Ea - experimentaacutelna aktivačnaacute energia

(nutnaacute energia ktoruacute musiacute mať časticamolekula

aby mohla za danyacutech podmienok vstuacutepiť do

reakcie) [kJmol]

T - absoluacutetna teplota

e - zaacuteklad prirodzeneacuteho logaritmu Arrhenius

lnk = f (1T) tgα = - ЕaR

HETEROGEacuteNNE PROCESY D rarr S rarr R rarr P Charakteristickou črtou postupnyacutech procesov je to že celkovaacute ryacutechlosť procesu je

determinovanaacute ryacutechlosťou najpomalšieho štaacutedia ndash limitujuacutece štaacutedium Ak chceme s intenziacutevniť naacuteslednosť postupnyacutech procesov je nevyhnutne zvyacutešiť ryacutechlosť ich limitujuacutecich štaacutediiacute

Prveacute štaacutedium heterogeacutenneho chemickeacuteho procesu (D) ndash Difuacutezia Difuacutezia ndash samovoľnyacute proces premiestnenia častiacutec z oblasti vyššej koncentraacutecie do oblasti s nižšou koncentraacuteciou na uacutekor ich chaotickeacuteho pohybu Otaacutezka ndash zodpovedaacute tento proces II počiatku termodynamiky

Druheacute štaacutedium heterogeacutenneho procesu (S) ndash proces sorpcie (pohltenia) Absorpcia ndash keď hranica rozdielu faacutez v systeacuteme je kvapalina Adsorpcia ndash na povrchu tuhej laacutetky

Tretie štaacutedium heterogeacutenneho procesu (R) je chemickaacute reakcia medzi absorbovanyacutemiadsorbovanyacutemi molekulami

RYacuteCHLOSŤ PROCESU DIFUacuteZIE JE DEFINOVANAacute PRVYacuteM ZAacuteKONOM FICKA

dn dt = -DS dC dx Fickov zaacutekon je empirickyacute zaacutekon ktoryacute vyjadruje skutočnosť že tok častiacutec cez povrch je priamo

uacutemernyacute koncentračneacutemu gradientu D - difuacutezny koeficient ([D]=m2s-1) je zaacutevislyacute len od teploty analogickyacute ako rovnica Arheniusa

pričom energia aktivaacutecii difuacutezie ED je menšia než energia aktivaacutecie chemickej reakcie EA

Difuacutezia v jednom smere J = -Dpartcpartx Difuacutezia v 3D priestore J = -Dgrad c Priacutebuzneacute zaacutekony Fourierov - tok tepla je uacutemernyacute gradientu teploty Ohmov - elektrickyacute pruacuted je uacutemernyacute rozdielu elektrickyacutech potenciaacutelov Všetky tri zaacutekony suacute empirickeacute a vyjadrujuacute skutočnosť že tok častiacutec (tepla pruacutedu) je lineaacuterne zaacutevislyacute od hnacej sily (z angl driving force) ktoraacute ho vyvolaacuteva

J = Lf f - hnacia sila L-koeficient uacutemernosti

Adolf Fick

ZAacuteKON ZACHOVANIA HMOTNOSTI Experimenty dokaacutezali že hmotnosť uzavretej (izolovanej)

suacutestavy je konštantnaacute a nezaacutevisiacute od zmien ktoreacute v tejto suacutestave prebiehajuacute

Celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v reaktantoch musiacute byť rovnakyacute ako celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v produktoch

Je to jeden z najvyacuteznamnejšiacutech a najvšeobecnejšiacutech priacuterodnyacutech zaacutekonov Pocircvodne ho nezaacutevisle od seba formulovali Lomonosov a Lavoisier ako zaacutekon zachovania vaacutehy laacutetok v chemickyacutech reakciaacutech

Chemickou reakciou hmota nezanikaacute ani nevznikaacute iba meniacute svoju formu

Zaacutekon zachovania hmotnosti sum m = konšt

Michail V Lomonosov

Antoine L Lavoisier

ZAacuteKON STAacuteLYCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov bol objavenyacute v roku 1799 - francuacutezsky chemik Joseph Louis Proust

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov hovoriacute

K tomuto zaacuteveru J L Proust dospel na zaacuteklade synteacutez a analyacutez množstva chemickyacutech zluacutečeniacuten Nezaacutevisle od J L Prousta ho v roku 1803 sformuloval a vysvetlil aj Angličan J Dalton

Zloženie chemickej zluacutečeniny je vždy rovnakeacute a nezaacutevisiacute od spocircsobu priacutepravy danej zluacutečeniny

Joseph L Proust

ZAacuteKON NAacuteSOBNYacuteCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV V roku 1803 J Dalton vyjadril zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov

Zistil že prvky sa mocircžu zlučovať v jednom dvoch alebo viaceryacutech pomeroch svojich hmotnostiacute

Priacuteklad oxidy dusiacuteka N2O ndash oxid dusnyacute N O = 1 0571 NO ndash oxid dusnatyacute N O = 1 1142 pomer 0571 1142 = 1 2 N2O3 ndash oxid dusityacute N O = 1 1713 pomer 0571 1713 = 1 3 Na jednotkovuacute hmotnosť dusiacuteka N v jednotlivyacutech oxidoch pripadaacute určityacute počet jednotiek hmotnosti kysliacuteka O

Ak dva prvky tvoria navzaacutejom niekoľko zluacutečeniacuten hmotnosti jedneacuteho prvku pripadajuacutece v nich na jednu a tuacute istuacute hmotnosť druheacuteho prvku suacute v pomere malyacutech celyacutech čiacutesiel

TERMODYNAMIKA V BIOLOGICKYacuteCH SYSTEacuteMOCH ndash REFERENČNEacute BODY

A Einstein bdquoKlasickaacute termodynamika je jedinaacute univerzaacutelna fyzikaacutelna teoacuteria v ktorej aplikovateľnosť jej zaacutekladnyacutech konceptov nebude nikdy narušenaacuteldquo

AS Eddington bdquoAk Vaša teoacuteria nie je v suacutelade s druhyacutem termodynamickyacutem zaacutekonom tak tuacuteto teoacuteriu nečakaacute nič ineacute len hlbokyacute neuacutespechldquo

MV Volkenstein bdquoFyzikaacutelne uvažovanie o ľubovoľnom systeacuteme vraacutetane biologickeacuteho začiacutena jeho fenomenologickyacutem termodynamickyacutem popisomldquo

Termodynamika študuje transformaacuteciu energie v makroskopickyacutech systeacutemoch a suacutečasne neposkytuje žiadne informaacutecie o mikroskopickom stave hmoty ani o ryacutechlosti procesov v systeacuteme

Termodynamickyacute popis systeacutemu je založenyacute na niekoľkyacutech relatiacutevne jednoduchyacutech zaacutekonoch

TERMODYNAMICKYacute SYSTEacuteM ndash BUNKA ndash ORGAacuteN ndash ORGANIZMUS Pod termodynamickyacutem systeacutemom rozumieme časť vesmiacuteru ktoryacute je ohraničenyacute

nejakou hranicou a je charakterizovanyacute určityacutemi termodynamickyacutemi vlastnosťami ktoreacute sa nazyacutevajuacute stavoveacute veličiny

Bunka ndash orgaacuten ndash organizmus predstavujuacute hranice systeacutemu cez ktoruacute sa mocircže vymieňať laacutetka a energie vo forme tepla a praacutece Biologickeacute systeacutemy suacute otvoreneacute termodynamickeacute systeacutemy ktoreacute vymieňajuacute s okoliacutem laacutetku aj energiu

Homeostaacuteza ndash stav termodynamickej rovnovaacutehy Biologickyacute systeacutem sa nachaacutedza v ustaacutelenom stave (angl steady state) - homeostaze

ak hodnoty termodynamickyacutech parametrov sa nemenia ale existuje tam tok laacutetky a energie medzi systeacutemom a okoliacutem (zdravyacute organizmus)

Tlak Objem Teplota Energia Laacutetkoveacute množstvo

TERMODYNAMICKEacute ZAacuteKONY

Tzv nultyacute zaacutekon termodynamiky (zaacutekon tepelnej rovnovaacutehy)

Ak objekt A je v tepelnej rovnovaacutehe s objektom B a objekt B sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom C tak potom aj objekt C sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom A

Inyacutemi slovami ak termodynamickeacute systeacutemy suacute vo fyzikaacutelnom kontakte tak v rovnovaacutežnom stave je teplota tyacutechto systeacutemov rovnakaacute

I TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ZACHOVANIA ENERGIE) Energia sa mocircže zmeniť z jednej formy na inuacute ale nemocircže samovoľne

vznikať ani zanikať (tento zaacutekon je empirickyacute) I termodynamickyacute zaacutekon daacuteva do suacutevisu teplo (Q) praacutecu (W) a vnuacutetornuacute

energiu (E) systeacutemu

∆ E = Q + W

alebo

d E = dQ + dW Teplo (Q) a praacuteca (W) - formy energie prostredniacutectvom ktoryacutech systeacutem

meniacute svoju vnuacutetornuacute energiu Teplo ndash neusporiadanaacute forma energie Praacuteca ndash usporiadanaacute forma energie (mechanickaacute chemickaacute elektrickaacute)

ENTALPIA Entalpia je stavovaacute funkcia determinujuacuteca teplo ktoreacute sa uvoľniacute resp absorbuje počas

reakcie pri konštantnom tlaku pričom nezaacutevisiacute od konkreacutetneho priebehu reakcie ale len od počiatočneacuteho a konečneacuteho stavu (Hessov zaacutekon)

p = konšt Qp = ∆ H entalpia H = E + pV

Zmeny entalpie A rarr B rArr ∆HAB = HB - HA A rarr B rarr C rArr ∆H = HC - HA = (HC - HB) + (HB - HA) = ∆HAB + HBC ΔH gt 0 - endotermickyacute proces ΔH lt 0 - exotermickyacute proces Štandardnaacute entalpia molekuacutel H0 Entalpia 1 molu molekuacutel pri štandardnyacutech podmienkach (

t=25deg C p=100 kPa) Tieto hodnoty suacute uvedeneacute v tabuľkaacutech Využitie tyacutechto hodnocirct pri určovaniacute zmien entalpie v chemickyacutech reakciaacutech

Reakčneacute teplo (∆HdegR298) sa rovnaacute suacutečtu zlučovaciacutech tepiel produktov (Σνi ∆Hdegzl298PROD) zmenšeneacutemu o suacutečet zlučovaciacutech tepiel reaktantov

(Σνi ∆Hdegzl298REAKT)

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 6: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

PRIAMA A NEPRIAMA METOacuteDA MERANIA VISKOZITY A HEMATOKRYTU KRVI

Invaziacutevne metoacutedy

Priamy odber krvi

Neinvaziacutevne metoacutedy

Meranie pulznej vlny

BIOCHEMICKAacute ANALYacuteZA KRVI ndash bdquoSUacuteČASNYacute ZLATYacute ŠTANDARDldquo

NEINVAZIacuteVNA ANALYacuteZA KRVI

INSTITUTE OF NEUROLOGY PSYCHIATRY AND NARCOLOGY OF AMS OF UKRAINE

BIOPROMIN LTD

Neinvaziacutevny analyzaacutetor krvi AMP

METOacuteDA DR AKAD A MALYCHINA Neinvaziacutevny Analyzaacutetor bol vyvinutyacute ukrajinskyacutemi

vedcami

Autorom metoacutedy je Dr Malychin Anatolij akademik

Ruskej Akadeacutemie Priacuterodnyacutech Vied Doctor Mediciacuteny

poprednyacute vedec Inštituacutetu neuroloacutegie psychiatrie a narkoloacutegie

Ukrajinskej Adakeacutemie Lekaacuterskych Vied

Technickaacute časť vyacutevoja realizoval Anatolij Pulavskyacute

zo spoločnosti BIOPROMIN

Patent UA 22161 A

Publikaacutecia Vegetatiacutevne paroxymaacutelne stavy a termoregulaacutecia organizmu

PRINCIacuteP METOacuteDY

Pomocou špeciaacutelnych termosenzorov meriame teplotu v takzvanyacutech referenčnyacutech bodoch tela

Na diagnostiku využiacutevame tieto referenčneacute body

- Bifurkaacutecia ľavej a pravej karotickej tepny (dva body)

- Ľavaacute a pravaacute axila (dva body)

- Umbilikaacutelna oblasť (jeden bod)

PODMIENKY NA MERANIE

Trvanie 3 minuacutety pre deti od 3-15 rokov 6 minuacutet pre skriacutening dospelyacutech 9 minuacutet v extreacutemnych priacutepadoch Manuaacutelne zadaacutevaneacute parametre Frekvencia pulzu Frekvencia dyacutechania Vaacuteha pacienta

Použiacutevanie neinvaziacutevneho analyzaacutetora nemaacute žiaden škodlivyacute vplyv na pacienta

Analyzaacutetor stanovuje skocircr uacutečinok prostredia na pacienta ako rozsah tohoto uacutečinku v korelaacutecii s tvorbou a vyžarovaniacutem teploty (entalpia a entropia energie)

ZLOŽENIE VZDUCHU V PROSTREDIacute

Jeden senzor počas diagnostiky meria atmosfeacuterickyacute tlak

Senzor na meranie teploty v referenčnyacutech bodoch

SENZOR NA MERANIE TEPLOTY

DS18B20 digitaacutelny teplomer umožňuje 9-bitoveacute až 12-bitoveacute merania stupňov Celzius

Rozsah pracovnyacutech teplocirct je od -55degC do +125degC s presnosťou plusmn05degC v rozsahu od -10degC do +85degC

Senzor na meranie teploty v referenčnyacutech bodoch

SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV

UKAacuteŽKA VYacuteSLEDKOV AMP

SPOCHYBŇOVANIE

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do

zaacutekladniacute školy Zaacutezrak Ale ne jde nejspiacuteš o hezky staryacute fiacutegl Před vyšetřeniacutem na přiacutestroji totiž

udělaacute dobře vyškolenaacute sestřička podrobnou anamneacutezu vyptaacute se na přiacuteznaky na předchoziacute i současneacute nemoci a vše poctivě zaznamenaacute do počiacutetače třeba i s přesnyacutemi uacutedaji o zdravotniacutem stavu pacienta pokud ten svěřiacute sestřičce svou kartu informačniacuteho systeacutemu ISIP A zaacutezračnaacute krabička snadno a bystře pomociacute vhodneacuteho expertniacuteho programu může proveacutest orientačniacute diagnoacutezu a podle niacute takeacute vytiskne seznam očekaacutevanyacutech chemickyacutech změn

Asi jsem ještě neřekl že v reklamniacutech materiaacutelech na webu nikde nezjistiacuteme co jsou to bdquobioaktivniacute bodyldquo a jak byly zjištěny

Končiacutem protože hromaděniacutem dalšiacutech a dalšiacutech argumentů je zbytečneacute posilovat to co je bdquoabsolutniacuteldquo jistotou totiž že analyzaacutetor AMP je nesmyslnyacute autoři šarlataacuteni a leacutekařštiacute propagaacutetoři v lepšiacutem přiacutepadě naivniacute důvěřivci

Ondřej Vrtiška Anatolije Vitalijeviče Malykhina - neurochirurga z Charkova kteryacute

metodu vyvinul Pronesl přednaacutešku v niacutež se to hemžilo odbornyacutemi vyacuterazy peptidovaacute vazba koenzymy oxidoreduktaacutezy laktaacutetdehydrogenaacutezy chaperony neurotransmitery mediaacutetory fosfolipidyhellip Vybaven polozapomenutyacutemi znalostmi z přednaacutešek z biochemie a fyziologie jsem měl pocit že jsou naacutem předčiacutetaacutena vysokoškolskaacute skripta Jen mi nějak uniklo jak dlouhyacute proslov souvisiacute s oněmi pěti čidly měřiacuteciacutemi teplotu

bdquo absence hodnověrnyacutech důkazů uacutečinnosti princip metody popiacuterajiacuteciacute zaacutekladniacute poznatky přiacuterodniacutech vědldquo

REFERENČNEacute bdquoBIOAKTIacuteVNE BODYldquo Čo suacute tie bdquobioaktiacutevne bodyldquo(uprednostňujeme označenie bdquoreferenčneacute body) a kde suacute umiestneneacute Malychin zvolil 5 bodov na ľudskom tele kde sa umiestňujuacute termosenzory Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny (dva

body) Praveacute a ľaveacute podpazušie (dva body) Pupok Regio paraumbilicalis (jeden bod)

BIFURKAacuteCIE PRAVEJ A ĽAVEJ KRČNEJ TEPNY

Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny ndash umiestnenie najdocircležitejšieho chemoreceptora tzv karotiacutedne teliesko (glomus caroticum)

Fernando De Castro (1925 ndash 1929) Laboratorio de Investigaciones Bioloacutegicas (Madrid Spain) študoval novyacutemi histologickyacutemi postupmy a jemnuacute štrukturu a inervaciu karotidneacuteho telieska Opisal jeho presnu lokalizaacuteciu Karotidne teliesko považoval za senzornyacute receptor (chemoreceptorov) glomulaacuternych buniek ktoreacute suacute špecificky určeneacute na detekciu zmien chemickeacuteho zloženia krve

Za hypoteacutezu chemoreceptorov bola v roku 1938 Corneille Heymans

udelenaacute Nobelova cena za Fyzioloacutegiu alebo Mediciacutenu

KAROTIacuteDNE TELIESKO

Karotiacutedne teliesko je bilateraacutelne umiestneneacute na bifurkaacutecii krčnej arteacuterii maacute najvaumlčšiacute pomer prietoku krvi k metabolizmu v tele (2000mlmin na 100g)

anatomicky a biochemicky veľmi zložityacute orgaacuten

Nielen že maacute bunky špecializujuacutece sa na sniacutemanie hladiny kysliacuteka ale v skutočnostisuacute to polymodaacutelne a veľmi citliveacute bunky na rocirczne druhy stimulov ako suacute tlak hyperkapnia acidoacuteza hyperkalieacutemia hyposmolalita cirkulujuacutece hormoacuteny hypertermia hypoglykeacutemia a na početneacute farmakologickeacute preparaacutety

CHEMORECEPTOR KAROTIacuteDNE TELIESKO

Anatomickaacute štruktuacutera karotiacutedneho telieska Karotiacutedne teliesko

tvoria dva typy buniek glomulaacuterne (typ I) a podporneacute (typ II) Glomulaacuterne bunky suacute neuronaacutelny druh ktoreacute suacute považovaneacute za hlavneacute bunky senzibilneacute na hypoxiu

Typ I

Typ II

Krvneacute kapilaacutery

NEURAacuteLNA REGULAacuteCIA DYacuteCHANIA

REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA

Frekvencia dyacutechania ndash zadaacutevame do AMP pred meraniacutem

Pulzovaacute frekvencia ndash zadaacutevame do AMP pred meraniacutem

Teplota ndash meriame priacutestrojom AMP

PLYNNYacute MESSENGER bdquoH2Sldquo

Glomulaacuterne bunky exprimujuacute cystation gama lyaacutezu (CSE) enzyacutem generujuacuteci H2S Hypoxia indukuje tvorbu H2S excitaacuteciu senzorov a stimuluje dyacutechanie ako odozvu na niacutezku hladinu O2

Bunky karotidneacuteho telieska senzibilneacute na kysliacutek ako aj krvneacute cievy dyacutechacie cesty a nadobličky iniciujuacute životne docircležituacute homeostaacutezu v odpovedi na hypoxiu a hypoxeacutemiu

The Journal of Experimental Biology 211 2727-2734 Published by The Company of Biologists 2008 doi101242jeb010066 Commentary - Hydrogen sulfide and oxygen sensing implications in cardiorespiratory control Kenneth R Olson

PLYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo

Hemoxigenaacuteza 2 (HO-2) štiepi hem na železo Fe biliverdiacuten (BV) a tiež CO v reakcii absoluacutetne zaacutevislej od molekulaacuterneho O2

HO-2 je exprimovanyacute na glomulaacuternych bunkaacutech karotiacutedneho telieska Glomulaacuterne bunky uvolňujuacute exitačneacute transmitery (NTR) zvaumlčšujuacutec tak

stimulaacuteciu nervovyacutech vzruchov karotiacutedneho sinus nervu CO inhibuje uvoľňovanie tyacutechto transmiterov prostredniacutectvom

autokrinneacuteho alebo parakrinneacuteho pocircsobenia na glomulaacuterne bunky Hypoxia teda priamo inhibuje HO-2 aktivitu prostredniacutectvom

zniacuteženia dostupnosti O2 čo vedie k zviacutešenej aktivite karotidneacuteho sinus nervu

PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo Neuronaacutelna NO-syntetaacuteza (nNOS) premieňa L-arginiacuten na NO a citruliacuten (cit)

nNOS je lokalizovanaacute na karotiacutednych siacutenus neuroacutenoch (CSN) ktoreacute majuacute synaptickyacute vstup na glomulaacuternych bunkaacutech

nNOS inhibujuacute akceleraacuteciu stimulaacutecie karotiacutedneho siacutenus nervu prostredniacutectvom odstraacutenenia tonickej inhibiacutecie fyziologickyacutech aktiviacutet pomocou NO na glomulaacuterne bunky NO z karotiacutednych siacutenus neuroacutenov reguluje glomulaacuterne bunky ako spaumltnyacute messenger Hypoxia zvaumlčšuje sekreacuteciu glomulaacuternych buniek a stimulaacuteciu karotidneacuteho siacutenus nervu

CONO ndash HO-2nNOS fyziologicky inhibujuacute aktivity karotidneacuteho telieska

Normoxia verzus

Hypoxia

NO CO H2S ndash PLYNNEacute MESSENGERY ndash AKUacuteTNA REGULAacuteCIA O2 - KAROTIacuteDNE TELIESKO

Molekulaacuterny kysliacutek O2 (označenyacute šiacutepkami )

O2 verzus Tb

U potkanov počas progresiacutevnej hypoxie indukovanej krokovyacutemi zmenami v FIO2 (FIO2 21 17 14 12 a 10) pri teplote okolia Tam 25 15 a 5 degC sa pozorovalo zniacuteženie teploty jadra tela Tb ktoreacute dosahovalo

027 degCmlminkg spotrebovaneacuteho kysliacuteka (VO2) nezaacutevisle na Tam FIO2 ndash frakčnaacute koncentraacutecia kysliacuteka vo vdychovanom vzduchu

Respir Physiol 1994 June 97(1)79-91 Ventilatory and metabolic responses to cold and CO-induced hypoxia in awake rats Gautier H Bonora M

PARAUMBILIKUM Dreň nadobličiek - efektorovyacute orgaacuten sympatikoadrenaacutelneho systeacutemu -

produkuje adrenaliacuten a v menšej miere noradrenaliacuten priamo reaguje na určiteacute stresory - hypoxia a hypoglykeacutemia

Dreň nadobličiek je inervovanaacute senzitiacutevnymi vlaacuteknami spinaacutelnych a vagovyacutech aferentnyacutech neuroacutenov

Dreň nadobličiek sluacuteži aj ako chemosenzor

DREŇ NADOBLIČIEK Chromafiacutenovaacute bunka

Exocytoacuteza

Tyroziacutenovyacute metabolizmus

SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU

Tyroziacuten je metabolizovanyacute na L-DOPA naacutesledne cez dopamiacuten na nor-epinefriacuten Tento proces prebieha za priacutetomnosti molekulaacuterneho kysliacuteka O2 (označeneacute šiacutepkami )

REGULAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU

Nervovaacute regulaacutecia Ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu rovnako ako jeho sila suacute v raacutemci dvoch kardiovaskulaacuternych centier autonoacutemneho nervoveacuteho systeacutemu Tieto centraacute suacute umiestneneacute v hornej časti ventraacutelnej steny predĺženej miechy Hormonaacutelna regulaacutecia Skladaacute sa z dvoch amiacutenovyacutech hormoacutenov - epinefriacutenu (adrenaliacuten) a norepinefriacutenu

(noradrenaliacuten) ktoreacute suacute vylučovaneacute z drene nadobličiek Oba hormoacuteny akcelerujuacute ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu ale pocircsobia v rocircznych

podmienkach Epinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep počas bdquonuacutedzovyacutechldquo podmienok zatiaľčo norepinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep za normaacutelnych podmienok

ZAacuteKONY

POUŽITEacute PRI VYacutePOČTE

CHEMICKYacuteCH A FYZIOLOGICKYacuteCH

PARAMETROV KRVI

A JEDNOTLIVYacuteCH ORGAacuteNOV

RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY Fyzikaacutelna cheacutemia skuacutema ryacutechlosti prebiehajuacutecich chemickyacutech zmien (reakcii) a faktory vplyacutevajuacutece na

tuacuteto ryacutechlosť ndash chemickaacute kinetika

aA + bB rarr dD + fF Všeobecne sa akceptuje pojem že ryacutechlosť charakterizujeme zmenou parametra v čase Pri chemickej

reakcii prebieha zmena množstva laacutetok ni Ak chceme vedieť či danaacute reakcia prebieha v reaktore ndash bunke

Molaacuterna koncentracia Сi = niV Potom ryacutechlosť chemickej reakcii i-komponentu ri - sa doteraz nazyacutevala reakčnou ryacutechlosťou V suacutečasnosti sa pre tuacuteto veličinu zaviedlo označenie

ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky A a zaacutevisiacute od povahy reagujuacutecich laacutetok (skupenstvo) od teploty a od koncentraacutecie V reakčnej kinetike sa zaviedol spocircsob vyjadrovať chemickeacute rovnice v anulovanom tvare ktoryacute vo

všeobecnosti maacute tvar

νAA + νBB + νDD + = 0 ν - stechiometrickyacute koeficient pri vyacutechodickovyacutech laacutetkach majuacute (-) hodnotu

LAacuteTKA ndash SUacuteSTAVA

Jednou z foriem existencie hmoty je laacutetka Laacutetka sa skladaacute z častiacutec ktoreacute majuacute určituacute pokojovuacute hmotnosť alebo inak za laacutetku považujeme suacutebor elementaacuternych častiacutec (elektroacutenov protoacutenov neutroacutenov a i) zoskupenia atoacutemov molekuacutel a ioacutenov koloidneacute častice a rocirczne makroskopickeacute uacutetvary v rozličnyacutech skupenskyacutech stavoch

Množstvo laacutetky priestorovo ohraničeneacute vyznačujuacutece sa určityacutem geometrickyacutem tvarom je teleso

Suacutestava (systeacutem) je časť priestoru oddelenaacute od okolia skutočnyacutem alebo myslenyacutem rozhraniacutem V suacutestave mocircže byť laacutetka alebo zmes chemickyacutech laacutetok ktoreacute predstavujuacute jej zložky Suacutestava je definovanaacute tyacutem že udaacuteme čo do nej patriacute Suacutestavy mocircžu byť homogeacutenne alebo heterogeacutenne

Faacuteza je homogeacutenna časť heterogeacutennej suacutestavy od inej časti fyzikaacutelne oddelenaacute a ohraničenaacute rozhraniacutem

Chemicky čistaacute laacutetka alebo chemickeacute indiviacuteduum je chemickaacute laacutetka určityacutech fyzikaacutelnych a chemickyacutech vlastnostiacute ktoreacute sa nemenia a jeho zloženie je vyjadreneacute chemickyacutem vzorcom

ZAacuteKON UacuteČINKU HMOTNOSTI (GULDBERG-WAAGOV ZAacuteKON) zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

homogeacutenna reakcia v plynnej faacuteze alebo v roztoku

A + B rarr C Ak maacute taacuteto reakcia prebiehať je nevyhnutneacute aby sa častice laacutetok A a B stretli Ryacutechlosť

priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C bude prirodzene tyacutem vyššia čiacutem tieto stretnutia bude častejšie (aktiacutevna zražka) Ak zvyacutešime n-kraacutet koncentraacuteciu laacutetky A (alebo B) pri nezmenenej koncentraacutecii laacutetky B (alebo A) zvyacutešime n-kraacutet aj pravdepodobnosť stretnutia častiacutec A a B a ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C sa n-kraacutet zvyacuteši Ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C je priamo uacutemernaacute suacutečinu koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

rc = k[A][B] k - koeficient uacutemernosti je veličina pri danej teplote staacutela a označuje sa ako ryacutechlostnaacute

konštanta Jej hodnota udaacuteva ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C pri jednotkovej koncentraacutecii vyacutechodiskovyacutech laacutetok

[B] - koncentraacutecie priacuteslušnyacutech laacutetok v danom okamihu

Uvažujme o vratnej reakcii ktoraacute prebieha v roztoku medzi vyacutechodiskovyacutemi laacutetkami A a B za vzniku reakčnyacutech produktov C a D

A + B C + D Protismerneacute šiacutepky vyjadrujuacute že reakcia prebieha suacutečasne obidvoma smermi Podľa zaacutekona uacutečinku

hmotnosti platiacute pre ryacutechlosť r+1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky A a B

r+1 = k+1[A][B] a pre ryacutechlosť r-1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky C a D

r-1 = k-1[C][D] Koncentraacutecia jednotlivyacutech laacutetok sa v priebehu reakcie plynulo meniacute rarr musia sa meniť aj ryacutechlosti r+1 a

r-1 Koncentraacutecia vyacutechodiskovyacutech laacutetok A a B sa postupne zmenšuje preto sa ryacutechlosť r+1 znižuje Koncentraacutecia reakčnyacutech produktov C a D sa zvaumlčšuje takže ryacutechlosť r-1 sa zvyšuje Ak sa ryacutechlosti obidvoch protichodnyacutech reakciiacute vyrovnajuacute ustaacuteli sa chemickaacute rovnovaacuteha pri ktorej za časovuacute jednotku vznikne takeacute množstvo reakčnyacutech produktov C a D akeacute sa opaumltovne rozložiacute na vyacutechodiskoveacute laacutetky A a B Z rovnovaacutežnej podmienky r+1 = r-1 vyplyacuteva pre koncentraacutecie všetkyacutech reakčnyacutech zložiek za rovnovaacutežneho stavu vzťah

k+1[A][B] = k-1[C][D] ktoryacute sa mocircže piacutesať v tvare

Taacuteto rovnica vyjadruje že pomer suacutečinu rovnovaacutežnych koncentraacuteciiacute reakčnyacutech produktov a suacutečinu koncentraacuteciiacute vyacutechodiskovyacutech laacutetok maacute za danej teploty konštantnuacute hodnotu (Guldberg-Waagov zaacutekon) Kc - definovanaacute rovnovaacutežnymi koncentraacuteciami a nazyacuteva sa rovnovaacutežna konštanta Jej hodnota pre danuacute chemickuacute reakciu zaacutevisiacute iba od teploty pri ktorej reakcia prebieha

ZAacuteVISLOSŤ RYacuteCHLOSTI REAKCIE OD TEPLOTY Mimoriadne docircležityacutem činiteľom ktoryacute ovplyvňuje ryacutechlosť chemickyacutech reakciiacute je teplota Vzrast ryacutechlosti reakcie so

zvyšovaniacutem teploty je spocircsobenyacute vzrastom ryacutechlosti neusporiadaneacuteho pohybu molekuacutel a tyacutem aj pravdepodobnosť ich vzaacutejomnyacutech zraacutežok Avšak podľa kinetickej teoacuterie plynov je počet zraacutežok uacutemernyacute odmocnine z absoluacutetnej teploty kyacutem ryacutechlosť reakcie rastie s teplotou exponenciaacutelne teda oveľa ryacutechlejšie Tento zdanlivyacute nesuacutelad sa vysvetľuje tyacutem že molekuly mocircžu pri zraacutežke reagovať jedine vtedy ak majuacute určityacute minimaacutelny obsah energie ktoryacute sa nazyacuteva aktivačnaacute energia Ea

Vzťah medzi aktivačnou energiou a reakčnou ryacutechlosťou našiel v r 1899 Arrhenius definovaniacutem ryacutechlostnej konštanty k

k = A e- (Ea RT)

lnk = lnA - EaRT A R a Ea suacute konštanty ktoreacute nezaacutevisia od teploty

R - univerzaacutelna plynovaacute konštanta

Ea - experimentaacutelna aktivačnaacute energia

(nutnaacute energia ktoruacute musiacute mať časticamolekula

aby mohla za danyacutech podmienok vstuacutepiť do

reakcie) [kJmol]

T - absoluacutetna teplota

e - zaacuteklad prirodzeneacuteho logaritmu Arrhenius

lnk = f (1T) tgα = - ЕaR

HETEROGEacuteNNE PROCESY D rarr S rarr R rarr P Charakteristickou črtou postupnyacutech procesov je to že celkovaacute ryacutechlosť procesu je

determinovanaacute ryacutechlosťou najpomalšieho štaacutedia ndash limitujuacutece štaacutedium Ak chceme s intenziacutevniť naacuteslednosť postupnyacutech procesov je nevyhnutne zvyacutešiť ryacutechlosť ich limitujuacutecich štaacutediiacute

Prveacute štaacutedium heterogeacutenneho chemickeacuteho procesu (D) ndash Difuacutezia Difuacutezia ndash samovoľnyacute proces premiestnenia častiacutec z oblasti vyššej koncentraacutecie do oblasti s nižšou koncentraacuteciou na uacutekor ich chaotickeacuteho pohybu Otaacutezka ndash zodpovedaacute tento proces II počiatku termodynamiky

Druheacute štaacutedium heterogeacutenneho procesu (S) ndash proces sorpcie (pohltenia) Absorpcia ndash keď hranica rozdielu faacutez v systeacuteme je kvapalina Adsorpcia ndash na povrchu tuhej laacutetky

Tretie štaacutedium heterogeacutenneho procesu (R) je chemickaacute reakcia medzi absorbovanyacutemiadsorbovanyacutemi molekulami

RYacuteCHLOSŤ PROCESU DIFUacuteZIE JE DEFINOVANAacute PRVYacuteM ZAacuteKONOM FICKA

dn dt = -DS dC dx Fickov zaacutekon je empirickyacute zaacutekon ktoryacute vyjadruje skutočnosť že tok častiacutec cez povrch je priamo

uacutemernyacute koncentračneacutemu gradientu D - difuacutezny koeficient ([D]=m2s-1) je zaacutevislyacute len od teploty analogickyacute ako rovnica Arheniusa

pričom energia aktivaacutecii difuacutezie ED je menšia než energia aktivaacutecie chemickej reakcie EA

Difuacutezia v jednom smere J = -Dpartcpartx Difuacutezia v 3D priestore J = -Dgrad c Priacutebuzneacute zaacutekony Fourierov - tok tepla je uacutemernyacute gradientu teploty Ohmov - elektrickyacute pruacuted je uacutemernyacute rozdielu elektrickyacutech potenciaacutelov Všetky tri zaacutekony suacute empirickeacute a vyjadrujuacute skutočnosť že tok častiacutec (tepla pruacutedu) je lineaacuterne zaacutevislyacute od hnacej sily (z angl driving force) ktoraacute ho vyvolaacuteva

J = Lf f - hnacia sila L-koeficient uacutemernosti

Adolf Fick

ZAacuteKON ZACHOVANIA HMOTNOSTI Experimenty dokaacutezali že hmotnosť uzavretej (izolovanej)

suacutestavy je konštantnaacute a nezaacutevisiacute od zmien ktoreacute v tejto suacutestave prebiehajuacute

Celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v reaktantoch musiacute byť rovnakyacute ako celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v produktoch

Je to jeden z najvyacuteznamnejšiacutech a najvšeobecnejšiacutech priacuterodnyacutech zaacutekonov Pocircvodne ho nezaacutevisle od seba formulovali Lomonosov a Lavoisier ako zaacutekon zachovania vaacutehy laacutetok v chemickyacutech reakciaacutech

Chemickou reakciou hmota nezanikaacute ani nevznikaacute iba meniacute svoju formu

Zaacutekon zachovania hmotnosti sum m = konšt

Michail V Lomonosov

Antoine L Lavoisier

ZAacuteKON STAacuteLYCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov bol objavenyacute v roku 1799 - francuacutezsky chemik Joseph Louis Proust

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov hovoriacute

K tomuto zaacuteveru J L Proust dospel na zaacuteklade synteacutez a analyacutez množstva chemickyacutech zluacutečeniacuten Nezaacutevisle od J L Prousta ho v roku 1803 sformuloval a vysvetlil aj Angličan J Dalton

Zloženie chemickej zluacutečeniny je vždy rovnakeacute a nezaacutevisiacute od spocircsobu priacutepravy danej zluacutečeniny

Joseph L Proust

ZAacuteKON NAacuteSOBNYacuteCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV V roku 1803 J Dalton vyjadril zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov

Zistil že prvky sa mocircžu zlučovať v jednom dvoch alebo viaceryacutech pomeroch svojich hmotnostiacute

Priacuteklad oxidy dusiacuteka N2O ndash oxid dusnyacute N O = 1 0571 NO ndash oxid dusnatyacute N O = 1 1142 pomer 0571 1142 = 1 2 N2O3 ndash oxid dusityacute N O = 1 1713 pomer 0571 1713 = 1 3 Na jednotkovuacute hmotnosť dusiacuteka N v jednotlivyacutech oxidoch pripadaacute určityacute počet jednotiek hmotnosti kysliacuteka O

Ak dva prvky tvoria navzaacutejom niekoľko zluacutečeniacuten hmotnosti jedneacuteho prvku pripadajuacutece v nich na jednu a tuacute istuacute hmotnosť druheacuteho prvku suacute v pomere malyacutech celyacutech čiacutesiel

TERMODYNAMIKA V BIOLOGICKYacuteCH SYSTEacuteMOCH ndash REFERENČNEacute BODY

A Einstein bdquoKlasickaacute termodynamika je jedinaacute univerzaacutelna fyzikaacutelna teoacuteria v ktorej aplikovateľnosť jej zaacutekladnyacutech konceptov nebude nikdy narušenaacuteldquo

AS Eddington bdquoAk Vaša teoacuteria nie je v suacutelade s druhyacutem termodynamickyacutem zaacutekonom tak tuacuteto teoacuteriu nečakaacute nič ineacute len hlbokyacute neuacutespechldquo

MV Volkenstein bdquoFyzikaacutelne uvažovanie o ľubovoľnom systeacuteme vraacutetane biologickeacuteho začiacutena jeho fenomenologickyacutem termodynamickyacutem popisomldquo

Termodynamika študuje transformaacuteciu energie v makroskopickyacutech systeacutemoch a suacutečasne neposkytuje žiadne informaacutecie o mikroskopickom stave hmoty ani o ryacutechlosti procesov v systeacuteme

Termodynamickyacute popis systeacutemu je založenyacute na niekoľkyacutech relatiacutevne jednoduchyacutech zaacutekonoch

TERMODYNAMICKYacute SYSTEacuteM ndash BUNKA ndash ORGAacuteN ndash ORGANIZMUS Pod termodynamickyacutem systeacutemom rozumieme časť vesmiacuteru ktoryacute je ohraničenyacute

nejakou hranicou a je charakterizovanyacute určityacutemi termodynamickyacutemi vlastnosťami ktoreacute sa nazyacutevajuacute stavoveacute veličiny

Bunka ndash orgaacuten ndash organizmus predstavujuacute hranice systeacutemu cez ktoruacute sa mocircže vymieňať laacutetka a energie vo forme tepla a praacutece Biologickeacute systeacutemy suacute otvoreneacute termodynamickeacute systeacutemy ktoreacute vymieňajuacute s okoliacutem laacutetku aj energiu

Homeostaacuteza ndash stav termodynamickej rovnovaacutehy Biologickyacute systeacutem sa nachaacutedza v ustaacutelenom stave (angl steady state) - homeostaze

ak hodnoty termodynamickyacutech parametrov sa nemenia ale existuje tam tok laacutetky a energie medzi systeacutemom a okoliacutem (zdravyacute organizmus)

Tlak Objem Teplota Energia Laacutetkoveacute množstvo

TERMODYNAMICKEacute ZAacuteKONY

Tzv nultyacute zaacutekon termodynamiky (zaacutekon tepelnej rovnovaacutehy)

Ak objekt A je v tepelnej rovnovaacutehe s objektom B a objekt B sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom C tak potom aj objekt C sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom A

Inyacutemi slovami ak termodynamickeacute systeacutemy suacute vo fyzikaacutelnom kontakte tak v rovnovaacutežnom stave je teplota tyacutechto systeacutemov rovnakaacute

I TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ZACHOVANIA ENERGIE) Energia sa mocircže zmeniť z jednej formy na inuacute ale nemocircže samovoľne

vznikať ani zanikať (tento zaacutekon je empirickyacute) I termodynamickyacute zaacutekon daacuteva do suacutevisu teplo (Q) praacutecu (W) a vnuacutetornuacute

energiu (E) systeacutemu

∆ E = Q + W

alebo

d E = dQ + dW Teplo (Q) a praacuteca (W) - formy energie prostredniacutectvom ktoryacutech systeacutem

meniacute svoju vnuacutetornuacute energiu Teplo ndash neusporiadanaacute forma energie Praacuteca ndash usporiadanaacute forma energie (mechanickaacute chemickaacute elektrickaacute)

ENTALPIA Entalpia je stavovaacute funkcia determinujuacuteca teplo ktoreacute sa uvoľniacute resp absorbuje počas

reakcie pri konštantnom tlaku pričom nezaacutevisiacute od konkreacutetneho priebehu reakcie ale len od počiatočneacuteho a konečneacuteho stavu (Hessov zaacutekon)

p = konšt Qp = ∆ H entalpia H = E + pV

Zmeny entalpie A rarr B rArr ∆HAB = HB - HA A rarr B rarr C rArr ∆H = HC - HA = (HC - HB) + (HB - HA) = ∆HAB + HBC ΔH gt 0 - endotermickyacute proces ΔH lt 0 - exotermickyacute proces Štandardnaacute entalpia molekuacutel H0 Entalpia 1 molu molekuacutel pri štandardnyacutech podmienkach (

t=25deg C p=100 kPa) Tieto hodnoty suacute uvedeneacute v tabuľkaacutech Využitie tyacutechto hodnocirct pri určovaniacute zmien entalpie v chemickyacutech reakciaacutech

Reakčneacute teplo (∆HdegR298) sa rovnaacute suacutečtu zlučovaciacutech tepiel produktov (Σνi ∆Hdegzl298PROD) zmenšeneacutemu o suacutečet zlučovaciacutech tepiel reaktantov

(Σνi ∆Hdegzl298REAKT)

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 7: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

BIOCHEMICKAacute ANALYacuteZA KRVI ndash bdquoSUacuteČASNYacute ZLATYacute ŠTANDARDldquo

NEINVAZIacuteVNA ANALYacuteZA KRVI

INSTITUTE OF NEUROLOGY PSYCHIATRY AND NARCOLOGY OF AMS OF UKRAINE

BIOPROMIN LTD

Neinvaziacutevny analyzaacutetor krvi AMP

METOacuteDA DR AKAD A MALYCHINA Neinvaziacutevny Analyzaacutetor bol vyvinutyacute ukrajinskyacutemi

vedcami

Autorom metoacutedy je Dr Malychin Anatolij akademik

Ruskej Akadeacutemie Priacuterodnyacutech Vied Doctor Mediciacuteny

poprednyacute vedec Inštituacutetu neuroloacutegie psychiatrie a narkoloacutegie

Ukrajinskej Adakeacutemie Lekaacuterskych Vied

Technickaacute časť vyacutevoja realizoval Anatolij Pulavskyacute

zo spoločnosti BIOPROMIN

Patent UA 22161 A

Publikaacutecia Vegetatiacutevne paroxymaacutelne stavy a termoregulaacutecia organizmu

PRINCIacuteP METOacuteDY

Pomocou špeciaacutelnych termosenzorov meriame teplotu v takzvanyacutech referenčnyacutech bodoch tela

Na diagnostiku využiacutevame tieto referenčneacute body

- Bifurkaacutecia ľavej a pravej karotickej tepny (dva body)

- Ľavaacute a pravaacute axila (dva body)

- Umbilikaacutelna oblasť (jeden bod)

PODMIENKY NA MERANIE

Trvanie 3 minuacutety pre deti od 3-15 rokov 6 minuacutet pre skriacutening dospelyacutech 9 minuacutet v extreacutemnych priacutepadoch Manuaacutelne zadaacutevaneacute parametre Frekvencia pulzu Frekvencia dyacutechania Vaacuteha pacienta

Použiacutevanie neinvaziacutevneho analyzaacutetora nemaacute žiaden škodlivyacute vplyv na pacienta

Analyzaacutetor stanovuje skocircr uacutečinok prostredia na pacienta ako rozsah tohoto uacutečinku v korelaacutecii s tvorbou a vyžarovaniacutem teploty (entalpia a entropia energie)

ZLOŽENIE VZDUCHU V PROSTREDIacute

Jeden senzor počas diagnostiky meria atmosfeacuterickyacute tlak

Senzor na meranie teploty v referenčnyacutech bodoch

SENZOR NA MERANIE TEPLOTY

DS18B20 digitaacutelny teplomer umožňuje 9-bitoveacute až 12-bitoveacute merania stupňov Celzius

Rozsah pracovnyacutech teplocirct je od -55degC do +125degC s presnosťou plusmn05degC v rozsahu od -10degC do +85degC

Senzor na meranie teploty v referenčnyacutech bodoch

SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV

UKAacuteŽKA VYacuteSLEDKOV AMP

SPOCHYBŇOVANIE

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do

zaacutekladniacute školy Zaacutezrak Ale ne jde nejspiacuteš o hezky staryacute fiacutegl Před vyšetřeniacutem na přiacutestroji totiž

udělaacute dobře vyškolenaacute sestřička podrobnou anamneacutezu vyptaacute se na přiacuteznaky na předchoziacute i současneacute nemoci a vše poctivě zaznamenaacute do počiacutetače třeba i s přesnyacutemi uacutedaji o zdravotniacutem stavu pacienta pokud ten svěřiacute sestřičce svou kartu informačniacuteho systeacutemu ISIP A zaacutezračnaacute krabička snadno a bystře pomociacute vhodneacuteho expertniacuteho programu může proveacutest orientačniacute diagnoacutezu a podle niacute takeacute vytiskne seznam očekaacutevanyacutech chemickyacutech změn

Asi jsem ještě neřekl že v reklamniacutech materiaacutelech na webu nikde nezjistiacuteme co jsou to bdquobioaktivniacute bodyldquo a jak byly zjištěny

Končiacutem protože hromaděniacutem dalšiacutech a dalšiacutech argumentů je zbytečneacute posilovat to co je bdquoabsolutniacuteldquo jistotou totiž že analyzaacutetor AMP je nesmyslnyacute autoři šarlataacuteni a leacutekařštiacute propagaacutetoři v lepšiacutem přiacutepadě naivniacute důvěřivci

Ondřej Vrtiška Anatolije Vitalijeviče Malykhina - neurochirurga z Charkova kteryacute

metodu vyvinul Pronesl přednaacutešku v niacutež se to hemžilo odbornyacutemi vyacuterazy peptidovaacute vazba koenzymy oxidoreduktaacutezy laktaacutetdehydrogenaacutezy chaperony neurotransmitery mediaacutetory fosfolipidyhellip Vybaven polozapomenutyacutemi znalostmi z přednaacutešek z biochemie a fyziologie jsem měl pocit že jsou naacutem předčiacutetaacutena vysokoškolskaacute skripta Jen mi nějak uniklo jak dlouhyacute proslov souvisiacute s oněmi pěti čidly měřiacuteciacutemi teplotu

bdquo absence hodnověrnyacutech důkazů uacutečinnosti princip metody popiacuterajiacuteciacute zaacutekladniacute poznatky přiacuterodniacutech vědldquo

REFERENČNEacute bdquoBIOAKTIacuteVNE BODYldquo Čo suacute tie bdquobioaktiacutevne bodyldquo(uprednostňujeme označenie bdquoreferenčneacute body) a kde suacute umiestneneacute Malychin zvolil 5 bodov na ľudskom tele kde sa umiestňujuacute termosenzory Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny (dva

body) Praveacute a ľaveacute podpazušie (dva body) Pupok Regio paraumbilicalis (jeden bod)

BIFURKAacuteCIE PRAVEJ A ĽAVEJ KRČNEJ TEPNY

Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny ndash umiestnenie najdocircležitejšieho chemoreceptora tzv karotiacutedne teliesko (glomus caroticum)

Fernando De Castro (1925 ndash 1929) Laboratorio de Investigaciones Bioloacutegicas (Madrid Spain) študoval novyacutemi histologickyacutemi postupmy a jemnuacute štrukturu a inervaciu karotidneacuteho telieska Opisal jeho presnu lokalizaacuteciu Karotidne teliesko považoval za senzornyacute receptor (chemoreceptorov) glomulaacuternych buniek ktoreacute suacute špecificky určeneacute na detekciu zmien chemickeacuteho zloženia krve

Za hypoteacutezu chemoreceptorov bola v roku 1938 Corneille Heymans

udelenaacute Nobelova cena za Fyzioloacutegiu alebo Mediciacutenu

KAROTIacuteDNE TELIESKO

Karotiacutedne teliesko je bilateraacutelne umiestneneacute na bifurkaacutecii krčnej arteacuterii maacute najvaumlčšiacute pomer prietoku krvi k metabolizmu v tele (2000mlmin na 100g)

anatomicky a biochemicky veľmi zložityacute orgaacuten

Nielen že maacute bunky špecializujuacutece sa na sniacutemanie hladiny kysliacuteka ale v skutočnostisuacute to polymodaacutelne a veľmi citliveacute bunky na rocirczne druhy stimulov ako suacute tlak hyperkapnia acidoacuteza hyperkalieacutemia hyposmolalita cirkulujuacutece hormoacuteny hypertermia hypoglykeacutemia a na početneacute farmakologickeacute preparaacutety

CHEMORECEPTOR KAROTIacuteDNE TELIESKO

Anatomickaacute štruktuacutera karotiacutedneho telieska Karotiacutedne teliesko

tvoria dva typy buniek glomulaacuterne (typ I) a podporneacute (typ II) Glomulaacuterne bunky suacute neuronaacutelny druh ktoreacute suacute považovaneacute za hlavneacute bunky senzibilneacute na hypoxiu

Typ I

Typ II

Krvneacute kapilaacutery

NEURAacuteLNA REGULAacuteCIA DYacuteCHANIA

REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA

Frekvencia dyacutechania ndash zadaacutevame do AMP pred meraniacutem

Pulzovaacute frekvencia ndash zadaacutevame do AMP pred meraniacutem

Teplota ndash meriame priacutestrojom AMP

PLYNNYacute MESSENGER bdquoH2Sldquo

Glomulaacuterne bunky exprimujuacute cystation gama lyaacutezu (CSE) enzyacutem generujuacuteci H2S Hypoxia indukuje tvorbu H2S excitaacuteciu senzorov a stimuluje dyacutechanie ako odozvu na niacutezku hladinu O2

Bunky karotidneacuteho telieska senzibilneacute na kysliacutek ako aj krvneacute cievy dyacutechacie cesty a nadobličky iniciujuacute životne docircležituacute homeostaacutezu v odpovedi na hypoxiu a hypoxeacutemiu

The Journal of Experimental Biology 211 2727-2734 Published by The Company of Biologists 2008 doi101242jeb010066 Commentary - Hydrogen sulfide and oxygen sensing implications in cardiorespiratory control Kenneth R Olson

PLYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo

Hemoxigenaacuteza 2 (HO-2) štiepi hem na železo Fe biliverdiacuten (BV) a tiež CO v reakcii absoluacutetne zaacutevislej od molekulaacuterneho O2

HO-2 je exprimovanyacute na glomulaacuternych bunkaacutech karotiacutedneho telieska Glomulaacuterne bunky uvolňujuacute exitačneacute transmitery (NTR) zvaumlčšujuacutec tak

stimulaacuteciu nervovyacutech vzruchov karotiacutedneho sinus nervu CO inhibuje uvoľňovanie tyacutechto transmiterov prostredniacutectvom

autokrinneacuteho alebo parakrinneacuteho pocircsobenia na glomulaacuterne bunky Hypoxia teda priamo inhibuje HO-2 aktivitu prostredniacutectvom

zniacuteženia dostupnosti O2 čo vedie k zviacutešenej aktivite karotidneacuteho sinus nervu

PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo Neuronaacutelna NO-syntetaacuteza (nNOS) premieňa L-arginiacuten na NO a citruliacuten (cit)

nNOS je lokalizovanaacute na karotiacutednych siacutenus neuroacutenoch (CSN) ktoreacute majuacute synaptickyacute vstup na glomulaacuternych bunkaacutech

nNOS inhibujuacute akceleraacuteciu stimulaacutecie karotiacutedneho siacutenus nervu prostredniacutectvom odstraacutenenia tonickej inhibiacutecie fyziologickyacutech aktiviacutet pomocou NO na glomulaacuterne bunky NO z karotiacutednych siacutenus neuroacutenov reguluje glomulaacuterne bunky ako spaumltnyacute messenger Hypoxia zvaumlčšuje sekreacuteciu glomulaacuternych buniek a stimulaacuteciu karotidneacuteho siacutenus nervu

CONO ndash HO-2nNOS fyziologicky inhibujuacute aktivity karotidneacuteho telieska

Normoxia verzus

Hypoxia

NO CO H2S ndash PLYNNEacute MESSENGERY ndash AKUacuteTNA REGULAacuteCIA O2 - KAROTIacuteDNE TELIESKO

Molekulaacuterny kysliacutek O2 (označenyacute šiacutepkami )

O2 verzus Tb

U potkanov počas progresiacutevnej hypoxie indukovanej krokovyacutemi zmenami v FIO2 (FIO2 21 17 14 12 a 10) pri teplote okolia Tam 25 15 a 5 degC sa pozorovalo zniacuteženie teploty jadra tela Tb ktoreacute dosahovalo

027 degCmlminkg spotrebovaneacuteho kysliacuteka (VO2) nezaacutevisle na Tam FIO2 ndash frakčnaacute koncentraacutecia kysliacuteka vo vdychovanom vzduchu

Respir Physiol 1994 June 97(1)79-91 Ventilatory and metabolic responses to cold and CO-induced hypoxia in awake rats Gautier H Bonora M

PARAUMBILIKUM Dreň nadobličiek - efektorovyacute orgaacuten sympatikoadrenaacutelneho systeacutemu -

produkuje adrenaliacuten a v menšej miere noradrenaliacuten priamo reaguje na určiteacute stresory - hypoxia a hypoglykeacutemia

Dreň nadobličiek je inervovanaacute senzitiacutevnymi vlaacuteknami spinaacutelnych a vagovyacutech aferentnyacutech neuroacutenov

Dreň nadobličiek sluacuteži aj ako chemosenzor

DREŇ NADOBLIČIEK Chromafiacutenovaacute bunka

Exocytoacuteza

Tyroziacutenovyacute metabolizmus

SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU

Tyroziacuten je metabolizovanyacute na L-DOPA naacutesledne cez dopamiacuten na nor-epinefriacuten Tento proces prebieha za priacutetomnosti molekulaacuterneho kysliacuteka O2 (označeneacute šiacutepkami )

REGULAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU

Nervovaacute regulaacutecia Ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu rovnako ako jeho sila suacute v raacutemci dvoch kardiovaskulaacuternych centier autonoacutemneho nervoveacuteho systeacutemu Tieto centraacute suacute umiestneneacute v hornej časti ventraacutelnej steny predĺženej miechy Hormonaacutelna regulaacutecia Skladaacute sa z dvoch amiacutenovyacutech hormoacutenov - epinefriacutenu (adrenaliacuten) a norepinefriacutenu

(noradrenaliacuten) ktoreacute suacute vylučovaneacute z drene nadobličiek Oba hormoacuteny akcelerujuacute ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu ale pocircsobia v rocircznych

podmienkach Epinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep počas bdquonuacutedzovyacutechldquo podmienok zatiaľčo norepinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep za normaacutelnych podmienok

ZAacuteKONY

POUŽITEacute PRI VYacutePOČTE

CHEMICKYacuteCH A FYZIOLOGICKYacuteCH

PARAMETROV KRVI

A JEDNOTLIVYacuteCH ORGAacuteNOV

RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY Fyzikaacutelna cheacutemia skuacutema ryacutechlosti prebiehajuacutecich chemickyacutech zmien (reakcii) a faktory vplyacutevajuacutece na

tuacuteto ryacutechlosť ndash chemickaacute kinetika

aA + bB rarr dD + fF Všeobecne sa akceptuje pojem že ryacutechlosť charakterizujeme zmenou parametra v čase Pri chemickej

reakcii prebieha zmena množstva laacutetok ni Ak chceme vedieť či danaacute reakcia prebieha v reaktore ndash bunke

Molaacuterna koncentracia Сi = niV Potom ryacutechlosť chemickej reakcii i-komponentu ri - sa doteraz nazyacutevala reakčnou ryacutechlosťou V suacutečasnosti sa pre tuacuteto veličinu zaviedlo označenie

ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky A a zaacutevisiacute od povahy reagujuacutecich laacutetok (skupenstvo) od teploty a od koncentraacutecie V reakčnej kinetike sa zaviedol spocircsob vyjadrovať chemickeacute rovnice v anulovanom tvare ktoryacute vo

všeobecnosti maacute tvar

νAA + νBB + νDD + = 0 ν - stechiometrickyacute koeficient pri vyacutechodickovyacutech laacutetkach majuacute (-) hodnotu

LAacuteTKA ndash SUacuteSTAVA

Jednou z foriem existencie hmoty je laacutetka Laacutetka sa skladaacute z častiacutec ktoreacute majuacute určituacute pokojovuacute hmotnosť alebo inak za laacutetku považujeme suacutebor elementaacuternych častiacutec (elektroacutenov protoacutenov neutroacutenov a i) zoskupenia atoacutemov molekuacutel a ioacutenov koloidneacute častice a rocirczne makroskopickeacute uacutetvary v rozličnyacutech skupenskyacutech stavoch

Množstvo laacutetky priestorovo ohraničeneacute vyznačujuacutece sa určityacutem geometrickyacutem tvarom je teleso

Suacutestava (systeacutem) je časť priestoru oddelenaacute od okolia skutočnyacutem alebo myslenyacutem rozhraniacutem V suacutestave mocircže byť laacutetka alebo zmes chemickyacutech laacutetok ktoreacute predstavujuacute jej zložky Suacutestava je definovanaacute tyacutem že udaacuteme čo do nej patriacute Suacutestavy mocircžu byť homogeacutenne alebo heterogeacutenne

Faacuteza je homogeacutenna časť heterogeacutennej suacutestavy od inej časti fyzikaacutelne oddelenaacute a ohraničenaacute rozhraniacutem

Chemicky čistaacute laacutetka alebo chemickeacute indiviacuteduum je chemickaacute laacutetka určityacutech fyzikaacutelnych a chemickyacutech vlastnostiacute ktoreacute sa nemenia a jeho zloženie je vyjadreneacute chemickyacutem vzorcom

ZAacuteKON UacuteČINKU HMOTNOSTI (GULDBERG-WAAGOV ZAacuteKON) zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

homogeacutenna reakcia v plynnej faacuteze alebo v roztoku

A + B rarr C Ak maacute taacuteto reakcia prebiehať je nevyhnutneacute aby sa častice laacutetok A a B stretli Ryacutechlosť

priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C bude prirodzene tyacutem vyššia čiacutem tieto stretnutia bude častejšie (aktiacutevna zražka) Ak zvyacutešime n-kraacutet koncentraacuteciu laacutetky A (alebo B) pri nezmenenej koncentraacutecii laacutetky B (alebo A) zvyacutešime n-kraacutet aj pravdepodobnosť stretnutia častiacutec A a B a ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C sa n-kraacutet zvyacuteši Ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C je priamo uacutemernaacute suacutečinu koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

rc = k[A][B] k - koeficient uacutemernosti je veličina pri danej teplote staacutela a označuje sa ako ryacutechlostnaacute

konštanta Jej hodnota udaacuteva ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C pri jednotkovej koncentraacutecii vyacutechodiskovyacutech laacutetok

[B] - koncentraacutecie priacuteslušnyacutech laacutetok v danom okamihu

Uvažujme o vratnej reakcii ktoraacute prebieha v roztoku medzi vyacutechodiskovyacutemi laacutetkami A a B za vzniku reakčnyacutech produktov C a D

A + B C + D Protismerneacute šiacutepky vyjadrujuacute že reakcia prebieha suacutečasne obidvoma smermi Podľa zaacutekona uacutečinku

hmotnosti platiacute pre ryacutechlosť r+1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky A a B

r+1 = k+1[A][B] a pre ryacutechlosť r-1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky C a D

r-1 = k-1[C][D] Koncentraacutecia jednotlivyacutech laacutetok sa v priebehu reakcie plynulo meniacute rarr musia sa meniť aj ryacutechlosti r+1 a

r-1 Koncentraacutecia vyacutechodiskovyacutech laacutetok A a B sa postupne zmenšuje preto sa ryacutechlosť r+1 znižuje Koncentraacutecia reakčnyacutech produktov C a D sa zvaumlčšuje takže ryacutechlosť r-1 sa zvyšuje Ak sa ryacutechlosti obidvoch protichodnyacutech reakciiacute vyrovnajuacute ustaacuteli sa chemickaacute rovnovaacuteha pri ktorej za časovuacute jednotku vznikne takeacute množstvo reakčnyacutech produktov C a D akeacute sa opaumltovne rozložiacute na vyacutechodiskoveacute laacutetky A a B Z rovnovaacutežnej podmienky r+1 = r-1 vyplyacuteva pre koncentraacutecie všetkyacutech reakčnyacutech zložiek za rovnovaacutežneho stavu vzťah

k+1[A][B] = k-1[C][D] ktoryacute sa mocircže piacutesať v tvare

Taacuteto rovnica vyjadruje že pomer suacutečinu rovnovaacutežnych koncentraacuteciiacute reakčnyacutech produktov a suacutečinu koncentraacuteciiacute vyacutechodiskovyacutech laacutetok maacute za danej teploty konštantnuacute hodnotu (Guldberg-Waagov zaacutekon) Kc - definovanaacute rovnovaacutežnymi koncentraacuteciami a nazyacuteva sa rovnovaacutežna konštanta Jej hodnota pre danuacute chemickuacute reakciu zaacutevisiacute iba od teploty pri ktorej reakcia prebieha

ZAacuteVISLOSŤ RYacuteCHLOSTI REAKCIE OD TEPLOTY Mimoriadne docircležityacutem činiteľom ktoryacute ovplyvňuje ryacutechlosť chemickyacutech reakciiacute je teplota Vzrast ryacutechlosti reakcie so

zvyšovaniacutem teploty je spocircsobenyacute vzrastom ryacutechlosti neusporiadaneacuteho pohybu molekuacutel a tyacutem aj pravdepodobnosť ich vzaacutejomnyacutech zraacutežok Avšak podľa kinetickej teoacuterie plynov je počet zraacutežok uacutemernyacute odmocnine z absoluacutetnej teploty kyacutem ryacutechlosť reakcie rastie s teplotou exponenciaacutelne teda oveľa ryacutechlejšie Tento zdanlivyacute nesuacutelad sa vysvetľuje tyacutem že molekuly mocircžu pri zraacutežke reagovať jedine vtedy ak majuacute určityacute minimaacutelny obsah energie ktoryacute sa nazyacuteva aktivačnaacute energia Ea

Vzťah medzi aktivačnou energiou a reakčnou ryacutechlosťou našiel v r 1899 Arrhenius definovaniacutem ryacutechlostnej konštanty k

k = A e- (Ea RT)

lnk = lnA - EaRT A R a Ea suacute konštanty ktoreacute nezaacutevisia od teploty

R - univerzaacutelna plynovaacute konštanta

Ea - experimentaacutelna aktivačnaacute energia

(nutnaacute energia ktoruacute musiacute mať časticamolekula

aby mohla za danyacutech podmienok vstuacutepiť do

reakcie) [kJmol]

T - absoluacutetna teplota

e - zaacuteklad prirodzeneacuteho logaritmu Arrhenius

lnk = f (1T) tgα = - ЕaR

HETEROGEacuteNNE PROCESY D rarr S rarr R rarr P Charakteristickou črtou postupnyacutech procesov je to že celkovaacute ryacutechlosť procesu je

determinovanaacute ryacutechlosťou najpomalšieho štaacutedia ndash limitujuacutece štaacutedium Ak chceme s intenziacutevniť naacuteslednosť postupnyacutech procesov je nevyhnutne zvyacutešiť ryacutechlosť ich limitujuacutecich štaacutediiacute

Prveacute štaacutedium heterogeacutenneho chemickeacuteho procesu (D) ndash Difuacutezia Difuacutezia ndash samovoľnyacute proces premiestnenia častiacutec z oblasti vyššej koncentraacutecie do oblasti s nižšou koncentraacuteciou na uacutekor ich chaotickeacuteho pohybu Otaacutezka ndash zodpovedaacute tento proces II počiatku termodynamiky

Druheacute štaacutedium heterogeacutenneho procesu (S) ndash proces sorpcie (pohltenia) Absorpcia ndash keď hranica rozdielu faacutez v systeacuteme je kvapalina Adsorpcia ndash na povrchu tuhej laacutetky

Tretie štaacutedium heterogeacutenneho procesu (R) je chemickaacute reakcia medzi absorbovanyacutemiadsorbovanyacutemi molekulami

RYacuteCHLOSŤ PROCESU DIFUacuteZIE JE DEFINOVANAacute PRVYacuteM ZAacuteKONOM FICKA

dn dt = -DS dC dx Fickov zaacutekon je empirickyacute zaacutekon ktoryacute vyjadruje skutočnosť že tok častiacutec cez povrch je priamo

uacutemernyacute koncentračneacutemu gradientu D - difuacutezny koeficient ([D]=m2s-1) je zaacutevislyacute len od teploty analogickyacute ako rovnica Arheniusa

pričom energia aktivaacutecii difuacutezie ED je menšia než energia aktivaacutecie chemickej reakcie EA

Difuacutezia v jednom smere J = -Dpartcpartx Difuacutezia v 3D priestore J = -Dgrad c Priacutebuzneacute zaacutekony Fourierov - tok tepla je uacutemernyacute gradientu teploty Ohmov - elektrickyacute pruacuted je uacutemernyacute rozdielu elektrickyacutech potenciaacutelov Všetky tri zaacutekony suacute empirickeacute a vyjadrujuacute skutočnosť že tok častiacutec (tepla pruacutedu) je lineaacuterne zaacutevislyacute od hnacej sily (z angl driving force) ktoraacute ho vyvolaacuteva

J = Lf f - hnacia sila L-koeficient uacutemernosti

Adolf Fick

ZAacuteKON ZACHOVANIA HMOTNOSTI Experimenty dokaacutezali že hmotnosť uzavretej (izolovanej)

suacutestavy je konštantnaacute a nezaacutevisiacute od zmien ktoreacute v tejto suacutestave prebiehajuacute

Celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v reaktantoch musiacute byť rovnakyacute ako celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v produktoch

Je to jeden z najvyacuteznamnejšiacutech a najvšeobecnejšiacutech priacuterodnyacutech zaacutekonov Pocircvodne ho nezaacutevisle od seba formulovali Lomonosov a Lavoisier ako zaacutekon zachovania vaacutehy laacutetok v chemickyacutech reakciaacutech

Chemickou reakciou hmota nezanikaacute ani nevznikaacute iba meniacute svoju formu

Zaacutekon zachovania hmotnosti sum m = konšt

Michail V Lomonosov

Antoine L Lavoisier

ZAacuteKON STAacuteLYCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov bol objavenyacute v roku 1799 - francuacutezsky chemik Joseph Louis Proust

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov hovoriacute

K tomuto zaacuteveru J L Proust dospel na zaacuteklade synteacutez a analyacutez množstva chemickyacutech zluacutečeniacuten Nezaacutevisle od J L Prousta ho v roku 1803 sformuloval a vysvetlil aj Angličan J Dalton

Zloženie chemickej zluacutečeniny je vždy rovnakeacute a nezaacutevisiacute od spocircsobu priacutepravy danej zluacutečeniny

Joseph L Proust

ZAacuteKON NAacuteSOBNYacuteCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV V roku 1803 J Dalton vyjadril zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov

Zistil že prvky sa mocircžu zlučovať v jednom dvoch alebo viaceryacutech pomeroch svojich hmotnostiacute

Priacuteklad oxidy dusiacuteka N2O ndash oxid dusnyacute N O = 1 0571 NO ndash oxid dusnatyacute N O = 1 1142 pomer 0571 1142 = 1 2 N2O3 ndash oxid dusityacute N O = 1 1713 pomer 0571 1713 = 1 3 Na jednotkovuacute hmotnosť dusiacuteka N v jednotlivyacutech oxidoch pripadaacute určityacute počet jednotiek hmotnosti kysliacuteka O

Ak dva prvky tvoria navzaacutejom niekoľko zluacutečeniacuten hmotnosti jedneacuteho prvku pripadajuacutece v nich na jednu a tuacute istuacute hmotnosť druheacuteho prvku suacute v pomere malyacutech celyacutech čiacutesiel

TERMODYNAMIKA V BIOLOGICKYacuteCH SYSTEacuteMOCH ndash REFERENČNEacute BODY

A Einstein bdquoKlasickaacute termodynamika je jedinaacute univerzaacutelna fyzikaacutelna teoacuteria v ktorej aplikovateľnosť jej zaacutekladnyacutech konceptov nebude nikdy narušenaacuteldquo

AS Eddington bdquoAk Vaša teoacuteria nie je v suacutelade s druhyacutem termodynamickyacutem zaacutekonom tak tuacuteto teoacuteriu nečakaacute nič ineacute len hlbokyacute neuacutespechldquo

MV Volkenstein bdquoFyzikaacutelne uvažovanie o ľubovoľnom systeacuteme vraacutetane biologickeacuteho začiacutena jeho fenomenologickyacutem termodynamickyacutem popisomldquo

Termodynamika študuje transformaacuteciu energie v makroskopickyacutech systeacutemoch a suacutečasne neposkytuje žiadne informaacutecie o mikroskopickom stave hmoty ani o ryacutechlosti procesov v systeacuteme

Termodynamickyacute popis systeacutemu je založenyacute na niekoľkyacutech relatiacutevne jednoduchyacutech zaacutekonoch

TERMODYNAMICKYacute SYSTEacuteM ndash BUNKA ndash ORGAacuteN ndash ORGANIZMUS Pod termodynamickyacutem systeacutemom rozumieme časť vesmiacuteru ktoryacute je ohraničenyacute

nejakou hranicou a je charakterizovanyacute určityacutemi termodynamickyacutemi vlastnosťami ktoreacute sa nazyacutevajuacute stavoveacute veličiny

Bunka ndash orgaacuten ndash organizmus predstavujuacute hranice systeacutemu cez ktoruacute sa mocircže vymieňať laacutetka a energie vo forme tepla a praacutece Biologickeacute systeacutemy suacute otvoreneacute termodynamickeacute systeacutemy ktoreacute vymieňajuacute s okoliacutem laacutetku aj energiu

Homeostaacuteza ndash stav termodynamickej rovnovaacutehy Biologickyacute systeacutem sa nachaacutedza v ustaacutelenom stave (angl steady state) - homeostaze

ak hodnoty termodynamickyacutech parametrov sa nemenia ale existuje tam tok laacutetky a energie medzi systeacutemom a okoliacutem (zdravyacute organizmus)

Tlak Objem Teplota Energia Laacutetkoveacute množstvo

TERMODYNAMICKEacute ZAacuteKONY

Tzv nultyacute zaacutekon termodynamiky (zaacutekon tepelnej rovnovaacutehy)

Ak objekt A je v tepelnej rovnovaacutehe s objektom B a objekt B sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom C tak potom aj objekt C sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom A

Inyacutemi slovami ak termodynamickeacute systeacutemy suacute vo fyzikaacutelnom kontakte tak v rovnovaacutežnom stave je teplota tyacutechto systeacutemov rovnakaacute

I TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ZACHOVANIA ENERGIE) Energia sa mocircže zmeniť z jednej formy na inuacute ale nemocircže samovoľne

vznikať ani zanikať (tento zaacutekon je empirickyacute) I termodynamickyacute zaacutekon daacuteva do suacutevisu teplo (Q) praacutecu (W) a vnuacutetornuacute

energiu (E) systeacutemu

∆ E = Q + W

alebo

d E = dQ + dW Teplo (Q) a praacuteca (W) - formy energie prostredniacutectvom ktoryacutech systeacutem

meniacute svoju vnuacutetornuacute energiu Teplo ndash neusporiadanaacute forma energie Praacuteca ndash usporiadanaacute forma energie (mechanickaacute chemickaacute elektrickaacute)

ENTALPIA Entalpia je stavovaacute funkcia determinujuacuteca teplo ktoreacute sa uvoľniacute resp absorbuje počas

reakcie pri konštantnom tlaku pričom nezaacutevisiacute od konkreacutetneho priebehu reakcie ale len od počiatočneacuteho a konečneacuteho stavu (Hessov zaacutekon)

p = konšt Qp = ∆ H entalpia H = E + pV

Zmeny entalpie A rarr B rArr ∆HAB = HB - HA A rarr B rarr C rArr ∆H = HC - HA = (HC - HB) + (HB - HA) = ∆HAB + HBC ΔH gt 0 - endotermickyacute proces ΔH lt 0 - exotermickyacute proces Štandardnaacute entalpia molekuacutel H0 Entalpia 1 molu molekuacutel pri štandardnyacutech podmienkach (

t=25deg C p=100 kPa) Tieto hodnoty suacute uvedeneacute v tabuľkaacutech Využitie tyacutechto hodnocirct pri určovaniacute zmien entalpie v chemickyacutech reakciaacutech

Reakčneacute teplo (∆HdegR298) sa rovnaacute suacutečtu zlučovaciacutech tepiel produktov (Σνi ∆Hdegzl298PROD) zmenšeneacutemu o suacutečet zlučovaciacutech tepiel reaktantov

(Σνi ∆Hdegzl298REAKT)

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 8: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

NEINVAZIacuteVNA ANALYacuteZA KRVI

INSTITUTE OF NEUROLOGY PSYCHIATRY AND NARCOLOGY OF AMS OF UKRAINE

BIOPROMIN LTD

Neinvaziacutevny analyzaacutetor krvi AMP

METOacuteDA DR AKAD A MALYCHINA Neinvaziacutevny Analyzaacutetor bol vyvinutyacute ukrajinskyacutemi

vedcami

Autorom metoacutedy je Dr Malychin Anatolij akademik

Ruskej Akadeacutemie Priacuterodnyacutech Vied Doctor Mediciacuteny

poprednyacute vedec Inštituacutetu neuroloacutegie psychiatrie a narkoloacutegie

Ukrajinskej Adakeacutemie Lekaacuterskych Vied

Technickaacute časť vyacutevoja realizoval Anatolij Pulavskyacute

zo spoločnosti BIOPROMIN

Patent UA 22161 A

Publikaacutecia Vegetatiacutevne paroxymaacutelne stavy a termoregulaacutecia organizmu

PRINCIacuteP METOacuteDY

Pomocou špeciaacutelnych termosenzorov meriame teplotu v takzvanyacutech referenčnyacutech bodoch tela

Na diagnostiku využiacutevame tieto referenčneacute body

- Bifurkaacutecia ľavej a pravej karotickej tepny (dva body)

- Ľavaacute a pravaacute axila (dva body)

- Umbilikaacutelna oblasť (jeden bod)

PODMIENKY NA MERANIE

Trvanie 3 minuacutety pre deti od 3-15 rokov 6 minuacutet pre skriacutening dospelyacutech 9 minuacutet v extreacutemnych priacutepadoch Manuaacutelne zadaacutevaneacute parametre Frekvencia pulzu Frekvencia dyacutechania Vaacuteha pacienta

Použiacutevanie neinvaziacutevneho analyzaacutetora nemaacute žiaden škodlivyacute vplyv na pacienta

Analyzaacutetor stanovuje skocircr uacutečinok prostredia na pacienta ako rozsah tohoto uacutečinku v korelaacutecii s tvorbou a vyžarovaniacutem teploty (entalpia a entropia energie)

ZLOŽENIE VZDUCHU V PROSTREDIacute

Jeden senzor počas diagnostiky meria atmosfeacuterickyacute tlak

Senzor na meranie teploty v referenčnyacutech bodoch

SENZOR NA MERANIE TEPLOTY

DS18B20 digitaacutelny teplomer umožňuje 9-bitoveacute až 12-bitoveacute merania stupňov Celzius

Rozsah pracovnyacutech teplocirct je od -55degC do +125degC s presnosťou plusmn05degC v rozsahu od -10degC do +85degC

Senzor na meranie teploty v referenčnyacutech bodoch

SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV

UKAacuteŽKA VYacuteSLEDKOV AMP

SPOCHYBŇOVANIE

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do

zaacutekladniacute školy Zaacutezrak Ale ne jde nejspiacuteš o hezky staryacute fiacutegl Před vyšetřeniacutem na přiacutestroji totiž

udělaacute dobře vyškolenaacute sestřička podrobnou anamneacutezu vyptaacute se na přiacuteznaky na předchoziacute i současneacute nemoci a vše poctivě zaznamenaacute do počiacutetače třeba i s přesnyacutemi uacutedaji o zdravotniacutem stavu pacienta pokud ten svěřiacute sestřičce svou kartu informačniacuteho systeacutemu ISIP A zaacutezračnaacute krabička snadno a bystře pomociacute vhodneacuteho expertniacuteho programu může proveacutest orientačniacute diagnoacutezu a podle niacute takeacute vytiskne seznam očekaacutevanyacutech chemickyacutech změn

Asi jsem ještě neřekl že v reklamniacutech materiaacutelech na webu nikde nezjistiacuteme co jsou to bdquobioaktivniacute bodyldquo a jak byly zjištěny

Končiacutem protože hromaděniacutem dalšiacutech a dalšiacutech argumentů je zbytečneacute posilovat to co je bdquoabsolutniacuteldquo jistotou totiž že analyzaacutetor AMP je nesmyslnyacute autoři šarlataacuteni a leacutekařštiacute propagaacutetoři v lepšiacutem přiacutepadě naivniacute důvěřivci

Ondřej Vrtiška Anatolije Vitalijeviče Malykhina - neurochirurga z Charkova kteryacute

metodu vyvinul Pronesl přednaacutešku v niacutež se to hemžilo odbornyacutemi vyacuterazy peptidovaacute vazba koenzymy oxidoreduktaacutezy laktaacutetdehydrogenaacutezy chaperony neurotransmitery mediaacutetory fosfolipidyhellip Vybaven polozapomenutyacutemi znalostmi z přednaacutešek z biochemie a fyziologie jsem měl pocit že jsou naacutem předčiacutetaacutena vysokoškolskaacute skripta Jen mi nějak uniklo jak dlouhyacute proslov souvisiacute s oněmi pěti čidly měřiacuteciacutemi teplotu

bdquo absence hodnověrnyacutech důkazů uacutečinnosti princip metody popiacuterajiacuteciacute zaacutekladniacute poznatky přiacuterodniacutech vědldquo

REFERENČNEacute bdquoBIOAKTIacuteVNE BODYldquo Čo suacute tie bdquobioaktiacutevne bodyldquo(uprednostňujeme označenie bdquoreferenčneacute body) a kde suacute umiestneneacute Malychin zvolil 5 bodov na ľudskom tele kde sa umiestňujuacute termosenzory Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny (dva

body) Praveacute a ľaveacute podpazušie (dva body) Pupok Regio paraumbilicalis (jeden bod)

BIFURKAacuteCIE PRAVEJ A ĽAVEJ KRČNEJ TEPNY

Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny ndash umiestnenie najdocircležitejšieho chemoreceptora tzv karotiacutedne teliesko (glomus caroticum)

Fernando De Castro (1925 ndash 1929) Laboratorio de Investigaciones Bioloacutegicas (Madrid Spain) študoval novyacutemi histologickyacutemi postupmy a jemnuacute štrukturu a inervaciu karotidneacuteho telieska Opisal jeho presnu lokalizaacuteciu Karotidne teliesko považoval za senzornyacute receptor (chemoreceptorov) glomulaacuternych buniek ktoreacute suacute špecificky určeneacute na detekciu zmien chemickeacuteho zloženia krve

Za hypoteacutezu chemoreceptorov bola v roku 1938 Corneille Heymans

udelenaacute Nobelova cena za Fyzioloacutegiu alebo Mediciacutenu

KAROTIacuteDNE TELIESKO

Karotiacutedne teliesko je bilateraacutelne umiestneneacute na bifurkaacutecii krčnej arteacuterii maacute najvaumlčšiacute pomer prietoku krvi k metabolizmu v tele (2000mlmin na 100g)

anatomicky a biochemicky veľmi zložityacute orgaacuten

Nielen že maacute bunky špecializujuacutece sa na sniacutemanie hladiny kysliacuteka ale v skutočnostisuacute to polymodaacutelne a veľmi citliveacute bunky na rocirczne druhy stimulov ako suacute tlak hyperkapnia acidoacuteza hyperkalieacutemia hyposmolalita cirkulujuacutece hormoacuteny hypertermia hypoglykeacutemia a na početneacute farmakologickeacute preparaacutety

CHEMORECEPTOR KAROTIacuteDNE TELIESKO

Anatomickaacute štruktuacutera karotiacutedneho telieska Karotiacutedne teliesko

tvoria dva typy buniek glomulaacuterne (typ I) a podporneacute (typ II) Glomulaacuterne bunky suacute neuronaacutelny druh ktoreacute suacute považovaneacute za hlavneacute bunky senzibilneacute na hypoxiu

Typ I

Typ II

Krvneacute kapilaacutery

NEURAacuteLNA REGULAacuteCIA DYacuteCHANIA

REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA

Frekvencia dyacutechania ndash zadaacutevame do AMP pred meraniacutem

Pulzovaacute frekvencia ndash zadaacutevame do AMP pred meraniacutem

Teplota ndash meriame priacutestrojom AMP

PLYNNYacute MESSENGER bdquoH2Sldquo

Glomulaacuterne bunky exprimujuacute cystation gama lyaacutezu (CSE) enzyacutem generujuacuteci H2S Hypoxia indukuje tvorbu H2S excitaacuteciu senzorov a stimuluje dyacutechanie ako odozvu na niacutezku hladinu O2

Bunky karotidneacuteho telieska senzibilneacute na kysliacutek ako aj krvneacute cievy dyacutechacie cesty a nadobličky iniciujuacute životne docircležituacute homeostaacutezu v odpovedi na hypoxiu a hypoxeacutemiu

The Journal of Experimental Biology 211 2727-2734 Published by The Company of Biologists 2008 doi101242jeb010066 Commentary - Hydrogen sulfide and oxygen sensing implications in cardiorespiratory control Kenneth R Olson

PLYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo

Hemoxigenaacuteza 2 (HO-2) štiepi hem na železo Fe biliverdiacuten (BV) a tiež CO v reakcii absoluacutetne zaacutevislej od molekulaacuterneho O2

HO-2 je exprimovanyacute na glomulaacuternych bunkaacutech karotiacutedneho telieska Glomulaacuterne bunky uvolňujuacute exitačneacute transmitery (NTR) zvaumlčšujuacutec tak

stimulaacuteciu nervovyacutech vzruchov karotiacutedneho sinus nervu CO inhibuje uvoľňovanie tyacutechto transmiterov prostredniacutectvom

autokrinneacuteho alebo parakrinneacuteho pocircsobenia na glomulaacuterne bunky Hypoxia teda priamo inhibuje HO-2 aktivitu prostredniacutectvom

zniacuteženia dostupnosti O2 čo vedie k zviacutešenej aktivite karotidneacuteho sinus nervu

PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo Neuronaacutelna NO-syntetaacuteza (nNOS) premieňa L-arginiacuten na NO a citruliacuten (cit)

nNOS je lokalizovanaacute na karotiacutednych siacutenus neuroacutenoch (CSN) ktoreacute majuacute synaptickyacute vstup na glomulaacuternych bunkaacutech

nNOS inhibujuacute akceleraacuteciu stimulaacutecie karotiacutedneho siacutenus nervu prostredniacutectvom odstraacutenenia tonickej inhibiacutecie fyziologickyacutech aktiviacutet pomocou NO na glomulaacuterne bunky NO z karotiacutednych siacutenus neuroacutenov reguluje glomulaacuterne bunky ako spaumltnyacute messenger Hypoxia zvaumlčšuje sekreacuteciu glomulaacuternych buniek a stimulaacuteciu karotidneacuteho siacutenus nervu

CONO ndash HO-2nNOS fyziologicky inhibujuacute aktivity karotidneacuteho telieska

Normoxia verzus

Hypoxia

NO CO H2S ndash PLYNNEacute MESSENGERY ndash AKUacuteTNA REGULAacuteCIA O2 - KAROTIacuteDNE TELIESKO

Molekulaacuterny kysliacutek O2 (označenyacute šiacutepkami )

O2 verzus Tb

U potkanov počas progresiacutevnej hypoxie indukovanej krokovyacutemi zmenami v FIO2 (FIO2 21 17 14 12 a 10) pri teplote okolia Tam 25 15 a 5 degC sa pozorovalo zniacuteženie teploty jadra tela Tb ktoreacute dosahovalo

027 degCmlminkg spotrebovaneacuteho kysliacuteka (VO2) nezaacutevisle na Tam FIO2 ndash frakčnaacute koncentraacutecia kysliacuteka vo vdychovanom vzduchu

Respir Physiol 1994 June 97(1)79-91 Ventilatory and metabolic responses to cold and CO-induced hypoxia in awake rats Gautier H Bonora M

PARAUMBILIKUM Dreň nadobličiek - efektorovyacute orgaacuten sympatikoadrenaacutelneho systeacutemu -

produkuje adrenaliacuten a v menšej miere noradrenaliacuten priamo reaguje na určiteacute stresory - hypoxia a hypoglykeacutemia

Dreň nadobličiek je inervovanaacute senzitiacutevnymi vlaacuteknami spinaacutelnych a vagovyacutech aferentnyacutech neuroacutenov

Dreň nadobličiek sluacuteži aj ako chemosenzor

DREŇ NADOBLIČIEK Chromafiacutenovaacute bunka

Exocytoacuteza

Tyroziacutenovyacute metabolizmus

SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU

Tyroziacuten je metabolizovanyacute na L-DOPA naacutesledne cez dopamiacuten na nor-epinefriacuten Tento proces prebieha za priacutetomnosti molekulaacuterneho kysliacuteka O2 (označeneacute šiacutepkami )

REGULAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU

Nervovaacute regulaacutecia Ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu rovnako ako jeho sila suacute v raacutemci dvoch kardiovaskulaacuternych centier autonoacutemneho nervoveacuteho systeacutemu Tieto centraacute suacute umiestneneacute v hornej časti ventraacutelnej steny predĺženej miechy Hormonaacutelna regulaacutecia Skladaacute sa z dvoch amiacutenovyacutech hormoacutenov - epinefriacutenu (adrenaliacuten) a norepinefriacutenu

(noradrenaliacuten) ktoreacute suacute vylučovaneacute z drene nadobličiek Oba hormoacuteny akcelerujuacute ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu ale pocircsobia v rocircznych

podmienkach Epinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep počas bdquonuacutedzovyacutechldquo podmienok zatiaľčo norepinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep za normaacutelnych podmienok

ZAacuteKONY

POUŽITEacute PRI VYacutePOČTE

CHEMICKYacuteCH A FYZIOLOGICKYacuteCH

PARAMETROV KRVI

A JEDNOTLIVYacuteCH ORGAacuteNOV

RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY Fyzikaacutelna cheacutemia skuacutema ryacutechlosti prebiehajuacutecich chemickyacutech zmien (reakcii) a faktory vplyacutevajuacutece na

tuacuteto ryacutechlosť ndash chemickaacute kinetika

aA + bB rarr dD + fF Všeobecne sa akceptuje pojem že ryacutechlosť charakterizujeme zmenou parametra v čase Pri chemickej

reakcii prebieha zmena množstva laacutetok ni Ak chceme vedieť či danaacute reakcia prebieha v reaktore ndash bunke

Molaacuterna koncentracia Сi = niV Potom ryacutechlosť chemickej reakcii i-komponentu ri - sa doteraz nazyacutevala reakčnou ryacutechlosťou V suacutečasnosti sa pre tuacuteto veličinu zaviedlo označenie

ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky A a zaacutevisiacute od povahy reagujuacutecich laacutetok (skupenstvo) od teploty a od koncentraacutecie V reakčnej kinetike sa zaviedol spocircsob vyjadrovať chemickeacute rovnice v anulovanom tvare ktoryacute vo

všeobecnosti maacute tvar

νAA + νBB + νDD + = 0 ν - stechiometrickyacute koeficient pri vyacutechodickovyacutech laacutetkach majuacute (-) hodnotu

LAacuteTKA ndash SUacuteSTAVA

Jednou z foriem existencie hmoty je laacutetka Laacutetka sa skladaacute z častiacutec ktoreacute majuacute určituacute pokojovuacute hmotnosť alebo inak za laacutetku považujeme suacutebor elementaacuternych častiacutec (elektroacutenov protoacutenov neutroacutenov a i) zoskupenia atoacutemov molekuacutel a ioacutenov koloidneacute častice a rocirczne makroskopickeacute uacutetvary v rozličnyacutech skupenskyacutech stavoch

Množstvo laacutetky priestorovo ohraničeneacute vyznačujuacutece sa určityacutem geometrickyacutem tvarom je teleso

Suacutestava (systeacutem) je časť priestoru oddelenaacute od okolia skutočnyacutem alebo myslenyacutem rozhraniacutem V suacutestave mocircže byť laacutetka alebo zmes chemickyacutech laacutetok ktoreacute predstavujuacute jej zložky Suacutestava je definovanaacute tyacutem že udaacuteme čo do nej patriacute Suacutestavy mocircžu byť homogeacutenne alebo heterogeacutenne

Faacuteza je homogeacutenna časť heterogeacutennej suacutestavy od inej časti fyzikaacutelne oddelenaacute a ohraničenaacute rozhraniacutem

Chemicky čistaacute laacutetka alebo chemickeacute indiviacuteduum je chemickaacute laacutetka určityacutech fyzikaacutelnych a chemickyacutech vlastnostiacute ktoreacute sa nemenia a jeho zloženie je vyjadreneacute chemickyacutem vzorcom

ZAacuteKON UacuteČINKU HMOTNOSTI (GULDBERG-WAAGOV ZAacuteKON) zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

homogeacutenna reakcia v plynnej faacuteze alebo v roztoku

A + B rarr C Ak maacute taacuteto reakcia prebiehať je nevyhnutneacute aby sa častice laacutetok A a B stretli Ryacutechlosť

priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C bude prirodzene tyacutem vyššia čiacutem tieto stretnutia bude častejšie (aktiacutevna zražka) Ak zvyacutešime n-kraacutet koncentraacuteciu laacutetky A (alebo B) pri nezmenenej koncentraacutecii laacutetky B (alebo A) zvyacutešime n-kraacutet aj pravdepodobnosť stretnutia častiacutec A a B a ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C sa n-kraacutet zvyacuteši Ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C je priamo uacutemernaacute suacutečinu koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

rc = k[A][B] k - koeficient uacutemernosti je veličina pri danej teplote staacutela a označuje sa ako ryacutechlostnaacute

konštanta Jej hodnota udaacuteva ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C pri jednotkovej koncentraacutecii vyacutechodiskovyacutech laacutetok

[B] - koncentraacutecie priacuteslušnyacutech laacutetok v danom okamihu

Uvažujme o vratnej reakcii ktoraacute prebieha v roztoku medzi vyacutechodiskovyacutemi laacutetkami A a B za vzniku reakčnyacutech produktov C a D

A + B C + D Protismerneacute šiacutepky vyjadrujuacute že reakcia prebieha suacutečasne obidvoma smermi Podľa zaacutekona uacutečinku

hmotnosti platiacute pre ryacutechlosť r+1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky A a B

r+1 = k+1[A][B] a pre ryacutechlosť r-1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky C a D

r-1 = k-1[C][D] Koncentraacutecia jednotlivyacutech laacutetok sa v priebehu reakcie plynulo meniacute rarr musia sa meniť aj ryacutechlosti r+1 a

r-1 Koncentraacutecia vyacutechodiskovyacutech laacutetok A a B sa postupne zmenšuje preto sa ryacutechlosť r+1 znižuje Koncentraacutecia reakčnyacutech produktov C a D sa zvaumlčšuje takže ryacutechlosť r-1 sa zvyšuje Ak sa ryacutechlosti obidvoch protichodnyacutech reakciiacute vyrovnajuacute ustaacuteli sa chemickaacute rovnovaacuteha pri ktorej za časovuacute jednotku vznikne takeacute množstvo reakčnyacutech produktov C a D akeacute sa opaumltovne rozložiacute na vyacutechodiskoveacute laacutetky A a B Z rovnovaacutežnej podmienky r+1 = r-1 vyplyacuteva pre koncentraacutecie všetkyacutech reakčnyacutech zložiek za rovnovaacutežneho stavu vzťah

k+1[A][B] = k-1[C][D] ktoryacute sa mocircže piacutesať v tvare

Taacuteto rovnica vyjadruje že pomer suacutečinu rovnovaacutežnych koncentraacuteciiacute reakčnyacutech produktov a suacutečinu koncentraacuteciiacute vyacutechodiskovyacutech laacutetok maacute za danej teploty konštantnuacute hodnotu (Guldberg-Waagov zaacutekon) Kc - definovanaacute rovnovaacutežnymi koncentraacuteciami a nazyacuteva sa rovnovaacutežna konštanta Jej hodnota pre danuacute chemickuacute reakciu zaacutevisiacute iba od teploty pri ktorej reakcia prebieha

ZAacuteVISLOSŤ RYacuteCHLOSTI REAKCIE OD TEPLOTY Mimoriadne docircležityacutem činiteľom ktoryacute ovplyvňuje ryacutechlosť chemickyacutech reakciiacute je teplota Vzrast ryacutechlosti reakcie so

zvyšovaniacutem teploty je spocircsobenyacute vzrastom ryacutechlosti neusporiadaneacuteho pohybu molekuacutel a tyacutem aj pravdepodobnosť ich vzaacutejomnyacutech zraacutežok Avšak podľa kinetickej teoacuterie plynov je počet zraacutežok uacutemernyacute odmocnine z absoluacutetnej teploty kyacutem ryacutechlosť reakcie rastie s teplotou exponenciaacutelne teda oveľa ryacutechlejšie Tento zdanlivyacute nesuacutelad sa vysvetľuje tyacutem že molekuly mocircžu pri zraacutežke reagovať jedine vtedy ak majuacute určityacute minimaacutelny obsah energie ktoryacute sa nazyacuteva aktivačnaacute energia Ea

Vzťah medzi aktivačnou energiou a reakčnou ryacutechlosťou našiel v r 1899 Arrhenius definovaniacutem ryacutechlostnej konštanty k

k = A e- (Ea RT)

lnk = lnA - EaRT A R a Ea suacute konštanty ktoreacute nezaacutevisia od teploty

R - univerzaacutelna plynovaacute konštanta

Ea - experimentaacutelna aktivačnaacute energia

(nutnaacute energia ktoruacute musiacute mať časticamolekula

aby mohla za danyacutech podmienok vstuacutepiť do

reakcie) [kJmol]

T - absoluacutetna teplota

e - zaacuteklad prirodzeneacuteho logaritmu Arrhenius

lnk = f (1T) tgα = - ЕaR

HETEROGEacuteNNE PROCESY D rarr S rarr R rarr P Charakteristickou črtou postupnyacutech procesov je to že celkovaacute ryacutechlosť procesu je

determinovanaacute ryacutechlosťou najpomalšieho štaacutedia ndash limitujuacutece štaacutedium Ak chceme s intenziacutevniť naacuteslednosť postupnyacutech procesov je nevyhnutne zvyacutešiť ryacutechlosť ich limitujuacutecich štaacutediiacute

Prveacute štaacutedium heterogeacutenneho chemickeacuteho procesu (D) ndash Difuacutezia Difuacutezia ndash samovoľnyacute proces premiestnenia častiacutec z oblasti vyššej koncentraacutecie do oblasti s nižšou koncentraacuteciou na uacutekor ich chaotickeacuteho pohybu Otaacutezka ndash zodpovedaacute tento proces II počiatku termodynamiky

Druheacute štaacutedium heterogeacutenneho procesu (S) ndash proces sorpcie (pohltenia) Absorpcia ndash keď hranica rozdielu faacutez v systeacuteme je kvapalina Adsorpcia ndash na povrchu tuhej laacutetky

Tretie štaacutedium heterogeacutenneho procesu (R) je chemickaacute reakcia medzi absorbovanyacutemiadsorbovanyacutemi molekulami

RYacuteCHLOSŤ PROCESU DIFUacuteZIE JE DEFINOVANAacute PRVYacuteM ZAacuteKONOM FICKA

dn dt = -DS dC dx Fickov zaacutekon je empirickyacute zaacutekon ktoryacute vyjadruje skutočnosť že tok častiacutec cez povrch je priamo

uacutemernyacute koncentračneacutemu gradientu D - difuacutezny koeficient ([D]=m2s-1) je zaacutevislyacute len od teploty analogickyacute ako rovnica Arheniusa

pričom energia aktivaacutecii difuacutezie ED je menšia než energia aktivaacutecie chemickej reakcie EA

Difuacutezia v jednom smere J = -Dpartcpartx Difuacutezia v 3D priestore J = -Dgrad c Priacutebuzneacute zaacutekony Fourierov - tok tepla je uacutemernyacute gradientu teploty Ohmov - elektrickyacute pruacuted je uacutemernyacute rozdielu elektrickyacutech potenciaacutelov Všetky tri zaacutekony suacute empirickeacute a vyjadrujuacute skutočnosť že tok častiacutec (tepla pruacutedu) je lineaacuterne zaacutevislyacute od hnacej sily (z angl driving force) ktoraacute ho vyvolaacuteva

J = Lf f - hnacia sila L-koeficient uacutemernosti

Adolf Fick

ZAacuteKON ZACHOVANIA HMOTNOSTI Experimenty dokaacutezali že hmotnosť uzavretej (izolovanej)

suacutestavy je konštantnaacute a nezaacutevisiacute od zmien ktoreacute v tejto suacutestave prebiehajuacute

Celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v reaktantoch musiacute byť rovnakyacute ako celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v produktoch

Je to jeden z najvyacuteznamnejšiacutech a najvšeobecnejšiacutech priacuterodnyacutech zaacutekonov Pocircvodne ho nezaacutevisle od seba formulovali Lomonosov a Lavoisier ako zaacutekon zachovania vaacutehy laacutetok v chemickyacutech reakciaacutech

Chemickou reakciou hmota nezanikaacute ani nevznikaacute iba meniacute svoju formu

Zaacutekon zachovania hmotnosti sum m = konšt

Michail V Lomonosov

Antoine L Lavoisier

ZAacuteKON STAacuteLYCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov bol objavenyacute v roku 1799 - francuacutezsky chemik Joseph Louis Proust

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov hovoriacute

K tomuto zaacuteveru J L Proust dospel na zaacuteklade synteacutez a analyacutez množstva chemickyacutech zluacutečeniacuten Nezaacutevisle od J L Prousta ho v roku 1803 sformuloval a vysvetlil aj Angličan J Dalton

Zloženie chemickej zluacutečeniny je vždy rovnakeacute a nezaacutevisiacute od spocircsobu priacutepravy danej zluacutečeniny

Joseph L Proust

ZAacuteKON NAacuteSOBNYacuteCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV V roku 1803 J Dalton vyjadril zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov

Zistil že prvky sa mocircžu zlučovať v jednom dvoch alebo viaceryacutech pomeroch svojich hmotnostiacute

Priacuteklad oxidy dusiacuteka N2O ndash oxid dusnyacute N O = 1 0571 NO ndash oxid dusnatyacute N O = 1 1142 pomer 0571 1142 = 1 2 N2O3 ndash oxid dusityacute N O = 1 1713 pomer 0571 1713 = 1 3 Na jednotkovuacute hmotnosť dusiacuteka N v jednotlivyacutech oxidoch pripadaacute určityacute počet jednotiek hmotnosti kysliacuteka O

Ak dva prvky tvoria navzaacutejom niekoľko zluacutečeniacuten hmotnosti jedneacuteho prvku pripadajuacutece v nich na jednu a tuacute istuacute hmotnosť druheacuteho prvku suacute v pomere malyacutech celyacutech čiacutesiel

TERMODYNAMIKA V BIOLOGICKYacuteCH SYSTEacuteMOCH ndash REFERENČNEacute BODY

A Einstein bdquoKlasickaacute termodynamika je jedinaacute univerzaacutelna fyzikaacutelna teoacuteria v ktorej aplikovateľnosť jej zaacutekladnyacutech konceptov nebude nikdy narušenaacuteldquo

AS Eddington bdquoAk Vaša teoacuteria nie je v suacutelade s druhyacutem termodynamickyacutem zaacutekonom tak tuacuteto teoacuteriu nečakaacute nič ineacute len hlbokyacute neuacutespechldquo

MV Volkenstein bdquoFyzikaacutelne uvažovanie o ľubovoľnom systeacuteme vraacutetane biologickeacuteho začiacutena jeho fenomenologickyacutem termodynamickyacutem popisomldquo

Termodynamika študuje transformaacuteciu energie v makroskopickyacutech systeacutemoch a suacutečasne neposkytuje žiadne informaacutecie o mikroskopickom stave hmoty ani o ryacutechlosti procesov v systeacuteme

Termodynamickyacute popis systeacutemu je založenyacute na niekoľkyacutech relatiacutevne jednoduchyacutech zaacutekonoch

TERMODYNAMICKYacute SYSTEacuteM ndash BUNKA ndash ORGAacuteN ndash ORGANIZMUS Pod termodynamickyacutem systeacutemom rozumieme časť vesmiacuteru ktoryacute je ohraničenyacute

nejakou hranicou a je charakterizovanyacute určityacutemi termodynamickyacutemi vlastnosťami ktoreacute sa nazyacutevajuacute stavoveacute veličiny

Bunka ndash orgaacuten ndash organizmus predstavujuacute hranice systeacutemu cez ktoruacute sa mocircže vymieňať laacutetka a energie vo forme tepla a praacutece Biologickeacute systeacutemy suacute otvoreneacute termodynamickeacute systeacutemy ktoreacute vymieňajuacute s okoliacutem laacutetku aj energiu

Homeostaacuteza ndash stav termodynamickej rovnovaacutehy Biologickyacute systeacutem sa nachaacutedza v ustaacutelenom stave (angl steady state) - homeostaze

ak hodnoty termodynamickyacutech parametrov sa nemenia ale existuje tam tok laacutetky a energie medzi systeacutemom a okoliacutem (zdravyacute organizmus)

Tlak Objem Teplota Energia Laacutetkoveacute množstvo

TERMODYNAMICKEacute ZAacuteKONY

Tzv nultyacute zaacutekon termodynamiky (zaacutekon tepelnej rovnovaacutehy)

Ak objekt A je v tepelnej rovnovaacutehe s objektom B a objekt B sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom C tak potom aj objekt C sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom A

Inyacutemi slovami ak termodynamickeacute systeacutemy suacute vo fyzikaacutelnom kontakte tak v rovnovaacutežnom stave je teplota tyacutechto systeacutemov rovnakaacute

I TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ZACHOVANIA ENERGIE) Energia sa mocircže zmeniť z jednej formy na inuacute ale nemocircže samovoľne

vznikať ani zanikať (tento zaacutekon je empirickyacute) I termodynamickyacute zaacutekon daacuteva do suacutevisu teplo (Q) praacutecu (W) a vnuacutetornuacute

energiu (E) systeacutemu

∆ E = Q + W

alebo

d E = dQ + dW Teplo (Q) a praacuteca (W) - formy energie prostredniacutectvom ktoryacutech systeacutem

meniacute svoju vnuacutetornuacute energiu Teplo ndash neusporiadanaacute forma energie Praacuteca ndash usporiadanaacute forma energie (mechanickaacute chemickaacute elektrickaacute)

ENTALPIA Entalpia je stavovaacute funkcia determinujuacuteca teplo ktoreacute sa uvoľniacute resp absorbuje počas

reakcie pri konštantnom tlaku pričom nezaacutevisiacute od konkreacutetneho priebehu reakcie ale len od počiatočneacuteho a konečneacuteho stavu (Hessov zaacutekon)

p = konšt Qp = ∆ H entalpia H = E + pV

Zmeny entalpie A rarr B rArr ∆HAB = HB - HA A rarr B rarr C rArr ∆H = HC - HA = (HC - HB) + (HB - HA) = ∆HAB + HBC ΔH gt 0 - endotermickyacute proces ΔH lt 0 - exotermickyacute proces Štandardnaacute entalpia molekuacutel H0 Entalpia 1 molu molekuacutel pri štandardnyacutech podmienkach (

t=25deg C p=100 kPa) Tieto hodnoty suacute uvedeneacute v tabuľkaacutech Využitie tyacutechto hodnocirct pri určovaniacute zmien entalpie v chemickyacutech reakciaacutech

Reakčneacute teplo (∆HdegR298) sa rovnaacute suacutečtu zlučovaciacutech tepiel produktov (Σνi ∆Hdegzl298PROD) zmenšeneacutemu o suacutečet zlučovaciacutech tepiel reaktantov

(Σνi ∆Hdegzl298REAKT)

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 9: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

METOacuteDA DR AKAD A MALYCHINA Neinvaziacutevny Analyzaacutetor bol vyvinutyacute ukrajinskyacutemi

vedcami

Autorom metoacutedy je Dr Malychin Anatolij akademik

Ruskej Akadeacutemie Priacuterodnyacutech Vied Doctor Mediciacuteny

poprednyacute vedec Inštituacutetu neuroloacutegie psychiatrie a narkoloacutegie

Ukrajinskej Adakeacutemie Lekaacuterskych Vied

Technickaacute časť vyacutevoja realizoval Anatolij Pulavskyacute

zo spoločnosti BIOPROMIN

Patent UA 22161 A

Publikaacutecia Vegetatiacutevne paroxymaacutelne stavy a termoregulaacutecia organizmu

PRINCIacuteP METOacuteDY

Pomocou špeciaacutelnych termosenzorov meriame teplotu v takzvanyacutech referenčnyacutech bodoch tela

Na diagnostiku využiacutevame tieto referenčneacute body

- Bifurkaacutecia ľavej a pravej karotickej tepny (dva body)

- Ľavaacute a pravaacute axila (dva body)

- Umbilikaacutelna oblasť (jeden bod)

PODMIENKY NA MERANIE

Trvanie 3 minuacutety pre deti od 3-15 rokov 6 minuacutet pre skriacutening dospelyacutech 9 minuacutet v extreacutemnych priacutepadoch Manuaacutelne zadaacutevaneacute parametre Frekvencia pulzu Frekvencia dyacutechania Vaacuteha pacienta

Použiacutevanie neinvaziacutevneho analyzaacutetora nemaacute žiaden škodlivyacute vplyv na pacienta

Analyzaacutetor stanovuje skocircr uacutečinok prostredia na pacienta ako rozsah tohoto uacutečinku v korelaacutecii s tvorbou a vyžarovaniacutem teploty (entalpia a entropia energie)

ZLOŽENIE VZDUCHU V PROSTREDIacute

Jeden senzor počas diagnostiky meria atmosfeacuterickyacute tlak

Senzor na meranie teploty v referenčnyacutech bodoch

SENZOR NA MERANIE TEPLOTY

DS18B20 digitaacutelny teplomer umožňuje 9-bitoveacute až 12-bitoveacute merania stupňov Celzius

Rozsah pracovnyacutech teplocirct je od -55degC do +125degC s presnosťou plusmn05degC v rozsahu od -10degC do +85degC

Senzor na meranie teploty v referenčnyacutech bodoch

SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV

UKAacuteŽKA VYacuteSLEDKOV AMP

SPOCHYBŇOVANIE

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do

zaacutekladniacute školy Zaacutezrak Ale ne jde nejspiacuteš o hezky staryacute fiacutegl Před vyšetřeniacutem na přiacutestroji totiž

udělaacute dobře vyškolenaacute sestřička podrobnou anamneacutezu vyptaacute se na přiacuteznaky na předchoziacute i současneacute nemoci a vše poctivě zaznamenaacute do počiacutetače třeba i s přesnyacutemi uacutedaji o zdravotniacutem stavu pacienta pokud ten svěřiacute sestřičce svou kartu informačniacuteho systeacutemu ISIP A zaacutezračnaacute krabička snadno a bystře pomociacute vhodneacuteho expertniacuteho programu může proveacutest orientačniacute diagnoacutezu a podle niacute takeacute vytiskne seznam očekaacutevanyacutech chemickyacutech změn

Asi jsem ještě neřekl že v reklamniacutech materiaacutelech na webu nikde nezjistiacuteme co jsou to bdquobioaktivniacute bodyldquo a jak byly zjištěny

Končiacutem protože hromaděniacutem dalšiacutech a dalšiacutech argumentů je zbytečneacute posilovat to co je bdquoabsolutniacuteldquo jistotou totiž že analyzaacutetor AMP je nesmyslnyacute autoři šarlataacuteni a leacutekařštiacute propagaacutetoři v lepšiacutem přiacutepadě naivniacute důvěřivci

Ondřej Vrtiška Anatolije Vitalijeviče Malykhina - neurochirurga z Charkova kteryacute

metodu vyvinul Pronesl přednaacutešku v niacutež se to hemžilo odbornyacutemi vyacuterazy peptidovaacute vazba koenzymy oxidoreduktaacutezy laktaacutetdehydrogenaacutezy chaperony neurotransmitery mediaacutetory fosfolipidyhellip Vybaven polozapomenutyacutemi znalostmi z přednaacutešek z biochemie a fyziologie jsem měl pocit že jsou naacutem předčiacutetaacutena vysokoškolskaacute skripta Jen mi nějak uniklo jak dlouhyacute proslov souvisiacute s oněmi pěti čidly měřiacuteciacutemi teplotu

bdquo absence hodnověrnyacutech důkazů uacutečinnosti princip metody popiacuterajiacuteciacute zaacutekladniacute poznatky přiacuterodniacutech vědldquo

REFERENČNEacute bdquoBIOAKTIacuteVNE BODYldquo Čo suacute tie bdquobioaktiacutevne bodyldquo(uprednostňujeme označenie bdquoreferenčneacute body) a kde suacute umiestneneacute Malychin zvolil 5 bodov na ľudskom tele kde sa umiestňujuacute termosenzory Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny (dva

body) Praveacute a ľaveacute podpazušie (dva body) Pupok Regio paraumbilicalis (jeden bod)

BIFURKAacuteCIE PRAVEJ A ĽAVEJ KRČNEJ TEPNY

Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny ndash umiestnenie najdocircležitejšieho chemoreceptora tzv karotiacutedne teliesko (glomus caroticum)

Fernando De Castro (1925 ndash 1929) Laboratorio de Investigaciones Bioloacutegicas (Madrid Spain) študoval novyacutemi histologickyacutemi postupmy a jemnuacute štrukturu a inervaciu karotidneacuteho telieska Opisal jeho presnu lokalizaacuteciu Karotidne teliesko považoval za senzornyacute receptor (chemoreceptorov) glomulaacuternych buniek ktoreacute suacute špecificky určeneacute na detekciu zmien chemickeacuteho zloženia krve

Za hypoteacutezu chemoreceptorov bola v roku 1938 Corneille Heymans

udelenaacute Nobelova cena za Fyzioloacutegiu alebo Mediciacutenu

KAROTIacuteDNE TELIESKO

Karotiacutedne teliesko je bilateraacutelne umiestneneacute na bifurkaacutecii krčnej arteacuterii maacute najvaumlčšiacute pomer prietoku krvi k metabolizmu v tele (2000mlmin na 100g)

anatomicky a biochemicky veľmi zložityacute orgaacuten

Nielen že maacute bunky špecializujuacutece sa na sniacutemanie hladiny kysliacuteka ale v skutočnostisuacute to polymodaacutelne a veľmi citliveacute bunky na rocirczne druhy stimulov ako suacute tlak hyperkapnia acidoacuteza hyperkalieacutemia hyposmolalita cirkulujuacutece hormoacuteny hypertermia hypoglykeacutemia a na početneacute farmakologickeacute preparaacutety

CHEMORECEPTOR KAROTIacuteDNE TELIESKO

Anatomickaacute štruktuacutera karotiacutedneho telieska Karotiacutedne teliesko

tvoria dva typy buniek glomulaacuterne (typ I) a podporneacute (typ II) Glomulaacuterne bunky suacute neuronaacutelny druh ktoreacute suacute považovaneacute za hlavneacute bunky senzibilneacute na hypoxiu

Typ I

Typ II

Krvneacute kapilaacutery

NEURAacuteLNA REGULAacuteCIA DYacuteCHANIA

REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA

Frekvencia dyacutechania ndash zadaacutevame do AMP pred meraniacutem

Pulzovaacute frekvencia ndash zadaacutevame do AMP pred meraniacutem

Teplota ndash meriame priacutestrojom AMP

PLYNNYacute MESSENGER bdquoH2Sldquo

Glomulaacuterne bunky exprimujuacute cystation gama lyaacutezu (CSE) enzyacutem generujuacuteci H2S Hypoxia indukuje tvorbu H2S excitaacuteciu senzorov a stimuluje dyacutechanie ako odozvu na niacutezku hladinu O2

Bunky karotidneacuteho telieska senzibilneacute na kysliacutek ako aj krvneacute cievy dyacutechacie cesty a nadobličky iniciujuacute životne docircležituacute homeostaacutezu v odpovedi na hypoxiu a hypoxeacutemiu

The Journal of Experimental Biology 211 2727-2734 Published by The Company of Biologists 2008 doi101242jeb010066 Commentary - Hydrogen sulfide and oxygen sensing implications in cardiorespiratory control Kenneth R Olson

PLYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo

Hemoxigenaacuteza 2 (HO-2) štiepi hem na železo Fe biliverdiacuten (BV) a tiež CO v reakcii absoluacutetne zaacutevislej od molekulaacuterneho O2

HO-2 je exprimovanyacute na glomulaacuternych bunkaacutech karotiacutedneho telieska Glomulaacuterne bunky uvolňujuacute exitačneacute transmitery (NTR) zvaumlčšujuacutec tak

stimulaacuteciu nervovyacutech vzruchov karotiacutedneho sinus nervu CO inhibuje uvoľňovanie tyacutechto transmiterov prostredniacutectvom

autokrinneacuteho alebo parakrinneacuteho pocircsobenia na glomulaacuterne bunky Hypoxia teda priamo inhibuje HO-2 aktivitu prostredniacutectvom

zniacuteženia dostupnosti O2 čo vedie k zviacutešenej aktivite karotidneacuteho sinus nervu

PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo Neuronaacutelna NO-syntetaacuteza (nNOS) premieňa L-arginiacuten na NO a citruliacuten (cit)

nNOS je lokalizovanaacute na karotiacutednych siacutenus neuroacutenoch (CSN) ktoreacute majuacute synaptickyacute vstup na glomulaacuternych bunkaacutech

nNOS inhibujuacute akceleraacuteciu stimulaacutecie karotiacutedneho siacutenus nervu prostredniacutectvom odstraacutenenia tonickej inhibiacutecie fyziologickyacutech aktiviacutet pomocou NO na glomulaacuterne bunky NO z karotiacutednych siacutenus neuroacutenov reguluje glomulaacuterne bunky ako spaumltnyacute messenger Hypoxia zvaumlčšuje sekreacuteciu glomulaacuternych buniek a stimulaacuteciu karotidneacuteho siacutenus nervu

CONO ndash HO-2nNOS fyziologicky inhibujuacute aktivity karotidneacuteho telieska

Normoxia verzus

Hypoxia

NO CO H2S ndash PLYNNEacute MESSENGERY ndash AKUacuteTNA REGULAacuteCIA O2 - KAROTIacuteDNE TELIESKO

Molekulaacuterny kysliacutek O2 (označenyacute šiacutepkami )

O2 verzus Tb

U potkanov počas progresiacutevnej hypoxie indukovanej krokovyacutemi zmenami v FIO2 (FIO2 21 17 14 12 a 10) pri teplote okolia Tam 25 15 a 5 degC sa pozorovalo zniacuteženie teploty jadra tela Tb ktoreacute dosahovalo

027 degCmlminkg spotrebovaneacuteho kysliacuteka (VO2) nezaacutevisle na Tam FIO2 ndash frakčnaacute koncentraacutecia kysliacuteka vo vdychovanom vzduchu

Respir Physiol 1994 June 97(1)79-91 Ventilatory and metabolic responses to cold and CO-induced hypoxia in awake rats Gautier H Bonora M

PARAUMBILIKUM Dreň nadobličiek - efektorovyacute orgaacuten sympatikoadrenaacutelneho systeacutemu -

produkuje adrenaliacuten a v menšej miere noradrenaliacuten priamo reaguje na určiteacute stresory - hypoxia a hypoglykeacutemia

Dreň nadobličiek je inervovanaacute senzitiacutevnymi vlaacuteknami spinaacutelnych a vagovyacutech aferentnyacutech neuroacutenov

Dreň nadobličiek sluacuteži aj ako chemosenzor

DREŇ NADOBLIČIEK Chromafiacutenovaacute bunka

Exocytoacuteza

Tyroziacutenovyacute metabolizmus

SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU

Tyroziacuten je metabolizovanyacute na L-DOPA naacutesledne cez dopamiacuten na nor-epinefriacuten Tento proces prebieha za priacutetomnosti molekulaacuterneho kysliacuteka O2 (označeneacute šiacutepkami )

REGULAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU

Nervovaacute regulaacutecia Ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu rovnako ako jeho sila suacute v raacutemci dvoch kardiovaskulaacuternych centier autonoacutemneho nervoveacuteho systeacutemu Tieto centraacute suacute umiestneneacute v hornej časti ventraacutelnej steny predĺženej miechy Hormonaacutelna regulaacutecia Skladaacute sa z dvoch amiacutenovyacutech hormoacutenov - epinefriacutenu (adrenaliacuten) a norepinefriacutenu

(noradrenaliacuten) ktoreacute suacute vylučovaneacute z drene nadobličiek Oba hormoacuteny akcelerujuacute ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu ale pocircsobia v rocircznych

podmienkach Epinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep počas bdquonuacutedzovyacutechldquo podmienok zatiaľčo norepinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep za normaacutelnych podmienok

ZAacuteKONY

POUŽITEacute PRI VYacutePOČTE

CHEMICKYacuteCH A FYZIOLOGICKYacuteCH

PARAMETROV KRVI

A JEDNOTLIVYacuteCH ORGAacuteNOV

RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY Fyzikaacutelna cheacutemia skuacutema ryacutechlosti prebiehajuacutecich chemickyacutech zmien (reakcii) a faktory vplyacutevajuacutece na

tuacuteto ryacutechlosť ndash chemickaacute kinetika

aA + bB rarr dD + fF Všeobecne sa akceptuje pojem že ryacutechlosť charakterizujeme zmenou parametra v čase Pri chemickej

reakcii prebieha zmena množstva laacutetok ni Ak chceme vedieť či danaacute reakcia prebieha v reaktore ndash bunke

Molaacuterna koncentracia Сi = niV Potom ryacutechlosť chemickej reakcii i-komponentu ri - sa doteraz nazyacutevala reakčnou ryacutechlosťou V suacutečasnosti sa pre tuacuteto veličinu zaviedlo označenie

ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky A a zaacutevisiacute od povahy reagujuacutecich laacutetok (skupenstvo) od teploty a od koncentraacutecie V reakčnej kinetike sa zaviedol spocircsob vyjadrovať chemickeacute rovnice v anulovanom tvare ktoryacute vo

všeobecnosti maacute tvar

νAA + νBB + νDD + = 0 ν - stechiometrickyacute koeficient pri vyacutechodickovyacutech laacutetkach majuacute (-) hodnotu

LAacuteTKA ndash SUacuteSTAVA

Jednou z foriem existencie hmoty je laacutetka Laacutetka sa skladaacute z častiacutec ktoreacute majuacute určituacute pokojovuacute hmotnosť alebo inak za laacutetku považujeme suacutebor elementaacuternych častiacutec (elektroacutenov protoacutenov neutroacutenov a i) zoskupenia atoacutemov molekuacutel a ioacutenov koloidneacute častice a rocirczne makroskopickeacute uacutetvary v rozličnyacutech skupenskyacutech stavoch

Množstvo laacutetky priestorovo ohraničeneacute vyznačujuacutece sa určityacutem geometrickyacutem tvarom je teleso

Suacutestava (systeacutem) je časť priestoru oddelenaacute od okolia skutočnyacutem alebo myslenyacutem rozhraniacutem V suacutestave mocircže byť laacutetka alebo zmes chemickyacutech laacutetok ktoreacute predstavujuacute jej zložky Suacutestava je definovanaacute tyacutem že udaacuteme čo do nej patriacute Suacutestavy mocircžu byť homogeacutenne alebo heterogeacutenne

Faacuteza je homogeacutenna časť heterogeacutennej suacutestavy od inej časti fyzikaacutelne oddelenaacute a ohraničenaacute rozhraniacutem

Chemicky čistaacute laacutetka alebo chemickeacute indiviacuteduum je chemickaacute laacutetka určityacutech fyzikaacutelnych a chemickyacutech vlastnostiacute ktoreacute sa nemenia a jeho zloženie je vyjadreneacute chemickyacutem vzorcom

ZAacuteKON UacuteČINKU HMOTNOSTI (GULDBERG-WAAGOV ZAacuteKON) zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

homogeacutenna reakcia v plynnej faacuteze alebo v roztoku

A + B rarr C Ak maacute taacuteto reakcia prebiehať je nevyhnutneacute aby sa častice laacutetok A a B stretli Ryacutechlosť

priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C bude prirodzene tyacutem vyššia čiacutem tieto stretnutia bude častejšie (aktiacutevna zražka) Ak zvyacutešime n-kraacutet koncentraacuteciu laacutetky A (alebo B) pri nezmenenej koncentraacutecii laacutetky B (alebo A) zvyacutešime n-kraacutet aj pravdepodobnosť stretnutia častiacutec A a B a ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C sa n-kraacutet zvyacuteši Ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C je priamo uacutemernaacute suacutečinu koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

rc = k[A][B] k - koeficient uacutemernosti je veličina pri danej teplote staacutela a označuje sa ako ryacutechlostnaacute

konštanta Jej hodnota udaacuteva ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C pri jednotkovej koncentraacutecii vyacutechodiskovyacutech laacutetok

[B] - koncentraacutecie priacuteslušnyacutech laacutetok v danom okamihu

Uvažujme o vratnej reakcii ktoraacute prebieha v roztoku medzi vyacutechodiskovyacutemi laacutetkami A a B za vzniku reakčnyacutech produktov C a D

A + B C + D Protismerneacute šiacutepky vyjadrujuacute že reakcia prebieha suacutečasne obidvoma smermi Podľa zaacutekona uacutečinku

hmotnosti platiacute pre ryacutechlosť r+1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky A a B

r+1 = k+1[A][B] a pre ryacutechlosť r-1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky C a D

r-1 = k-1[C][D] Koncentraacutecia jednotlivyacutech laacutetok sa v priebehu reakcie plynulo meniacute rarr musia sa meniť aj ryacutechlosti r+1 a

r-1 Koncentraacutecia vyacutechodiskovyacutech laacutetok A a B sa postupne zmenšuje preto sa ryacutechlosť r+1 znižuje Koncentraacutecia reakčnyacutech produktov C a D sa zvaumlčšuje takže ryacutechlosť r-1 sa zvyšuje Ak sa ryacutechlosti obidvoch protichodnyacutech reakciiacute vyrovnajuacute ustaacuteli sa chemickaacute rovnovaacuteha pri ktorej za časovuacute jednotku vznikne takeacute množstvo reakčnyacutech produktov C a D akeacute sa opaumltovne rozložiacute na vyacutechodiskoveacute laacutetky A a B Z rovnovaacutežnej podmienky r+1 = r-1 vyplyacuteva pre koncentraacutecie všetkyacutech reakčnyacutech zložiek za rovnovaacutežneho stavu vzťah

k+1[A][B] = k-1[C][D] ktoryacute sa mocircže piacutesať v tvare

Taacuteto rovnica vyjadruje že pomer suacutečinu rovnovaacutežnych koncentraacuteciiacute reakčnyacutech produktov a suacutečinu koncentraacuteciiacute vyacutechodiskovyacutech laacutetok maacute za danej teploty konštantnuacute hodnotu (Guldberg-Waagov zaacutekon) Kc - definovanaacute rovnovaacutežnymi koncentraacuteciami a nazyacuteva sa rovnovaacutežna konštanta Jej hodnota pre danuacute chemickuacute reakciu zaacutevisiacute iba od teploty pri ktorej reakcia prebieha

ZAacuteVISLOSŤ RYacuteCHLOSTI REAKCIE OD TEPLOTY Mimoriadne docircležityacutem činiteľom ktoryacute ovplyvňuje ryacutechlosť chemickyacutech reakciiacute je teplota Vzrast ryacutechlosti reakcie so

zvyšovaniacutem teploty je spocircsobenyacute vzrastom ryacutechlosti neusporiadaneacuteho pohybu molekuacutel a tyacutem aj pravdepodobnosť ich vzaacutejomnyacutech zraacutežok Avšak podľa kinetickej teoacuterie plynov je počet zraacutežok uacutemernyacute odmocnine z absoluacutetnej teploty kyacutem ryacutechlosť reakcie rastie s teplotou exponenciaacutelne teda oveľa ryacutechlejšie Tento zdanlivyacute nesuacutelad sa vysvetľuje tyacutem že molekuly mocircžu pri zraacutežke reagovať jedine vtedy ak majuacute určityacute minimaacutelny obsah energie ktoryacute sa nazyacuteva aktivačnaacute energia Ea

Vzťah medzi aktivačnou energiou a reakčnou ryacutechlosťou našiel v r 1899 Arrhenius definovaniacutem ryacutechlostnej konštanty k

k = A e- (Ea RT)

lnk = lnA - EaRT A R a Ea suacute konštanty ktoreacute nezaacutevisia od teploty

R - univerzaacutelna plynovaacute konštanta

Ea - experimentaacutelna aktivačnaacute energia

(nutnaacute energia ktoruacute musiacute mať časticamolekula

aby mohla za danyacutech podmienok vstuacutepiť do

reakcie) [kJmol]

T - absoluacutetna teplota

e - zaacuteklad prirodzeneacuteho logaritmu Arrhenius

lnk = f (1T) tgα = - ЕaR

HETEROGEacuteNNE PROCESY D rarr S rarr R rarr P Charakteristickou črtou postupnyacutech procesov je to že celkovaacute ryacutechlosť procesu je

determinovanaacute ryacutechlosťou najpomalšieho štaacutedia ndash limitujuacutece štaacutedium Ak chceme s intenziacutevniť naacuteslednosť postupnyacutech procesov je nevyhnutne zvyacutešiť ryacutechlosť ich limitujuacutecich štaacutediiacute

Prveacute štaacutedium heterogeacutenneho chemickeacuteho procesu (D) ndash Difuacutezia Difuacutezia ndash samovoľnyacute proces premiestnenia častiacutec z oblasti vyššej koncentraacutecie do oblasti s nižšou koncentraacuteciou na uacutekor ich chaotickeacuteho pohybu Otaacutezka ndash zodpovedaacute tento proces II počiatku termodynamiky

Druheacute štaacutedium heterogeacutenneho procesu (S) ndash proces sorpcie (pohltenia) Absorpcia ndash keď hranica rozdielu faacutez v systeacuteme je kvapalina Adsorpcia ndash na povrchu tuhej laacutetky

Tretie štaacutedium heterogeacutenneho procesu (R) je chemickaacute reakcia medzi absorbovanyacutemiadsorbovanyacutemi molekulami

RYacuteCHLOSŤ PROCESU DIFUacuteZIE JE DEFINOVANAacute PRVYacuteM ZAacuteKONOM FICKA

dn dt = -DS dC dx Fickov zaacutekon je empirickyacute zaacutekon ktoryacute vyjadruje skutočnosť že tok častiacutec cez povrch je priamo

uacutemernyacute koncentračneacutemu gradientu D - difuacutezny koeficient ([D]=m2s-1) je zaacutevislyacute len od teploty analogickyacute ako rovnica Arheniusa

pričom energia aktivaacutecii difuacutezie ED je menšia než energia aktivaacutecie chemickej reakcie EA

Difuacutezia v jednom smere J = -Dpartcpartx Difuacutezia v 3D priestore J = -Dgrad c Priacutebuzneacute zaacutekony Fourierov - tok tepla je uacutemernyacute gradientu teploty Ohmov - elektrickyacute pruacuted je uacutemernyacute rozdielu elektrickyacutech potenciaacutelov Všetky tri zaacutekony suacute empirickeacute a vyjadrujuacute skutočnosť že tok častiacutec (tepla pruacutedu) je lineaacuterne zaacutevislyacute od hnacej sily (z angl driving force) ktoraacute ho vyvolaacuteva

J = Lf f - hnacia sila L-koeficient uacutemernosti

Adolf Fick

ZAacuteKON ZACHOVANIA HMOTNOSTI Experimenty dokaacutezali že hmotnosť uzavretej (izolovanej)

suacutestavy je konštantnaacute a nezaacutevisiacute od zmien ktoreacute v tejto suacutestave prebiehajuacute

Celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v reaktantoch musiacute byť rovnakyacute ako celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v produktoch

Je to jeden z najvyacuteznamnejšiacutech a najvšeobecnejšiacutech priacuterodnyacutech zaacutekonov Pocircvodne ho nezaacutevisle od seba formulovali Lomonosov a Lavoisier ako zaacutekon zachovania vaacutehy laacutetok v chemickyacutech reakciaacutech

Chemickou reakciou hmota nezanikaacute ani nevznikaacute iba meniacute svoju formu

Zaacutekon zachovania hmotnosti sum m = konšt

Michail V Lomonosov

Antoine L Lavoisier

ZAacuteKON STAacuteLYCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov bol objavenyacute v roku 1799 - francuacutezsky chemik Joseph Louis Proust

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov hovoriacute

K tomuto zaacuteveru J L Proust dospel na zaacuteklade synteacutez a analyacutez množstva chemickyacutech zluacutečeniacuten Nezaacutevisle od J L Prousta ho v roku 1803 sformuloval a vysvetlil aj Angličan J Dalton

Zloženie chemickej zluacutečeniny je vždy rovnakeacute a nezaacutevisiacute od spocircsobu priacutepravy danej zluacutečeniny

Joseph L Proust

ZAacuteKON NAacuteSOBNYacuteCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV V roku 1803 J Dalton vyjadril zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov

Zistil že prvky sa mocircžu zlučovať v jednom dvoch alebo viaceryacutech pomeroch svojich hmotnostiacute

Priacuteklad oxidy dusiacuteka N2O ndash oxid dusnyacute N O = 1 0571 NO ndash oxid dusnatyacute N O = 1 1142 pomer 0571 1142 = 1 2 N2O3 ndash oxid dusityacute N O = 1 1713 pomer 0571 1713 = 1 3 Na jednotkovuacute hmotnosť dusiacuteka N v jednotlivyacutech oxidoch pripadaacute určityacute počet jednotiek hmotnosti kysliacuteka O

Ak dva prvky tvoria navzaacutejom niekoľko zluacutečeniacuten hmotnosti jedneacuteho prvku pripadajuacutece v nich na jednu a tuacute istuacute hmotnosť druheacuteho prvku suacute v pomere malyacutech celyacutech čiacutesiel

TERMODYNAMIKA V BIOLOGICKYacuteCH SYSTEacuteMOCH ndash REFERENČNEacute BODY

A Einstein bdquoKlasickaacute termodynamika je jedinaacute univerzaacutelna fyzikaacutelna teoacuteria v ktorej aplikovateľnosť jej zaacutekladnyacutech konceptov nebude nikdy narušenaacuteldquo

AS Eddington bdquoAk Vaša teoacuteria nie je v suacutelade s druhyacutem termodynamickyacutem zaacutekonom tak tuacuteto teoacuteriu nečakaacute nič ineacute len hlbokyacute neuacutespechldquo

MV Volkenstein bdquoFyzikaacutelne uvažovanie o ľubovoľnom systeacuteme vraacutetane biologickeacuteho začiacutena jeho fenomenologickyacutem termodynamickyacutem popisomldquo

Termodynamika študuje transformaacuteciu energie v makroskopickyacutech systeacutemoch a suacutečasne neposkytuje žiadne informaacutecie o mikroskopickom stave hmoty ani o ryacutechlosti procesov v systeacuteme

Termodynamickyacute popis systeacutemu je založenyacute na niekoľkyacutech relatiacutevne jednoduchyacutech zaacutekonoch

TERMODYNAMICKYacute SYSTEacuteM ndash BUNKA ndash ORGAacuteN ndash ORGANIZMUS Pod termodynamickyacutem systeacutemom rozumieme časť vesmiacuteru ktoryacute je ohraničenyacute

nejakou hranicou a je charakterizovanyacute určityacutemi termodynamickyacutemi vlastnosťami ktoreacute sa nazyacutevajuacute stavoveacute veličiny

Bunka ndash orgaacuten ndash organizmus predstavujuacute hranice systeacutemu cez ktoruacute sa mocircže vymieňať laacutetka a energie vo forme tepla a praacutece Biologickeacute systeacutemy suacute otvoreneacute termodynamickeacute systeacutemy ktoreacute vymieňajuacute s okoliacutem laacutetku aj energiu

Homeostaacuteza ndash stav termodynamickej rovnovaacutehy Biologickyacute systeacutem sa nachaacutedza v ustaacutelenom stave (angl steady state) - homeostaze

ak hodnoty termodynamickyacutech parametrov sa nemenia ale existuje tam tok laacutetky a energie medzi systeacutemom a okoliacutem (zdravyacute organizmus)

Tlak Objem Teplota Energia Laacutetkoveacute množstvo

TERMODYNAMICKEacute ZAacuteKONY

Tzv nultyacute zaacutekon termodynamiky (zaacutekon tepelnej rovnovaacutehy)

Ak objekt A je v tepelnej rovnovaacutehe s objektom B a objekt B sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom C tak potom aj objekt C sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom A

Inyacutemi slovami ak termodynamickeacute systeacutemy suacute vo fyzikaacutelnom kontakte tak v rovnovaacutežnom stave je teplota tyacutechto systeacutemov rovnakaacute

I TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ZACHOVANIA ENERGIE) Energia sa mocircže zmeniť z jednej formy na inuacute ale nemocircže samovoľne

vznikať ani zanikať (tento zaacutekon je empirickyacute) I termodynamickyacute zaacutekon daacuteva do suacutevisu teplo (Q) praacutecu (W) a vnuacutetornuacute

energiu (E) systeacutemu

∆ E = Q + W

alebo

d E = dQ + dW Teplo (Q) a praacuteca (W) - formy energie prostredniacutectvom ktoryacutech systeacutem

meniacute svoju vnuacutetornuacute energiu Teplo ndash neusporiadanaacute forma energie Praacuteca ndash usporiadanaacute forma energie (mechanickaacute chemickaacute elektrickaacute)

ENTALPIA Entalpia je stavovaacute funkcia determinujuacuteca teplo ktoreacute sa uvoľniacute resp absorbuje počas

reakcie pri konštantnom tlaku pričom nezaacutevisiacute od konkreacutetneho priebehu reakcie ale len od počiatočneacuteho a konečneacuteho stavu (Hessov zaacutekon)

p = konšt Qp = ∆ H entalpia H = E + pV

Zmeny entalpie A rarr B rArr ∆HAB = HB - HA A rarr B rarr C rArr ∆H = HC - HA = (HC - HB) + (HB - HA) = ∆HAB + HBC ΔH gt 0 - endotermickyacute proces ΔH lt 0 - exotermickyacute proces Štandardnaacute entalpia molekuacutel H0 Entalpia 1 molu molekuacutel pri štandardnyacutech podmienkach (

t=25deg C p=100 kPa) Tieto hodnoty suacute uvedeneacute v tabuľkaacutech Využitie tyacutechto hodnocirct pri určovaniacute zmien entalpie v chemickyacutech reakciaacutech

Reakčneacute teplo (∆HdegR298) sa rovnaacute suacutečtu zlučovaciacutech tepiel produktov (Σνi ∆Hdegzl298PROD) zmenšeneacutemu o suacutečet zlučovaciacutech tepiel reaktantov

(Σνi ∆Hdegzl298REAKT)

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 10: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

PRINCIacuteP METOacuteDY

Pomocou špeciaacutelnych termosenzorov meriame teplotu v takzvanyacutech referenčnyacutech bodoch tela

Na diagnostiku využiacutevame tieto referenčneacute body

- Bifurkaacutecia ľavej a pravej karotickej tepny (dva body)

- Ľavaacute a pravaacute axila (dva body)

- Umbilikaacutelna oblasť (jeden bod)

PODMIENKY NA MERANIE

Trvanie 3 minuacutety pre deti od 3-15 rokov 6 minuacutet pre skriacutening dospelyacutech 9 minuacutet v extreacutemnych priacutepadoch Manuaacutelne zadaacutevaneacute parametre Frekvencia pulzu Frekvencia dyacutechania Vaacuteha pacienta

Použiacutevanie neinvaziacutevneho analyzaacutetora nemaacute žiaden škodlivyacute vplyv na pacienta

Analyzaacutetor stanovuje skocircr uacutečinok prostredia na pacienta ako rozsah tohoto uacutečinku v korelaacutecii s tvorbou a vyžarovaniacutem teploty (entalpia a entropia energie)

ZLOŽENIE VZDUCHU V PROSTREDIacute

Jeden senzor počas diagnostiky meria atmosfeacuterickyacute tlak

Senzor na meranie teploty v referenčnyacutech bodoch

SENZOR NA MERANIE TEPLOTY

DS18B20 digitaacutelny teplomer umožňuje 9-bitoveacute až 12-bitoveacute merania stupňov Celzius

Rozsah pracovnyacutech teplocirct je od -55degC do +125degC s presnosťou plusmn05degC v rozsahu od -10degC do +85degC

Senzor na meranie teploty v referenčnyacutech bodoch

SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV

UKAacuteŽKA VYacuteSLEDKOV AMP

SPOCHYBŇOVANIE

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do

zaacutekladniacute školy Zaacutezrak Ale ne jde nejspiacuteš o hezky staryacute fiacutegl Před vyšetřeniacutem na přiacutestroji totiž

udělaacute dobře vyškolenaacute sestřička podrobnou anamneacutezu vyptaacute se na přiacuteznaky na předchoziacute i současneacute nemoci a vše poctivě zaznamenaacute do počiacutetače třeba i s přesnyacutemi uacutedaji o zdravotniacutem stavu pacienta pokud ten svěřiacute sestřičce svou kartu informačniacuteho systeacutemu ISIP A zaacutezračnaacute krabička snadno a bystře pomociacute vhodneacuteho expertniacuteho programu může proveacutest orientačniacute diagnoacutezu a podle niacute takeacute vytiskne seznam očekaacutevanyacutech chemickyacutech změn

Asi jsem ještě neřekl že v reklamniacutech materiaacutelech na webu nikde nezjistiacuteme co jsou to bdquobioaktivniacute bodyldquo a jak byly zjištěny

Končiacutem protože hromaděniacutem dalšiacutech a dalšiacutech argumentů je zbytečneacute posilovat to co je bdquoabsolutniacuteldquo jistotou totiž že analyzaacutetor AMP je nesmyslnyacute autoři šarlataacuteni a leacutekařštiacute propagaacutetoři v lepšiacutem přiacutepadě naivniacute důvěřivci

Ondřej Vrtiška Anatolije Vitalijeviče Malykhina - neurochirurga z Charkova kteryacute

metodu vyvinul Pronesl přednaacutešku v niacutež se to hemžilo odbornyacutemi vyacuterazy peptidovaacute vazba koenzymy oxidoreduktaacutezy laktaacutetdehydrogenaacutezy chaperony neurotransmitery mediaacutetory fosfolipidyhellip Vybaven polozapomenutyacutemi znalostmi z přednaacutešek z biochemie a fyziologie jsem měl pocit že jsou naacutem předčiacutetaacutena vysokoškolskaacute skripta Jen mi nějak uniklo jak dlouhyacute proslov souvisiacute s oněmi pěti čidly měřiacuteciacutemi teplotu

bdquo absence hodnověrnyacutech důkazů uacutečinnosti princip metody popiacuterajiacuteciacute zaacutekladniacute poznatky přiacuterodniacutech vědldquo

REFERENČNEacute bdquoBIOAKTIacuteVNE BODYldquo Čo suacute tie bdquobioaktiacutevne bodyldquo(uprednostňujeme označenie bdquoreferenčneacute body) a kde suacute umiestneneacute Malychin zvolil 5 bodov na ľudskom tele kde sa umiestňujuacute termosenzory Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny (dva

body) Praveacute a ľaveacute podpazušie (dva body) Pupok Regio paraumbilicalis (jeden bod)

BIFURKAacuteCIE PRAVEJ A ĽAVEJ KRČNEJ TEPNY

Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny ndash umiestnenie najdocircležitejšieho chemoreceptora tzv karotiacutedne teliesko (glomus caroticum)

Fernando De Castro (1925 ndash 1929) Laboratorio de Investigaciones Bioloacutegicas (Madrid Spain) študoval novyacutemi histologickyacutemi postupmy a jemnuacute štrukturu a inervaciu karotidneacuteho telieska Opisal jeho presnu lokalizaacuteciu Karotidne teliesko považoval za senzornyacute receptor (chemoreceptorov) glomulaacuternych buniek ktoreacute suacute špecificky určeneacute na detekciu zmien chemickeacuteho zloženia krve

Za hypoteacutezu chemoreceptorov bola v roku 1938 Corneille Heymans

udelenaacute Nobelova cena za Fyzioloacutegiu alebo Mediciacutenu

KAROTIacuteDNE TELIESKO

Karotiacutedne teliesko je bilateraacutelne umiestneneacute na bifurkaacutecii krčnej arteacuterii maacute najvaumlčšiacute pomer prietoku krvi k metabolizmu v tele (2000mlmin na 100g)

anatomicky a biochemicky veľmi zložityacute orgaacuten

Nielen že maacute bunky špecializujuacutece sa na sniacutemanie hladiny kysliacuteka ale v skutočnostisuacute to polymodaacutelne a veľmi citliveacute bunky na rocirczne druhy stimulov ako suacute tlak hyperkapnia acidoacuteza hyperkalieacutemia hyposmolalita cirkulujuacutece hormoacuteny hypertermia hypoglykeacutemia a na početneacute farmakologickeacute preparaacutety

CHEMORECEPTOR KAROTIacuteDNE TELIESKO

Anatomickaacute štruktuacutera karotiacutedneho telieska Karotiacutedne teliesko

tvoria dva typy buniek glomulaacuterne (typ I) a podporneacute (typ II) Glomulaacuterne bunky suacute neuronaacutelny druh ktoreacute suacute považovaneacute za hlavneacute bunky senzibilneacute na hypoxiu

Typ I

Typ II

Krvneacute kapilaacutery

NEURAacuteLNA REGULAacuteCIA DYacuteCHANIA

REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA

Frekvencia dyacutechania ndash zadaacutevame do AMP pred meraniacutem

Pulzovaacute frekvencia ndash zadaacutevame do AMP pred meraniacutem

Teplota ndash meriame priacutestrojom AMP

PLYNNYacute MESSENGER bdquoH2Sldquo

Glomulaacuterne bunky exprimujuacute cystation gama lyaacutezu (CSE) enzyacutem generujuacuteci H2S Hypoxia indukuje tvorbu H2S excitaacuteciu senzorov a stimuluje dyacutechanie ako odozvu na niacutezku hladinu O2

Bunky karotidneacuteho telieska senzibilneacute na kysliacutek ako aj krvneacute cievy dyacutechacie cesty a nadobličky iniciujuacute životne docircležituacute homeostaacutezu v odpovedi na hypoxiu a hypoxeacutemiu

The Journal of Experimental Biology 211 2727-2734 Published by The Company of Biologists 2008 doi101242jeb010066 Commentary - Hydrogen sulfide and oxygen sensing implications in cardiorespiratory control Kenneth R Olson

PLYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo

Hemoxigenaacuteza 2 (HO-2) štiepi hem na železo Fe biliverdiacuten (BV) a tiež CO v reakcii absoluacutetne zaacutevislej od molekulaacuterneho O2

HO-2 je exprimovanyacute na glomulaacuternych bunkaacutech karotiacutedneho telieska Glomulaacuterne bunky uvolňujuacute exitačneacute transmitery (NTR) zvaumlčšujuacutec tak

stimulaacuteciu nervovyacutech vzruchov karotiacutedneho sinus nervu CO inhibuje uvoľňovanie tyacutechto transmiterov prostredniacutectvom

autokrinneacuteho alebo parakrinneacuteho pocircsobenia na glomulaacuterne bunky Hypoxia teda priamo inhibuje HO-2 aktivitu prostredniacutectvom

zniacuteženia dostupnosti O2 čo vedie k zviacutešenej aktivite karotidneacuteho sinus nervu

PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo Neuronaacutelna NO-syntetaacuteza (nNOS) premieňa L-arginiacuten na NO a citruliacuten (cit)

nNOS je lokalizovanaacute na karotiacutednych siacutenus neuroacutenoch (CSN) ktoreacute majuacute synaptickyacute vstup na glomulaacuternych bunkaacutech

nNOS inhibujuacute akceleraacuteciu stimulaacutecie karotiacutedneho siacutenus nervu prostredniacutectvom odstraacutenenia tonickej inhibiacutecie fyziologickyacutech aktiviacutet pomocou NO na glomulaacuterne bunky NO z karotiacutednych siacutenus neuroacutenov reguluje glomulaacuterne bunky ako spaumltnyacute messenger Hypoxia zvaumlčšuje sekreacuteciu glomulaacuternych buniek a stimulaacuteciu karotidneacuteho siacutenus nervu

CONO ndash HO-2nNOS fyziologicky inhibujuacute aktivity karotidneacuteho telieska

Normoxia verzus

Hypoxia

NO CO H2S ndash PLYNNEacute MESSENGERY ndash AKUacuteTNA REGULAacuteCIA O2 - KAROTIacuteDNE TELIESKO

Molekulaacuterny kysliacutek O2 (označenyacute šiacutepkami )

O2 verzus Tb

U potkanov počas progresiacutevnej hypoxie indukovanej krokovyacutemi zmenami v FIO2 (FIO2 21 17 14 12 a 10) pri teplote okolia Tam 25 15 a 5 degC sa pozorovalo zniacuteženie teploty jadra tela Tb ktoreacute dosahovalo

027 degCmlminkg spotrebovaneacuteho kysliacuteka (VO2) nezaacutevisle na Tam FIO2 ndash frakčnaacute koncentraacutecia kysliacuteka vo vdychovanom vzduchu

Respir Physiol 1994 June 97(1)79-91 Ventilatory and metabolic responses to cold and CO-induced hypoxia in awake rats Gautier H Bonora M

PARAUMBILIKUM Dreň nadobličiek - efektorovyacute orgaacuten sympatikoadrenaacutelneho systeacutemu -

produkuje adrenaliacuten a v menšej miere noradrenaliacuten priamo reaguje na určiteacute stresory - hypoxia a hypoglykeacutemia

Dreň nadobličiek je inervovanaacute senzitiacutevnymi vlaacuteknami spinaacutelnych a vagovyacutech aferentnyacutech neuroacutenov

Dreň nadobličiek sluacuteži aj ako chemosenzor

DREŇ NADOBLIČIEK Chromafiacutenovaacute bunka

Exocytoacuteza

Tyroziacutenovyacute metabolizmus

SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU

Tyroziacuten je metabolizovanyacute na L-DOPA naacutesledne cez dopamiacuten na nor-epinefriacuten Tento proces prebieha za priacutetomnosti molekulaacuterneho kysliacuteka O2 (označeneacute šiacutepkami )

REGULAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU

Nervovaacute regulaacutecia Ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu rovnako ako jeho sila suacute v raacutemci dvoch kardiovaskulaacuternych centier autonoacutemneho nervoveacuteho systeacutemu Tieto centraacute suacute umiestneneacute v hornej časti ventraacutelnej steny predĺženej miechy Hormonaacutelna regulaacutecia Skladaacute sa z dvoch amiacutenovyacutech hormoacutenov - epinefriacutenu (adrenaliacuten) a norepinefriacutenu

(noradrenaliacuten) ktoreacute suacute vylučovaneacute z drene nadobličiek Oba hormoacuteny akcelerujuacute ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu ale pocircsobia v rocircznych

podmienkach Epinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep počas bdquonuacutedzovyacutechldquo podmienok zatiaľčo norepinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep za normaacutelnych podmienok

ZAacuteKONY

POUŽITEacute PRI VYacutePOČTE

CHEMICKYacuteCH A FYZIOLOGICKYacuteCH

PARAMETROV KRVI

A JEDNOTLIVYacuteCH ORGAacuteNOV

RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY Fyzikaacutelna cheacutemia skuacutema ryacutechlosti prebiehajuacutecich chemickyacutech zmien (reakcii) a faktory vplyacutevajuacutece na

tuacuteto ryacutechlosť ndash chemickaacute kinetika

aA + bB rarr dD + fF Všeobecne sa akceptuje pojem že ryacutechlosť charakterizujeme zmenou parametra v čase Pri chemickej

reakcii prebieha zmena množstva laacutetok ni Ak chceme vedieť či danaacute reakcia prebieha v reaktore ndash bunke

Molaacuterna koncentracia Сi = niV Potom ryacutechlosť chemickej reakcii i-komponentu ri - sa doteraz nazyacutevala reakčnou ryacutechlosťou V suacutečasnosti sa pre tuacuteto veličinu zaviedlo označenie

ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky A a zaacutevisiacute od povahy reagujuacutecich laacutetok (skupenstvo) od teploty a od koncentraacutecie V reakčnej kinetike sa zaviedol spocircsob vyjadrovať chemickeacute rovnice v anulovanom tvare ktoryacute vo

všeobecnosti maacute tvar

νAA + νBB + νDD + = 0 ν - stechiometrickyacute koeficient pri vyacutechodickovyacutech laacutetkach majuacute (-) hodnotu

LAacuteTKA ndash SUacuteSTAVA

Jednou z foriem existencie hmoty je laacutetka Laacutetka sa skladaacute z častiacutec ktoreacute majuacute určituacute pokojovuacute hmotnosť alebo inak za laacutetku považujeme suacutebor elementaacuternych častiacutec (elektroacutenov protoacutenov neutroacutenov a i) zoskupenia atoacutemov molekuacutel a ioacutenov koloidneacute častice a rocirczne makroskopickeacute uacutetvary v rozličnyacutech skupenskyacutech stavoch

Množstvo laacutetky priestorovo ohraničeneacute vyznačujuacutece sa určityacutem geometrickyacutem tvarom je teleso

Suacutestava (systeacutem) je časť priestoru oddelenaacute od okolia skutočnyacutem alebo myslenyacutem rozhraniacutem V suacutestave mocircže byť laacutetka alebo zmes chemickyacutech laacutetok ktoreacute predstavujuacute jej zložky Suacutestava je definovanaacute tyacutem že udaacuteme čo do nej patriacute Suacutestavy mocircžu byť homogeacutenne alebo heterogeacutenne

Faacuteza je homogeacutenna časť heterogeacutennej suacutestavy od inej časti fyzikaacutelne oddelenaacute a ohraničenaacute rozhraniacutem

Chemicky čistaacute laacutetka alebo chemickeacute indiviacuteduum je chemickaacute laacutetka určityacutech fyzikaacutelnych a chemickyacutech vlastnostiacute ktoreacute sa nemenia a jeho zloženie je vyjadreneacute chemickyacutem vzorcom

ZAacuteKON UacuteČINKU HMOTNOSTI (GULDBERG-WAAGOV ZAacuteKON) zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

homogeacutenna reakcia v plynnej faacuteze alebo v roztoku

A + B rarr C Ak maacute taacuteto reakcia prebiehať je nevyhnutneacute aby sa častice laacutetok A a B stretli Ryacutechlosť

priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C bude prirodzene tyacutem vyššia čiacutem tieto stretnutia bude častejšie (aktiacutevna zražka) Ak zvyacutešime n-kraacutet koncentraacuteciu laacutetky A (alebo B) pri nezmenenej koncentraacutecii laacutetky B (alebo A) zvyacutešime n-kraacutet aj pravdepodobnosť stretnutia častiacutec A a B a ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C sa n-kraacutet zvyacuteši Ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C je priamo uacutemernaacute suacutečinu koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

rc = k[A][B] k - koeficient uacutemernosti je veličina pri danej teplote staacutela a označuje sa ako ryacutechlostnaacute

konštanta Jej hodnota udaacuteva ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C pri jednotkovej koncentraacutecii vyacutechodiskovyacutech laacutetok

[B] - koncentraacutecie priacuteslušnyacutech laacutetok v danom okamihu

Uvažujme o vratnej reakcii ktoraacute prebieha v roztoku medzi vyacutechodiskovyacutemi laacutetkami A a B za vzniku reakčnyacutech produktov C a D

A + B C + D Protismerneacute šiacutepky vyjadrujuacute že reakcia prebieha suacutečasne obidvoma smermi Podľa zaacutekona uacutečinku

hmotnosti platiacute pre ryacutechlosť r+1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky A a B

r+1 = k+1[A][B] a pre ryacutechlosť r-1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky C a D

r-1 = k-1[C][D] Koncentraacutecia jednotlivyacutech laacutetok sa v priebehu reakcie plynulo meniacute rarr musia sa meniť aj ryacutechlosti r+1 a

r-1 Koncentraacutecia vyacutechodiskovyacutech laacutetok A a B sa postupne zmenšuje preto sa ryacutechlosť r+1 znižuje Koncentraacutecia reakčnyacutech produktov C a D sa zvaumlčšuje takže ryacutechlosť r-1 sa zvyšuje Ak sa ryacutechlosti obidvoch protichodnyacutech reakciiacute vyrovnajuacute ustaacuteli sa chemickaacute rovnovaacuteha pri ktorej za časovuacute jednotku vznikne takeacute množstvo reakčnyacutech produktov C a D akeacute sa opaumltovne rozložiacute na vyacutechodiskoveacute laacutetky A a B Z rovnovaacutežnej podmienky r+1 = r-1 vyplyacuteva pre koncentraacutecie všetkyacutech reakčnyacutech zložiek za rovnovaacutežneho stavu vzťah

k+1[A][B] = k-1[C][D] ktoryacute sa mocircže piacutesať v tvare

Taacuteto rovnica vyjadruje že pomer suacutečinu rovnovaacutežnych koncentraacuteciiacute reakčnyacutech produktov a suacutečinu koncentraacuteciiacute vyacutechodiskovyacutech laacutetok maacute za danej teploty konštantnuacute hodnotu (Guldberg-Waagov zaacutekon) Kc - definovanaacute rovnovaacutežnymi koncentraacuteciami a nazyacuteva sa rovnovaacutežna konštanta Jej hodnota pre danuacute chemickuacute reakciu zaacutevisiacute iba od teploty pri ktorej reakcia prebieha

ZAacuteVISLOSŤ RYacuteCHLOSTI REAKCIE OD TEPLOTY Mimoriadne docircležityacutem činiteľom ktoryacute ovplyvňuje ryacutechlosť chemickyacutech reakciiacute je teplota Vzrast ryacutechlosti reakcie so

zvyšovaniacutem teploty je spocircsobenyacute vzrastom ryacutechlosti neusporiadaneacuteho pohybu molekuacutel a tyacutem aj pravdepodobnosť ich vzaacutejomnyacutech zraacutežok Avšak podľa kinetickej teoacuterie plynov je počet zraacutežok uacutemernyacute odmocnine z absoluacutetnej teploty kyacutem ryacutechlosť reakcie rastie s teplotou exponenciaacutelne teda oveľa ryacutechlejšie Tento zdanlivyacute nesuacutelad sa vysvetľuje tyacutem že molekuly mocircžu pri zraacutežke reagovať jedine vtedy ak majuacute určityacute minimaacutelny obsah energie ktoryacute sa nazyacuteva aktivačnaacute energia Ea

Vzťah medzi aktivačnou energiou a reakčnou ryacutechlosťou našiel v r 1899 Arrhenius definovaniacutem ryacutechlostnej konštanty k

k = A e- (Ea RT)

lnk = lnA - EaRT A R a Ea suacute konštanty ktoreacute nezaacutevisia od teploty

R - univerzaacutelna plynovaacute konštanta

Ea - experimentaacutelna aktivačnaacute energia

(nutnaacute energia ktoruacute musiacute mať časticamolekula

aby mohla za danyacutech podmienok vstuacutepiť do

reakcie) [kJmol]

T - absoluacutetna teplota

e - zaacuteklad prirodzeneacuteho logaritmu Arrhenius

lnk = f (1T) tgα = - ЕaR

HETEROGEacuteNNE PROCESY D rarr S rarr R rarr P Charakteristickou črtou postupnyacutech procesov je to že celkovaacute ryacutechlosť procesu je

determinovanaacute ryacutechlosťou najpomalšieho štaacutedia ndash limitujuacutece štaacutedium Ak chceme s intenziacutevniť naacuteslednosť postupnyacutech procesov je nevyhnutne zvyacutešiť ryacutechlosť ich limitujuacutecich štaacutediiacute

Prveacute štaacutedium heterogeacutenneho chemickeacuteho procesu (D) ndash Difuacutezia Difuacutezia ndash samovoľnyacute proces premiestnenia častiacutec z oblasti vyššej koncentraacutecie do oblasti s nižšou koncentraacuteciou na uacutekor ich chaotickeacuteho pohybu Otaacutezka ndash zodpovedaacute tento proces II počiatku termodynamiky

Druheacute štaacutedium heterogeacutenneho procesu (S) ndash proces sorpcie (pohltenia) Absorpcia ndash keď hranica rozdielu faacutez v systeacuteme je kvapalina Adsorpcia ndash na povrchu tuhej laacutetky

Tretie štaacutedium heterogeacutenneho procesu (R) je chemickaacute reakcia medzi absorbovanyacutemiadsorbovanyacutemi molekulami

RYacuteCHLOSŤ PROCESU DIFUacuteZIE JE DEFINOVANAacute PRVYacuteM ZAacuteKONOM FICKA

dn dt = -DS dC dx Fickov zaacutekon je empirickyacute zaacutekon ktoryacute vyjadruje skutočnosť že tok častiacutec cez povrch je priamo

uacutemernyacute koncentračneacutemu gradientu D - difuacutezny koeficient ([D]=m2s-1) je zaacutevislyacute len od teploty analogickyacute ako rovnica Arheniusa

pričom energia aktivaacutecii difuacutezie ED je menšia než energia aktivaacutecie chemickej reakcie EA

Difuacutezia v jednom smere J = -Dpartcpartx Difuacutezia v 3D priestore J = -Dgrad c Priacutebuzneacute zaacutekony Fourierov - tok tepla je uacutemernyacute gradientu teploty Ohmov - elektrickyacute pruacuted je uacutemernyacute rozdielu elektrickyacutech potenciaacutelov Všetky tri zaacutekony suacute empirickeacute a vyjadrujuacute skutočnosť že tok častiacutec (tepla pruacutedu) je lineaacuterne zaacutevislyacute od hnacej sily (z angl driving force) ktoraacute ho vyvolaacuteva

J = Lf f - hnacia sila L-koeficient uacutemernosti

Adolf Fick

ZAacuteKON ZACHOVANIA HMOTNOSTI Experimenty dokaacutezali že hmotnosť uzavretej (izolovanej)

suacutestavy je konštantnaacute a nezaacutevisiacute od zmien ktoreacute v tejto suacutestave prebiehajuacute

Celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v reaktantoch musiacute byť rovnakyacute ako celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v produktoch

Je to jeden z najvyacuteznamnejšiacutech a najvšeobecnejšiacutech priacuterodnyacutech zaacutekonov Pocircvodne ho nezaacutevisle od seba formulovali Lomonosov a Lavoisier ako zaacutekon zachovania vaacutehy laacutetok v chemickyacutech reakciaacutech

Chemickou reakciou hmota nezanikaacute ani nevznikaacute iba meniacute svoju formu

Zaacutekon zachovania hmotnosti sum m = konšt

Michail V Lomonosov

Antoine L Lavoisier

ZAacuteKON STAacuteLYCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov bol objavenyacute v roku 1799 - francuacutezsky chemik Joseph Louis Proust

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov hovoriacute

K tomuto zaacuteveru J L Proust dospel na zaacuteklade synteacutez a analyacutez množstva chemickyacutech zluacutečeniacuten Nezaacutevisle od J L Prousta ho v roku 1803 sformuloval a vysvetlil aj Angličan J Dalton

Zloženie chemickej zluacutečeniny je vždy rovnakeacute a nezaacutevisiacute od spocircsobu priacutepravy danej zluacutečeniny

Joseph L Proust

ZAacuteKON NAacuteSOBNYacuteCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV V roku 1803 J Dalton vyjadril zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov

Zistil že prvky sa mocircžu zlučovať v jednom dvoch alebo viaceryacutech pomeroch svojich hmotnostiacute

Priacuteklad oxidy dusiacuteka N2O ndash oxid dusnyacute N O = 1 0571 NO ndash oxid dusnatyacute N O = 1 1142 pomer 0571 1142 = 1 2 N2O3 ndash oxid dusityacute N O = 1 1713 pomer 0571 1713 = 1 3 Na jednotkovuacute hmotnosť dusiacuteka N v jednotlivyacutech oxidoch pripadaacute určityacute počet jednotiek hmotnosti kysliacuteka O

Ak dva prvky tvoria navzaacutejom niekoľko zluacutečeniacuten hmotnosti jedneacuteho prvku pripadajuacutece v nich na jednu a tuacute istuacute hmotnosť druheacuteho prvku suacute v pomere malyacutech celyacutech čiacutesiel

TERMODYNAMIKA V BIOLOGICKYacuteCH SYSTEacuteMOCH ndash REFERENČNEacute BODY

A Einstein bdquoKlasickaacute termodynamika je jedinaacute univerzaacutelna fyzikaacutelna teoacuteria v ktorej aplikovateľnosť jej zaacutekladnyacutech konceptov nebude nikdy narušenaacuteldquo

AS Eddington bdquoAk Vaša teoacuteria nie je v suacutelade s druhyacutem termodynamickyacutem zaacutekonom tak tuacuteto teoacuteriu nečakaacute nič ineacute len hlbokyacute neuacutespechldquo

MV Volkenstein bdquoFyzikaacutelne uvažovanie o ľubovoľnom systeacuteme vraacutetane biologickeacuteho začiacutena jeho fenomenologickyacutem termodynamickyacutem popisomldquo

Termodynamika študuje transformaacuteciu energie v makroskopickyacutech systeacutemoch a suacutečasne neposkytuje žiadne informaacutecie o mikroskopickom stave hmoty ani o ryacutechlosti procesov v systeacuteme

Termodynamickyacute popis systeacutemu je založenyacute na niekoľkyacutech relatiacutevne jednoduchyacutech zaacutekonoch

TERMODYNAMICKYacute SYSTEacuteM ndash BUNKA ndash ORGAacuteN ndash ORGANIZMUS Pod termodynamickyacutem systeacutemom rozumieme časť vesmiacuteru ktoryacute je ohraničenyacute

nejakou hranicou a je charakterizovanyacute určityacutemi termodynamickyacutemi vlastnosťami ktoreacute sa nazyacutevajuacute stavoveacute veličiny

Bunka ndash orgaacuten ndash organizmus predstavujuacute hranice systeacutemu cez ktoruacute sa mocircže vymieňať laacutetka a energie vo forme tepla a praacutece Biologickeacute systeacutemy suacute otvoreneacute termodynamickeacute systeacutemy ktoreacute vymieňajuacute s okoliacutem laacutetku aj energiu

Homeostaacuteza ndash stav termodynamickej rovnovaacutehy Biologickyacute systeacutem sa nachaacutedza v ustaacutelenom stave (angl steady state) - homeostaze

ak hodnoty termodynamickyacutech parametrov sa nemenia ale existuje tam tok laacutetky a energie medzi systeacutemom a okoliacutem (zdravyacute organizmus)

Tlak Objem Teplota Energia Laacutetkoveacute množstvo

TERMODYNAMICKEacute ZAacuteKONY

Tzv nultyacute zaacutekon termodynamiky (zaacutekon tepelnej rovnovaacutehy)

Ak objekt A je v tepelnej rovnovaacutehe s objektom B a objekt B sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom C tak potom aj objekt C sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom A

Inyacutemi slovami ak termodynamickeacute systeacutemy suacute vo fyzikaacutelnom kontakte tak v rovnovaacutežnom stave je teplota tyacutechto systeacutemov rovnakaacute

I TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ZACHOVANIA ENERGIE) Energia sa mocircže zmeniť z jednej formy na inuacute ale nemocircže samovoľne

vznikať ani zanikať (tento zaacutekon je empirickyacute) I termodynamickyacute zaacutekon daacuteva do suacutevisu teplo (Q) praacutecu (W) a vnuacutetornuacute

energiu (E) systeacutemu

∆ E = Q + W

alebo

d E = dQ + dW Teplo (Q) a praacuteca (W) - formy energie prostredniacutectvom ktoryacutech systeacutem

meniacute svoju vnuacutetornuacute energiu Teplo ndash neusporiadanaacute forma energie Praacuteca ndash usporiadanaacute forma energie (mechanickaacute chemickaacute elektrickaacute)

ENTALPIA Entalpia je stavovaacute funkcia determinujuacuteca teplo ktoreacute sa uvoľniacute resp absorbuje počas

reakcie pri konštantnom tlaku pričom nezaacutevisiacute od konkreacutetneho priebehu reakcie ale len od počiatočneacuteho a konečneacuteho stavu (Hessov zaacutekon)

p = konšt Qp = ∆ H entalpia H = E + pV

Zmeny entalpie A rarr B rArr ∆HAB = HB - HA A rarr B rarr C rArr ∆H = HC - HA = (HC - HB) + (HB - HA) = ∆HAB + HBC ΔH gt 0 - endotermickyacute proces ΔH lt 0 - exotermickyacute proces Štandardnaacute entalpia molekuacutel H0 Entalpia 1 molu molekuacutel pri štandardnyacutech podmienkach (

t=25deg C p=100 kPa) Tieto hodnoty suacute uvedeneacute v tabuľkaacutech Využitie tyacutechto hodnocirct pri určovaniacute zmien entalpie v chemickyacutech reakciaacutech

Reakčneacute teplo (∆HdegR298) sa rovnaacute suacutečtu zlučovaciacutech tepiel produktov (Σνi ∆Hdegzl298PROD) zmenšeneacutemu o suacutečet zlučovaciacutech tepiel reaktantov

(Σνi ∆Hdegzl298REAKT)

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 11: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

PODMIENKY NA MERANIE

Trvanie 3 minuacutety pre deti od 3-15 rokov 6 minuacutet pre skriacutening dospelyacutech 9 minuacutet v extreacutemnych priacutepadoch Manuaacutelne zadaacutevaneacute parametre Frekvencia pulzu Frekvencia dyacutechania Vaacuteha pacienta

Použiacutevanie neinvaziacutevneho analyzaacutetora nemaacute žiaden škodlivyacute vplyv na pacienta

Analyzaacutetor stanovuje skocircr uacutečinok prostredia na pacienta ako rozsah tohoto uacutečinku v korelaacutecii s tvorbou a vyžarovaniacutem teploty (entalpia a entropia energie)

ZLOŽENIE VZDUCHU V PROSTREDIacute

Jeden senzor počas diagnostiky meria atmosfeacuterickyacute tlak

Senzor na meranie teploty v referenčnyacutech bodoch

SENZOR NA MERANIE TEPLOTY

DS18B20 digitaacutelny teplomer umožňuje 9-bitoveacute až 12-bitoveacute merania stupňov Celzius

Rozsah pracovnyacutech teplocirct je od -55degC do +125degC s presnosťou plusmn05degC v rozsahu od -10degC do +85degC

Senzor na meranie teploty v referenčnyacutech bodoch

SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV

UKAacuteŽKA VYacuteSLEDKOV AMP

SPOCHYBŇOVANIE

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do

zaacutekladniacute školy Zaacutezrak Ale ne jde nejspiacuteš o hezky staryacute fiacutegl Před vyšetřeniacutem na přiacutestroji totiž

udělaacute dobře vyškolenaacute sestřička podrobnou anamneacutezu vyptaacute se na přiacuteznaky na předchoziacute i současneacute nemoci a vše poctivě zaznamenaacute do počiacutetače třeba i s přesnyacutemi uacutedaji o zdravotniacutem stavu pacienta pokud ten svěřiacute sestřičce svou kartu informačniacuteho systeacutemu ISIP A zaacutezračnaacute krabička snadno a bystře pomociacute vhodneacuteho expertniacuteho programu může proveacutest orientačniacute diagnoacutezu a podle niacute takeacute vytiskne seznam očekaacutevanyacutech chemickyacutech změn

Asi jsem ještě neřekl že v reklamniacutech materiaacutelech na webu nikde nezjistiacuteme co jsou to bdquobioaktivniacute bodyldquo a jak byly zjištěny

Končiacutem protože hromaděniacutem dalšiacutech a dalšiacutech argumentů je zbytečneacute posilovat to co je bdquoabsolutniacuteldquo jistotou totiž že analyzaacutetor AMP je nesmyslnyacute autoři šarlataacuteni a leacutekařštiacute propagaacutetoři v lepšiacutem přiacutepadě naivniacute důvěřivci

Ondřej Vrtiška Anatolije Vitalijeviče Malykhina - neurochirurga z Charkova kteryacute

metodu vyvinul Pronesl přednaacutešku v niacutež se to hemžilo odbornyacutemi vyacuterazy peptidovaacute vazba koenzymy oxidoreduktaacutezy laktaacutetdehydrogenaacutezy chaperony neurotransmitery mediaacutetory fosfolipidyhellip Vybaven polozapomenutyacutemi znalostmi z přednaacutešek z biochemie a fyziologie jsem měl pocit že jsou naacutem předčiacutetaacutena vysokoškolskaacute skripta Jen mi nějak uniklo jak dlouhyacute proslov souvisiacute s oněmi pěti čidly měřiacuteciacutemi teplotu

bdquo absence hodnověrnyacutech důkazů uacutečinnosti princip metody popiacuterajiacuteciacute zaacutekladniacute poznatky přiacuterodniacutech vědldquo

REFERENČNEacute bdquoBIOAKTIacuteVNE BODYldquo Čo suacute tie bdquobioaktiacutevne bodyldquo(uprednostňujeme označenie bdquoreferenčneacute body) a kde suacute umiestneneacute Malychin zvolil 5 bodov na ľudskom tele kde sa umiestňujuacute termosenzory Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny (dva

body) Praveacute a ľaveacute podpazušie (dva body) Pupok Regio paraumbilicalis (jeden bod)

BIFURKAacuteCIE PRAVEJ A ĽAVEJ KRČNEJ TEPNY

Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny ndash umiestnenie najdocircležitejšieho chemoreceptora tzv karotiacutedne teliesko (glomus caroticum)

Fernando De Castro (1925 ndash 1929) Laboratorio de Investigaciones Bioloacutegicas (Madrid Spain) študoval novyacutemi histologickyacutemi postupmy a jemnuacute štrukturu a inervaciu karotidneacuteho telieska Opisal jeho presnu lokalizaacuteciu Karotidne teliesko považoval za senzornyacute receptor (chemoreceptorov) glomulaacuternych buniek ktoreacute suacute špecificky určeneacute na detekciu zmien chemickeacuteho zloženia krve

Za hypoteacutezu chemoreceptorov bola v roku 1938 Corneille Heymans

udelenaacute Nobelova cena za Fyzioloacutegiu alebo Mediciacutenu

KAROTIacuteDNE TELIESKO

Karotiacutedne teliesko je bilateraacutelne umiestneneacute na bifurkaacutecii krčnej arteacuterii maacute najvaumlčšiacute pomer prietoku krvi k metabolizmu v tele (2000mlmin na 100g)

anatomicky a biochemicky veľmi zložityacute orgaacuten

Nielen že maacute bunky špecializujuacutece sa na sniacutemanie hladiny kysliacuteka ale v skutočnostisuacute to polymodaacutelne a veľmi citliveacute bunky na rocirczne druhy stimulov ako suacute tlak hyperkapnia acidoacuteza hyperkalieacutemia hyposmolalita cirkulujuacutece hormoacuteny hypertermia hypoglykeacutemia a na početneacute farmakologickeacute preparaacutety

CHEMORECEPTOR KAROTIacuteDNE TELIESKO

Anatomickaacute štruktuacutera karotiacutedneho telieska Karotiacutedne teliesko

tvoria dva typy buniek glomulaacuterne (typ I) a podporneacute (typ II) Glomulaacuterne bunky suacute neuronaacutelny druh ktoreacute suacute považovaneacute za hlavneacute bunky senzibilneacute na hypoxiu

Typ I

Typ II

Krvneacute kapilaacutery

NEURAacuteLNA REGULAacuteCIA DYacuteCHANIA

REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA

Frekvencia dyacutechania ndash zadaacutevame do AMP pred meraniacutem

Pulzovaacute frekvencia ndash zadaacutevame do AMP pred meraniacutem

Teplota ndash meriame priacutestrojom AMP

PLYNNYacute MESSENGER bdquoH2Sldquo

Glomulaacuterne bunky exprimujuacute cystation gama lyaacutezu (CSE) enzyacutem generujuacuteci H2S Hypoxia indukuje tvorbu H2S excitaacuteciu senzorov a stimuluje dyacutechanie ako odozvu na niacutezku hladinu O2

Bunky karotidneacuteho telieska senzibilneacute na kysliacutek ako aj krvneacute cievy dyacutechacie cesty a nadobličky iniciujuacute životne docircležituacute homeostaacutezu v odpovedi na hypoxiu a hypoxeacutemiu

The Journal of Experimental Biology 211 2727-2734 Published by The Company of Biologists 2008 doi101242jeb010066 Commentary - Hydrogen sulfide and oxygen sensing implications in cardiorespiratory control Kenneth R Olson

PLYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo

Hemoxigenaacuteza 2 (HO-2) štiepi hem na železo Fe biliverdiacuten (BV) a tiež CO v reakcii absoluacutetne zaacutevislej od molekulaacuterneho O2

HO-2 je exprimovanyacute na glomulaacuternych bunkaacutech karotiacutedneho telieska Glomulaacuterne bunky uvolňujuacute exitačneacute transmitery (NTR) zvaumlčšujuacutec tak

stimulaacuteciu nervovyacutech vzruchov karotiacutedneho sinus nervu CO inhibuje uvoľňovanie tyacutechto transmiterov prostredniacutectvom

autokrinneacuteho alebo parakrinneacuteho pocircsobenia na glomulaacuterne bunky Hypoxia teda priamo inhibuje HO-2 aktivitu prostredniacutectvom

zniacuteženia dostupnosti O2 čo vedie k zviacutešenej aktivite karotidneacuteho sinus nervu

PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo Neuronaacutelna NO-syntetaacuteza (nNOS) premieňa L-arginiacuten na NO a citruliacuten (cit)

nNOS je lokalizovanaacute na karotiacutednych siacutenus neuroacutenoch (CSN) ktoreacute majuacute synaptickyacute vstup na glomulaacuternych bunkaacutech

nNOS inhibujuacute akceleraacuteciu stimulaacutecie karotiacutedneho siacutenus nervu prostredniacutectvom odstraacutenenia tonickej inhibiacutecie fyziologickyacutech aktiviacutet pomocou NO na glomulaacuterne bunky NO z karotiacutednych siacutenus neuroacutenov reguluje glomulaacuterne bunky ako spaumltnyacute messenger Hypoxia zvaumlčšuje sekreacuteciu glomulaacuternych buniek a stimulaacuteciu karotidneacuteho siacutenus nervu

CONO ndash HO-2nNOS fyziologicky inhibujuacute aktivity karotidneacuteho telieska

Normoxia verzus

Hypoxia

NO CO H2S ndash PLYNNEacute MESSENGERY ndash AKUacuteTNA REGULAacuteCIA O2 - KAROTIacuteDNE TELIESKO

Molekulaacuterny kysliacutek O2 (označenyacute šiacutepkami )

O2 verzus Tb

U potkanov počas progresiacutevnej hypoxie indukovanej krokovyacutemi zmenami v FIO2 (FIO2 21 17 14 12 a 10) pri teplote okolia Tam 25 15 a 5 degC sa pozorovalo zniacuteženie teploty jadra tela Tb ktoreacute dosahovalo

027 degCmlminkg spotrebovaneacuteho kysliacuteka (VO2) nezaacutevisle na Tam FIO2 ndash frakčnaacute koncentraacutecia kysliacuteka vo vdychovanom vzduchu

Respir Physiol 1994 June 97(1)79-91 Ventilatory and metabolic responses to cold and CO-induced hypoxia in awake rats Gautier H Bonora M

PARAUMBILIKUM Dreň nadobličiek - efektorovyacute orgaacuten sympatikoadrenaacutelneho systeacutemu -

produkuje adrenaliacuten a v menšej miere noradrenaliacuten priamo reaguje na určiteacute stresory - hypoxia a hypoglykeacutemia

Dreň nadobličiek je inervovanaacute senzitiacutevnymi vlaacuteknami spinaacutelnych a vagovyacutech aferentnyacutech neuroacutenov

Dreň nadobličiek sluacuteži aj ako chemosenzor

DREŇ NADOBLIČIEK Chromafiacutenovaacute bunka

Exocytoacuteza

Tyroziacutenovyacute metabolizmus

SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU

Tyroziacuten je metabolizovanyacute na L-DOPA naacutesledne cez dopamiacuten na nor-epinefriacuten Tento proces prebieha za priacutetomnosti molekulaacuterneho kysliacuteka O2 (označeneacute šiacutepkami )

REGULAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU

Nervovaacute regulaacutecia Ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu rovnako ako jeho sila suacute v raacutemci dvoch kardiovaskulaacuternych centier autonoacutemneho nervoveacuteho systeacutemu Tieto centraacute suacute umiestneneacute v hornej časti ventraacutelnej steny predĺženej miechy Hormonaacutelna regulaacutecia Skladaacute sa z dvoch amiacutenovyacutech hormoacutenov - epinefriacutenu (adrenaliacuten) a norepinefriacutenu

(noradrenaliacuten) ktoreacute suacute vylučovaneacute z drene nadobličiek Oba hormoacuteny akcelerujuacute ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu ale pocircsobia v rocircznych

podmienkach Epinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep počas bdquonuacutedzovyacutechldquo podmienok zatiaľčo norepinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep za normaacutelnych podmienok

ZAacuteKONY

POUŽITEacute PRI VYacutePOČTE

CHEMICKYacuteCH A FYZIOLOGICKYacuteCH

PARAMETROV KRVI

A JEDNOTLIVYacuteCH ORGAacuteNOV

RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY Fyzikaacutelna cheacutemia skuacutema ryacutechlosti prebiehajuacutecich chemickyacutech zmien (reakcii) a faktory vplyacutevajuacutece na

tuacuteto ryacutechlosť ndash chemickaacute kinetika

aA + bB rarr dD + fF Všeobecne sa akceptuje pojem že ryacutechlosť charakterizujeme zmenou parametra v čase Pri chemickej

reakcii prebieha zmena množstva laacutetok ni Ak chceme vedieť či danaacute reakcia prebieha v reaktore ndash bunke

Molaacuterna koncentracia Сi = niV Potom ryacutechlosť chemickej reakcii i-komponentu ri - sa doteraz nazyacutevala reakčnou ryacutechlosťou V suacutečasnosti sa pre tuacuteto veličinu zaviedlo označenie

ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky A a zaacutevisiacute od povahy reagujuacutecich laacutetok (skupenstvo) od teploty a od koncentraacutecie V reakčnej kinetike sa zaviedol spocircsob vyjadrovať chemickeacute rovnice v anulovanom tvare ktoryacute vo

všeobecnosti maacute tvar

νAA + νBB + νDD + = 0 ν - stechiometrickyacute koeficient pri vyacutechodickovyacutech laacutetkach majuacute (-) hodnotu

LAacuteTKA ndash SUacuteSTAVA

Jednou z foriem existencie hmoty je laacutetka Laacutetka sa skladaacute z častiacutec ktoreacute majuacute určituacute pokojovuacute hmotnosť alebo inak za laacutetku považujeme suacutebor elementaacuternych častiacutec (elektroacutenov protoacutenov neutroacutenov a i) zoskupenia atoacutemov molekuacutel a ioacutenov koloidneacute častice a rocirczne makroskopickeacute uacutetvary v rozličnyacutech skupenskyacutech stavoch

Množstvo laacutetky priestorovo ohraničeneacute vyznačujuacutece sa určityacutem geometrickyacutem tvarom je teleso

Suacutestava (systeacutem) je časť priestoru oddelenaacute od okolia skutočnyacutem alebo myslenyacutem rozhraniacutem V suacutestave mocircže byť laacutetka alebo zmes chemickyacutech laacutetok ktoreacute predstavujuacute jej zložky Suacutestava je definovanaacute tyacutem že udaacuteme čo do nej patriacute Suacutestavy mocircžu byť homogeacutenne alebo heterogeacutenne

Faacuteza je homogeacutenna časť heterogeacutennej suacutestavy od inej časti fyzikaacutelne oddelenaacute a ohraničenaacute rozhraniacutem

Chemicky čistaacute laacutetka alebo chemickeacute indiviacuteduum je chemickaacute laacutetka určityacutech fyzikaacutelnych a chemickyacutech vlastnostiacute ktoreacute sa nemenia a jeho zloženie je vyjadreneacute chemickyacutem vzorcom

ZAacuteKON UacuteČINKU HMOTNOSTI (GULDBERG-WAAGOV ZAacuteKON) zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

homogeacutenna reakcia v plynnej faacuteze alebo v roztoku

A + B rarr C Ak maacute taacuteto reakcia prebiehať je nevyhnutneacute aby sa častice laacutetok A a B stretli Ryacutechlosť

priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C bude prirodzene tyacutem vyššia čiacutem tieto stretnutia bude častejšie (aktiacutevna zražka) Ak zvyacutešime n-kraacutet koncentraacuteciu laacutetky A (alebo B) pri nezmenenej koncentraacutecii laacutetky B (alebo A) zvyacutešime n-kraacutet aj pravdepodobnosť stretnutia častiacutec A a B a ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C sa n-kraacutet zvyacuteši Ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C je priamo uacutemernaacute suacutečinu koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

rc = k[A][B] k - koeficient uacutemernosti je veličina pri danej teplote staacutela a označuje sa ako ryacutechlostnaacute

konštanta Jej hodnota udaacuteva ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C pri jednotkovej koncentraacutecii vyacutechodiskovyacutech laacutetok

[B] - koncentraacutecie priacuteslušnyacutech laacutetok v danom okamihu

Uvažujme o vratnej reakcii ktoraacute prebieha v roztoku medzi vyacutechodiskovyacutemi laacutetkami A a B za vzniku reakčnyacutech produktov C a D

A + B C + D Protismerneacute šiacutepky vyjadrujuacute že reakcia prebieha suacutečasne obidvoma smermi Podľa zaacutekona uacutečinku

hmotnosti platiacute pre ryacutechlosť r+1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky A a B

r+1 = k+1[A][B] a pre ryacutechlosť r-1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky C a D

r-1 = k-1[C][D] Koncentraacutecia jednotlivyacutech laacutetok sa v priebehu reakcie plynulo meniacute rarr musia sa meniť aj ryacutechlosti r+1 a

r-1 Koncentraacutecia vyacutechodiskovyacutech laacutetok A a B sa postupne zmenšuje preto sa ryacutechlosť r+1 znižuje Koncentraacutecia reakčnyacutech produktov C a D sa zvaumlčšuje takže ryacutechlosť r-1 sa zvyšuje Ak sa ryacutechlosti obidvoch protichodnyacutech reakciiacute vyrovnajuacute ustaacuteli sa chemickaacute rovnovaacuteha pri ktorej za časovuacute jednotku vznikne takeacute množstvo reakčnyacutech produktov C a D akeacute sa opaumltovne rozložiacute na vyacutechodiskoveacute laacutetky A a B Z rovnovaacutežnej podmienky r+1 = r-1 vyplyacuteva pre koncentraacutecie všetkyacutech reakčnyacutech zložiek za rovnovaacutežneho stavu vzťah

k+1[A][B] = k-1[C][D] ktoryacute sa mocircže piacutesať v tvare

Taacuteto rovnica vyjadruje že pomer suacutečinu rovnovaacutežnych koncentraacuteciiacute reakčnyacutech produktov a suacutečinu koncentraacuteciiacute vyacutechodiskovyacutech laacutetok maacute za danej teploty konštantnuacute hodnotu (Guldberg-Waagov zaacutekon) Kc - definovanaacute rovnovaacutežnymi koncentraacuteciami a nazyacuteva sa rovnovaacutežna konštanta Jej hodnota pre danuacute chemickuacute reakciu zaacutevisiacute iba od teploty pri ktorej reakcia prebieha

ZAacuteVISLOSŤ RYacuteCHLOSTI REAKCIE OD TEPLOTY Mimoriadne docircležityacutem činiteľom ktoryacute ovplyvňuje ryacutechlosť chemickyacutech reakciiacute je teplota Vzrast ryacutechlosti reakcie so

zvyšovaniacutem teploty je spocircsobenyacute vzrastom ryacutechlosti neusporiadaneacuteho pohybu molekuacutel a tyacutem aj pravdepodobnosť ich vzaacutejomnyacutech zraacutežok Avšak podľa kinetickej teoacuterie plynov je počet zraacutežok uacutemernyacute odmocnine z absoluacutetnej teploty kyacutem ryacutechlosť reakcie rastie s teplotou exponenciaacutelne teda oveľa ryacutechlejšie Tento zdanlivyacute nesuacutelad sa vysvetľuje tyacutem že molekuly mocircžu pri zraacutežke reagovať jedine vtedy ak majuacute určityacute minimaacutelny obsah energie ktoryacute sa nazyacuteva aktivačnaacute energia Ea

Vzťah medzi aktivačnou energiou a reakčnou ryacutechlosťou našiel v r 1899 Arrhenius definovaniacutem ryacutechlostnej konštanty k

k = A e- (Ea RT)

lnk = lnA - EaRT A R a Ea suacute konštanty ktoreacute nezaacutevisia od teploty

R - univerzaacutelna plynovaacute konštanta

Ea - experimentaacutelna aktivačnaacute energia

(nutnaacute energia ktoruacute musiacute mať časticamolekula

aby mohla za danyacutech podmienok vstuacutepiť do

reakcie) [kJmol]

T - absoluacutetna teplota

e - zaacuteklad prirodzeneacuteho logaritmu Arrhenius

lnk = f (1T) tgα = - ЕaR

HETEROGEacuteNNE PROCESY D rarr S rarr R rarr P Charakteristickou črtou postupnyacutech procesov je to že celkovaacute ryacutechlosť procesu je

determinovanaacute ryacutechlosťou najpomalšieho štaacutedia ndash limitujuacutece štaacutedium Ak chceme s intenziacutevniť naacuteslednosť postupnyacutech procesov je nevyhnutne zvyacutešiť ryacutechlosť ich limitujuacutecich štaacutediiacute

Prveacute štaacutedium heterogeacutenneho chemickeacuteho procesu (D) ndash Difuacutezia Difuacutezia ndash samovoľnyacute proces premiestnenia častiacutec z oblasti vyššej koncentraacutecie do oblasti s nižšou koncentraacuteciou na uacutekor ich chaotickeacuteho pohybu Otaacutezka ndash zodpovedaacute tento proces II počiatku termodynamiky

Druheacute štaacutedium heterogeacutenneho procesu (S) ndash proces sorpcie (pohltenia) Absorpcia ndash keď hranica rozdielu faacutez v systeacuteme je kvapalina Adsorpcia ndash na povrchu tuhej laacutetky

Tretie štaacutedium heterogeacutenneho procesu (R) je chemickaacute reakcia medzi absorbovanyacutemiadsorbovanyacutemi molekulami

RYacuteCHLOSŤ PROCESU DIFUacuteZIE JE DEFINOVANAacute PRVYacuteM ZAacuteKONOM FICKA

dn dt = -DS dC dx Fickov zaacutekon je empirickyacute zaacutekon ktoryacute vyjadruje skutočnosť že tok častiacutec cez povrch je priamo

uacutemernyacute koncentračneacutemu gradientu D - difuacutezny koeficient ([D]=m2s-1) je zaacutevislyacute len od teploty analogickyacute ako rovnica Arheniusa

pričom energia aktivaacutecii difuacutezie ED je menšia než energia aktivaacutecie chemickej reakcie EA

Difuacutezia v jednom smere J = -Dpartcpartx Difuacutezia v 3D priestore J = -Dgrad c Priacutebuzneacute zaacutekony Fourierov - tok tepla je uacutemernyacute gradientu teploty Ohmov - elektrickyacute pruacuted je uacutemernyacute rozdielu elektrickyacutech potenciaacutelov Všetky tri zaacutekony suacute empirickeacute a vyjadrujuacute skutočnosť že tok častiacutec (tepla pruacutedu) je lineaacuterne zaacutevislyacute od hnacej sily (z angl driving force) ktoraacute ho vyvolaacuteva

J = Lf f - hnacia sila L-koeficient uacutemernosti

Adolf Fick

ZAacuteKON ZACHOVANIA HMOTNOSTI Experimenty dokaacutezali že hmotnosť uzavretej (izolovanej)

suacutestavy je konštantnaacute a nezaacutevisiacute od zmien ktoreacute v tejto suacutestave prebiehajuacute

Celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v reaktantoch musiacute byť rovnakyacute ako celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v produktoch

Je to jeden z najvyacuteznamnejšiacutech a najvšeobecnejšiacutech priacuterodnyacutech zaacutekonov Pocircvodne ho nezaacutevisle od seba formulovali Lomonosov a Lavoisier ako zaacutekon zachovania vaacutehy laacutetok v chemickyacutech reakciaacutech

Chemickou reakciou hmota nezanikaacute ani nevznikaacute iba meniacute svoju formu

Zaacutekon zachovania hmotnosti sum m = konšt

Michail V Lomonosov

Antoine L Lavoisier

ZAacuteKON STAacuteLYCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov bol objavenyacute v roku 1799 - francuacutezsky chemik Joseph Louis Proust

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov hovoriacute

K tomuto zaacuteveru J L Proust dospel na zaacuteklade synteacutez a analyacutez množstva chemickyacutech zluacutečeniacuten Nezaacutevisle od J L Prousta ho v roku 1803 sformuloval a vysvetlil aj Angličan J Dalton

Zloženie chemickej zluacutečeniny je vždy rovnakeacute a nezaacutevisiacute od spocircsobu priacutepravy danej zluacutečeniny

Joseph L Proust

ZAacuteKON NAacuteSOBNYacuteCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV V roku 1803 J Dalton vyjadril zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov

Zistil že prvky sa mocircžu zlučovať v jednom dvoch alebo viaceryacutech pomeroch svojich hmotnostiacute

Priacuteklad oxidy dusiacuteka N2O ndash oxid dusnyacute N O = 1 0571 NO ndash oxid dusnatyacute N O = 1 1142 pomer 0571 1142 = 1 2 N2O3 ndash oxid dusityacute N O = 1 1713 pomer 0571 1713 = 1 3 Na jednotkovuacute hmotnosť dusiacuteka N v jednotlivyacutech oxidoch pripadaacute určityacute počet jednotiek hmotnosti kysliacuteka O

Ak dva prvky tvoria navzaacutejom niekoľko zluacutečeniacuten hmotnosti jedneacuteho prvku pripadajuacutece v nich na jednu a tuacute istuacute hmotnosť druheacuteho prvku suacute v pomere malyacutech celyacutech čiacutesiel

TERMODYNAMIKA V BIOLOGICKYacuteCH SYSTEacuteMOCH ndash REFERENČNEacute BODY

A Einstein bdquoKlasickaacute termodynamika je jedinaacute univerzaacutelna fyzikaacutelna teoacuteria v ktorej aplikovateľnosť jej zaacutekladnyacutech konceptov nebude nikdy narušenaacuteldquo

AS Eddington bdquoAk Vaša teoacuteria nie je v suacutelade s druhyacutem termodynamickyacutem zaacutekonom tak tuacuteto teoacuteriu nečakaacute nič ineacute len hlbokyacute neuacutespechldquo

MV Volkenstein bdquoFyzikaacutelne uvažovanie o ľubovoľnom systeacuteme vraacutetane biologickeacuteho začiacutena jeho fenomenologickyacutem termodynamickyacutem popisomldquo

Termodynamika študuje transformaacuteciu energie v makroskopickyacutech systeacutemoch a suacutečasne neposkytuje žiadne informaacutecie o mikroskopickom stave hmoty ani o ryacutechlosti procesov v systeacuteme

Termodynamickyacute popis systeacutemu je založenyacute na niekoľkyacutech relatiacutevne jednoduchyacutech zaacutekonoch

TERMODYNAMICKYacute SYSTEacuteM ndash BUNKA ndash ORGAacuteN ndash ORGANIZMUS Pod termodynamickyacutem systeacutemom rozumieme časť vesmiacuteru ktoryacute je ohraničenyacute

nejakou hranicou a je charakterizovanyacute určityacutemi termodynamickyacutemi vlastnosťami ktoreacute sa nazyacutevajuacute stavoveacute veličiny

Bunka ndash orgaacuten ndash organizmus predstavujuacute hranice systeacutemu cez ktoruacute sa mocircže vymieňať laacutetka a energie vo forme tepla a praacutece Biologickeacute systeacutemy suacute otvoreneacute termodynamickeacute systeacutemy ktoreacute vymieňajuacute s okoliacutem laacutetku aj energiu

Homeostaacuteza ndash stav termodynamickej rovnovaacutehy Biologickyacute systeacutem sa nachaacutedza v ustaacutelenom stave (angl steady state) - homeostaze

ak hodnoty termodynamickyacutech parametrov sa nemenia ale existuje tam tok laacutetky a energie medzi systeacutemom a okoliacutem (zdravyacute organizmus)

Tlak Objem Teplota Energia Laacutetkoveacute množstvo

TERMODYNAMICKEacute ZAacuteKONY

Tzv nultyacute zaacutekon termodynamiky (zaacutekon tepelnej rovnovaacutehy)

Ak objekt A je v tepelnej rovnovaacutehe s objektom B a objekt B sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom C tak potom aj objekt C sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom A

Inyacutemi slovami ak termodynamickeacute systeacutemy suacute vo fyzikaacutelnom kontakte tak v rovnovaacutežnom stave je teplota tyacutechto systeacutemov rovnakaacute

I TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ZACHOVANIA ENERGIE) Energia sa mocircže zmeniť z jednej formy na inuacute ale nemocircže samovoľne

vznikať ani zanikať (tento zaacutekon je empirickyacute) I termodynamickyacute zaacutekon daacuteva do suacutevisu teplo (Q) praacutecu (W) a vnuacutetornuacute

energiu (E) systeacutemu

∆ E = Q + W

alebo

d E = dQ + dW Teplo (Q) a praacuteca (W) - formy energie prostredniacutectvom ktoryacutech systeacutem

meniacute svoju vnuacutetornuacute energiu Teplo ndash neusporiadanaacute forma energie Praacuteca ndash usporiadanaacute forma energie (mechanickaacute chemickaacute elektrickaacute)

ENTALPIA Entalpia je stavovaacute funkcia determinujuacuteca teplo ktoreacute sa uvoľniacute resp absorbuje počas

reakcie pri konštantnom tlaku pričom nezaacutevisiacute od konkreacutetneho priebehu reakcie ale len od počiatočneacuteho a konečneacuteho stavu (Hessov zaacutekon)

p = konšt Qp = ∆ H entalpia H = E + pV

Zmeny entalpie A rarr B rArr ∆HAB = HB - HA A rarr B rarr C rArr ∆H = HC - HA = (HC - HB) + (HB - HA) = ∆HAB + HBC ΔH gt 0 - endotermickyacute proces ΔH lt 0 - exotermickyacute proces Štandardnaacute entalpia molekuacutel H0 Entalpia 1 molu molekuacutel pri štandardnyacutech podmienkach (

t=25deg C p=100 kPa) Tieto hodnoty suacute uvedeneacute v tabuľkaacutech Využitie tyacutechto hodnocirct pri určovaniacute zmien entalpie v chemickyacutech reakciaacutech

Reakčneacute teplo (∆HdegR298) sa rovnaacute suacutečtu zlučovaciacutech tepiel produktov (Σνi ∆Hdegzl298PROD) zmenšeneacutemu o suacutečet zlučovaciacutech tepiel reaktantov

(Σνi ∆Hdegzl298REAKT)

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 12: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

Použiacutevanie neinvaziacutevneho analyzaacutetora nemaacute žiaden škodlivyacute vplyv na pacienta

Analyzaacutetor stanovuje skocircr uacutečinok prostredia na pacienta ako rozsah tohoto uacutečinku v korelaacutecii s tvorbou a vyžarovaniacutem teploty (entalpia a entropia energie)

ZLOŽENIE VZDUCHU V PROSTREDIacute

Jeden senzor počas diagnostiky meria atmosfeacuterickyacute tlak

Senzor na meranie teploty v referenčnyacutech bodoch

SENZOR NA MERANIE TEPLOTY

DS18B20 digitaacutelny teplomer umožňuje 9-bitoveacute až 12-bitoveacute merania stupňov Celzius

Rozsah pracovnyacutech teplocirct je od -55degC do +125degC s presnosťou plusmn05degC v rozsahu od -10degC do +85degC

Senzor na meranie teploty v referenčnyacutech bodoch

SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV

UKAacuteŽKA VYacuteSLEDKOV AMP

SPOCHYBŇOVANIE

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do

zaacutekladniacute školy Zaacutezrak Ale ne jde nejspiacuteš o hezky staryacute fiacutegl Před vyšetřeniacutem na přiacutestroji totiž

udělaacute dobře vyškolenaacute sestřička podrobnou anamneacutezu vyptaacute se na přiacuteznaky na předchoziacute i současneacute nemoci a vše poctivě zaznamenaacute do počiacutetače třeba i s přesnyacutemi uacutedaji o zdravotniacutem stavu pacienta pokud ten svěřiacute sestřičce svou kartu informačniacuteho systeacutemu ISIP A zaacutezračnaacute krabička snadno a bystře pomociacute vhodneacuteho expertniacuteho programu může proveacutest orientačniacute diagnoacutezu a podle niacute takeacute vytiskne seznam očekaacutevanyacutech chemickyacutech změn

Asi jsem ještě neřekl že v reklamniacutech materiaacutelech na webu nikde nezjistiacuteme co jsou to bdquobioaktivniacute bodyldquo a jak byly zjištěny

Končiacutem protože hromaděniacutem dalšiacutech a dalšiacutech argumentů je zbytečneacute posilovat to co je bdquoabsolutniacuteldquo jistotou totiž že analyzaacutetor AMP je nesmyslnyacute autoři šarlataacuteni a leacutekařštiacute propagaacutetoři v lepšiacutem přiacutepadě naivniacute důvěřivci

Ondřej Vrtiška Anatolije Vitalijeviče Malykhina - neurochirurga z Charkova kteryacute

metodu vyvinul Pronesl přednaacutešku v niacutež se to hemžilo odbornyacutemi vyacuterazy peptidovaacute vazba koenzymy oxidoreduktaacutezy laktaacutetdehydrogenaacutezy chaperony neurotransmitery mediaacutetory fosfolipidyhellip Vybaven polozapomenutyacutemi znalostmi z přednaacutešek z biochemie a fyziologie jsem měl pocit že jsou naacutem předčiacutetaacutena vysokoškolskaacute skripta Jen mi nějak uniklo jak dlouhyacute proslov souvisiacute s oněmi pěti čidly měřiacuteciacutemi teplotu

bdquo absence hodnověrnyacutech důkazů uacutečinnosti princip metody popiacuterajiacuteciacute zaacutekladniacute poznatky přiacuterodniacutech vědldquo

REFERENČNEacute bdquoBIOAKTIacuteVNE BODYldquo Čo suacute tie bdquobioaktiacutevne bodyldquo(uprednostňujeme označenie bdquoreferenčneacute body) a kde suacute umiestneneacute Malychin zvolil 5 bodov na ľudskom tele kde sa umiestňujuacute termosenzory Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny (dva

body) Praveacute a ľaveacute podpazušie (dva body) Pupok Regio paraumbilicalis (jeden bod)

BIFURKAacuteCIE PRAVEJ A ĽAVEJ KRČNEJ TEPNY

Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny ndash umiestnenie najdocircležitejšieho chemoreceptora tzv karotiacutedne teliesko (glomus caroticum)

Fernando De Castro (1925 ndash 1929) Laboratorio de Investigaciones Bioloacutegicas (Madrid Spain) študoval novyacutemi histologickyacutemi postupmy a jemnuacute štrukturu a inervaciu karotidneacuteho telieska Opisal jeho presnu lokalizaacuteciu Karotidne teliesko považoval za senzornyacute receptor (chemoreceptorov) glomulaacuternych buniek ktoreacute suacute špecificky určeneacute na detekciu zmien chemickeacuteho zloženia krve

Za hypoteacutezu chemoreceptorov bola v roku 1938 Corneille Heymans

udelenaacute Nobelova cena za Fyzioloacutegiu alebo Mediciacutenu

KAROTIacuteDNE TELIESKO

Karotiacutedne teliesko je bilateraacutelne umiestneneacute na bifurkaacutecii krčnej arteacuterii maacute najvaumlčšiacute pomer prietoku krvi k metabolizmu v tele (2000mlmin na 100g)

anatomicky a biochemicky veľmi zložityacute orgaacuten

Nielen že maacute bunky špecializujuacutece sa na sniacutemanie hladiny kysliacuteka ale v skutočnostisuacute to polymodaacutelne a veľmi citliveacute bunky na rocirczne druhy stimulov ako suacute tlak hyperkapnia acidoacuteza hyperkalieacutemia hyposmolalita cirkulujuacutece hormoacuteny hypertermia hypoglykeacutemia a na početneacute farmakologickeacute preparaacutety

CHEMORECEPTOR KAROTIacuteDNE TELIESKO

Anatomickaacute štruktuacutera karotiacutedneho telieska Karotiacutedne teliesko

tvoria dva typy buniek glomulaacuterne (typ I) a podporneacute (typ II) Glomulaacuterne bunky suacute neuronaacutelny druh ktoreacute suacute považovaneacute za hlavneacute bunky senzibilneacute na hypoxiu

Typ I

Typ II

Krvneacute kapilaacutery

NEURAacuteLNA REGULAacuteCIA DYacuteCHANIA

REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA

Frekvencia dyacutechania ndash zadaacutevame do AMP pred meraniacutem

Pulzovaacute frekvencia ndash zadaacutevame do AMP pred meraniacutem

Teplota ndash meriame priacutestrojom AMP

PLYNNYacute MESSENGER bdquoH2Sldquo

Glomulaacuterne bunky exprimujuacute cystation gama lyaacutezu (CSE) enzyacutem generujuacuteci H2S Hypoxia indukuje tvorbu H2S excitaacuteciu senzorov a stimuluje dyacutechanie ako odozvu na niacutezku hladinu O2

Bunky karotidneacuteho telieska senzibilneacute na kysliacutek ako aj krvneacute cievy dyacutechacie cesty a nadobličky iniciujuacute životne docircležituacute homeostaacutezu v odpovedi na hypoxiu a hypoxeacutemiu

The Journal of Experimental Biology 211 2727-2734 Published by The Company of Biologists 2008 doi101242jeb010066 Commentary - Hydrogen sulfide and oxygen sensing implications in cardiorespiratory control Kenneth R Olson

PLYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo

Hemoxigenaacuteza 2 (HO-2) štiepi hem na železo Fe biliverdiacuten (BV) a tiež CO v reakcii absoluacutetne zaacutevislej od molekulaacuterneho O2

HO-2 je exprimovanyacute na glomulaacuternych bunkaacutech karotiacutedneho telieska Glomulaacuterne bunky uvolňujuacute exitačneacute transmitery (NTR) zvaumlčšujuacutec tak

stimulaacuteciu nervovyacutech vzruchov karotiacutedneho sinus nervu CO inhibuje uvoľňovanie tyacutechto transmiterov prostredniacutectvom

autokrinneacuteho alebo parakrinneacuteho pocircsobenia na glomulaacuterne bunky Hypoxia teda priamo inhibuje HO-2 aktivitu prostredniacutectvom

zniacuteženia dostupnosti O2 čo vedie k zviacutešenej aktivite karotidneacuteho sinus nervu

PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo Neuronaacutelna NO-syntetaacuteza (nNOS) premieňa L-arginiacuten na NO a citruliacuten (cit)

nNOS je lokalizovanaacute na karotiacutednych siacutenus neuroacutenoch (CSN) ktoreacute majuacute synaptickyacute vstup na glomulaacuternych bunkaacutech

nNOS inhibujuacute akceleraacuteciu stimulaacutecie karotiacutedneho siacutenus nervu prostredniacutectvom odstraacutenenia tonickej inhibiacutecie fyziologickyacutech aktiviacutet pomocou NO na glomulaacuterne bunky NO z karotiacutednych siacutenus neuroacutenov reguluje glomulaacuterne bunky ako spaumltnyacute messenger Hypoxia zvaumlčšuje sekreacuteciu glomulaacuternych buniek a stimulaacuteciu karotidneacuteho siacutenus nervu

CONO ndash HO-2nNOS fyziologicky inhibujuacute aktivity karotidneacuteho telieska

Normoxia verzus

Hypoxia

NO CO H2S ndash PLYNNEacute MESSENGERY ndash AKUacuteTNA REGULAacuteCIA O2 - KAROTIacuteDNE TELIESKO

Molekulaacuterny kysliacutek O2 (označenyacute šiacutepkami )

O2 verzus Tb

U potkanov počas progresiacutevnej hypoxie indukovanej krokovyacutemi zmenami v FIO2 (FIO2 21 17 14 12 a 10) pri teplote okolia Tam 25 15 a 5 degC sa pozorovalo zniacuteženie teploty jadra tela Tb ktoreacute dosahovalo

027 degCmlminkg spotrebovaneacuteho kysliacuteka (VO2) nezaacutevisle na Tam FIO2 ndash frakčnaacute koncentraacutecia kysliacuteka vo vdychovanom vzduchu

Respir Physiol 1994 June 97(1)79-91 Ventilatory and metabolic responses to cold and CO-induced hypoxia in awake rats Gautier H Bonora M

PARAUMBILIKUM Dreň nadobličiek - efektorovyacute orgaacuten sympatikoadrenaacutelneho systeacutemu -

produkuje adrenaliacuten a v menšej miere noradrenaliacuten priamo reaguje na určiteacute stresory - hypoxia a hypoglykeacutemia

Dreň nadobličiek je inervovanaacute senzitiacutevnymi vlaacuteknami spinaacutelnych a vagovyacutech aferentnyacutech neuroacutenov

Dreň nadobličiek sluacuteži aj ako chemosenzor

DREŇ NADOBLIČIEK Chromafiacutenovaacute bunka

Exocytoacuteza

Tyroziacutenovyacute metabolizmus

SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU

Tyroziacuten je metabolizovanyacute na L-DOPA naacutesledne cez dopamiacuten na nor-epinefriacuten Tento proces prebieha za priacutetomnosti molekulaacuterneho kysliacuteka O2 (označeneacute šiacutepkami )

REGULAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU

Nervovaacute regulaacutecia Ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu rovnako ako jeho sila suacute v raacutemci dvoch kardiovaskulaacuternych centier autonoacutemneho nervoveacuteho systeacutemu Tieto centraacute suacute umiestneneacute v hornej časti ventraacutelnej steny predĺženej miechy Hormonaacutelna regulaacutecia Skladaacute sa z dvoch amiacutenovyacutech hormoacutenov - epinefriacutenu (adrenaliacuten) a norepinefriacutenu

(noradrenaliacuten) ktoreacute suacute vylučovaneacute z drene nadobličiek Oba hormoacuteny akcelerujuacute ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu ale pocircsobia v rocircznych

podmienkach Epinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep počas bdquonuacutedzovyacutechldquo podmienok zatiaľčo norepinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep za normaacutelnych podmienok

ZAacuteKONY

POUŽITEacute PRI VYacutePOČTE

CHEMICKYacuteCH A FYZIOLOGICKYacuteCH

PARAMETROV KRVI

A JEDNOTLIVYacuteCH ORGAacuteNOV

RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY Fyzikaacutelna cheacutemia skuacutema ryacutechlosti prebiehajuacutecich chemickyacutech zmien (reakcii) a faktory vplyacutevajuacutece na

tuacuteto ryacutechlosť ndash chemickaacute kinetika

aA + bB rarr dD + fF Všeobecne sa akceptuje pojem že ryacutechlosť charakterizujeme zmenou parametra v čase Pri chemickej

reakcii prebieha zmena množstva laacutetok ni Ak chceme vedieť či danaacute reakcia prebieha v reaktore ndash bunke

Molaacuterna koncentracia Сi = niV Potom ryacutechlosť chemickej reakcii i-komponentu ri - sa doteraz nazyacutevala reakčnou ryacutechlosťou V suacutečasnosti sa pre tuacuteto veličinu zaviedlo označenie

ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky A a zaacutevisiacute od povahy reagujuacutecich laacutetok (skupenstvo) od teploty a od koncentraacutecie V reakčnej kinetike sa zaviedol spocircsob vyjadrovať chemickeacute rovnice v anulovanom tvare ktoryacute vo

všeobecnosti maacute tvar

νAA + νBB + νDD + = 0 ν - stechiometrickyacute koeficient pri vyacutechodickovyacutech laacutetkach majuacute (-) hodnotu

LAacuteTKA ndash SUacuteSTAVA

Jednou z foriem existencie hmoty je laacutetka Laacutetka sa skladaacute z častiacutec ktoreacute majuacute určituacute pokojovuacute hmotnosť alebo inak za laacutetku považujeme suacutebor elementaacuternych častiacutec (elektroacutenov protoacutenov neutroacutenov a i) zoskupenia atoacutemov molekuacutel a ioacutenov koloidneacute častice a rocirczne makroskopickeacute uacutetvary v rozličnyacutech skupenskyacutech stavoch

Množstvo laacutetky priestorovo ohraničeneacute vyznačujuacutece sa určityacutem geometrickyacutem tvarom je teleso

Suacutestava (systeacutem) je časť priestoru oddelenaacute od okolia skutočnyacutem alebo myslenyacutem rozhraniacutem V suacutestave mocircže byť laacutetka alebo zmes chemickyacutech laacutetok ktoreacute predstavujuacute jej zložky Suacutestava je definovanaacute tyacutem že udaacuteme čo do nej patriacute Suacutestavy mocircžu byť homogeacutenne alebo heterogeacutenne

Faacuteza je homogeacutenna časť heterogeacutennej suacutestavy od inej časti fyzikaacutelne oddelenaacute a ohraničenaacute rozhraniacutem

Chemicky čistaacute laacutetka alebo chemickeacute indiviacuteduum je chemickaacute laacutetka určityacutech fyzikaacutelnych a chemickyacutech vlastnostiacute ktoreacute sa nemenia a jeho zloženie je vyjadreneacute chemickyacutem vzorcom

ZAacuteKON UacuteČINKU HMOTNOSTI (GULDBERG-WAAGOV ZAacuteKON) zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

homogeacutenna reakcia v plynnej faacuteze alebo v roztoku

A + B rarr C Ak maacute taacuteto reakcia prebiehať je nevyhnutneacute aby sa častice laacutetok A a B stretli Ryacutechlosť

priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C bude prirodzene tyacutem vyššia čiacutem tieto stretnutia bude častejšie (aktiacutevna zražka) Ak zvyacutešime n-kraacutet koncentraacuteciu laacutetky A (alebo B) pri nezmenenej koncentraacutecii laacutetky B (alebo A) zvyacutešime n-kraacutet aj pravdepodobnosť stretnutia častiacutec A a B a ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C sa n-kraacutet zvyacuteši Ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C je priamo uacutemernaacute suacutečinu koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

rc = k[A][B] k - koeficient uacutemernosti je veličina pri danej teplote staacutela a označuje sa ako ryacutechlostnaacute

konštanta Jej hodnota udaacuteva ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C pri jednotkovej koncentraacutecii vyacutechodiskovyacutech laacutetok

[B] - koncentraacutecie priacuteslušnyacutech laacutetok v danom okamihu

Uvažujme o vratnej reakcii ktoraacute prebieha v roztoku medzi vyacutechodiskovyacutemi laacutetkami A a B za vzniku reakčnyacutech produktov C a D

A + B C + D Protismerneacute šiacutepky vyjadrujuacute že reakcia prebieha suacutečasne obidvoma smermi Podľa zaacutekona uacutečinku

hmotnosti platiacute pre ryacutechlosť r+1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky A a B

r+1 = k+1[A][B] a pre ryacutechlosť r-1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky C a D

r-1 = k-1[C][D] Koncentraacutecia jednotlivyacutech laacutetok sa v priebehu reakcie plynulo meniacute rarr musia sa meniť aj ryacutechlosti r+1 a

r-1 Koncentraacutecia vyacutechodiskovyacutech laacutetok A a B sa postupne zmenšuje preto sa ryacutechlosť r+1 znižuje Koncentraacutecia reakčnyacutech produktov C a D sa zvaumlčšuje takže ryacutechlosť r-1 sa zvyšuje Ak sa ryacutechlosti obidvoch protichodnyacutech reakciiacute vyrovnajuacute ustaacuteli sa chemickaacute rovnovaacuteha pri ktorej za časovuacute jednotku vznikne takeacute množstvo reakčnyacutech produktov C a D akeacute sa opaumltovne rozložiacute na vyacutechodiskoveacute laacutetky A a B Z rovnovaacutežnej podmienky r+1 = r-1 vyplyacuteva pre koncentraacutecie všetkyacutech reakčnyacutech zložiek za rovnovaacutežneho stavu vzťah

k+1[A][B] = k-1[C][D] ktoryacute sa mocircže piacutesať v tvare

Taacuteto rovnica vyjadruje že pomer suacutečinu rovnovaacutežnych koncentraacuteciiacute reakčnyacutech produktov a suacutečinu koncentraacuteciiacute vyacutechodiskovyacutech laacutetok maacute za danej teploty konštantnuacute hodnotu (Guldberg-Waagov zaacutekon) Kc - definovanaacute rovnovaacutežnymi koncentraacuteciami a nazyacuteva sa rovnovaacutežna konštanta Jej hodnota pre danuacute chemickuacute reakciu zaacutevisiacute iba od teploty pri ktorej reakcia prebieha

ZAacuteVISLOSŤ RYacuteCHLOSTI REAKCIE OD TEPLOTY Mimoriadne docircležityacutem činiteľom ktoryacute ovplyvňuje ryacutechlosť chemickyacutech reakciiacute je teplota Vzrast ryacutechlosti reakcie so

zvyšovaniacutem teploty je spocircsobenyacute vzrastom ryacutechlosti neusporiadaneacuteho pohybu molekuacutel a tyacutem aj pravdepodobnosť ich vzaacutejomnyacutech zraacutežok Avšak podľa kinetickej teoacuterie plynov je počet zraacutežok uacutemernyacute odmocnine z absoluacutetnej teploty kyacutem ryacutechlosť reakcie rastie s teplotou exponenciaacutelne teda oveľa ryacutechlejšie Tento zdanlivyacute nesuacutelad sa vysvetľuje tyacutem že molekuly mocircžu pri zraacutežke reagovať jedine vtedy ak majuacute určityacute minimaacutelny obsah energie ktoryacute sa nazyacuteva aktivačnaacute energia Ea

Vzťah medzi aktivačnou energiou a reakčnou ryacutechlosťou našiel v r 1899 Arrhenius definovaniacutem ryacutechlostnej konštanty k

k = A e- (Ea RT)

lnk = lnA - EaRT A R a Ea suacute konštanty ktoreacute nezaacutevisia od teploty

R - univerzaacutelna plynovaacute konštanta

Ea - experimentaacutelna aktivačnaacute energia

(nutnaacute energia ktoruacute musiacute mať časticamolekula

aby mohla za danyacutech podmienok vstuacutepiť do

reakcie) [kJmol]

T - absoluacutetna teplota

e - zaacuteklad prirodzeneacuteho logaritmu Arrhenius

lnk = f (1T) tgα = - ЕaR

HETEROGEacuteNNE PROCESY D rarr S rarr R rarr P Charakteristickou črtou postupnyacutech procesov je to že celkovaacute ryacutechlosť procesu je

determinovanaacute ryacutechlosťou najpomalšieho štaacutedia ndash limitujuacutece štaacutedium Ak chceme s intenziacutevniť naacuteslednosť postupnyacutech procesov je nevyhnutne zvyacutešiť ryacutechlosť ich limitujuacutecich štaacutediiacute

Prveacute štaacutedium heterogeacutenneho chemickeacuteho procesu (D) ndash Difuacutezia Difuacutezia ndash samovoľnyacute proces premiestnenia častiacutec z oblasti vyššej koncentraacutecie do oblasti s nižšou koncentraacuteciou na uacutekor ich chaotickeacuteho pohybu Otaacutezka ndash zodpovedaacute tento proces II počiatku termodynamiky

Druheacute štaacutedium heterogeacutenneho procesu (S) ndash proces sorpcie (pohltenia) Absorpcia ndash keď hranica rozdielu faacutez v systeacuteme je kvapalina Adsorpcia ndash na povrchu tuhej laacutetky

Tretie štaacutedium heterogeacutenneho procesu (R) je chemickaacute reakcia medzi absorbovanyacutemiadsorbovanyacutemi molekulami

RYacuteCHLOSŤ PROCESU DIFUacuteZIE JE DEFINOVANAacute PRVYacuteM ZAacuteKONOM FICKA

dn dt = -DS dC dx Fickov zaacutekon je empirickyacute zaacutekon ktoryacute vyjadruje skutočnosť že tok častiacutec cez povrch je priamo

uacutemernyacute koncentračneacutemu gradientu D - difuacutezny koeficient ([D]=m2s-1) je zaacutevislyacute len od teploty analogickyacute ako rovnica Arheniusa

pričom energia aktivaacutecii difuacutezie ED je menšia než energia aktivaacutecie chemickej reakcie EA

Difuacutezia v jednom smere J = -Dpartcpartx Difuacutezia v 3D priestore J = -Dgrad c Priacutebuzneacute zaacutekony Fourierov - tok tepla je uacutemernyacute gradientu teploty Ohmov - elektrickyacute pruacuted je uacutemernyacute rozdielu elektrickyacutech potenciaacutelov Všetky tri zaacutekony suacute empirickeacute a vyjadrujuacute skutočnosť že tok častiacutec (tepla pruacutedu) je lineaacuterne zaacutevislyacute od hnacej sily (z angl driving force) ktoraacute ho vyvolaacuteva

J = Lf f - hnacia sila L-koeficient uacutemernosti

Adolf Fick

ZAacuteKON ZACHOVANIA HMOTNOSTI Experimenty dokaacutezali že hmotnosť uzavretej (izolovanej)

suacutestavy je konštantnaacute a nezaacutevisiacute od zmien ktoreacute v tejto suacutestave prebiehajuacute

Celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v reaktantoch musiacute byť rovnakyacute ako celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v produktoch

Je to jeden z najvyacuteznamnejšiacutech a najvšeobecnejšiacutech priacuterodnyacutech zaacutekonov Pocircvodne ho nezaacutevisle od seba formulovali Lomonosov a Lavoisier ako zaacutekon zachovania vaacutehy laacutetok v chemickyacutech reakciaacutech

Chemickou reakciou hmota nezanikaacute ani nevznikaacute iba meniacute svoju formu

Zaacutekon zachovania hmotnosti sum m = konšt

Michail V Lomonosov

Antoine L Lavoisier

ZAacuteKON STAacuteLYCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov bol objavenyacute v roku 1799 - francuacutezsky chemik Joseph Louis Proust

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov hovoriacute

K tomuto zaacuteveru J L Proust dospel na zaacuteklade synteacutez a analyacutez množstva chemickyacutech zluacutečeniacuten Nezaacutevisle od J L Prousta ho v roku 1803 sformuloval a vysvetlil aj Angličan J Dalton

Zloženie chemickej zluacutečeniny je vždy rovnakeacute a nezaacutevisiacute od spocircsobu priacutepravy danej zluacutečeniny

Joseph L Proust

ZAacuteKON NAacuteSOBNYacuteCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV V roku 1803 J Dalton vyjadril zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov

Zistil že prvky sa mocircžu zlučovať v jednom dvoch alebo viaceryacutech pomeroch svojich hmotnostiacute

Priacuteklad oxidy dusiacuteka N2O ndash oxid dusnyacute N O = 1 0571 NO ndash oxid dusnatyacute N O = 1 1142 pomer 0571 1142 = 1 2 N2O3 ndash oxid dusityacute N O = 1 1713 pomer 0571 1713 = 1 3 Na jednotkovuacute hmotnosť dusiacuteka N v jednotlivyacutech oxidoch pripadaacute určityacute počet jednotiek hmotnosti kysliacuteka O

Ak dva prvky tvoria navzaacutejom niekoľko zluacutečeniacuten hmotnosti jedneacuteho prvku pripadajuacutece v nich na jednu a tuacute istuacute hmotnosť druheacuteho prvku suacute v pomere malyacutech celyacutech čiacutesiel

TERMODYNAMIKA V BIOLOGICKYacuteCH SYSTEacuteMOCH ndash REFERENČNEacute BODY

A Einstein bdquoKlasickaacute termodynamika je jedinaacute univerzaacutelna fyzikaacutelna teoacuteria v ktorej aplikovateľnosť jej zaacutekladnyacutech konceptov nebude nikdy narušenaacuteldquo

AS Eddington bdquoAk Vaša teoacuteria nie je v suacutelade s druhyacutem termodynamickyacutem zaacutekonom tak tuacuteto teoacuteriu nečakaacute nič ineacute len hlbokyacute neuacutespechldquo

MV Volkenstein bdquoFyzikaacutelne uvažovanie o ľubovoľnom systeacuteme vraacutetane biologickeacuteho začiacutena jeho fenomenologickyacutem termodynamickyacutem popisomldquo

Termodynamika študuje transformaacuteciu energie v makroskopickyacutech systeacutemoch a suacutečasne neposkytuje žiadne informaacutecie o mikroskopickom stave hmoty ani o ryacutechlosti procesov v systeacuteme

Termodynamickyacute popis systeacutemu je založenyacute na niekoľkyacutech relatiacutevne jednoduchyacutech zaacutekonoch

TERMODYNAMICKYacute SYSTEacuteM ndash BUNKA ndash ORGAacuteN ndash ORGANIZMUS Pod termodynamickyacutem systeacutemom rozumieme časť vesmiacuteru ktoryacute je ohraničenyacute

nejakou hranicou a je charakterizovanyacute určityacutemi termodynamickyacutemi vlastnosťami ktoreacute sa nazyacutevajuacute stavoveacute veličiny

Bunka ndash orgaacuten ndash organizmus predstavujuacute hranice systeacutemu cez ktoruacute sa mocircže vymieňať laacutetka a energie vo forme tepla a praacutece Biologickeacute systeacutemy suacute otvoreneacute termodynamickeacute systeacutemy ktoreacute vymieňajuacute s okoliacutem laacutetku aj energiu

Homeostaacuteza ndash stav termodynamickej rovnovaacutehy Biologickyacute systeacutem sa nachaacutedza v ustaacutelenom stave (angl steady state) - homeostaze

ak hodnoty termodynamickyacutech parametrov sa nemenia ale existuje tam tok laacutetky a energie medzi systeacutemom a okoliacutem (zdravyacute organizmus)

Tlak Objem Teplota Energia Laacutetkoveacute množstvo

TERMODYNAMICKEacute ZAacuteKONY

Tzv nultyacute zaacutekon termodynamiky (zaacutekon tepelnej rovnovaacutehy)

Ak objekt A je v tepelnej rovnovaacutehe s objektom B a objekt B sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom C tak potom aj objekt C sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom A

Inyacutemi slovami ak termodynamickeacute systeacutemy suacute vo fyzikaacutelnom kontakte tak v rovnovaacutežnom stave je teplota tyacutechto systeacutemov rovnakaacute

I TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ZACHOVANIA ENERGIE) Energia sa mocircže zmeniť z jednej formy na inuacute ale nemocircže samovoľne

vznikať ani zanikať (tento zaacutekon je empirickyacute) I termodynamickyacute zaacutekon daacuteva do suacutevisu teplo (Q) praacutecu (W) a vnuacutetornuacute

energiu (E) systeacutemu

∆ E = Q + W

alebo

d E = dQ + dW Teplo (Q) a praacuteca (W) - formy energie prostredniacutectvom ktoryacutech systeacutem

meniacute svoju vnuacutetornuacute energiu Teplo ndash neusporiadanaacute forma energie Praacuteca ndash usporiadanaacute forma energie (mechanickaacute chemickaacute elektrickaacute)

ENTALPIA Entalpia je stavovaacute funkcia determinujuacuteca teplo ktoreacute sa uvoľniacute resp absorbuje počas

reakcie pri konštantnom tlaku pričom nezaacutevisiacute od konkreacutetneho priebehu reakcie ale len od počiatočneacuteho a konečneacuteho stavu (Hessov zaacutekon)

p = konšt Qp = ∆ H entalpia H = E + pV

Zmeny entalpie A rarr B rArr ∆HAB = HB - HA A rarr B rarr C rArr ∆H = HC - HA = (HC - HB) + (HB - HA) = ∆HAB + HBC ΔH gt 0 - endotermickyacute proces ΔH lt 0 - exotermickyacute proces Štandardnaacute entalpia molekuacutel H0 Entalpia 1 molu molekuacutel pri štandardnyacutech podmienkach (

t=25deg C p=100 kPa) Tieto hodnoty suacute uvedeneacute v tabuľkaacutech Využitie tyacutechto hodnocirct pri určovaniacute zmien entalpie v chemickyacutech reakciaacutech

Reakčneacute teplo (∆HdegR298) sa rovnaacute suacutečtu zlučovaciacutech tepiel produktov (Σνi ∆Hdegzl298PROD) zmenšeneacutemu o suacutečet zlučovaciacutech tepiel reaktantov

(Σνi ∆Hdegzl298REAKT)

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 13: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

ZLOŽENIE VZDUCHU V PROSTREDIacute

Jeden senzor počas diagnostiky meria atmosfeacuterickyacute tlak

Senzor na meranie teploty v referenčnyacutech bodoch

SENZOR NA MERANIE TEPLOTY

DS18B20 digitaacutelny teplomer umožňuje 9-bitoveacute až 12-bitoveacute merania stupňov Celzius

Rozsah pracovnyacutech teplocirct je od -55degC do +125degC s presnosťou plusmn05degC v rozsahu od -10degC do +85degC

Senzor na meranie teploty v referenčnyacutech bodoch

SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV

UKAacuteŽKA VYacuteSLEDKOV AMP

SPOCHYBŇOVANIE

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do

zaacutekladniacute školy Zaacutezrak Ale ne jde nejspiacuteš o hezky staryacute fiacutegl Před vyšetřeniacutem na přiacutestroji totiž

udělaacute dobře vyškolenaacute sestřička podrobnou anamneacutezu vyptaacute se na přiacuteznaky na předchoziacute i současneacute nemoci a vše poctivě zaznamenaacute do počiacutetače třeba i s přesnyacutemi uacutedaji o zdravotniacutem stavu pacienta pokud ten svěřiacute sestřičce svou kartu informačniacuteho systeacutemu ISIP A zaacutezračnaacute krabička snadno a bystře pomociacute vhodneacuteho expertniacuteho programu může proveacutest orientačniacute diagnoacutezu a podle niacute takeacute vytiskne seznam očekaacutevanyacutech chemickyacutech změn

Asi jsem ještě neřekl že v reklamniacutech materiaacutelech na webu nikde nezjistiacuteme co jsou to bdquobioaktivniacute bodyldquo a jak byly zjištěny

Končiacutem protože hromaděniacutem dalšiacutech a dalšiacutech argumentů je zbytečneacute posilovat to co je bdquoabsolutniacuteldquo jistotou totiž že analyzaacutetor AMP je nesmyslnyacute autoři šarlataacuteni a leacutekařštiacute propagaacutetoři v lepšiacutem přiacutepadě naivniacute důvěřivci

Ondřej Vrtiška Anatolije Vitalijeviče Malykhina - neurochirurga z Charkova kteryacute

metodu vyvinul Pronesl přednaacutešku v niacutež se to hemžilo odbornyacutemi vyacuterazy peptidovaacute vazba koenzymy oxidoreduktaacutezy laktaacutetdehydrogenaacutezy chaperony neurotransmitery mediaacutetory fosfolipidyhellip Vybaven polozapomenutyacutemi znalostmi z přednaacutešek z biochemie a fyziologie jsem měl pocit že jsou naacutem předčiacutetaacutena vysokoškolskaacute skripta Jen mi nějak uniklo jak dlouhyacute proslov souvisiacute s oněmi pěti čidly měřiacuteciacutemi teplotu

bdquo absence hodnověrnyacutech důkazů uacutečinnosti princip metody popiacuterajiacuteciacute zaacutekladniacute poznatky přiacuterodniacutech vědldquo

REFERENČNEacute bdquoBIOAKTIacuteVNE BODYldquo Čo suacute tie bdquobioaktiacutevne bodyldquo(uprednostňujeme označenie bdquoreferenčneacute body) a kde suacute umiestneneacute Malychin zvolil 5 bodov na ľudskom tele kde sa umiestňujuacute termosenzory Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny (dva

body) Praveacute a ľaveacute podpazušie (dva body) Pupok Regio paraumbilicalis (jeden bod)

BIFURKAacuteCIE PRAVEJ A ĽAVEJ KRČNEJ TEPNY

Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny ndash umiestnenie najdocircležitejšieho chemoreceptora tzv karotiacutedne teliesko (glomus caroticum)

Fernando De Castro (1925 ndash 1929) Laboratorio de Investigaciones Bioloacutegicas (Madrid Spain) študoval novyacutemi histologickyacutemi postupmy a jemnuacute štrukturu a inervaciu karotidneacuteho telieska Opisal jeho presnu lokalizaacuteciu Karotidne teliesko považoval za senzornyacute receptor (chemoreceptorov) glomulaacuternych buniek ktoreacute suacute špecificky určeneacute na detekciu zmien chemickeacuteho zloženia krve

Za hypoteacutezu chemoreceptorov bola v roku 1938 Corneille Heymans

udelenaacute Nobelova cena za Fyzioloacutegiu alebo Mediciacutenu

KAROTIacuteDNE TELIESKO

Karotiacutedne teliesko je bilateraacutelne umiestneneacute na bifurkaacutecii krčnej arteacuterii maacute najvaumlčšiacute pomer prietoku krvi k metabolizmu v tele (2000mlmin na 100g)

anatomicky a biochemicky veľmi zložityacute orgaacuten

Nielen že maacute bunky špecializujuacutece sa na sniacutemanie hladiny kysliacuteka ale v skutočnostisuacute to polymodaacutelne a veľmi citliveacute bunky na rocirczne druhy stimulov ako suacute tlak hyperkapnia acidoacuteza hyperkalieacutemia hyposmolalita cirkulujuacutece hormoacuteny hypertermia hypoglykeacutemia a na početneacute farmakologickeacute preparaacutety

CHEMORECEPTOR KAROTIacuteDNE TELIESKO

Anatomickaacute štruktuacutera karotiacutedneho telieska Karotiacutedne teliesko

tvoria dva typy buniek glomulaacuterne (typ I) a podporneacute (typ II) Glomulaacuterne bunky suacute neuronaacutelny druh ktoreacute suacute považovaneacute za hlavneacute bunky senzibilneacute na hypoxiu

Typ I

Typ II

Krvneacute kapilaacutery

NEURAacuteLNA REGULAacuteCIA DYacuteCHANIA

REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA

Frekvencia dyacutechania ndash zadaacutevame do AMP pred meraniacutem

Pulzovaacute frekvencia ndash zadaacutevame do AMP pred meraniacutem

Teplota ndash meriame priacutestrojom AMP

PLYNNYacute MESSENGER bdquoH2Sldquo

Glomulaacuterne bunky exprimujuacute cystation gama lyaacutezu (CSE) enzyacutem generujuacuteci H2S Hypoxia indukuje tvorbu H2S excitaacuteciu senzorov a stimuluje dyacutechanie ako odozvu na niacutezku hladinu O2

Bunky karotidneacuteho telieska senzibilneacute na kysliacutek ako aj krvneacute cievy dyacutechacie cesty a nadobličky iniciujuacute životne docircležituacute homeostaacutezu v odpovedi na hypoxiu a hypoxeacutemiu

The Journal of Experimental Biology 211 2727-2734 Published by The Company of Biologists 2008 doi101242jeb010066 Commentary - Hydrogen sulfide and oxygen sensing implications in cardiorespiratory control Kenneth R Olson

PLYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo

Hemoxigenaacuteza 2 (HO-2) štiepi hem na železo Fe biliverdiacuten (BV) a tiež CO v reakcii absoluacutetne zaacutevislej od molekulaacuterneho O2

HO-2 je exprimovanyacute na glomulaacuternych bunkaacutech karotiacutedneho telieska Glomulaacuterne bunky uvolňujuacute exitačneacute transmitery (NTR) zvaumlčšujuacutec tak

stimulaacuteciu nervovyacutech vzruchov karotiacutedneho sinus nervu CO inhibuje uvoľňovanie tyacutechto transmiterov prostredniacutectvom

autokrinneacuteho alebo parakrinneacuteho pocircsobenia na glomulaacuterne bunky Hypoxia teda priamo inhibuje HO-2 aktivitu prostredniacutectvom

zniacuteženia dostupnosti O2 čo vedie k zviacutešenej aktivite karotidneacuteho sinus nervu

PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo Neuronaacutelna NO-syntetaacuteza (nNOS) premieňa L-arginiacuten na NO a citruliacuten (cit)

nNOS je lokalizovanaacute na karotiacutednych siacutenus neuroacutenoch (CSN) ktoreacute majuacute synaptickyacute vstup na glomulaacuternych bunkaacutech

nNOS inhibujuacute akceleraacuteciu stimulaacutecie karotiacutedneho siacutenus nervu prostredniacutectvom odstraacutenenia tonickej inhibiacutecie fyziologickyacutech aktiviacutet pomocou NO na glomulaacuterne bunky NO z karotiacutednych siacutenus neuroacutenov reguluje glomulaacuterne bunky ako spaumltnyacute messenger Hypoxia zvaumlčšuje sekreacuteciu glomulaacuternych buniek a stimulaacuteciu karotidneacuteho siacutenus nervu

CONO ndash HO-2nNOS fyziologicky inhibujuacute aktivity karotidneacuteho telieska

Normoxia verzus

Hypoxia

NO CO H2S ndash PLYNNEacute MESSENGERY ndash AKUacuteTNA REGULAacuteCIA O2 - KAROTIacuteDNE TELIESKO

Molekulaacuterny kysliacutek O2 (označenyacute šiacutepkami )

O2 verzus Tb

U potkanov počas progresiacutevnej hypoxie indukovanej krokovyacutemi zmenami v FIO2 (FIO2 21 17 14 12 a 10) pri teplote okolia Tam 25 15 a 5 degC sa pozorovalo zniacuteženie teploty jadra tela Tb ktoreacute dosahovalo

027 degCmlminkg spotrebovaneacuteho kysliacuteka (VO2) nezaacutevisle na Tam FIO2 ndash frakčnaacute koncentraacutecia kysliacuteka vo vdychovanom vzduchu

Respir Physiol 1994 June 97(1)79-91 Ventilatory and metabolic responses to cold and CO-induced hypoxia in awake rats Gautier H Bonora M

PARAUMBILIKUM Dreň nadobličiek - efektorovyacute orgaacuten sympatikoadrenaacutelneho systeacutemu -

produkuje adrenaliacuten a v menšej miere noradrenaliacuten priamo reaguje na určiteacute stresory - hypoxia a hypoglykeacutemia

Dreň nadobličiek je inervovanaacute senzitiacutevnymi vlaacuteknami spinaacutelnych a vagovyacutech aferentnyacutech neuroacutenov

Dreň nadobličiek sluacuteži aj ako chemosenzor

DREŇ NADOBLIČIEK Chromafiacutenovaacute bunka

Exocytoacuteza

Tyroziacutenovyacute metabolizmus

SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU

Tyroziacuten je metabolizovanyacute na L-DOPA naacutesledne cez dopamiacuten na nor-epinefriacuten Tento proces prebieha za priacutetomnosti molekulaacuterneho kysliacuteka O2 (označeneacute šiacutepkami )

REGULAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU

Nervovaacute regulaacutecia Ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu rovnako ako jeho sila suacute v raacutemci dvoch kardiovaskulaacuternych centier autonoacutemneho nervoveacuteho systeacutemu Tieto centraacute suacute umiestneneacute v hornej časti ventraacutelnej steny predĺženej miechy Hormonaacutelna regulaacutecia Skladaacute sa z dvoch amiacutenovyacutech hormoacutenov - epinefriacutenu (adrenaliacuten) a norepinefriacutenu

(noradrenaliacuten) ktoreacute suacute vylučovaneacute z drene nadobličiek Oba hormoacuteny akcelerujuacute ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu ale pocircsobia v rocircznych

podmienkach Epinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep počas bdquonuacutedzovyacutechldquo podmienok zatiaľčo norepinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep za normaacutelnych podmienok

ZAacuteKONY

POUŽITEacute PRI VYacutePOČTE

CHEMICKYacuteCH A FYZIOLOGICKYacuteCH

PARAMETROV KRVI

A JEDNOTLIVYacuteCH ORGAacuteNOV

RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY Fyzikaacutelna cheacutemia skuacutema ryacutechlosti prebiehajuacutecich chemickyacutech zmien (reakcii) a faktory vplyacutevajuacutece na

tuacuteto ryacutechlosť ndash chemickaacute kinetika

aA + bB rarr dD + fF Všeobecne sa akceptuje pojem že ryacutechlosť charakterizujeme zmenou parametra v čase Pri chemickej

reakcii prebieha zmena množstva laacutetok ni Ak chceme vedieť či danaacute reakcia prebieha v reaktore ndash bunke

Molaacuterna koncentracia Сi = niV Potom ryacutechlosť chemickej reakcii i-komponentu ri - sa doteraz nazyacutevala reakčnou ryacutechlosťou V suacutečasnosti sa pre tuacuteto veličinu zaviedlo označenie

ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky A a zaacutevisiacute od povahy reagujuacutecich laacutetok (skupenstvo) od teploty a od koncentraacutecie V reakčnej kinetike sa zaviedol spocircsob vyjadrovať chemickeacute rovnice v anulovanom tvare ktoryacute vo

všeobecnosti maacute tvar

νAA + νBB + νDD + = 0 ν - stechiometrickyacute koeficient pri vyacutechodickovyacutech laacutetkach majuacute (-) hodnotu

LAacuteTKA ndash SUacuteSTAVA

Jednou z foriem existencie hmoty je laacutetka Laacutetka sa skladaacute z častiacutec ktoreacute majuacute určituacute pokojovuacute hmotnosť alebo inak za laacutetku považujeme suacutebor elementaacuternych častiacutec (elektroacutenov protoacutenov neutroacutenov a i) zoskupenia atoacutemov molekuacutel a ioacutenov koloidneacute častice a rocirczne makroskopickeacute uacutetvary v rozličnyacutech skupenskyacutech stavoch

Množstvo laacutetky priestorovo ohraničeneacute vyznačujuacutece sa určityacutem geometrickyacutem tvarom je teleso

Suacutestava (systeacutem) je časť priestoru oddelenaacute od okolia skutočnyacutem alebo myslenyacutem rozhraniacutem V suacutestave mocircže byť laacutetka alebo zmes chemickyacutech laacutetok ktoreacute predstavujuacute jej zložky Suacutestava je definovanaacute tyacutem že udaacuteme čo do nej patriacute Suacutestavy mocircžu byť homogeacutenne alebo heterogeacutenne

Faacuteza je homogeacutenna časť heterogeacutennej suacutestavy od inej časti fyzikaacutelne oddelenaacute a ohraničenaacute rozhraniacutem

Chemicky čistaacute laacutetka alebo chemickeacute indiviacuteduum je chemickaacute laacutetka určityacutech fyzikaacutelnych a chemickyacutech vlastnostiacute ktoreacute sa nemenia a jeho zloženie je vyjadreneacute chemickyacutem vzorcom

ZAacuteKON UacuteČINKU HMOTNOSTI (GULDBERG-WAAGOV ZAacuteKON) zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

homogeacutenna reakcia v plynnej faacuteze alebo v roztoku

A + B rarr C Ak maacute taacuteto reakcia prebiehať je nevyhnutneacute aby sa častice laacutetok A a B stretli Ryacutechlosť

priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C bude prirodzene tyacutem vyššia čiacutem tieto stretnutia bude častejšie (aktiacutevna zražka) Ak zvyacutešime n-kraacutet koncentraacuteciu laacutetky A (alebo B) pri nezmenenej koncentraacutecii laacutetky B (alebo A) zvyacutešime n-kraacutet aj pravdepodobnosť stretnutia častiacutec A a B a ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C sa n-kraacutet zvyacuteši Ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C je priamo uacutemernaacute suacutečinu koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

rc = k[A][B] k - koeficient uacutemernosti je veličina pri danej teplote staacutela a označuje sa ako ryacutechlostnaacute

konštanta Jej hodnota udaacuteva ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C pri jednotkovej koncentraacutecii vyacutechodiskovyacutech laacutetok

[B] - koncentraacutecie priacuteslušnyacutech laacutetok v danom okamihu

Uvažujme o vratnej reakcii ktoraacute prebieha v roztoku medzi vyacutechodiskovyacutemi laacutetkami A a B za vzniku reakčnyacutech produktov C a D

A + B C + D Protismerneacute šiacutepky vyjadrujuacute že reakcia prebieha suacutečasne obidvoma smermi Podľa zaacutekona uacutečinku

hmotnosti platiacute pre ryacutechlosť r+1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky A a B

r+1 = k+1[A][B] a pre ryacutechlosť r-1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky C a D

r-1 = k-1[C][D] Koncentraacutecia jednotlivyacutech laacutetok sa v priebehu reakcie plynulo meniacute rarr musia sa meniť aj ryacutechlosti r+1 a

r-1 Koncentraacutecia vyacutechodiskovyacutech laacutetok A a B sa postupne zmenšuje preto sa ryacutechlosť r+1 znižuje Koncentraacutecia reakčnyacutech produktov C a D sa zvaumlčšuje takže ryacutechlosť r-1 sa zvyšuje Ak sa ryacutechlosti obidvoch protichodnyacutech reakciiacute vyrovnajuacute ustaacuteli sa chemickaacute rovnovaacuteha pri ktorej za časovuacute jednotku vznikne takeacute množstvo reakčnyacutech produktov C a D akeacute sa opaumltovne rozložiacute na vyacutechodiskoveacute laacutetky A a B Z rovnovaacutežnej podmienky r+1 = r-1 vyplyacuteva pre koncentraacutecie všetkyacutech reakčnyacutech zložiek za rovnovaacutežneho stavu vzťah

k+1[A][B] = k-1[C][D] ktoryacute sa mocircže piacutesať v tvare

Taacuteto rovnica vyjadruje že pomer suacutečinu rovnovaacutežnych koncentraacuteciiacute reakčnyacutech produktov a suacutečinu koncentraacuteciiacute vyacutechodiskovyacutech laacutetok maacute za danej teploty konštantnuacute hodnotu (Guldberg-Waagov zaacutekon) Kc - definovanaacute rovnovaacutežnymi koncentraacuteciami a nazyacuteva sa rovnovaacutežna konštanta Jej hodnota pre danuacute chemickuacute reakciu zaacutevisiacute iba od teploty pri ktorej reakcia prebieha

ZAacuteVISLOSŤ RYacuteCHLOSTI REAKCIE OD TEPLOTY Mimoriadne docircležityacutem činiteľom ktoryacute ovplyvňuje ryacutechlosť chemickyacutech reakciiacute je teplota Vzrast ryacutechlosti reakcie so

zvyšovaniacutem teploty je spocircsobenyacute vzrastom ryacutechlosti neusporiadaneacuteho pohybu molekuacutel a tyacutem aj pravdepodobnosť ich vzaacutejomnyacutech zraacutežok Avšak podľa kinetickej teoacuterie plynov je počet zraacutežok uacutemernyacute odmocnine z absoluacutetnej teploty kyacutem ryacutechlosť reakcie rastie s teplotou exponenciaacutelne teda oveľa ryacutechlejšie Tento zdanlivyacute nesuacutelad sa vysvetľuje tyacutem že molekuly mocircžu pri zraacutežke reagovať jedine vtedy ak majuacute určityacute minimaacutelny obsah energie ktoryacute sa nazyacuteva aktivačnaacute energia Ea

Vzťah medzi aktivačnou energiou a reakčnou ryacutechlosťou našiel v r 1899 Arrhenius definovaniacutem ryacutechlostnej konštanty k

k = A e- (Ea RT)

lnk = lnA - EaRT A R a Ea suacute konštanty ktoreacute nezaacutevisia od teploty

R - univerzaacutelna plynovaacute konštanta

Ea - experimentaacutelna aktivačnaacute energia

(nutnaacute energia ktoruacute musiacute mať časticamolekula

aby mohla za danyacutech podmienok vstuacutepiť do

reakcie) [kJmol]

T - absoluacutetna teplota

e - zaacuteklad prirodzeneacuteho logaritmu Arrhenius

lnk = f (1T) tgα = - ЕaR

HETEROGEacuteNNE PROCESY D rarr S rarr R rarr P Charakteristickou črtou postupnyacutech procesov je to že celkovaacute ryacutechlosť procesu je

determinovanaacute ryacutechlosťou najpomalšieho štaacutedia ndash limitujuacutece štaacutedium Ak chceme s intenziacutevniť naacuteslednosť postupnyacutech procesov je nevyhnutne zvyacutešiť ryacutechlosť ich limitujuacutecich štaacutediiacute

Prveacute štaacutedium heterogeacutenneho chemickeacuteho procesu (D) ndash Difuacutezia Difuacutezia ndash samovoľnyacute proces premiestnenia častiacutec z oblasti vyššej koncentraacutecie do oblasti s nižšou koncentraacuteciou na uacutekor ich chaotickeacuteho pohybu Otaacutezka ndash zodpovedaacute tento proces II počiatku termodynamiky

Druheacute štaacutedium heterogeacutenneho procesu (S) ndash proces sorpcie (pohltenia) Absorpcia ndash keď hranica rozdielu faacutez v systeacuteme je kvapalina Adsorpcia ndash na povrchu tuhej laacutetky

Tretie štaacutedium heterogeacutenneho procesu (R) je chemickaacute reakcia medzi absorbovanyacutemiadsorbovanyacutemi molekulami

RYacuteCHLOSŤ PROCESU DIFUacuteZIE JE DEFINOVANAacute PRVYacuteM ZAacuteKONOM FICKA

dn dt = -DS dC dx Fickov zaacutekon je empirickyacute zaacutekon ktoryacute vyjadruje skutočnosť že tok častiacutec cez povrch je priamo

uacutemernyacute koncentračneacutemu gradientu D - difuacutezny koeficient ([D]=m2s-1) je zaacutevislyacute len od teploty analogickyacute ako rovnica Arheniusa

pričom energia aktivaacutecii difuacutezie ED je menšia než energia aktivaacutecie chemickej reakcie EA

Difuacutezia v jednom smere J = -Dpartcpartx Difuacutezia v 3D priestore J = -Dgrad c Priacutebuzneacute zaacutekony Fourierov - tok tepla je uacutemernyacute gradientu teploty Ohmov - elektrickyacute pruacuted je uacutemernyacute rozdielu elektrickyacutech potenciaacutelov Všetky tri zaacutekony suacute empirickeacute a vyjadrujuacute skutočnosť že tok častiacutec (tepla pruacutedu) je lineaacuterne zaacutevislyacute od hnacej sily (z angl driving force) ktoraacute ho vyvolaacuteva

J = Lf f - hnacia sila L-koeficient uacutemernosti

Adolf Fick

ZAacuteKON ZACHOVANIA HMOTNOSTI Experimenty dokaacutezali že hmotnosť uzavretej (izolovanej)

suacutestavy je konštantnaacute a nezaacutevisiacute od zmien ktoreacute v tejto suacutestave prebiehajuacute

Celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v reaktantoch musiacute byť rovnakyacute ako celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v produktoch

Je to jeden z najvyacuteznamnejšiacutech a najvšeobecnejšiacutech priacuterodnyacutech zaacutekonov Pocircvodne ho nezaacutevisle od seba formulovali Lomonosov a Lavoisier ako zaacutekon zachovania vaacutehy laacutetok v chemickyacutech reakciaacutech

Chemickou reakciou hmota nezanikaacute ani nevznikaacute iba meniacute svoju formu

Zaacutekon zachovania hmotnosti sum m = konšt

Michail V Lomonosov

Antoine L Lavoisier

ZAacuteKON STAacuteLYCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov bol objavenyacute v roku 1799 - francuacutezsky chemik Joseph Louis Proust

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov hovoriacute

K tomuto zaacuteveru J L Proust dospel na zaacuteklade synteacutez a analyacutez množstva chemickyacutech zluacutečeniacuten Nezaacutevisle od J L Prousta ho v roku 1803 sformuloval a vysvetlil aj Angličan J Dalton

Zloženie chemickej zluacutečeniny je vždy rovnakeacute a nezaacutevisiacute od spocircsobu priacutepravy danej zluacutečeniny

Joseph L Proust

ZAacuteKON NAacuteSOBNYacuteCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV V roku 1803 J Dalton vyjadril zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov

Zistil že prvky sa mocircžu zlučovať v jednom dvoch alebo viaceryacutech pomeroch svojich hmotnostiacute

Priacuteklad oxidy dusiacuteka N2O ndash oxid dusnyacute N O = 1 0571 NO ndash oxid dusnatyacute N O = 1 1142 pomer 0571 1142 = 1 2 N2O3 ndash oxid dusityacute N O = 1 1713 pomer 0571 1713 = 1 3 Na jednotkovuacute hmotnosť dusiacuteka N v jednotlivyacutech oxidoch pripadaacute určityacute počet jednotiek hmotnosti kysliacuteka O

Ak dva prvky tvoria navzaacutejom niekoľko zluacutečeniacuten hmotnosti jedneacuteho prvku pripadajuacutece v nich na jednu a tuacute istuacute hmotnosť druheacuteho prvku suacute v pomere malyacutech celyacutech čiacutesiel

TERMODYNAMIKA V BIOLOGICKYacuteCH SYSTEacuteMOCH ndash REFERENČNEacute BODY

A Einstein bdquoKlasickaacute termodynamika je jedinaacute univerzaacutelna fyzikaacutelna teoacuteria v ktorej aplikovateľnosť jej zaacutekladnyacutech konceptov nebude nikdy narušenaacuteldquo

AS Eddington bdquoAk Vaša teoacuteria nie je v suacutelade s druhyacutem termodynamickyacutem zaacutekonom tak tuacuteto teoacuteriu nečakaacute nič ineacute len hlbokyacute neuacutespechldquo

MV Volkenstein bdquoFyzikaacutelne uvažovanie o ľubovoľnom systeacuteme vraacutetane biologickeacuteho začiacutena jeho fenomenologickyacutem termodynamickyacutem popisomldquo

Termodynamika študuje transformaacuteciu energie v makroskopickyacutech systeacutemoch a suacutečasne neposkytuje žiadne informaacutecie o mikroskopickom stave hmoty ani o ryacutechlosti procesov v systeacuteme

Termodynamickyacute popis systeacutemu je založenyacute na niekoľkyacutech relatiacutevne jednoduchyacutech zaacutekonoch

TERMODYNAMICKYacute SYSTEacuteM ndash BUNKA ndash ORGAacuteN ndash ORGANIZMUS Pod termodynamickyacutem systeacutemom rozumieme časť vesmiacuteru ktoryacute je ohraničenyacute

nejakou hranicou a je charakterizovanyacute určityacutemi termodynamickyacutemi vlastnosťami ktoreacute sa nazyacutevajuacute stavoveacute veličiny

Bunka ndash orgaacuten ndash organizmus predstavujuacute hranice systeacutemu cez ktoruacute sa mocircže vymieňať laacutetka a energie vo forme tepla a praacutece Biologickeacute systeacutemy suacute otvoreneacute termodynamickeacute systeacutemy ktoreacute vymieňajuacute s okoliacutem laacutetku aj energiu

Homeostaacuteza ndash stav termodynamickej rovnovaacutehy Biologickyacute systeacutem sa nachaacutedza v ustaacutelenom stave (angl steady state) - homeostaze

ak hodnoty termodynamickyacutech parametrov sa nemenia ale existuje tam tok laacutetky a energie medzi systeacutemom a okoliacutem (zdravyacute organizmus)

Tlak Objem Teplota Energia Laacutetkoveacute množstvo

TERMODYNAMICKEacute ZAacuteKONY

Tzv nultyacute zaacutekon termodynamiky (zaacutekon tepelnej rovnovaacutehy)

Ak objekt A je v tepelnej rovnovaacutehe s objektom B a objekt B sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom C tak potom aj objekt C sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom A

Inyacutemi slovami ak termodynamickeacute systeacutemy suacute vo fyzikaacutelnom kontakte tak v rovnovaacutežnom stave je teplota tyacutechto systeacutemov rovnakaacute

I TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ZACHOVANIA ENERGIE) Energia sa mocircže zmeniť z jednej formy na inuacute ale nemocircže samovoľne

vznikať ani zanikať (tento zaacutekon je empirickyacute) I termodynamickyacute zaacutekon daacuteva do suacutevisu teplo (Q) praacutecu (W) a vnuacutetornuacute

energiu (E) systeacutemu

∆ E = Q + W

alebo

d E = dQ + dW Teplo (Q) a praacuteca (W) - formy energie prostredniacutectvom ktoryacutech systeacutem

meniacute svoju vnuacutetornuacute energiu Teplo ndash neusporiadanaacute forma energie Praacuteca ndash usporiadanaacute forma energie (mechanickaacute chemickaacute elektrickaacute)

ENTALPIA Entalpia je stavovaacute funkcia determinujuacuteca teplo ktoreacute sa uvoľniacute resp absorbuje počas

reakcie pri konštantnom tlaku pričom nezaacutevisiacute od konkreacutetneho priebehu reakcie ale len od počiatočneacuteho a konečneacuteho stavu (Hessov zaacutekon)

p = konšt Qp = ∆ H entalpia H = E + pV

Zmeny entalpie A rarr B rArr ∆HAB = HB - HA A rarr B rarr C rArr ∆H = HC - HA = (HC - HB) + (HB - HA) = ∆HAB + HBC ΔH gt 0 - endotermickyacute proces ΔH lt 0 - exotermickyacute proces Štandardnaacute entalpia molekuacutel H0 Entalpia 1 molu molekuacutel pri štandardnyacutech podmienkach (

t=25deg C p=100 kPa) Tieto hodnoty suacute uvedeneacute v tabuľkaacutech Využitie tyacutechto hodnocirct pri určovaniacute zmien entalpie v chemickyacutech reakciaacutech

Reakčneacute teplo (∆HdegR298) sa rovnaacute suacutečtu zlučovaciacutech tepiel produktov (Σνi ∆Hdegzl298PROD) zmenšeneacutemu o suacutečet zlučovaciacutech tepiel reaktantov

(Σνi ∆Hdegzl298REAKT)

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 14: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

SENZOR NA MERANIE TEPLOTY

DS18B20 digitaacutelny teplomer umožňuje 9-bitoveacute až 12-bitoveacute merania stupňov Celzius

Rozsah pracovnyacutech teplocirct je od -55degC do +125degC s presnosťou plusmn05degC v rozsahu od -10degC do +85degC

Senzor na meranie teploty v referenčnyacutech bodoch

SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV

UKAacuteŽKA VYacuteSLEDKOV AMP

SPOCHYBŇOVANIE

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do

zaacutekladniacute školy Zaacutezrak Ale ne jde nejspiacuteš o hezky staryacute fiacutegl Před vyšetřeniacutem na přiacutestroji totiž

udělaacute dobře vyškolenaacute sestřička podrobnou anamneacutezu vyptaacute se na přiacuteznaky na předchoziacute i současneacute nemoci a vše poctivě zaznamenaacute do počiacutetače třeba i s přesnyacutemi uacutedaji o zdravotniacutem stavu pacienta pokud ten svěřiacute sestřičce svou kartu informačniacuteho systeacutemu ISIP A zaacutezračnaacute krabička snadno a bystře pomociacute vhodneacuteho expertniacuteho programu může proveacutest orientačniacute diagnoacutezu a podle niacute takeacute vytiskne seznam očekaacutevanyacutech chemickyacutech změn

Asi jsem ještě neřekl že v reklamniacutech materiaacutelech na webu nikde nezjistiacuteme co jsou to bdquobioaktivniacute bodyldquo a jak byly zjištěny

Končiacutem protože hromaděniacutem dalšiacutech a dalšiacutech argumentů je zbytečneacute posilovat to co je bdquoabsolutniacuteldquo jistotou totiž že analyzaacutetor AMP je nesmyslnyacute autoři šarlataacuteni a leacutekařštiacute propagaacutetoři v lepšiacutem přiacutepadě naivniacute důvěřivci

Ondřej Vrtiška Anatolije Vitalijeviče Malykhina - neurochirurga z Charkova kteryacute

metodu vyvinul Pronesl přednaacutešku v niacutež se to hemžilo odbornyacutemi vyacuterazy peptidovaacute vazba koenzymy oxidoreduktaacutezy laktaacutetdehydrogenaacutezy chaperony neurotransmitery mediaacutetory fosfolipidyhellip Vybaven polozapomenutyacutemi znalostmi z přednaacutešek z biochemie a fyziologie jsem měl pocit že jsou naacutem předčiacutetaacutena vysokoškolskaacute skripta Jen mi nějak uniklo jak dlouhyacute proslov souvisiacute s oněmi pěti čidly měřiacuteciacutemi teplotu

bdquo absence hodnověrnyacutech důkazů uacutečinnosti princip metody popiacuterajiacuteciacute zaacutekladniacute poznatky přiacuterodniacutech vědldquo

REFERENČNEacute bdquoBIOAKTIacuteVNE BODYldquo Čo suacute tie bdquobioaktiacutevne bodyldquo(uprednostňujeme označenie bdquoreferenčneacute body) a kde suacute umiestneneacute Malychin zvolil 5 bodov na ľudskom tele kde sa umiestňujuacute termosenzory Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny (dva

body) Praveacute a ľaveacute podpazušie (dva body) Pupok Regio paraumbilicalis (jeden bod)

BIFURKAacuteCIE PRAVEJ A ĽAVEJ KRČNEJ TEPNY

Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny ndash umiestnenie najdocircležitejšieho chemoreceptora tzv karotiacutedne teliesko (glomus caroticum)

Fernando De Castro (1925 ndash 1929) Laboratorio de Investigaciones Bioloacutegicas (Madrid Spain) študoval novyacutemi histologickyacutemi postupmy a jemnuacute štrukturu a inervaciu karotidneacuteho telieska Opisal jeho presnu lokalizaacuteciu Karotidne teliesko považoval za senzornyacute receptor (chemoreceptorov) glomulaacuternych buniek ktoreacute suacute špecificky určeneacute na detekciu zmien chemickeacuteho zloženia krve

Za hypoteacutezu chemoreceptorov bola v roku 1938 Corneille Heymans

udelenaacute Nobelova cena za Fyzioloacutegiu alebo Mediciacutenu

KAROTIacuteDNE TELIESKO

Karotiacutedne teliesko je bilateraacutelne umiestneneacute na bifurkaacutecii krčnej arteacuterii maacute najvaumlčšiacute pomer prietoku krvi k metabolizmu v tele (2000mlmin na 100g)

anatomicky a biochemicky veľmi zložityacute orgaacuten

Nielen že maacute bunky špecializujuacutece sa na sniacutemanie hladiny kysliacuteka ale v skutočnostisuacute to polymodaacutelne a veľmi citliveacute bunky na rocirczne druhy stimulov ako suacute tlak hyperkapnia acidoacuteza hyperkalieacutemia hyposmolalita cirkulujuacutece hormoacuteny hypertermia hypoglykeacutemia a na početneacute farmakologickeacute preparaacutety

CHEMORECEPTOR KAROTIacuteDNE TELIESKO

Anatomickaacute štruktuacutera karotiacutedneho telieska Karotiacutedne teliesko

tvoria dva typy buniek glomulaacuterne (typ I) a podporneacute (typ II) Glomulaacuterne bunky suacute neuronaacutelny druh ktoreacute suacute považovaneacute za hlavneacute bunky senzibilneacute na hypoxiu

Typ I

Typ II

Krvneacute kapilaacutery

NEURAacuteLNA REGULAacuteCIA DYacuteCHANIA

REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA

Frekvencia dyacutechania ndash zadaacutevame do AMP pred meraniacutem

Pulzovaacute frekvencia ndash zadaacutevame do AMP pred meraniacutem

Teplota ndash meriame priacutestrojom AMP

PLYNNYacute MESSENGER bdquoH2Sldquo

Glomulaacuterne bunky exprimujuacute cystation gama lyaacutezu (CSE) enzyacutem generujuacuteci H2S Hypoxia indukuje tvorbu H2S excitaacuteciu senzorov a stimuluje dyacutechanie ako odozvu na niacutezku hladinu O2

Bunky karotidneacuteho telieska senzibilneacute na kysliacutek ako aj krvneacute cievy dyacutechacie cesty a nadobličky iniciujuacute životne docircležituacute homeostaacutezu v odpovedi na hypoxiu a hypoxeacutemiu

The Journal of Experimental Biology 211 2727-2734 Published by The Company of Biologists 2008 doi101242jeb010066 Commentary - Hydrogen sulfide and oxygen sensing implications in cardiorespiratory control Kenneth R Olson

PLYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo

Hemoxigenaacuteza 2 (HO-2) štiepi hem na železo Fe biliverdiacuten (BV) a tiež CO v reakcii absoluacutetne zaacutevislej od molekulaacuterneho O2

HO-2 je exprimovanyacute na glomulaacuternych bunkaacutech karotiacutedneho telieska Glomulaacuterne bunky uvolňujuacute exitačneacute transmitery (NTR) zvaumlčšujuacutec tak

stimulaacuteciu nervovyacutech vzruchov karotiacutedneho sinus nervu CO inhibuje uvoľňovanie tyacutechto transmiterov prostredniacutectvom

autokrinneacuteho alebo parakrinneacuteho pocircsobenia na glomulaacuterne bunky Hypoxia teda priamo inhibuje HO-2 aktivitu prostredniacutectvom

zniacuteženia dostupnosti O2 čo vedie k zviacutešenej aktivite karotidneacuteho sinus nervu

PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo Neuronaacutelna NO-syntetaacuteza (nNOS) premieňa L-arginiacuten na NO a citruliacuten (cit)

nNOS je lokalizovanaacute na karotiacutednych siacutenus neuroacutenoch (CSN) ktoreacute majuacute synaptickyacute vstup na glomulaacuternych bunkaacutech

nNOS inhibujuacute akceleraacuteciu stimulaacutecie karotiacutedneho siacutenus nervu prostredniacutectvom odstraacutenenia tonickej inhibiacutecie fyziologickyacutech aktiviacutet pomocou NO na glomulaacuterne bunky NO z karotiacutednych siacutenus neuroacutenov reguluje glomulaacuterne bunky ako spaumltnyacute messenger Hypoxia zvaumlčšuje sekreacuteciu glomulaacuternych buniek a stimulaacuteciu karotidneacuteho siacutenus nervu

CONO ndash HO-2nNOS fyziologicky inhibujuacute aktivity karotidneacuteho telieska

Normoxia verzus

Hypoxia

NO CO H2S ndash PLYNNEacute MESSENGERY ndash AKUacuteTNA REGULAacuteCIA O2 - KAROTIacuteDNE TELIESKO

Molekulaacuterny kysliacutek O2 (označenyacute šiacutepkami )

O2 verzus Tb

U potkanov počas progresiacutevnej hypoxie indukovanej krokovyacutemi zmenami v FIO2 (FIO2 21 17 14 12 a 10) pri teplote okolia Tam 25 15 a 5 degC sa pozorovalo zniacuteženie teploty jadra tela Tb ktoreacute dosahovalo

027 degCmlminkg spotrebovaneacuteho kysliacuteka (VO2) nezaacutevisle na Tam FIO2 ndash frakčnaacute koncentraacutecia kysliacuteka vo vdychovanom vzduchu

Respir Physiol 1994 June 97(1)79-91 Ventilatory and metabolic responses to cold and CO-induced hypoxia in awake rats Gautier H Bonora M

PARAUMBILIKUM Dreň nadobličiek - efektorovyacute orgaacuten sympatikoadrenaacutelneho systeacutemu -

produkuje adrenaliacuten a v menšej miere noradrenaliacuten priamo reaguje na určiteacute stresory - hypoxia a hypoglykeacutemia

Dreň nadobličiek je inervovanaacute senzitiacutevnymi vlaacuteknami spinaacutelnych a vagovyacutech aferentnyacutech neuroacutenov

Dreň nadobličiek sluacuteži aj ako chemosenzor

DREŇ NADOBLIČIEK Chromafiacutenovaacute bunka

Exocytoacuteza

Tyroziacutenovyacute metabolizmus

SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU

Tyroziacuten je metabolizovanyacute na L-DOPA naacutesledne cez dopamiacuten na nor-epinefriacuten Tento proces prebieha za priacutetomnosti molekulaacuterneho kysliacuteka O2 (označeneacute šiacutepkami )

REGULAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU

Nervovaacute regulaacutecia Ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu rovnako ako jeho sila suacute v raacutemci dvoch kardiovaskulaacuternych centier autonoacutemneho nervoveacuteho systeacutemu Tieto centraacute suacute umiestneneacute v hornej časti ventraacutelnej steny predĺženej miechy Hormonaacutelna regulaacutecia Skladaacute sa z dvoch amiacutenovyacutech hormoacutenov - epinefriacutenu (adrenaliacuten) a norepinefriacutenu

(noradrenaliacuten) ktoreacute suacute vylučovaneacute z drene nadobličiek Oba hormoacuteny akcelerujuacute ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu ale pocircsobia v rocircznych

podmienkach Epinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep počas bdquonuacutedzovyacutechldquo podmienok zatiaľčo norepinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep za normaacutelnych podmienok

ZAacuteKONY

POUŽITEacute PRI VYacutePOČTE

CHEMICKYacuteCH A FYZIOLOGICKYacuteCH

PARAMETROV KRVI

A JEDNOTLIVYacuteCH ORGAacuteNOV

RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY Fyzikaacutelna cheacutemia skuacutema ryacutechlosti prebiehajuacutecich chemickyacutech zmien (reakcii) a faktory vplyacutevajuacutece na

tuacuteto ryacutechlosť ndash chemickaacute kinetika

aA + bB rarr dD + fF Všeobecne sa akceptuje pojem že ryacutechlosť charakterizujeme zmenou parametra v čase Pri chemickej

reakcii prebieha zmena množstva laacutetok ni Ak chceme vedieť či danaacute reakcia prebieha v reaktore ndash bunke

Molaacuterna koncentracia Сi = niV Potom ryacutechlosť chemickej reakcii i-komponentu ri - sa doteraz nazyacutevala reakčnou ryacutechlosťou V suacutečasnosti sa pre tuacuteto veličinu zaviedlo označenie

ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky A a zaacutevisiacute od povahy reagujuacutecich laacutetok (skupenstvo) od teploty a od koncentraacutecie V reakčnej kinetike sa zaviedol spocircsob vyjadrovať chemickeacute rovnice v anulovanom tvare ktoryacute vo

všeobecnosti maacute tvar

νAA + νBB + νDD + = 0 ν - stechiometrickyacute koeficient pri vyacutechodickovyacutech laacutetkach majuacute (-) hodnotu

LAacuteTKA ndash SUacuteSTAVA

Jednou z foriem existencie hmoty je laacutetka Laacutetka sa skladaacute z častiacutec ktoreacute majuacute určituacute pokojovuacute hmotnosť alebo inak za laacutetku považujeme suacutebor elementaacuternych častiacutec (elektroacutenov protoacutenov neutroacutenov a i) zoskupenia atoacutemov molekuacutel a ioacutenov koloidneacute častice a rocirczne makroskopickeacute uacutetvary v rozličnyacutech skupenskyacutech stavoch

Množstvo laacutetky priestorovo ohraničeneacute vyznačujuacutece sa určityacutem geometrickyacutem tvarom je teleso

Suacutestava (systeacutem) je časť priestoru oddelenaacute od okolia skutočnyacutem alebo myslenyacutem rozhraniacutem V suacutestave mocircže byť laacutetka alebo zmes chemickyacutech laacutetok ktoreacute predstavujuacute jej zložky Suacutestava je definovanaacute tyacutem že udaacuteme čo do nej patriacute Suacutestavy mocircžu byť homogeacutenne alebo heterogeacutenne

Faacuteza je homogeacutenna časť heterogeacutennej suacutestavy od inej časti fyzikaacutelne oddelenaacute a ohraničenaacute rozhraniacutem

Chemicky čistaacute laacutetka alebo chemickeacute indiviacuteduum je chemickaacute laacutetka určityacutech fyzikaacutelnych a chemickyacutech vlastnostiacute ktoreacute sa nemenia a jeho zloženie je vyjadreneacute chemickyacutem vzorcom

ZAacuteKON UacuteČINKU HMOTNOSTI (GULDBERG-WAAGOV ZAacuteKON) zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

homogeacutenna reakcia v plynnej faacuteze alebo v roztoku

A + B rarr C Ak maacute taacuteto reakcia prebiehať je nevyhnutneacute aby sa častice laacutetok A a B stretli Ryacutechlosť

priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C bude prirodzene tyacutem vyššia čiacutem tieto stretnutia bude častejšie (aktiacutevna zražka) Ak zvyacutešime n-kraacutet koncentraacuteciu laacutetky A (alebo B) pri nezmenenej koncentraacutecii laacutetky B (alebo A) zvyacutešime n-kraacutet aj pravdepodobnosť stretnutia častiacutec A a B a ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C sa n-kraacutet zvyacuteši Ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C je priamo uacutemernaacute suacutečinu koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

rc = k[A][B] k - koeficient uacutemernosti je veličina pri danej teplote staacutela a označuje sa ako ryacutechlostnaacute

konštanta Jej hodnota udaacuteva ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C pri jednotkovej koncentraacutecii vyacutechodiskovyacutech laacutetok

[B] - koncentraacutecie priacuteslušnyacutech laacutetok v danom okamihu

Uvažujme o vratnej reakcii ktoraacute prebieha v roztoku medzi vyacutechodiskovyacutemi laacutetkami A a B za vzniku reakčnyacutech produktov C a D

A + B C + D Protismerneacute šiacutepky vyjadrujuacute že reakcia prebieha suacutečasne obidvoma smermi Podľa zaacutekona uacutečinku

hmotnosti platiacute pre ryacutechlosť r+1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky A a B

r+1 = k+1[A][B] a pre ryacutechlosť r-1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky C a D

r-1 = k-1[C][D] Koncentraacutecia jednotlivyacutech laacutetok sa v priebehu reakcie plynulo meniacute rarr musia sa meniť aj ryacutechlosti r+1 a

r-1 Koncentraacutecia vyacutechodiskovyacutech laacutetok A a B sa postupne zmenšuje preto sa ryacutechlosť r+1 znižuje Koncentraacutecia reakčnyacutech produktov C a D sa zvaumlčšuje takže ryacutechlosť r-1 sa zvyšuje Ak sa ryacutechlosti obidvoch protichodnyacutech reakciiacute vyrovnajuacute ustaacuteli sa chemickaacute rovnovaacuteha pri ktorej za časovuacute jednotku vznikne takeacute množstvo reakčnyacutech produktov C a D akeacute sa opaumltovne rozložiacute na vyacutechodiskoveacute laacutetky A a B Z rovnovaacutežnej podmienky r+1 = r-1 vyplyacuteva pre koncentraacutecie všetkyacutech reakčnyacutech zložiek za rovnovaacutežneho stavu vzťah

k+1[A][B] = k-1[C][D] ktoryacute sa mocircže piacutesať v tvare

Taacuteto rovnica vyjadruje že pomer suacutečinu rovnovaacutežnych koncentraacuteciiacute reakčnyacutech produktov a suacutečinu koncentraacuteciiacute vyacutechodiskovyacutech laacutetok maacute za danej teploty konštantnuacute hodnotu (Guldberg-Waagov zaacutekon) Kc - definovanaacute rovnovaacutežnymi koncentraacuteciami a nazyacuteva sa rovnovaacutežna konštanta Jej hodnota pre danuacute chemickuacute reakciu zaacutevisiacute iba od teploty pri ktorej reakcia prebieha

ZAacuteVISLOSŤ RYacuteCHLOSTI REAKCIE OD TEPLOTY Mimoriadne docircležityacutem činiteľom ktoryacute ovplyvňuje ryacutechlosť chemickyacutech reakciiacute je teplota Vzrast ryacutechlosti reakcie so

zvyšovaniacutem teploty je spocircsobenyacute vzrastom ryacutechlosti neusporiadaneacuteho pohybu molekuacutel a tyacutem aj pravdepodobnosť ich vzaacutejomnyacutech zraacutežok Avšak podľa kinetickej teoacuterie plynov je počet zraacutežok uacutemernyacute odmocnine z absoluacutetnej teploty kyacutem ryacutechlosť reakcie rastie s teplotou exponenciaacutelne teda oveľa ryacutechlejšie Tento zdanlivyacute nesuacutelad sa vysvetľuje tyacutem že molekuly mocircžu pri zraacutežke reagovať jedine vtedy ak majuacute určityacute minimaacutelny obsah energie ktoryacute sa nazyacuteva aktivačnaacute energia Ea

Vzťah medzi aktivačnou energiou a reakčnou ryacutechlosťou našiel v r 1899 Arrhenius definovaniacutem ryacutechlostnej konštanty k

k = A e- (Ea RT)

lnk = lnA - EaRT A R a Ea suacute konštanty ktoreacute nezaacutevisia od teploty

R - univerzaacutelna plynovaacute konštanta

Ea - experimentaacutelna aktivačnaacute energia

(nutnaacute energia ktoruacute musiacute mať časticamolekula

aby mohla za danyacutech podmienok vstuacutepiť do

reakcie) [kJmol]

T - absoluacutetna teplota

e - zaacuteklad prirodzeneacuteho logaritmu Arrhenius

lnk = f (1T) tgα = - ЕaR

HETEROGEacuteNNE PROCESY D rarr S rarr R rarr P Charakteristickou črtou postupnyacutech procesov je to že celkovaacute ryacutechlosť procesu je

determinovanaacute ryacutechlosťou najpomalšieho štaacutedia ndash limitujuacutece štaacutedium Ak chceme s intenziacutevniť naacuteslednosť postupnyacutech procesov je nevyhnutne zvyacutešiť ryacutechlosť ich limitujuacutecich štaacutediiacute

Prveacute štaacutedium heterogeacutenneho chemickeacuteho procesu (D) ndash Difuacutezia Difuacutezia ndash samovoľnyacute proces premiestnenia častiacutec z oblasti vyššej koncentraacutecie do oblasti s nižšou koncentraacuteciou na uacutekor ich chaotickeacuteho pohybu Otaacutezka ndash zodpovedaacute tento proces II počiatku termodynamiky

Druheacute štaacutedium heterogeacutenneho procesu (S) ndash proces sorpcie (pohltenia) Absorpcia ndash keď hranica rozdielu faacutez v systeacuteme je kvapalina Adsorpcia ndash na povrchu tuhej laacutetky

Tretie štaacutedium heterogeacutenneho procesu (R) je chemickaacute reakcia medzi absorbovanyacutemiadsorbovanyacutemi molekulami

RYacuteCHLOSŤ PROCESU DIFUacuteZIE JE DEFINOVANAacute PRVYacuteM ZAacuteKONOM FICKA

dn dt = -DS dC dx Fickov zaacutekon je empirickyacute zaacutekon ktoryacute vyjadruje skutočnosť že tok častiacutec cez povrch je priamo

uacutemernyacute koncentračneacutemu gradientu D - difuacutezny koeficient ([D]=m2s-1) je zaacutevislyacute len od teploty analogickyacute ako rovnica Arheniusa

pričom energia aktivaacutecii difuacutezie ED je menšia než energia aktivaacutecie chemickej reakcie EA

Difuacutezia v jednom smere J = -Dpartcpartx Difuacutezia v 3D priestore J = -Dgrad c Priacutebuzneacute zaacutekony Fourierov - tok tepla je uacutemernyacute gradientu teploty Ohmov - elektrickyacute pruacuted je uacutemernyacute rozdielu elektrickyacutech potenciaacutelov Všetky tri zaacutekony suacute empirickeacute a vyjadrujuacute skutočnosť že tok častiacutec (tepla pruacutedu) je lineaacuterne zaacutevislyacute od hnacej sily (z angl driving force) ktoraacute ho vyvolaacuteva

J = Lf f - hnacia sila L-koeficient uacutemernosti

Adolf Fick

ZAacuteKON ZACHOVANIA HMOTNOSTI Experimenty dokaacutezali že hmotnosť uzavretej (izolovanej)

suacutestavy je konštantnaacute a nezaacutevisiacute od zmien ktoreacute v tejto suacutestave prebiehajuacute

Celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v reaktantoch musiacute byť rovnakyacute ako celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v produktoch

Je to jeden z najvyacuteznamnejšiacutech a najvšeobecnejšiacutech priacuterodnyacutech zaacutekonov Pocircvodne ho nezaacutevisle od seba formulovali Lomonosov a Lavoisier ako zaacutekon zachovania vaacutehy laacutetok v chemickyacutech reakciaacutech

Chemickou reakciou hmota nezanikaacute ani nevznikaacute iba meniacute svoju formu

Zaacutekon zachovania hmotnosti sum m = konšt

Michail V Lomonosov

Antoine L Lavoisier

ZAacuteKON STAacuteLYCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov bol objavenyacute v roku 1799 - francuacutezsky chemik Joseph Louis Proust

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov hovoriacute

K tomuto zaacuteveru J L Proust dospel na zaacuteklade synteacutez a analyacutez množstva chemickyacutech zluacutečeniacuten Nezaacutevisle od J L Prousta ho v roku 1803 sformuloval a vysvetlil aj Angličan J Dalton

Zloženie chemickej zluacutečeniny je vždy rovnakeacute a nezaacutevisiacute od spocircsobu priacutepravy danej zluacutečeniny

Joseph L Proust

ZAacuteKON NAacuteSOBNYacuteCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV V roku 1803 J Dalton vyjadril zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov

Zistil že prvky sa mocircžu zlučovať v jednom dvoch alebo viaceryacutech pomeroch svojich hmotnostiacute

Priacuteklad oxidy dusiacuteka N2O ndash oxid dusnyacute N O = 1 0571 NO ndash oxid dusnatyacute N O = 1 1142 pomer 0571 1142 = 1 2 N2O3 ndash oxid dusityacute N O = 1 1713 pomer 0571 1713 = 1 3 Na jednotkovuacute hmotnosť dusiacuteka N v jednotlivyacutech oxidoch pripadaacute určityacute počet jednotiek hmotnosti kysliacuteka O

Ak dva prvky tvoria navzaacutejom niekoľko zluacutečeniacuten hmotnosti jedneacuteho prvku pripadajuacutece v nich na jednu a tuacute istuacute hmotnosť druheacuteho prvku suacute v pomere malyacutech celyacutech čiacutesiel

TERMODYNAMIKA V BIOLOGICKYacuteCH SYSTEacuteMOCH ndash REFERENČNEacute BODY

A Einstein bdquoKlasickaacute termodynamika je jedinaacute univerzaacutelna fyzikaacutelna teoacuteria v ktorej aplikovateľnosť jej zaacutekladnyacutech konceptov nebude nikdy narušenaacuteldquo

AS Eddington bdquoAk Vaša teoacuteria nie je v suacutelade s druhyacutem termodynamickyacutem zaacutekonom tak tuacuteto teoacuteriu nečakaacute nič ineacute len hlbokyacute neuacutespechldquo

MV Volkenstein bdquoFyzikaacutelne uvažovanie o ľubovoľnom systeacuteme vraacutetane biologickeacuteho začiacutena jeho fenomenologickyacutem termodynamickyacutem popisomldquo

Termodynamika študuje transformaacuteciu energie v makroskopickyacutech systeacutemoch a suacutečasne neposkytuje žiadne informaacutecie o mikroskopickom stave hmoty ani o ryacutechlosti procesov v systeacuteme

Termodynamickyacute popis systeacutemu je založenyacute na niekoľkyacutech relatiacutevne jednoduchyacutech zaacutekonoch

TERMODYNAMICKYacute SYSTEacuteM ndash BUNKA ndash ORGAacuteN ndash ORGANIZMUS Pod termodynamickyacutem systeacutemom rozumieme časť vesmiacuteru ktoryacute je ohraničenyacute

nejakou hranicou a je charakterizovanyacute určityacutemi termodynamickyacutemi vlastnosťami ktoreacute sa nazyacutevajuacute stavoveacute veličiny

Bunka ndash orgaacuten ndash organizmus predstavujuacute hranice systeacutemu cez ktoruacute sa mocircže vymieňať laacutetka a energie vo forme tepla a praacutece Biologickeacute systeacutemy suacute otvoreneacute termodynamickeacute systeacutemy ktoreacute vymieňajuacute s okoliacutem laacutetku aj energiu

Homeostaacuteza ndash stav termodynamickej rovnovaacutehy Biologickyacute systeacutem sa nachaacutedza v ustaacutelenom stave (angl steady state) - homeostaze

ak hodnoty termodynamickyacutech parametrov sa nemenia ale existuje tam tok laacutetky a energie medzi systeacutemom a okoliacutem (zdravyacute organizmus)

Tlak Objem Teplota Energia Laacutetkoveacute množstvo

TERMODYNAMICKEacute ZAacuteKONY

Tzv nultyacute zaacutekon termodynamiky (zaacutekon tepelnej rovnovaacutehy)

Ak objekt A je v tepelnej rovnovaacutehe s objektom B a objekt B sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom C tak potom aj objekt C sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom A

Inyacutemi slovami ak termodynamickeacute systeacutemy suacute vo fyzikaacutelnom kontakte tak v rovnovaacutežnom stave je teplota tyacutechto systeacutemov rovnakaacute

I TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ZACHOVANIA ENERGIE) Energia sa mocircže zmeniť z jednej formy na inuacute ale nemocircže samovoľne

vznikať ani zanikať (tento zaacutekon je empirickyacute) I termodynamickyacute zaacutekon daacuteva do suacutevisu teplo (Q) praacutecu (W) a vnuacutetornuacute

energiu (E) systeacutemu

∆ E = Q + W

alebo

d E = dQ + dW Teplo (Q) a praacuteca (W) - formy energie prostredniacutectvom ktoryacutech systeacutem

meniacute svoju vnuacutetornuacute energiu Teplo ndash neusporiadanaacute forma energie Praacuteca ndash usporiadanaacute forma energie (mechanickaacute chemickaacute elektrickaacute)

ENTALPIA Entalpia je stavovaacute funkcia determinujuacuteca teplo ktoreacute sa uvoľniacute resp absorbuje počas

reakcie pri konštantnom tlaku pričom nezaacutevisiacute od konkreacutetneho priebehu reakcie ale len od počiatočneacuteho a konečneacuteho stavu (Hessov zaacutekon)

p = konšt Qp = ∆ H entalpia H = E + pV

Zmeny entalpie A rarr B rArr ∆HAB = HB - HA A rarr B rarr C rArr ∆H = HC - HA = (HC - HB) + (HB - HA) = ∆HAB + HBC ΔH gt 0 - endotermickyacute proces ΔH lt 0 - exotermickyacute proces Štandardnaacute entalpia molekuacutel H0 Entalpia 1 molu molekuacutel pri štandardnyacutech podmienkach (

t=25deg C p=100 kPa) Tieto hodnoty suacute uvedeneacute v tabuľkaacutech Využitie tyacutechto hodnocirct pri určovaniacute zmien entalpie v chemickyacutech reakciaacutech

Reakčneacute teplo (∆HdegR298) sa rovnaacute suacutečtu zlučovaciacutech tepiel produktov (Σνi ∆Hdegzl298PROD) zmenšeneacutemu o suacutečet zlučovaciacutech tepiel reaktantov

(Σνi ∆Hdegzl298REAKT)

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 15: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV

UKAacuteŽKA VYacuteSLEDKOV AMP

SPOCHYBŇOVANIE

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do

zaacutekladniacute školy Zaacutezrak Ale ne jde nejspiacuteš o hezky staryacute fiacutegl Před vyšetřeniacutem na přiacutestroji totiž

udělaacute dobře vyškolenaacute sestřička podrobnou anamneacutezu vyptaacute se na přiacuteznaky na předchoziacute i současneacute nemoci a vše poctivě zaznamenaacute do počiacutetače třeba i s přesnyacutemi uacutedaji o zdravotniacutem stavu pacienta pokud ten svěřiacute sestřičce svou kartu informačniacuteho systeacutemu ISIP A zaacutezračnaacute krabička snadno a bystře pomociacute vhodneacuteho expertniacuteho programu může proveacutest orientačniacute diagnoacutezu a podle niacute takeacute vytiskne seznam očekaacutevanyacutech chemickyacutech změn

Asi jsem ještě neřekl že v reklamniacutech materiaacutelech na webu nikde nezjistiacuteme co jsou to bdquobioaktivniacute bodyldquo a jak byly zjištěny

Končiacutem protože hromaděniacutem dalšiacutech a dalšiacutech argumentů je zbytečneacute posilovat to co je bdquoabsolutniacuteldquo jistotou totiž že analyzaacutetor AMP je nesmyslnyacute autoři šarlataacuteni a leacutekařštiacute propagaacutetoři v lepšiacutem přiacutepadě naivniacute důvěřivci

Ondřej Vrtiška Anatolije Vitalijeviče Malykhina - neurochirurga z Charkova kteryacute

metodu vyvinul Pronesl přednaacutešku v niacutež se to hemžilo odbornyacutemi vyacuterazy peptidovaacute vazba koenzymy oxidoreduktaacutezy laktaacutetdehydrogenaacutezy chaperony neurotransmitery mediaacutetory fosfolipidyhellip Vybaven polozapomenutyacutemi znalostmi z přednaacutešek z biochemie a fyziologie jsem měl pocit že jsou naacutem předčiacutetaacutena vysokoškolskaacute skripta Jen mi nějak uniklo jak dlouhyacute proslov souvisiacute s oněmi pěti čidly měřiacuteciacutemi teplotu

bdquo absence hodnověrnyacutech důkazů uacutečinnosti princip metody popiacuterajiacuteciacute zaacutekladniacute poznatky přiacuterodniacutech vědldquo

REFERENČNEacute bdquoBIOAKTIacuteVNE BODYldquo Čo suacute tie bdquobioaktiacutevne bodyldquo(uprednostňujeme označenie bdquoreferenčneacute body) a kde suacute umiestneneacute Malychin zvolil 5 bodov na ľudskom tele kde sa umiestňujuacute termosenzory Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny (dva

body) Praveacute a ľaveacute podpazušie (dva body) Pupok Regio paraumbilicalis (jeden bod)

BIFURKAacuteCIE PRAVEJ A ĽAVEJ KRČNEJ TEPNY

Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny ndash umiestnenie najdocircležitejšieho chemoreceptora tzv karotiacutedne teliesko (glomus caroticum)

Fernando De Castro (1925 ndash 1929) Laboratorio de Investigaciones Bioloacutegicas (Madrid Spain) študoval novyacutemi histologickyacutemi postupmy a jemnuacute štrukturu a inervaciu karotidneacuteho telieska Opisal jeho presnu lokalizaacuteciu Karotidne teliesko považoval za senzornyacute receptor (chemoreceptorov) glomulaacuternych buniek ktoreacute suacute špecificky určeneacute na detekciu zmien chemickeacuteho zloženia krve

Za hypoteacutezu chemoreceptorov bola v roku 1938 Corneille Heymans

udelenaacute Nobelova cena za Fyzioloacutegiu alebo Mediciacutenu

KAROTIacuteDNE TELIESKO

Karotiacutedne teliesko je bilateraacutelne umiestneneacute na bifurkaacutecii krčnej arteacuterii maacute najvaumlčšiacute pomer prietoku krvi k metabolizmu v tele (2000mlmin na 100g)

anatomicky a biochemicky veľmi zložityacute orgaacuten

Nielen že maacute bunky špecializujuacutece sa na sniacutemanie hladiny kysliacuteka ale v skutočnostisuacute to polymodaacutelne a veľmi citliveacute bunky na rocirczne druhy stimulov ako suacute tlak hyperkapnia acidoacuteza hyperkalieacutemia hyposmolalita cirkulujuacutece hormoacuteny hypertermia hypoglykeacutemia a na početneacute farmakologickeacute preparaacutety

CHEMORECEPTOR KAROTIacuteDNE TELIESKO

Anatomickaacute štruktuacutera karotiacutedneho telieska Karotiacutedne teliesko

tvoria dva typy buniek glomulaacuterne (typ I) a podporneacute (typ II) Glomulaacuterne bunky suacute neuronaacutelny druh ktoreacute suacute považovaneacute za hlavneacute bunky senzibilneacute na hypoxiu

Typ I

Typ II

Krvneacute kapilaacutery

NEURAacuteLNA REGULAacuteCIA DYacuteCHANIA

REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA

Frekvencia dyacutechania ndash zadaacutevame do AMP pred meraniacutem

Pulzovaacute frekvencia ndash zadaacutevame do AMP pred meraniacutem

Teplota ndash meriame priacutestrojom AMP

PLYNNYacute MESSENGER bdquoH2Sldquo

Glomulaacuterne bunky exprimujuacute cystation gama lyaacutezu (CSE) enzyacutem generujuacuteci H2S Hypoxia indukuje tvorbu H2S excitaacuteciu senzorov a stimuluje dyacutechanie ako odozvu na niacutezku hladinu O2

Bunky karotidneacuteho telieska senzibilneacute na kysliacutek ako aj krvneacute cievy dyacutechacie cesty a nadobličky iniciujuacute životne docircležituacute homeostaacutezu v odpovedi na hypoxiu a hypoxeacutemiu

The Journal of Experimental Biology 211 2727-2734 Published by The Company of Biologists 2008 doi101242jeb010066 Commentary - Hydrogen sulfide and oxygen sensing implications in cardiorespiratory control Kenneth R Olson

PLYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo

Hemoxigenaacuteza 2 (HO-2) štiepi hem na železo Fe biliverdiacuten (BV) a tiež CO v reakcii absoluacutetne zaacutevislej od molekulaacuterneho O2

HO-2 je exprimovanyacute na glomulaacuternych bunkaacutech karotiacutedneho telieska Glomulaacuterne bunky uvolňujuacute exitačneacute transmitery (NTR) zvaumlčšujuacutec tak

stimulaacuteciu nervovyacutech vzruchov karotiacutedneho sinus nervu CO inhibuje uvoľňovanie tyacutechto transmiterov prostredniacutectvom

autokrinneacuteho alebo parakrinneacuteho pocircsobenia na glomulaacuterne bunky Hypoxia teda priamo inhibuje HO-2 aktivitu prostredniacutectvom

zniacuteženia dostupnosti O2 čo vedie k zviacutešenej aktivite karotidneacuteho sinus nervu

PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo Neuronaacutelna NO-syntetaacuteza (nNOS) premieňa L-arginiacuten na NO a citruliacuten (cit)

nNOS je lokalizovanaacute na karotiacutednych siacutenus neuroacutenoch (CSN) ktoreacute majuacute synaptickyacute vstup na glomulaacuternych bunkaacutech

nNOS inhibujuacute akceleraacuteciu stimulaacutecie karotiacutedneho siacutenus nervu prostredniacutectvom odstraacutenenia tonickej inhibiacutecie fyziologickyacutech aktiviacutet pomocou NO na glomulaacuterne bunky NO z karotiacutednych siacutenus neuroacutenov reguluje glomulaacuterne bunky ako spaumltnyacute messenger Hypoxia zvaumlčšuje sekreacuteciu glomulaacuternych buniek a stimulaacuteciu karotidneacuteho siacutenus nervu

CONO ndash HO-2nNOS fyziologicky inhibujuacute aktivity karotidneacuteho telieska

Normoxia verzus

Hypoxia

NO CO H2S ndash PLYNNEacute MESSENGERY ndash AKUacuteTNA REGULAacuteCIA O2 - KAROTIacuteDNE TELIESKO

Molekulaacuterny kysliacutek O2 (označenyacute šiacutepkami )

O2 verzus Tb

U potkanov počas progresiacutevnej hypoxie indukovanej krokovyacutemi zmenami v FIO2 (FIO2 21 17 14 12 a 10) pri teplote okolia Tam 25 15 a 5 degC sa pozorovalo zniacuteženie teploty jadra tela Tb ktoreacute dosahovalo

027 degCmlminkg spotrebovaneacuteho kysliacuteka (VO2) nezaacutevisle na Tam FIO2 ndash frakčnaacute koncentraacutecia kysliacuteka vo vdychovanom vzduchu

Respir Physiol 1994 June 97(1)79-91 Ventilatory and metabolic responses to cold and CO-induced hypoxia in awake rats Gautier H Bonora M

PARAUMBILIKUM Dreň nadobličiek - efektorovyacute orgaacuten sympatikoadrenaacutelneho systeacutemu -

produkuje adrenaliacuten a v menšej miere noradrenaliacuten priamo reaguje na určiteacute stresory - hypoxia a hypoglykeacutemia

Dreň nadobličiek je inervovanaacute senzitiacutevnymi vlaacuteknami spinaacutelnych a vagovyacutech aferentnyacutech neuroacutenov

Dreň nadobličiek sluacuteži aj ako chemosenzor

DREŇ NADOBLIČIEK Chromafiacutenovaacute bunka

Exocytoacuteza

Tyroziacutenovyacute metabolizmus

SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU

Tyroziacuten je metabolizovanyacute na L-DOPA naacutesledne cez dopamiacuten na nor-epinefriacuten Tento proces prebieha za priacutetomnosti molekulaacuterneho kysliacuteka O2 (označeneacute šiacutepkami )

REGULAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU

Nervovaacute regulaacutecia Ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu rovnako ako jeho sila suacute v raacutemci dvoch kardiovaskulaacuternych centier autonoacutemneho nervoveacuteho systeacutemu Tieto centraacute suacute umiestneneacute v hornej časti ventraacutelnej steny predĺženej miechy Hormonaacutelna regulaacutecia Skladaacute sa z dvoch amiacutenovyacutech hormoacutenov - epinefriacutenu (adrenaliacuten) a norepinefriacutenu

(noradrenaliacuten) ktoreacute suacute vylučovaneacute z drene nadobličiek Oba hormoacuteny akcelerujuacute ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu ale pocircsobia v rocircznych

podmienkach Epinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep počas bdquonuacutedzovyacutechldquo podmienok zatiaľčo norepinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep za normaacutelnych podmienok

ZAacuteKONY

POUŽITEacute PRI VYacutePOČTE

CHEMICKYacuteCH A FYZIOLOGICKYacuteCH

PARAMETROV KRVI

A JEDNOTLIVYacuteCH ORGAacuteNOV

RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY Fyzikaacutelna cheacutemia skuacutema ryacutechlosti prebiehajuacutecich chemickyacutech zmien (reakcii) a faktory vplyacutevajuacutece na

tuacuteto ryacutechlosť ndash chemickaacute kinetika

aA + bB rarr dD + fF Všeobecne sa akceptuje pojem že ryacutechlosť charakterizujeme zmenou parametra v čase Pri chemickej

reakcii prebieha zmena množstva laacutetok ni Ak chceme vedieť či danaacute reakcia prebieha v reaktore ndash bunke

Molaacuterna koncentracia Сi = niV Potom ryacutechlosť chemickej reakcii i-komponentu ri - sa doteraz nazyacutevala reakčnou ryacutechlosťou V suacutečasnosti sa pre tuacuteto veličinu zaviedlo označenie

ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky A a zaacutevisiacute od povahy reagujuacutecich laacutetok (skupenstvo) od teploty a od koncentraacutecie V reakčnej kinetike sa zaviedol spocircsob vyjadrovať chemickeacute rovnice v anulovanom tvare ktoryacute vo

všeobecnosti maacute tvar

νAA + νBB + νDD + = 0 ν - stechiometrickyacute koeficient pri vyacutechodickovyacutech laacutetkach majuacute (-) hodnotu

LAacuteTKA ndash SUacuteSTAVA

Jednou z foriem existencie hmoty je laacutetka Laacutetka sa skladaacute z častiacutec ktoreacute majuacute určituacute pokojovuacute hmotnosť alebo inak za laacutetku považujeme suacutebor elementaacuternych častiacutec (elektroacutenov protoacutenov neutroacutenov a i) zoskupenia atoacutemov molekuacutel a ioacutenov koloidneacute častice a rocirczne makroskopickeacute uacutetvary v rozličnyacutech skupenskyacutech stavoch

Množstvo laacutetky priestorovo ohraničeneacute vyznačujuacutece sa určityacutem geometrickyacutem tvarom je teleso

Suacutestava (systeacutem) je časť priestoru oddelenaacute od okolia skutočnyacutem alebo myslenyacutem rozhraniacutem V suacutestave mocircže byť laacutetka alebo zmes chemickyacutech laacutetok ktoreacute predstavujuacute jej zložky Suacutestava je definovanaacute tyacutem že udaacuteme čo do nej patriacute Suacutestavy mocircžu byť homogeacutenne alebo heterogeacutenne

Faacuteza je homogeacutenna časť heterogeacutennej suacutestavy od inej časti fyzikaacutelne oddelenaacute a ohraničenaacute rozhraniacutem

Chemicky čistaacute laacutetka alebo chemickeacute indiviacuteduum je chemickaacute laacutetka určityacutech fyzikaacutelnych a chemickyacutech vlastnostiacute ktoreacute sa nemenia a jeho zloženie je vyjadreneacute chemickyacutem vzorcom

ZAacuteKON UacuteČINKU HMOTNOSTI (GULDBERG-WAAGOV ZAacuteKON) zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

homogeacutenna reakcia v plynnej faacuteze alebo v roztoku

A + B rarr C Ak maacute taacuteto reakcia prebiehať je nevyhnutneacute aby sa častice laacutetok A a B stretli Ryacutechlosť

priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C bude prirodzene tyacutem vyššia čiacutem tieto stretnutia bude častejšie (aktiacutevna zražka) Ak zvyacutešime n-kraacutet koncentraacuteciu laacutetky A (alebo B) pri nezmenenej koncentraacutecii laacutetky B (alebo A) zvyacutešime n-kraacutet aj pravdepodobnosť stretnutia častiacutec A a B a ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C sa n-kraacutet zvyacuteši Ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C je priamo uacutemernaacute suacutečinu koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

rc = k[A][B] k - koeficient uacutemernosti je veličina pri danej teplote staacutela a označuje sa ako ryacutechlostnaacute

konštanta Jej hodnota udaacuteva ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C pri jednotkovej koncentraacutecii vyacutechodiskovyacutech laacutetok

[B] - koncentraacutecie priacuteslušnyacutech laacutetok v danom okamihu

Uvažujme o vratnej reakcii ktoraacute prebieha v roztoku medzi vyacutechodiskovyacutemi laacutetkami A a B za vzniku reakčnyacutech produktov C a D

A + B C + D Protismerneacute šiacutepky vyjadrujuacute že reakcia prebieha suacutečasne obidvoma smermi Podľa zaacutekona uacutečinku

hmotnosti platiacute pre ryacutechlosť r+1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky A a B

r+1 = k+1[A][B] a pre ryacutechlosť r-1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky C a D

r-1 = k-1[C][D] Koncentraacutecia jednotlivyacutech laacutetok sa v priebehu reakcie plynulo meniacute rarr musia sa meniť aj ryacutechlosti r+1 a

r-1 Koncentraacutecia vyacutechodiskovyacutech laacutetok A a B sa postupne zmenšuje preto sa ryacutechlosť r+1 znižuje Koncentraacutecia reakčnyacutech produktov C a D sa zvaumlčšuje takže ryacutechlosť r-1 sa zvyšuje Ak sa ryacutechlosti obidvoch protichodnyacutech reakciiacute vyrovnajuacute ustaacuteli sa chemickaacute rovnovaacuteha pri ktorej za časovuacute jednotku vznikne takeacute množstvo reakčnyacutech produktov C a D akeacute sa opaumltovne rozložiacute na vyacutechodiskoveacute laacutetky A a B Z rovnovaacutežnej podmienky r+1 = r-1 vyplyacuteva pre koncentraacutecie všetkyacutech reakčnyacutech zložiek za rovnovaacutežneho stavu vzťah

k+1[A][B] = k-1[C][D] ktoryacute sa mocircže piacutesať v tvare

Taacuteto rovnica vyjadruje že pomer suacutečinu rovnovaacutežnych koncentraacuteciiacute reakčnyacutech produktov a suacutečinu koncentraacuteciiacute vyacutechodiskovyacutech laacutetok maacute za danej teploty konštantnuacute hodnotu (Guldberg-Waagov zaacutekon) Kc - definovanaacute rovnovaacutežnymi koncentraacuteciami a nazyacuteva sa rovnovaacutežna konštanta Jej hodnota pre danuacute chemickuacute reakciu zaacutevisiacute iba od teploty pri ktorej reakcia prebieha

ZAacuteVISLOSŤ RYacuteCHLOSTI REAKCIE OD TEPLOTY Mimoriadne docircležityacutem činiteľom ktoryacute ovplyvňuje ryacutechlosť chemickyacutech reakciiacute je teplota Vzrast ryacutechlosti reakcie so

zvyšovaniacutem teploty je spocircsobenyacute vzrastom ryacutechlosti neusporiadaneacuteho pohybu molekuacutel a tyacutem aj pravdepodobnosť ich vzaacutejomnyacutech zraacutežok Avšak podľa kinetickej teoacuterie plynov je počet zraacutežok uacutemernyacute odmocnine z absoluacutetnej teploty kyacutem ryacutechlosť reakcie rastie s teplotou exponenciaacutelne teda oveľa ryacutechlejšie Tento zdanlivyacute nesuacutelad sa vysvetľuje tyacutem že molekuly mocircžu pri zraacutežke reagovať jedine vtedy ak majuacute určityacute minimaacutelny obsah energie ktoryacute sa nazyacuteva aktivačnaacute energia Ea

Vzťah medzi aktivačnou energiou a reakčnou ryacutechlosťou našiel v r 1899 Arrhenius definovaniacutem ryacutechlostnej konštanty k

k = A e- (Ea RT)

lnk = lnA - EaRT A R a Ea suacute konštanty ktoreacute nezaacutevisia od teploty

R - univerzaacutelna plynovaacute konštanta

Ea - experimentaacutelna aktivačnaacute energia

(nutnaacute energia ktoruacute musiacute mať časticamolekula

aby mohla za danyacutech podmienok vstuacutepiť do

reakcie) [kJmol]

T - absoluacutetna teplota

e - zaacuteklad prirodzeneacuteho logaritmu Arrhenius

lnk = f (1T) tgα = - ЕaR

HETEROGEacuteNNE PROCESY D rarr S rarr R rarr P Charakteristickou črtou postupnyacutech procesov je to že celkovaacute ryacutechlosť procesu je

determinovanaacute ryacutechlosťou najpomalšieho štaacutedia ndash limitujuacutece štaacutedium Ak chceme s intenziacutevniť naacuteslednosť postupnyacutech procesov je nevyhnutne zvyacutešiť ryacutechlosť ich limitujuacutecich štaacutediiacute

Prveacute štaacutedium heterogeacutenneho chemickeacuteho procesu (D) ndash Difuacutezia Difuacutezia ndash samovoľnyacute proces premiestnenia častiacutec z oblasti vyššej koncentraacutecie do oblasti s nižšou koncentraacuteciou na uacutekor ich chaotickeacuteho pohybu Otaacutezka ndash zodpovedaacute tento proces II počiatku termodynamiky

Druheacute štaacutedium heterogeacutenneho procesu (S) ndash proces sorpcie (pohltenia) Absorpcia ndash keď hranica rozdielu faacutez v systeacuteme je kvapalina Adsorpcia ndash na povrchu tuhej laacutetky

Tretie štaacutedium heterogeacutenneho procesu (R) je chemickaacute reakcia medzi absorbovanyacutemiadsorbovanyacutemi molekulami

RYacuteCHLOSŤ PROCESU DIFUacuteZIE JE DEFINOVANAacute PRVYacuteM ZAacuteKONOM FICKA

dn dt = -DS dC dx Fickov zaacutekon je empirickyacute zaacutekon ktoryacute vyjadruje skutočnosť že tok častiacutec cez povrch je priamo

uacutemernyacute koncentračneacutemu gradientu D - difuacutezny koeficient ([D]=m2s-1) je zaacutevislyacute len od teploty analogickyacute ako rovnica Arheniusa

pričom energia aktivaacutecii difuacutezie ED je menšia než energia aktivaacutecie chemickej reakcie EA

Difuacutezia v jednom smere J = -Dpartcpartx Difuacutezia v 3D priestore J = -Dgrad c Priacutebuzneacute zaacutekony Fourierov - tok tepla je uacutemernyacute gradientu teploty Ohmov - elektrickyacute pruacuted je uacutemernyacute rozdielu elektrickyacutech potenciaacutelov Všetky tri zaacutekony suacute empirickeacute a vyjadrujuacute skutočnosť že tok častiacutec (tepla pruacutedu) je lineaacuterne zaacutevislyacute od hnacej sily (z angl driving force) ktoraacute ho vyvolaacuteva

J = Lf f - hnacia sila L-koeficient uacutemernosti

Adolf Fick

ZAacuteKON ZACHOVANIA HMOTNOSTI Experimenty dokaacutezali že hmotnosť uzavretej (izolovanej)

suacutestavy je konštantnaacute a nezaacutevisiacute od zmien ktoreacute v tejto suacutestave prebiehajuacute

Celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v reaktantoch musiacute byť rovnakyacute ako celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v produktoch

Je to jeden z najvyacuteznamnejšiacutech a najvšeobecnejšiacutech priacuterodnyacutech zaacutekonov Pocircvodne ho nezaacutevisle od seba formulovali Lomonosov a Lavoisier ako zaacutekon zachovania vaacutehy laacutetok v chemickyacutech reakciaacutech

Chemickou reakciou hmota nezanikaacute ani nevznikaacute iba meniacute svoju formu

Zaacutekon zachovania hmotnosti sum m = konšt

Michail V Lomonosov

Antoine L Lavoisier

ZAacuteKON STAacuteLYCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov bol objavenyacute v roku 1799 - francuacutezsky chemik Joseph Louis Proust

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov hovoriacute

K tomuto zaacuteveru J L Proust dospel na zaacuteklade synteacutez a analyacutez množstva chemickyacutech zluacutečeniacuten Nezaacutevisle od J L Prousta ho v roku 1803 sformuloval a vysvetlil aj Angličan J Dalton

Zloženie chemickej zluacutečeniny je vždy rovnakeacute a nezaacutevisiacute od spocircsobu priacutepravy danej zluacutečeniny

Joseph L Proust

ZAacuteKON NAacuteSOBNYacuteCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV V roku 1803 J Dalton vyjadril zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov

Zistil že prvky sa mocircžu zlučovať v jednom dvoch alebo viaceryacutech pomeroch svojich hmotnostiacute

Priacuteklad oxidy dusiacuteka N2O ndash oxid dusnyacute N O = 1 0571 NO ndash oxid dusnatyacute N O = 1 1142 pomer 0571 1142 = 1 2 N2O3 ndash oxid dusityacute N O = 1 1713 pomer 0571 1713 = 1 3 Na jednotkovuacute hmotnosť dusiacuteka N v jednotlivyacutech oxidoch pripadaacute určityacute počet jednotiek hmotnosti kysliacuteka O

Ak dva prvky tvoria navzaacutejom niekoľko zluacutečeniacuten hmotnosti jedneacuteho prvku pripadajuacutece v nich na jednu a tuacute istuacute hmotnosť druheacuteho prvku suacute v pomere malyacutech celyacutech čiacutesiel

TERMODYNAMIKA V BIOLOGICKYacuteCH SYSTEacuteMOCH ndash REFERENČNEacute BODY

A Einstein bdquoKlasickaacute termodynamika je jedinaacute univerzaacutelna fyzikaacutelna teoacuteria v ktorej aplikovateľnosť jej zaacutekladnyacutech konceptov nebude nikdy narušenaacuteldquo

AS Eddington bdquoAk Vaša teoacuteria nie je v suacutelade s druhyacutem termodynamickyacutem zaacutekonom tak tuacuteto teoacuteriu nečakaacute nič ineacute len hlbokyacute neuacutespechldquo

MV Volkenstein bdquoFyzikaacutelne uvažovanie o ľubovoľnom systeacuteme vraacutetane biologickeacuteho začiacutena jeho fenomenologickyacutem termodynamickyacutem popisomldquo

Termodynamika študuje transformaacuteciu energie v makroskopickyacutech systeacutemoch a suacutečasne neposkytuje žiadne informaacutecie o mikroskopickom stave hmoty ani o ryacutechlosti procesov v systeacuteme

Termodynamickyacute popis systeacutemu je založenyacute na niekoľkyacutech relatiacutevne jednoduchyacutech zaacutekonoch

TERMODYNAMICKYacute SYSTEacuteM ndash BUNKA ndash ORGAacuteN ndash ORGANIZMUS Pod termodynamickyacutem systeacutemom rozumieme časť vesmiacuteru ktoryacute je ohraničenyacute

nejakou hranicou a je charakterizovanyacute určityacutemi termodynamickyacutemi vlastnosťami ktoreacute sa nazyacutevajuacute stavoveacute veličiny

Bunka ndash orgaacuten ndash organizmus predstavujuacute hranice systeacutemu cez ktoruacute sa mocircže vymieňať laacutetka a energie vo forme tepla a praacutece Biologickeacute systeacutemy suacute otvoreneacute termodynamickeacute systeacutemy ktoreacute vymieňajuacute s okoliacutem laacutetku aj energiu

Homeostaacuteza ndash stav termodynamickej rovnovaacutehy Biologickyacute systeacutem sa nachaacutedza v ustaacutelenom stave (angl steady state) - homeostaze

ak hodnoty termodynamickyacutech parametrov sa nemenia ale existuje tam tok laacutetky a energie medzi systeacutemom a okoliacutem (zdravyacute organizmus)

Tlak Objem Teplota Energia Laacutetkoveacute množstvo

TERMODYNAMICKEacute ZAacuteKONY

Tzv nultyacute zaacutekon termodynamiky (zaacutekon tepelnej rovnovaacutehy)

Ak objekt A je v tepelnej rovnovaacutehe s objektom B a objekt B sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom C tak potom aj objekt C sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom A

Inyacutemi slovami ak termodynamickeacute systeacutemy suacute vo fyzikaacutelnom kontakte tak v rovnovaacutežnom stave je teplota tyacutechto systeacutemov rovnakaacute

I TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ZACHOVANIA ENERGIE) Energia sa mocircže zmeniť z jednej formy na inuacute ale nemocircže samovoľne

vznikať ani zanikať (tento zaacutekon je empirickyacute) I termodynamickyacute zaacutekon daacuteva do suacutevisu teplo (Q) praacutecu (W) a vnuacutetornuacute

energiu (E) systeacutemu

∆ E = Q + W

alebo

d E = dQ + dW Teplo (Q) a praacuteca (W) - formy energie prostredniacutectvom ktoryacutech systeacutem

meniacute svoju vnuacutetornuacute energiu Teplo ndash neusporiadanaacute forma energie Praacuteca ndash usporiadanaacute forma energie (mechanickaacute chemickaacute elektrickaacute)

ENTALPIA Entalpia je stavovaacute funkcia determinujuacuteca teplo ktoreacute sa uvoľniacute resp absorbuje počas

reakcie pri konštantnom tlaku pričom nezaacutevisiacute od konkreacutetneho priebehu reakcie ale len od počiatočneacuteho a konečneacuteho stavu (Hessov zaacutekon)

p = konšt Qp = ∆ H entalpia H = E + pV

Zmeny entalpie A rarr B rArr ∆HAB = HB - HA A rarr B rarr C rArr ∆H = HC - HA = (HC - HB) + (HB - HA) = ∆HAB + HBC ΔH gt 0 - endotermickyacute proces ΔH lt 0 - exotermickyacute proces Štandardnaacute entalpia molekuacutel H0 Entalpia 1 molu molekuacutel pri štandardnyacutech podmienkach (

t=25deg C p=100 kPa) Tieto hodnoty suacute uvedeneacute v tabuľkaacutech Využitie tyacutechto hodnocirct pri určovaniacute zmien entalpie v chemickyacutech reakciaacutech

Reakčneacute teplo (∆HdegR298) sa rovnaacute suacutečtu zlučovaciacutech tepiel produktov (Σνi ∆Hdegzl298PROD) zmenšeneacutemu o suacutečet zlučovaciacutech tepiel reaktantov

(Σνi ∆Hdegzl298REAKT)

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 16: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

UKAacuteŽKA VYacuteSLEDKOV AMP

SPOCHYBŇOVANIE

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do

zaacutekladniacute školy Zaacutezrak Ale ne jde nejspiacuteš o hezky staryacute fiacutegl Před vyšetřeniacutem na přiacutestroji totiž

udělaacute dobře vyškolenaacute sestřička podrobnou anamneacutezu vyptaacute se na přiacuteznaky na předchoziacute i současneacute nemoci a vše poctivě zaznamenaacute do počiacutetače třeba i s přesnyacutemi uacutedaji o zdravotniacutem stavu pacienta pokud ten svěřiacute sestřičce svou kartu informačniacuteho systeacutemu ISIP A zaacutezračnaacute krabička snadno a bystře pomociacute vhodneacuteho expertniacuteho programu může proveacutest orientačniacute diagnoacutezu a podle niacute takeacute vytiskne seznam očekaacutevanyacutech chemickyacutech změn

Asi jsem ještě neřekl že v reklamniacutech materiaacutelech na webu nikde nezjistiacuteme co jsou to bdquobioaktivniacute bodyldquo a jak byly zjištěny

Končiacutem protože hromaděniacutem dalšiacutech a dalšiacutech argumentů je zbytečneacute posilovat to co je bdquoabsolutniacuteldquo jistotou totiž že analyzaacutetor AMP je nesmyslnyacute autoři šarlataacuteni a leacutekařštiacute propagaacutetoři v lepšiacutem přiacutepadě naivniacute důvěřivci

Ondřej Vrtiška Anatolije Vitalijeviče Malykhina - neurochirurga z Charkova kteryacute

metodu vyvinul Pronesl přednaacutešku v niacutež se to hemžilo odbornyacutemi vyacuterazy peptidovaacute vazba koenzymy oxidoreduktaacutezy laktaacutetdehydrogenaacutezy chaperony neurotransmitery mediaacutetory fosfolipidyhellip Vybaven polozapomenutyacutemi znalostmi z přednaacutešek z biochemie a fyziologie jsem měl pocit že jsou naacutem předčiacutetaacutena vysokoškolskaacute skripta Jen mi nějak uniklo jak dlouhyacute proslov souvisiacute s oněmi pěti čidly měřiacuteciacutemi teplotu

bdquo absence hodnověrnyacutech důkazů uacutečinnosti princip metody popiacuterajiacuteciacute zaacutekladniacute poznatky přiacuterodniacutech vědldquo

REFERENČNEacute bdquoBIOAKTIacuteVNE BODYldquo Čo suacute tie bdquobioaktiacutevne bodyldquo(uprednostňujeme označenie bdquoreferenčneacute body) a kde suacute umiestneneacute Malychin zvolil 5 bodov na ľudskom tele kde sa umiestňujuacute termosenzory Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny (dva

body) Praveacute a ľaveacute podpazušie (dva body) Pupok Regio paraumbilicalis (jeden bod)

BIFURKAacuteCIE PRAVEJ A ĽAVEJ KRČNEJ TEPNY

Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny ndash umiestnenie najdocircležitejšieho chemoreceptora tzv karotiacutedne teliesko (glomus caroticum)

Fernando De Castro (1925 ndash 1929) Laboratorio de Investigaciones Bioloacutegicas (Madrid Spain) študoval novyacutemi histologickyacutemi postupmy a jemnuacute štrukturu a inervaciu karotidneacuteho telieska Opisal jeho presnu lokalizaacuteciu Karotidne teliesko považoval za senzornyacute receptor (chemoreceptorov) glomulaacuternych buniek ktoreacute suacute špecificky určeneacute na detekciu zmien chemickeacuteho zloženia krve

Za hypoteacutezu chemoreceptorov bola v roku 1938 Corneille Heymans

udelenaacute Nobelova cena za Fyzioloacutegiu alebo Mediciacutenu

KAROTIacuteDNE TELIESKO

Karotiacutedne teliesko je bilateraacutelne umiestneneacute na bifurkaacutecii krčnej arteacuterii maacute najvaumlčšiacute pomer prietoku krvi k metabolizmu v tele (2000mlmin na 100g)

anatomicky a biochemicky veľmi zložityacute orgaacuten

Nielen že maacute bunky špecializujuacutece sa na sniacutemanie hladiny kysliacuteka ale v skutočnostisuacute to polymodaacutelne a veľmi citliveacute bunky na rocirczne druhy stimulov ako suacute tlak hyperkapnia acidoacuteza hyperkalieacutemia hyposmolalita cirkulujuacutece hormoacuteny hypertermia hypoglykeacutemia a na početneacute farmakologickeacute preparaacutety

CHEMORECEPTOR KAROTIacuteDNE TELIESKO

Anatomickaacute štruktuacutera karotiacutedneho telieska Karotiacutedne teliesko

tvoria dva typy buniek glomulaacuterne (typ I) a podporneacute (typ II) Glomulaacuterne bunky suacute neuronaacutelny druh ktoreacute suacute považovaneacute za hlavneacute bunky senzibilneacute na hypoxiu

Typ I

Typ II

Krvneacute kapilaacutery

NEURAacuteLNA REGULAacuteCIA DYacuteCHANIA

REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA

Frekvencia dyacutechania ndash zadaacutevame do AMP pred meraniacutem

Pulzovaacute frekvencia ndash zadaacutevame do AMP pred meraniacutem

Teplota ndash meriame priacutestrojom AMP

PLYNNYacute MESSENGER bdquoH2Sldquo

Glomulaacuterne bunky exprimujuacute cystation gama lyaacutezu (CSE) enzyacutem generujuacuteci H2S Hypoxia indukuje tvorbu H2S excitaacuteciu senzorov a stimuluje dyacutechanie ako odozvu na niacutezku hladinu O2

Bunky karotidneacuteho telieska senzibilneacute na kysliacutek ako aj krvneacute cievy dyacutechacie cesty a nadobličky iniciujuacute životne docircležituacute homeostaacutezu v odpovedi na hypoxiu a hypoxeacutemiu

The Journal of Experimental Biology 211 2727-2734 Published by The Company of Biologists 2008 doi101242jeb010066 Commentary - Hydrogen sulfide and oxygen sensing implications in cardiorespiratory control Kenneth R Olson

PLYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo

Hemoxigenaacuteza 2 (HO-2) štiepi hem na železo Fe biliverdiacuten (BV) a tiež CO v reakcii absoluacutetne zaacutevislej od molekulaacuterneho O2

HO-2 je exprimovanyacute na glomulaacuternych bunkaacutech karotiacutedneho telieska Glomulaacuterne bunky uvolňujuacute exitačneacute transmitery (NTR) zvaumlčšujuacutec tak

stimulaacuteciu nervovyacutech vzruchov karotiacutedneho sinus nervu CO inhibuje uvoľňovanie tyacutechto transmiterov prostredniacutectvom

autokrinneacuteho alebo parakrinneacuteho pocircsobenia na glomulaacuterne bunky Hypoxia teda priamo inhibuje HO-2 aktivitu prostredniacutectvom

zniacuteženia dostupnosti O2 čo vedie k zviacutešenej aktivite karotidneacuteho sinus nervu

PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo Neuronaacutelna NO-syntetaacuteza (nNOS) premieňa L-arginiacuten na NO a citruliacuten (cit)

nNOS je lokalizovanaacute na karotiacutednych siacutenus neuroacutenoch (CSN) ktoreacute majuacute synaptickyacute vstup na glomulaacuternych bunkaacutech

nNOS inhibujuacute akceleraacuteciu stimulaacutecie karotiacutedneho siacutenus nervu prostredniacutectvom odstraacutenenia tonickej inhibiacutecie fyziologickyacutech aktiviacutet pomocou NO na glomulaacuterne bunky NO z karotiacutednych siacutenus neuroacutenov reguluje glomulaacuterne bunky ako spaumltnyacute messenger Hypoxia zvaumlčšuje sekreacuteciu glomulaacuternych buniek a stimulaacuteciu karotidneacuteho siacutenus nervu

CONO ndash HO-2nNOS fyziologicky inhibujuacute aktivity karotidneacuteho telieska

Normoxia verzus

Hypoxia

NO CO H2S ndash PLYNNEacute MESSENGERY ndash AKUacuteTNA REGULAacuteCIA O2 - KAROTIacuteDNE TELIESKO

Molekulaacuterny kysliacutek O2 (označenyacute šiacutepkami )

O2 verzus Tb

U potkanov počas progresiacutevnej hypoxie indukovanej krokovyacutemi zmenami v FIO2 (FIO2 21 17 14 12 a 10) pri teplote okolia Tam 25 15 a 5 degC sa pozorovalo zniacuteženie teploty jadra tela Tb ktoreacute dosahovalo

027 degCmlminkg spotrebovaneacuteho kysliacuteka (VO2) nezaacutevisle na Tam FIO2 ndash frakčnaacute koncentraacutecia kysliacuteka vo vdychovanom vzduchu

Respir Physiol 1994 June 97(1)79-91 Ventilatory and metabolic responses to cold and CO-induced hypoxia in awake rats Gautier H Bonora M

PARAUMBILIKUM Dreň nadobličiek - efektorovyacute orgaacuten sympatikoadrenaacutelneho systeacutemu -

produkuje adrenaliacuten a v menšej miere noradrenaliacuten priamo reaguje na určiteacute stresory - hypoxia a hypoglykeacutemia

Dreň nadobličiek je inervovanaacute senzitiacutevnymi vlaacuteknami spinaacutelnych a vagovyacutech aferentnyacutech neuroacutenov

Dreň nadobličiek sluacuteži aj ako chemosenzor

DREŇ NADOBLIČIEK Chromafiacutenovaacute bunka

Exocytoacuteza

Tyroziacutenovyacute metabolizmus

SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU

Tyroziacuten je metabolizovanyacute na L-DOPA naacutesledne cez dopamiacuten na nor-epinefriacuten Tento proces prebieha za priacutetomnosti molekulaacuterneho kysliacuteka O2 (označeneacute šiacutepkami )

REGULAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU

Nervovaacute regulaacutecia Ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu rovnako ako jeho sila suacute v raacutemci dvoch kardiovaskulaacuternych centier autonoacutemneho nervoveacuteho systeacutemu Tieto centraacute suacute umiestneneacute v hornej časti ventraacutelnej steny predĺženej miechy Hormonaacutelna regulaacutecia Skladaacute sa z dvoch amiacutenovyacutech hormoacutenov - epinefriacutenu (adrenaliacuten) a norepinefriacutenu

(noradrenaliacuten) ktoreacute suacute vylučovaneacute z drene nadobličiek Oba hormoacuteny akcelerujuacute ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu ale pocircsobia v rocircznych

podmienkach Epinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep počas bdquonuacutedzovyacutechldquo podmienok zatiaľčo norepinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep za normaacutelnych podmienok

ZAacuteKONY

POUŽITEacute PRI VYacutePOČTE

CHEMICKYacuteCH A FYZIOLOGICKYacuteCH

PARAMETROV KRVI

A JEDNOTLIVYacuteCH ORGAacuteNOV

RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY Fyzikaacutelna cheacutemia skuacutema ryacutechlosti prebiehajuacutecich chemickyacutech zmien (reakcii) a faktory vplyacutevajuacutece na

tuacuteto ryacutechlosť ndash chemickaacute kinetika

aA + bB rarr dD + fF Všeobecne sa akceptuje pojem že ryacutechlosť charakterizujeme zmenou parametra v čase Pri chemickej

reakcii prebieha zmena množstva laacutetok ni Ak chceme vedieť či danaacute reakcia prebieha v reaktore ndash bunke

Molaacuterna koncentracia Сi = niV Potom ryacutechlosť chemickej reakcii i-komponentu ri - sa doteraz nazyacutevala reakčnou ryacutechlosťou V suacutečasnosti sa pre tuacuteto veličinu zaviedlo označenie

ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky A a zaacutevisiacute od povahy reagujuacutecich laacutetok (skupenstvo) od teploty a od koncentraacutecie V reakčnej kinetike sa zaviedol spocircsob vyjadrovať chemickeacute rovnice v anulovanom tvare ktoryacute vo

všeobecnosti maacute tvar

νAA + νBB + νDD + = 0 ν - stechiometrickyacute koeficient pri vyacutechodickovyacutech laacutetkach majuacute (-) hodnotu

LAacuteTKA ndash SUacuteSTAVA

Jednou z foriem existencie hmoty je laacutetka Laacutetka sa skladaacute z častiacutec ktoreacute majuacute určituacute pokojovuacute hmotnosť alebo inak za laacutetku považujeme suacutebor elementaacuternych častiacutec (elektroacutenov protoacutenov neutroacutenov a i) zoskupenia atoacutemov molekuacutel a ioacutenov koloidneacute častice a rocirczne makroskopickeacute uacutetvary v rozličnyacutech skupenskyacutech stavoch

Množstvo laacutetky priestorovo ohraničeneacute vyznačujuacutece sa určityacutem geometrickyacutem tvarom je teleso

Suacutestava (systeacutem) je časť priestoru oddelenaacute od okolia skutočnyacutem alebo myslenyacutem rozhraniacutem V suacutestave mocircže byť laacutetka alebo zmes chemickyacutech laacutetok ktoreacute predstavujuacute jej zložky Suacutestava je definovanaacute tyacutem že udaacuteme čo do nej patriacute Suacutestavy mocircžu byť homogeacutenne alebo heterogeacutenne

Faacuteza je homogeacutenna časť heterogeacutennej suacutestavy od inej časti fyzikaacutelne oddelenaacute a ohraničenaacute rozhraniacutem

Chemicky čistaacute laacutetka alebo chemickeacute indiviacuteduum je chemickaacute laacutetka určityacutech fyzikaacutelnych a chemickyacutech vlastnostiacute ktoreacute sa nemenia a jeho zloženie je vyjadreneacute chemickyacutem vzorcom

ZAacuteKON UacuteČINKU HMOTNOSTI (GULDBERG-WAAGOV ZAacuteKON) zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

homogeacutenna reakcia v plynnej faacuteze alebo v roztoku

A + B rarr C Ak maacute taacuteto reakcia prebiehať je nevyhnutneacute aby sa častice laacutetok A a B stretli Ryacutechlosť

priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C bude prirodzene tyacutem vyššia čiacutem tieto stretnutia bude častejšie (aktiacutevna zražka) Ak zvyacutešime n-kraacutet koncentraacuteciu laacutetky A (alebo B) pri nezmenenej koncentraacutecii laacutetky B (alebo A) zvyacutešime n-kraacutet aj pravdepodobnosť stretnutia častiacutec A a B a ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C sa n-kraacutet zvyacuteši Ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C je priamo uacutemernaacute suacutečinu koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

rc = k[A][B] k - koeficient uacutemernosti je veličina pri danej teplote staacutela a označuje sa ako ryacutechlostnaacute

konštanta Jej hodnota udaacuteva ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C pri jednotkovej koncentraacutecii vyacutechodiskovyacutech laacutetok

[B] - koncentraacutecie priacuteslušnyacutech laacutetok v danom okamihu

Uvažujme o vratnej reakcii ktoraacute prebieha v roztoku medzi vyacutechodiskovyacutemi laacutetkami A a B za vzniku reakčnyacutech produktov C a D

A + B C + D Protismerneacute šiacutepky vyjadrujuacute že reakcia prebieha suacutečasne obidvoma smermi Podľa zaacutekona uacutečinku

hmotnosti platiacute pre ryacutechlosť r+1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky A a B

r+1 = k+1[A][B] a pre ryacutechlosť r-1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky C a D

r-1 = k-1[C][D] Koncentraacutecia jednotlivyacutech laacutetok sa v priebehu reakcie plynulo meniacute rarr musia sa meniť aj ryacutechlosti r+1 a

r-1 Koncentraacutecia vyacutechodiskovyacutech laacutetok A a B sa postupne zmenšuje preto sa ryacutechlosť r+1 znižuje Koncentraacutecia reakčnyacutech produktov C a D sa zvaumlčšuje takže ryacutechlosť r-1 sa zvyšuje Ak sa ryacutechlosti obidvoch protichodnyacutech reakciiacute vyrovnajuacute ustaacuteli sa chemickaacute rovnovaacuteha pri ktorej za časovuacute jednotku vznikne takeacute množstvo reakčnyacutech produktov C a D akeacute sa opaumltovne rozložiacute na vyacutechodiskoveacute laacutetky A a B Z rovnovaacutežnej podmienky r+1 = r-1 vyplyacuteva pre koncentraacutecie všetkyacutech reakčnyacutech zložiek za rovnovaacutežneho stavu vzťah

k+1[A][B] = k-1[C][D] ktoryacute sa mocircže piacutesať v tvare

Taacuteto rovnica vyjadruje že pomer suacutečinu rovnovaacutežnych koncentraacuteciiacute reakčnyacutech produktov a suacutečinu koncentraacuteciiacute vyacutechodiskovyacutech laacutetok maacute za danej teploty konštantnuacute hodnotu (Guldberg-Waagov zaacutekon) Kc - definovanaacute rovnovaacutežnymi koncentraacuteciami a nazyacuteva sa rovnovaacutežna konštanta Jej hodnota pre danuacute chemickuacute reakciu zaacutevisiacute iba od teploty pri ktorej reakcia prebieha

ZAacuteVISLOSŤ RYacuteCHLOSTI REAKCIE OD TEPLOTY Mimoriadne docircležityacutem činiteľom ktoryacute ovplyvňuje ryacutechlosť chemickyacutech reakciiacute je teplota Vzrast ryacutechlosti reakcie so

zvyšovaniacutem teploty je spocircsobenyacute vzrastom ryacutechlosti neusporiadaneacuteho pohybu molekuacutel a tyacutem aj pravdepodobnosť ich vzaacutejomnyacutech zraacutežok Avšak podľa kinetickej teoacuterie plynov je počet zraacutežok uacutemernyacute odmocnine z absoluacutetnej teploty kyacutem ryacutechlosť reakcie rastie s teplotou exponenciaacutelne teda oveľa ryacutechlejšie Tento zdanlivyacute nesuacutelad sa vysvetľuje tyacutem že molekuly mocircžu pri zraacutežke reagovať jedine vtedy ak majuacute určityacute minimaacutelny obsah energie ktoryacute sa nazyacuteva aktivačnaacute energia Ea

Vzťah medzi aktivačnou energiou a reakčnou ryacutechlosťou našiel v r 1899 Arrhenius definovaniacutem ryacutechlostnej konštanty k

k = A e- (Ea RT)

lnk = lnA - EaRT A R a Ea suacute konštanty ktoreacute nezaacutevisia od teploty

R - univerzaacutelna plynovaacute konštanta

Ea - experimentaacutelna aktivačnaacute energia

(nutnaacute energia ktoruacute musiacute mať časticamolekula

aby mohla za danyacutech podmienok vstuacutepiť do

reakcie) [kJmol]

T - absoluacutetna teplota

e - zaacuteklad prirodzeneacuteho logaritmu Arrhenius

lnk = f (1T) tgα = - ЕaR

HETEROGEacuteNNE PROCESY D rarr S rarr R rarr P Charakteristickou črtou postupnyacutech procesov je to že celkovaacute ryacutechlosť procesu je

determinovanaacute ryacutechlosťou najpomalšieho štaacutedia ndash limitujuacutece štaacutedium Ak chceme s intenziacutevniť naacuteslednosť postupnyacutech procesov je nevyhnutne zvyacutešiť ryacutechlosť ich limitujuacutecich štaacutediiacute

Prveacute štaacutedium heterogeacutenneho chemickeacuteho procesu (D) ndash Difuacutezia Difuacutezia ndash samovoľnyacute proces premiestnenia častiacutec z oblasti vyššej koncentraacutecie do oblasti s nižšou koncentraacuteciou na uacutekor ich chaotickeacuteho pohybu Otaacutezka ndash zodpovedaacute tento proces II počiatku termodynamiky

Druheacute štaacutedium heterogeacutenneho procesu (S) ndash proces sorpcie (pohltenia) Absorpcia ndash keď hranica rozdielu faacutez v systeacuteme je kvapalina Adsorpcia ndash na povrchu tuhej laacutetky

Tretie štaacutedium heterogeacutenneho procesu (R) je chemickaacute reakcia medzi absorbovanyacutemiadsorbovanyacutemi molekulami

RYacuteCHLOSŤ PROCESU DIFUacuteZIE JE DEFINOVANAacute PRVYacuteM ZAacuteKONOM FICKA

dn dt = -DS dC dx Fickov zaacutekon je empirickyacute zaacutekon ktoryacute vyjadruje skutočnosť že tok častiacutec cez povrch je priamo

uacutemernyacute koncentračneacutemu gradientu D - difuacutezny koeficient ([D]=m2s-1) je zaacutevislyacute len od teploty analogickyacute ako rovnica Arheniusa

pričom energia aktivaacutecii difuacutezie ED je menšia než energia aktivaacutecie chemickej reakcie EA

Difuacutezia v jednom smere J = -Dpartcpartx Difuacutezia v 3D priestore J = -Dgrad c Priacutebuzneacute zaacutekony Fourierov - tok tepla je uacutemernyacute gradientu teploty Ohmov - elektrickyacute pruacuted je uacutemernyacute rozdielu elektrickyacutech potenciaacutelov Všetky tri zaacutekony suacute empirickeacute a vyjadrujuacute skutočnosť že tok častiacutec (tepla pruacutedu) je lineaacuterne zaacutevislyacute od hnacej sily (z angl driving force) ktoraacute ho vyvolaacuteva

J = Lf f - hnacia sila L-koeficient uacutemernosti

Adolf Fick

ZAacuteKON ZACHOVANIA HMOTNOSTI Experimenty dokaacutezali že hmotnosť uzavretej (izolovanej)

suacutestavy je konštantnaacute a nezaacutevisiacute od zmien ktoreacute v tejto suacutestave prebiehajuacute

Celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v reaktantoch musiacute byť rovnakyacute ako celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v produktoch

Je to jeden z najvyacuteznamnejšiacutech a najvšeobecnejšiacutech priacuterodnyacutech zaacutekonov Pocircvodne ho nezaacutevisle od seba formulovali Lomonosov a Lavoisier ako zaacutekon zachovania vaacutehy laacutetok v chemickyacutech reakciaacutech

Chemickou reakciou hmota nezanikaacute ani nevznikaacute iba meniacute svoju formu

Zaacutekon zachovania hmotnosti sum m = konšt

Michail V Lomonosov

Antoine L Lavoisier

ZAacuteKON STAacuteLYCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov bol objavenyacute v roku 1799 - francuacutezsky chemik Joseph Louis Proust

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov hovoriacute

K tomuto zaacuteveru J L Proust dospel na zaacuteklade synteacutez a analyacutez množstva chemickyacutech zluacutečeniacuten Nezaacutevisle od J L Prousta ho v roku 1803 sformuloval a vysvetlil aj Angličan J Dalton

Zloženie chemickej zluacutečeniny je vždy rovnakeacute a nezaacutevisiacute od spocircsobu priacutepravy danej zluacutečeniny

Joseph L Proust

ZAacuteKON NAacuteSOBNYacuteCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV V roku 1803 J Dalton vyjadril zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov

Zistil že prvky sa mocircžu zlučovať v jednom dvoch alebo viaceryacutech pomeroch svojich hmotnostiacute

Priacuteklad oxidy dusiacuteka N2O ndash oxid dusnyacute N O = 1 0571 NO ndash oxid dusnatyacute N O = 1 1142 pomer 0571 1142 = 1 2 N2O3 ndash oxid dusityacute N O = 1 1713 pomer 0571 1713 = 1 3 Na jednotkovuacute hmotnosť dusiacuteka N v jednotlivyacutech oxidoch pripadaacute určityacute počet jednotiek hmotnosti kysliacuteka O

Ak dva prvky tvoria navzaacutejom niekoľko zluacutečeniacuten hmotnosti jedneacuteho prvku pripadajuacutece v nich na jednu a tuacute istuacute hmotnosť druheacuteho prvku suacute v pomere malyacutech celyacutech čiacutesiel

TERMODYNAMIKA V BIOLOGICKYacuteCH SYSTEacuteMOCH ndash REFERENČNEacute BODY

A Einstein bdquoKlasickaacute termodynamika je jedinaacute univerzaacutelna fyzikaacutelna teoacuteria v ktorej aplikovateľnosť jej zaacutekladnyacutech konceptov nebude nikdy narušenaacuteldquo

AS Eddington bdquoAk Vaša teoacuteria nie je v suacutelade s druhyacutem termodynamickyacutem zaacutekonom tak tuacuteto teoacuteriu nečakaacute nič ineacute len hlbokyacute neuacutespechldquo

MV Volkenstein bdquoFyzikaacutelne uvažovanie o ľubovoľnom systeacuteme vraacutetane biologickeacuteho začiacutena jeho fenomenologickyacutem termodynamickyacutem popisomldquo

Termodynamika študuje transformaacuteciu energie v makroskopickyacutech systeacutemoch a suacutečasne neposkytuje žiadne informaacutecie o mikroskopickom stave hmoty ani o ryacutechlosti procesov v systeacuteme

Termodynamickyacute popis systeacutemu je založenyacute na niekoľkyacutech relatiacutevne jednoduchyacutech zaacutekonoch

TERMODYNAMICKYacute SYSTEacuteM ndash BUNKA ndash ORGAacuteN ndash ORGANIZMUS Pod termodynamickyacutem systeacutemom rozumieme časť vesmiacuteru ktoryacute je ohraničenyacute

nejakou hranicou a je charakterizovanyacute určityacutemi termodynamickyacutemi vlastnosťami ktoreacute sa nazyacutevajuacute stavoveacute veličiny

Bunka ndash orgaacuten ndash organizmus predstavujuacute hranice systeacutemu cez ktoruacute sa mocircže vymieňať laacutetka a energie vo forme tepla a praacutece Biologickeacute systeacutemy suacute otvoreneacute termodynamickeacute systeacutemy ktoreacute vymieňajuacute s okoliacutem laacutetku aj energiu

Homeostaacuteza ndash stav termodynamickej rovnovaacutehy Biologickyacute systeacutem sa nachaacutedza v ustaacutelenom stave (angl steady state) - homeostaze

ak hodnoty termodynamickyacutech parametrov sa nemenia ale existuje tam tok laacutetky a energie medzi systeacutemom a okoliacutem (zdravyacute organizmus)

Tlak Objem Teplota Energia Laacutetkoveacute množstvo

TERMODYNAMICKEacute ZAacuteKONY

Tzv nultyacute zaacutekon termodynamiky (zaacutekon tepelnej rovnovaacutehy)

Ak objekt A je v tepelnej rovnovaacutehe s objektom B a objekt B sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom C tak potom aj objekt C sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom A

Inyacutemi slovami ak termodynamickeacute systeacutemy suacute vo fyzikaacutelnom kontakte tak v rovnovaacutežnom stave je teplota tyacutechto systeacutemov rovnakaacute

I TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ZACHOVANIA ENERGIE) Energia sa mocircže zmeniť z jednej formy na inuacute ale nemocircže samovoľne

vznikať ani zanikať (tento zaacutekon je empirickyacute) I termodynamickyacute zaacutekon daacuteva do suacutevisu teplo (Q) praacutecu (W) a vnuacutetornuacute

energiu (E) systeacutemu

∆ E = Q + W

alebo

d E = dQ + dW Teplo (Q) a praacuteca (W) - formy energie prostredniacutectvom ktoryacutech systeacutem

meniacute svoju vnuacutetornuacute energiu Teplo ndash neusporiadanaacute forma energie Praacuteca ndash usporiadanaacute forma energie (mechanickaacute chemickaacute elektrickaacute)

ENTALPIA Entalpia je stavovaacute funkcia determinujuacuteca teplo ktoreacute sa uvoľniacute resp absorbuje počas

reakcie pri konštantnom tlaku pričom nezaacutevisiacute od konkreacutetneho priebehu reakcie ale len od počiatočneacuteho a konečneacuteho stavu (Hessov zaacutekon)

p = konšt Qp = ∆ H entalpia H = E + pV

Zmeny entalpie A rarr B rArr ∆HAB = HB - HA A rarr B rarr C rArr ∆H = HC - HA = (HC - HB) + (HB - HA) = ∆HAB + HBC ΔH gt 0 - endotermickyacute proces ΔH lt 0 - exotermickyacute proces Štandardnaacute entalpia molekuacutel H0 Entalpia 1 molu molekuacutel pri štandardnyacutech podmienkach (

t=25deg C p=100 kPa) Tieto hodnoty suacute uvedeneacute v tabuľkaacutech Využitie tyacutechto hodnocirct pri určovaniacute zmien entalpie v chemickyacutech reakciaacutech

Reakčneacute teplo (∆HdegR298) sa rovnaacute suacutečtu zlučovaciacutech tepiel produktov (Σνi ∆Hdegzl298PROD) zmenšeneacutemu o suacutečet zlučovaciacutech tepiel reaktantov

(Σνi ∆Hdegzl298REAKT)

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 17: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

SPOCHYBŇOVANIE

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do

zaacutekladniacute školy Zaacutezrak Ale ne jde nejspiacuteš o hezky staryacute fiacutegl Před vyšetřeniacutem na přiacutestroji totiž

udělaacute dobře vyškolenaacute sestřička podrobnou anamneacutezu vyptaacute se na přiacuteznaky na předchoziacute i současneacute nemoci a vše poctivě zaznamenaacute do počiacutetače třeba i s přesnyacutemi uacutedaji o zdravotniacutem stavu pacienta pokud ten svěřiacute sestřičce svou kartu informačniacuteho systeacutemu ISIP A zaacutezračnaacute krabička snadno a bystře pomociacute vhodneacuteho expertniacuteho programu může proveacutest orientačniacute diagnoacutezu a podle niacute takeacute vytiskne seznam očekaacutevanyacutech chemickyacutech změn

Asi jsem ještě neřekl že v reklamniacutech materiaacutelech na webu nikde nezjistiacuteme co jsou to bdquobioaktivniacute bodyldquo a jak byly zjištěny

Končiacutem protože hromaděniacutem dalšiacutech a dalšiacutech argumentů je zbytečneacute posilovat to co je bdquoabsolutniacuteldquo jistotou totiž že analyzaacutetor AMP je nesmyslnyacute autoři šarlataacuteni a leacutekařštiacute propagaacutetoři v lepšiacutem přiacutepadě naivniacute důvěřivci

Ondřej Vrtiška Anatolije Vitalijeviče Malykhina - neurochirurga z Charkova kteryacute

metodu vyvinul Pronesl přednaacutešku v niacutež se to hemžilo odbornyacutemi vyacuterazy peptidovaacute vazba koenzymy oxidoreduktaacutezy laktaacutetdehydrogenaacutezy chaperony neurotransmitery mediaacutetory fosfolipidyhellip Vybaven polozapomenutyacutemi znalostmi z přednaacutešek z biochemie a fyziologie jsem měl pocit že jsou naacutem předčiacutetaacutena vysokoškolskaacute skripta Jen mi nějak uniklo jak dlouhyacute proslov souvisiacute s oněmi pěti čidly měřiacuteciacutemi teplotu

bdquo absence hodnověrnyacutech důkazů uacutečinnosti princip metody popiacuterajiacuteciacute zaacutekladniacute poznatky přiacuterodniacutech vědldquo

REFERENČNEacute bdquoBIOAKTIacuteVNE BODYldquo Čo suacute tie bdquobioaktiacutevne bodyldquo(uprednostňujeme označenie bdquoreferenčneacute body) a kde suacute umiestneneacute Malychin zvolil 5 bodov na ľudskom tele kde sa umiestňujuacute termosenzory Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny (dva

body) Praveacute a ľaveacute podpazušie (dva body) Pupok Regio paraumbilicalis (jeden bod)

BIFURKAacuteCIE PRAVEJ A ĽAVEJ KRČNEJ TEPNY

Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny ndash umiestnenie najdocircležitejšieho chemoreceptora tzv karotiacutedne teliesko (glomus caroticum)

Fernando De Castro (1925 ndash 1929) Laboratorio de Investigaciones Bioloacutegicas (Madrid Spain) študoval novyacutemi histologickyacutemi postupmy a jemnuacute štrukturu a inervaciu karotidneacuteho telieska Opisal jeho presnu lokalizaacuteciu Karotidne teliesko považoval za senzornyacute receptor (chemoreceptorov) glomulaacuternych buniek ktoreacute suacute špecificky určeneacute na detekciu zmien chemickeacuteho zloženia krve

Za hypoteacutezu chemoreceptorov bola v roku 1938 Corneille Heymans

udelenaacute Nobelova cena za Fyzioloacutegiu alebo Mediciacutenu

KAROTIacuteDNE TELIESKO

Karotiacutedne teliesko je bilateraacutelne umiestneneacute na bifurkaacutecii krčnej arteacuterii maacute najvaumlčšiacute pomer prietoku krvi k metabolizmu v tele (2000mlmin na 100g)

anatomicky a biochemicky veľmi zložityacute orgaacuten

Nielen že maacute bunky špecializujuacutece sa na sniacutemanie hladiny kysliacuteka ale v skutočnostisuacute to polymodaacutelne a veľmi citliveacute bunky na rocirczne druhy stimulov ako suacute tlak hyperkapnia acidoacuteza hyperkalieacutemia hyposmolalita cirkulujuacutece hormoacuteny hypertermia hypoglykeacutemia a na početneacute farmakologickeacute preparaacutety

CHEMORECEPTOR KAROTIacuteDNE TELIESKO

Anatomickaacute štruktuacutera karotiacutedneho telieska Karotiacutedne teliesko

tvoria dva typy buniek glomulaacuterne (typ I) a podporneacute (typ II) Glomulaacuterne bunky suacute neuronaacutelny druh ktoreacute suacute považovaneacute za hlavneacute bunky senzibilneacute na hypoxiu

Typ I

Typ II

Krvneacute kapilaacutery

NEURAacuteLNA REGULAacuteCIA DYacuteCHANIA

REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA

Frekvencia dyacutechania ndash zadaacutevame do AMP pred meraniacutem

Pulzovaacute frekvencia ndash zadaacutevame do AMP pred meraniacutem

Teplota ndash meriame priacutestrojom AMP

PLYNNYacute MESSENGER bdquoH2Sldquo

Glomulaacuterne bunky exprimujuacute cystation gama lyaacutezu (CSE) enzyacutem generujuacuteci H2S Hypoxia indukuje tvorbu H2S excitaacuteciu senzorov a stimuluje dyacutechanie ako odozvu na niacutezku hladinu O2

Bunky karotidneacuteho telieska senzibilneacute na kysliacutek ako aj krvneacute cievy dyacutechacie cesty a nadobličky iniciujuacute životne docircležituacute homeostaacutezu v odpovedi na hypoxiu a hypoxeacutemiu

The Journal of Experimental Biology 211 2727-2734 Published by The Company of Biologists 2008 doi101242jeb010066 Commentary - Hydrogen sulfide and oxygen sensing implications in cardiorespiratory control Kenneth R Olson

PLYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo

Hemoxigenaacuteza 2 (HO-2) štiepi hem na železo Fe biliverdiacuten (BV) a tiež CO v reakcii absoluacutetne zaacutevislej od molekulaacuterneho O2

HO-2 je exprimovanyacute na glomulaacuternych bunkaacutech karotiacutedneho telieska Glomulaacuterne bunky uvolňujuacute exitačneacute transmitery (NTR) zvaumlčšujuacutec tak

stimulaacuteciu nervovyacutech vzruchov karotiacutedneho sinus nervu CO inhibuje uvoľňovanie tyacutechto transmiterov prostredniacutectvom

autokrinneacuteho alebo parakrinneacuteho pocircsobenia na glomulaacuterne bunky Hypoxia teda priamo inhibuje HO-2 aktivitu prostredniacutectvom

zniacuteženia dostupnosti O2 čo vedie k zviacutešenej aktivite karotidneacuteho sinus nervu

PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo Neuronaacutelna NO-syntetaacuteza (nNOS) premieňa L-arginiacuten na NO a citruliacuten (cit)

nNOS je lokalizovanaacute na karotiacutednych siacutenus neuroacutenoch (CSN) ktoreacute majuacute synaptickyacute vstup na glomulaacuternych bunkaacutech

nNOS inhibujuacute akceleraacuteciu stimulaacutecie karotiacutedneho siacutenus nervu prostredniacutectvom odstraacutenenia tonickej inhibiacutecie fyziologickyacutech aktiviacutet pomocou NO na glomulaacuterne bunky NO z karotiacutednych siacutenus neuroacutenov reguluje glomulaacuterne bunky ako spaumltnyacute messenger Hypoxia zvaumlčšuje sekreacuteciu glomulaacuternych buniek a stimulaacuteciu karotidneacuteho siacutenus nervu

CONO ndash HO-2nNOS fyziologicky inhibujuacute aktivity karotidneacuteho telieska

Normoxia verzus

Hypoxia

NO CO H2S ndash PLYNNEacute MESSENGERY ndash AKUacuteTNA REGULAacuteCIA O2 - KAROTIacuteDNE TELIESKO

Molekulaacuterny kysliacutek O2 (označenyacute šiacutepkami )

O2 verzus Tb

U potkanov počas progresiacutevnej hypoxie indukovanej krokovyacutemi zmenami v FIO2 (FIO2 21 17 14 12 a 10) pri teplote okolia Tam 25 15 a 5 degC sa pozorovalo zniacuteženie teploty jadra tela Tb ktoreacute dosahovalo

027 degCmlminkg spotrebovaneacuteho kysliacuteka (VO2) nezaacutevisle na Tam FIO2 ndash frakčnaacute koncentraacutecia kysliacuteka vo vdychovanom vzduchu

Respir Physiol 1994 June 97(1)79-91 Ventilatory and metabolic responses to cold and CO-induced hypoxia in awake rats Gautier H Bonora M

PARAUMBILIKUM Dreň nadobličiek - efektorovyacute orgaacuten sympatikoadrenaacutelneho systeacutemu -

produkuje adrenaliacuten a v menšej miere noradrenaliacuten priamo reaguje na určiteacute stresory - hypoxia a hypoglykeacutemia

Dreň nadobličiek je inervovanaacute senzitiacutevnymi vlaacuteknami spinaacutelnych a vagovyacutech aferentnyacutech neuroacutenov

Dreň nadobličiek sluacuteži aj ako chemosenzor

DREŇ NADOBLIČIEK Chromafiacutenovaacute bunka

Exocytoacuteza

Tyroziacutenovyacute metabolizmus

SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU

Tyroziacuten je metabolizovanyacute na L-DOPA naacutesledne cez dopamiacuten na nor-epinefriacuten Tento proces prebieha za priacutetomnosti molekulaacuterneho kysliacuteka O2 (označeneacute šiacutepkami )

REGULAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU

Nervovaacute regulaacutecia Ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu rovnako ako jeho sila suacute v raacutemci dvoch kardiovaskulaacuternych centier autonoacutemneho nervoveacuteho systeacutemu Tieto centraacute suacute umiestneneacute v hornej časti ventraacutelnej steny predĺženej miechy Hormonaacutelna regulaacutecia Skladaacute sa z dvoch amiacutenovyacutech hormoacutenov - epinefriacutenu (adrenaliacuten) a norepinefriacutenu

(noradrenaliacuten) ktoreacute suacute vylučovaneacute z drene nadobličiek Oba hormoacuteny akcelerujuacute ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu ale pocircsobia v rocircznych

podmienkach Epinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep počas bdquonuacutedzovyacutechldquo podmienok zatiaľčo norepinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep za normaacutelnych podmienok

ZAacuteKONY

POUŽITEacute PRI VYacutePOČTE

CHEMICKYacuteCH A FYZIOLOGICKYacuteCH

PARAMETROV KRVI

A JEDNOTLIVYacuteCH ORGAacuteNOV

RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY Fyzikaacutelna cheacutemia skuacutema ryacutechlosti prebiehajuacutecich chemickyacutech zmien (reakcii) a faktory vplyacutevajuacutece na

tuacuteto ryacutechlosť ndash chemickaacute kinetika

aA + bB rarr dD + fF Všeobecne sa akceptuje pojem že ryacutechlosť charakterizujeme zmenou parametra v čase Pri chemickej

reakcii prebieha zmena množstva laacutetok ni Ak chceme vedieť či danaacute reakcia prebieha v reaktore ndash bunke

Molaacuterna koncentracia Сi = niV Potom ryacutechlosť chemickej reakcii i-komponentu ri - sa doteraz nazyacutevala reakčnou ryacutechlosťou V suacutečasnosti sa pre tuacuteto veličinu zaviedlo označenie

ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky A a zaacutevisiacute od povahy reagujuacutecich laacutetok (skupenstvo) od teploty a od koncentraacutecie V reakčnej kinetike sa zaviedol spocircsob vyjadrovať chemickeacute rovnice v anulovanom tvare ktoryacute vo

všeobecnosti maacute tvar

νAA + νBB + νDD + = 0 ν - stechiometrickyacute koeficient pri vyacutechodickovyacutech laacutetkach majuacute (-) hodnotu

LAacuteTKA ndash SUacuteSTAVA

Jednou z foriem existencie hmoty je laacutetka Laacutetka sa skladaacute z častiacutec ktoreacute majuacute určituacute pokojovuacute hmotnosť alebo inak za laacutetku považujeme suacutebor elementaacuternych častiacutec (elektroacutenov protoacutenov neutroacutenov a i) zoskupenia atoacutemov molekuacutel a ioacutenov koloidneacute častice a rocirczne makroskopickeacute uacutetvary v rozličnyacutech skupenskyacutech stavoch

Množstvo laacutetky priestorovo ohraničeneacute vyznačujuacutece sa určityacutem geometrickyacutem tvarom je teleso

Suacutestava (systeacutem) je časť priestoru oddelenaacute od okolia skutočnyacutem alebo myslenyacutem rozhraniacutem V suacutestave mocircže byť laacutetka alebo zmes chemickyacutech laacutetok ktoreacute predstavujuacute jej zložky Suacutestava je definovanaacute tyacutem že udaacuteme čo do nej patriacute Suacutestavy mocircžu byť homogeacutenne alebo heterogeacutenne

Faacuteza je homogeacutenna časť heterogeacutennej suacutestavy od inej časti fyzikaacutelne oddelenaacute a ohraničenaacute rozhraniacutem

Chemicky čistaacute laacutetka alebo chemickeacute indiviacuteduum je chemickaacute laacutetka určityacutech fyzikaacutelnych a chemickyacutech vlastnostiacute ktoreacute sa nemenia a jeho zloženie je vyjadreneacute chemickyacutem vzorcom

ZAacuteKON UacuteČINKU HMOTNOSTI (GULDBERG-WAAGOV ZAacuteKON) zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

homogeacutenna reakcia v plynnej faacuteze alebo v roztoku

A + B rarr C Ak maacute taacuteto reakcia prebiehať je nevyhnutneacute aby sa častice laacutetok A a B stretli Ryacutechlosť

priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C bude prirodzene tyacutem vyššia čiacutem tieto stretnutia bude častejšie (aktiacutevna zražka) Ak zvyacutešime n-kraacutet koncentraacuteciu laacutetky A (alebo B) pri nezmenenej koncentraacutecii laacutetky B (alebo A) zvyacutešime n-kraacutet aj pravdepodobnosť stretnutia častiacutec A a B a ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C sa n-kraacutet zvyacuteši Ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C je priamo uacutemernaacute suacutečinu koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

rc = k[A][B] k - koeficient uacutemernosti je veličina pri danej teplote staacutela a označuje sa ako ryacutechlostnaacute

konštanta Jej hodnota udaacuteva ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C pri jednotkovej koncentraacutecii vyacutechodiskovyacutech laacutetok

[B] - koncentraacutecie priacuteslušnyacutech laacutetok v danom okamihu

Uvažujme o vratnej reakcii ktoraacute prebieha v roztoku medzi vyacutechodiskovyacutemi laacutetkami A a B za vzniku reakčnyacutech produktov C a D

A + B C + D Protismerneacute šiacutepky vyjadrujuacute že reakcia prebieha suacutečasne obidvoma smermi Podľa zaacutekona uacutečinku

hmotnosti platiacute pre ryacutechlosť r+1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky A a B

r+1 = k+1[A][B] a pre ryacutechlosť r-1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky C a D

r-1 = k-1[C][D] Koncentraacutecia jednotlivyacutech laacutetok sa v priebehu reakcie plynulo meniacute rarr musia sa meniť aj ryacutechlosti r+1 a

r-1 Koncentraacutecia vyacutechodiskovyacutech laacutetok A a B sa postupne zmenšuje preto sa ryacutechlosť r+1 znižuje Koncentraacutecia reakčnyacutech produktov C a D sa zvaumlčšuje takže ryacutechlosť r-1 sa zvyšuje Ak sa ryacutechlosti obidvoch protichodnyacutech reakciiacute vyrovnajuacute ustaacuteli sa chemickaacute rovnovaacuteha pri ktorej za časovuacute jednotku vznikne takeacute množstvo reakčnyacutech produktov C a D akeacute sa opaumltovne rozložiacute na vyacutechodiskoveacute laacutetky A a B Z rovnovaacutežnej podmienky r+1 = r-1 vyplyacuteva pre koncentraacutecie všetkyacutech reakčnyacutech zložiek za rovnovaacutežneho stavu vzťah

k+1[A][B] = k-1[C][D] ktoryacute sa mocircže piacutesať v tvare

Taacuteto rovnica vyjadruje že pomer suacutečinu rovnovaacutežnych koncentraacuteciiacute reakčnyacutech produktov a suacutečinu koncentraacuteciiacute vyacutechodiskovyacutech laacutetok maacute za danej teploty konštantnuacute hodnotu (Guldberg-Waagov zaacutekon) Kc - definovanaacute rovnovaacutežnymi koncentraacuteciami a nazyacuteva sa rovnovaacutežna konštanta Jej hodnota pre danuacute chemickuacute reakciu zaacutevisiacute iba od teploty pri ktorej reakcia prebieha

ZAacuteVISLOSŤ RYacuteCHLOSTI REAKCIE OD TEPLOTY Mimoriadne docircležityacutem činiteľom ktoryacute ovplyvňuje ryacutechlosť chemickyacutech reakciiacute je teplota Vzrast ryacutechlosti reakcie so

zvyšovaniacutem teploty je spocircsobenyacute vzrastom ryacutechlosti neusporiadaneacuteho pohybu molekuacutel a tyacutem aj pravdepodobnosť ich vzaacutejomnyacutech zraacutežok Avšak podľa kinetickej teoacuterie plynov je počet zraacutežok uacutemernyacute odmocnine z absoluacutetnej teploty kyacutem ryacutechlosť reakcie rastie s teplotou exponenciaacutelne teda oveľa ryacutechlejšie Tento zdanlivyacute nesuacutelad sa vysvetľuje tyacutem že molekuly mocircžu pri zraacutežke reagovať jedine vtedy ak majuacute určityacute minimaacutelny obsah energie ktoryacute sa nazyacuteva aktivačnaacute energia Ea

Vzťah medzi aktivačnou energiou a reakčnou ryacutechlosťou našiel v r 1899 Arrhenius definovaniacutem ryacutechlostnej konštanty k

k = A e- (Ea RT)

lnk = lnA - EaRT A R a Ea suacute konštanty ktoreacute nezaacutevisia od teploty

R - univerzaacutelna plynovaacute konštanta

Ea - experimentaacutelna aktivačnaacute energia

(nutnaacute energia ktoruacute musiacute mať časticamolekula

aby mohla za danyacutech podmienok vstuacutepiť do

reakcie) [kJmol]

T - absoluacutetna teplota

e - zaacuteklad prirodzeneacuteho logaritmu Arrhenius

lnk = f (1T) tgα = - ЕaR

HETEROGEacuteNNE PROCESY D rarr S rarr R rarr P Charakteristickou črtou postupnyacutech procesov je to že celkovaacute ryacutechlosť procesu je

determinovanaacute ryacutechlosťou najpomalšieho štaacutedia ndash limitujuacutece štaacutedium Ak chceme s intenziacutevniť naacuteslednosť postupnyacutech procesov je nevyhnutne zvyacutešiť ryacutechlosť ich limitujuacutecich štaacutediiacute

Prveacute štaacutedium heterogeacutenneho chemickeacuteho procesu (D) ndash Difuacutezia Difuacutezia ndash samovoľnyacute proces premiestnenia častiacutec z oblasti vyššej koncentraacutecie do oblasti s nižšou koncentraacuteciou na uacutekor ich chaotickeacuteho pohybu Otaacutezka ndash zodpovedaacute tento proces II počiatku termodynamiky

Druheacute štaacutedium heterogeacutenneho procesu (S) ndash proces sorpcie (pohltenia) Absorpcia ndash keď hranica rozdielu faacutez v systeacuteme je kvapalina Adsorpcia ndash na povrchu tuhej laacutetky

Tretie štaacutedium heterogeacutenneho procesu (R) je chemickaacute reakcia medzi absorbovanyacutemiadsorbovanyacutemi molekulami

RYacuteCHLOSŤ PROCESU DIFUacuteZIE JE DEFINOVANAacute PRVYacuteM ZAacuteKONOM FICKA

dn dt = -DS dC dx Fickov zaacutekon je empirickyacute zaacutekon ktoryacute vyjadruje skutočnosť že tok častiacutec cez povrch je priamo

uacutemernyacute koncentračneacutemu gradientu D - difuacutezny koeficient ([D]=m2s-1) je zaacutevislyacute len od teploty analogickyacute ako rovnica Arheniusa

pričom energia aktivaacutecii difuacutezie ED je menšia než energia aktivaacutecie chemickej reakcie EA

Difuacutezia v jednom smere J = -Dpartcpartx Difuacutezia v 3D priestore J = -Dgrad c Priacutebuzneacute zaacutekony Fourierov - tok tepla je uacutemernyacute gradientu teploty Ohmov - elektrickyacute pruacuted je uacutemernyacute rozdielu elektrickyacutech potenciaacutelov Všetky tri zaacutekony suacute empirickeacute a vyjadrujuacute skutočnosť že tok častiacutec (tepla pruacutedu) je lineaacuterne zaacutevislyacute od hnacej sily (z angl driving force) ktoraacute ho vyvolaacuteva

J = Lf f - hnacia sila L-koeficient uacutemernosti

Adolf Fick

ZAacuteKON ZACHOVANIA HMOTNOSTI Experimenty dokaacutezali že hmotnosť uzavretej (izolovanej)

suacutestavy je konštantnaacute a nezaacutevisiacute od zmien ktoreacute v tejto suacutestave prebiehajuacute

Celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v reaktantoch musiacute byť rovnakyacute ako celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v produktoch

Je to jeden z najvyacuteznamnejšiacutech a najvšeobecnejšiacutech priacuterodnyacutech zaacutekonov Pocircvodne ho nezaacutevisle od seba formulovali Lomonosov a Lavoisier ako zaacutekon zachovania vaacutehy laacutetok v chemickyacutech reakciaacutech

Chemickou reakciou hmota nezanikaacute ani nevznikaacute iba meniacute svoju formu

Zaacutekon zachovania hmotnosti sum m = konšt

Michail V Lomonosov

Antoine L Lavoisier

ZAacuteKON STAacuteLYCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov bol objavenyacute v roku 1799 - francuacutezsky chemik Joseph Louis Proust

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov hovoriacute

K tomuto zaacuteveru J L Proust dospel na zaacuteklade synteacutez a analyacutez množstva chemickyacutech zluacutečeniacuten Nezaacutevisle od J L Prousta ho v roku 1803 sformuloval a vysvetlil aj Angličan J Dalton

Zloženie chemickej zluacutečeniny je vždy rovnakeacute a nezaacutevisiacute od spocircsobu priacutepravy danej zluacutečeniny

Joseph L Proust

ZAacuteKON NAacuteSOBNYacuteCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV V roku 1803 J Dalton vyjadril zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov

Zistil že prvky sa mocircžu zlučovať v jednom dvoch alebo viaceryacutech pomeroch svojich hmotnostiacute

Priacuteklad oxidy dusiacuteka N2O ndash oxid dusnyacute N O = 1 0571 NO ndash oxid dusnatyacute N O = 1 1142 pomer 0571 1142 = 1 2 N2O3 ndash oxid dusityacute N O = 1 1713 pomer 0571 1713 = 1 3 Na jednotkovuacute hmotnosť dusiacuteka N v jednotlivyacutech oxidoch pripadaacute určityacute počet jednotiek hmotnosti kysliacuteka O

Ak dva prvky tvoria navzaacutejom niekoľko zluacutečeniacuten hmotnosti jedneacuteho prvku pripadajuacutece v nich na jednu a tuacute istuacute hmotnosť druheacuteho prvku suacute v pomere malyacutech celyacutech čiacutesiel

TERMODYNAMIKA V BIOLOGICKYacuteCH SYSTEacuteMOCH ndash REFERENČNEacute BODY

A Einstein bdquoKlasickaacute termodynamika je jedinaacute univerzaacutelna fyzikaacutelna teoacuteria v ktorej aplikovateľnosť jej zaacutekladnyacutech konceptov nebude nikdy narušenaacuteldquo

AS Eddington bdquoAk Vaša teoacuteria nie je v suacutelade s druhyacutem termodynamickyacutem zaacutekonom tak tuacuteto teoacuteriu nečakaacute nič ineacute len hlbokyacute neuacutespechldquo

MV Volkenstein bdquoFyzikaacutelne uvažovanie o ľubovoľnom systeacuteme vraacutetane biologickeacuteho začiacutena jeho fenomenologickyacutem termodynamickyacutem popisomldquo

Termodynamika študuje transformaacuteciu energie v makroskopickyacutech systeacutemoch a suacutečasne neposkytuje žiadne informaacutecie o mikroskopickom stave hmoty ani o ryacutechlosti procesov v systeacuteme

Termodynamickyacute popis systeacutemu je založenyacute na niekoľkyacutech relatiacutevne jednoduchyacutech zaacutekonoch

TERMODYNAMICKYacute SYSTEacuteM ndash BUNKA ndash ORGAacuteN ndash ORGANIZMUS Pod termodynamickyacutem systeacutemom rozumieme časť vesmiacuteru ktoryacute je ohraničenyacute

nejakou hranicou a je charakterizovanyacute určityacutemi termodynamickyacutemi vlastnosťami ktoreacute sa nazyacutevajuacute stavoveacute veličiny

Bunka ndash orgaacuten ndash organizmus predstavujuacute hranice systeacutemu cez ktoruacute sa mocircže vymieňať laacutetka a energie vo forme tepla a praacutece Biologickeacute systeacutemy suacute otvoreneacute termodynamickeacute systeacutemy ktoreacute vymieňajuacute s okoliacutem laacutetku aj energiu

Homeostaacuteza ndash stav termodynamickej rovnovaacutehy Biologickyacute systeacutem sa nachaacutedza v ustaacutelenom stave (angl steady state) - homeostaze

ak hodnoty termodynamickyacutech parametrov sa nemenia ale existuje tam tok laacutetky a energie medzi systeacutemom a okoliacutem (zdravyacute organizmus)

Tlak Objem Teplota Energia Laacutetkoveacute množstvo

TERMODYNAMICKEacute ZAacuteKONY

Tzv nultyacute zaacutekon termodynamiky (zaacutekon tepelnej rovnovaacutehy)

Ak objekt A je v tepelnej rovnovaacutehe s objektom B a objekt B sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom C tak potom aj objekt C sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom A

Inyacutemi slovami ak termodynamickeacute systeacutemy suacute vo fyzikaacutelnom kontakte tak v rovnovaacutežnom stave je teplota tyacutechto systeacutemov rovnakaacute

I TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ZACHOVANIA ENERGIE) Energia sa mocircže zmeniť z jednej formy na inuacute ale nemocircže samovoľne

vznikať ani zanikať (tento zaacutekon je empirickyacute) I termodynamickyacute zaacutekon daacuteva do suacutevisu teplo (Q) praacutecu (W) a vnuacutetornuacute

energiu (E) systeacutemu

∆ E = Q + W

alebo

d E = dQ + dW Teplo (Q) a praacuteca (W) - formy energie prostredniacutectvom ktoryacutech systeacutem

meniacute svoju vnuacutetornuacute energiu Teplo ndash neusporiadanaacute forma energie Praacuteca ndash usporiadanaacute forma energie (mechanickaacute chemickaacute elektrickaacute)

ENTALPIA Entalpia je stavovaacute funkcia determinujuacuteca teplo ktoreacute sa uvoľniacute resp absorbuje počas

reakcie pri konštantnom tlaku pričom nezaacutevisiacute od konkreacutetneho priebehu reakcie ale len od počiatočneacuteho a konečneacuteho stavu (Hessov zaacutekon)

p = konšt Qp = ∆ H entalpia H = E + pV

Zmeny entalpie A rarr B rArr ∆HAB = HB - HA A rarr B rarr C rArr ∆H = HC - HA = (HC - HB) + (HB - HA) = ∆HAB + HBC ΔH gt 0 - endotermickyacute proces ΔH lt 0 - exotermickyacute proces Štandardnaacute entalpia molekuacutel H0 Entalpia 1 molu molekuacutel pri štandardnyacutech podmienkach (

t=25deg C p=100 kPa) Tieto hodnoty suacute uvedeneacute v tabuľkaacutech Využitie tyacutechto hodnocirct pri určovaniacute zmien entalpie v chemickyacutech reakciaacutech

Reakčneacute teplo (∆HdegR298) sa rovnaacute suacutečtu zlučovaciacutech tepiel produktov (Σνi ∆Hdegzl298PROD) zmenšeneacutemu o suacutečet zlučovaciacutech tepiel reaktantov

(Σνi ∆Hdegzl298REAKT)

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 18: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

Ondřej Vrtiška Anatolije Vitalijeviče Malykhina - neurochirurga z Charkova kteryacute

metodu vyvinul Pronesl přednaacutešku v niacutež se to hemžilo odbornyacutemi vyacuterazy peptidovaacute vazba koenzymy oxidoreduktaacutezy laktaacutetdehydrogenaacutezy chaperony neurotransmitery mediaacutetory fosfolipidyhellip Vybaven polozapomenutyacutemi znalostmi z přednaacutešek z biochemie a fyziologie jsem měl pocit že jsou naacutem předčiacutetaacutena vysokoškolskaacute skripta Jen mi nějak uniklo jak dlouhyacute proslov souvisiacute s oněmi pěti čidly měřiacuteciacutemi teplotu

bdquo absence hodnověrnyacutech důkazů uacutečinnosti princip metody popiacuterajiacuteciacute zaacutekladniacute poznatky přiacuterodniacutech vědldquo

REFERENČNEacute bdquoBIOAKTIacuteVNE BODYldquo Čo suacute tie bdquobioaktiacutevne bodyldquo(uprednostňujeme označenie bdquoreferenčneacute body) a kde suacute umiestneneacute Malychin zvolil 5 bodov na ľudskom tele kde sa umiestňujuacute termosenzory Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny (dva

body) Praveacute a ľaveacute podpazušie (dva body) Pupok Regio paraumbilicalis (jeden bod)

BIFURKAacuteCIE PRAVEJ A ĽAVEJ KRČNEJ TEPNY

Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny ndash umiestnenie najdocircležitejšieho chemoreceptora tzv karotiacutedne teliesko (glomus caroticum)

Fernando De Castro (1925 ndash 1929) Laboratorio de Investigaciones Bioloacutegicas (Madrid Spain) študoval novyacutemi histologickyacutemi postupmy a jemnuacute štrukturu a inervaciu karotidneacuteho telieska Opisal jeho presnu lokalizaacuteciu Karotidne teliesko považoval za senzornyacute receptor (chemoreceptorov) glomulaacuternych buniek ktoreacute suacute špecificky určeneacute na detekciu zmien chemickeacuteho zloženia krve

Za hypoteacutezu chemoreceptorov bola v roku 1938 Corneille Heymans

udelenaacute Nobelova cena za Fyzioloacutegiu alebo Mediciacutenu

KAROTIacuteDNE TELIESKO

Karotiacutedne teliesko je bilateraacutelne umiestneneacute na bifurkaacutecii krčnej arteacuterii maacute najvaumlčšiacute pomer prietoku krvi k metabolizmu v tele (2000mlmin na 100g)

anatomicky a biochemicky veľmi zložityacute orgaacuten

Nielen že maacute bunky špecializujuacutece sa na sniacutemanie hladiny kysliacuteka ale v skutočnostisuacute to polymodaacutelne a veľmi citliveacute bunky na rocirczne druhy stimulov ako suacute tlak hyperkapnia acidoacuteza hyperkalieacutemia hyposmolalita cirkulujuacutece hormoacuteny hypertermia hypoglykeacutemia a na početneacute farmakologickeacute preparaacutety

CHEMORECEPTOR KAROTIacuteDNE TELIESKO

Anatomickaacute štruktuacutera karotiacutedneho telieska Karotiacutedne teliesko

tvoria dva typy buniek glomulaacuterne (typ I) a podporneacute (typ II) Glomulaacuterne bunky suacute neuronaacutelny druh ktoreacute suacute považovaneacute za hlavneacute bunky senzibilneacute na hypoxiu

Typ I

Typ II

Krvneacute kapilaacutery

NEURAacuteLNA REGULAacuteCIA DYacuteCHANIA

REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA

Frekvencia dyacutechania ndash zadaacutevame do AMP pred meraniacutem

Pulzovaacute frekvencia ndash zadaacutevame do AMP pred meraniacutem

Teplota ndash meriame priacutestrojom AMP

PLYNNYacute MESSENGER bdquoH2Sldquo

Glomulaacuterne bunky exprimujuacute cystation gama lyaacutezu (CSE) enzyacutem generujuacuteci H2S Hypoxia indukuje tvorbu H2S excitaacuteciu senzorov a stimuluje dyacutechanie ako odozvu na niacutezku hladinu O2

Bunky karotidneacuteho telieska senzibilneacute na kysliacutek ako aj krvneacute cievy dyacutechacie cesty a nadobličky iniciujuacute životne docircležituacute homeostaacutezu v odpovedi na hypoxiu a hypoxeacutemiu

The Journal of Experimental Biology 211 2727-2734 Published by The Company of Biologists 2008 doi101242jeb010066 Commentary - Hydrogen sulfide and oxygen sensing implications in cardiorespiratory control Kenneth R Olson

PLYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo

Hemoxigenaacuteza 2 (HO-2) štiepi hem na železo Fe biliverdiacuten (BV) a tiež CO v reakcii absoluacutetne zaacutevislej od molekulaacuterneho O2

HO-2 je exprimovanyacute na glomulaacuternych bunkaacutech karotiacutedneho telieska Glomulaacuterne bunky uvolňujuacute exitačneacute transmitery (NTR) zvaumlčšujuacutec tak

stimulaacuteciu nervovyacutech vzruchov karotiacutedneho sinus nervu CO inhibuje uvoľňovanie tyacutechto transmiterov prostredniacutectvom

autokrinneacuteho alebo parakrinneacuteho pocircsobenia na glomulaacuterne bunky Hypoxia teda priamo inhibuje HO-2 aktivitu prostredniacutectvom

zniacuteženia dostupnosti O2 čo vedie k zviacutešenej aktivite karotidneacuteho sinus nervu

PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo Neuronaacutelna NO-syntetaacuteza (nNOS) premieňa L-arginiacuten na NO a citruliacuten (cit)

nNOS je lokalizovanaacute na karotiacutednych siacutenus neuroacutenoch (CSN) ktoreacute majuacute synaptickyacute vstup na glomulaacuternych bunkaacutech

nNOS inhibujuacute akceleraacuteciu stimulaacutecie karotiacutedneho siacutenus nervu prostredniacutectvom odstraacutenenia tonickej inhibiacutecie fyziologickyacutech aktiviacutet pomocou NO na glomulaacuterne bunky NO z karotiacutednych siacutenus neuroacutenov reguluje glomulaacuterne bunky ako spaumltnyacute messenger Hypoxia zvaumlčšuje sekreacuteciu glomulaacuternych buniek a stimulaacuteciu karotidneacuteho siacutenus nervu

CONO ndash HO-2nNOS fyziologicky inhibujuacute aktivity karotidneacuteho telieska

Normoxia verzus

Hypoxia

NO CO H2S ndash PLYNNEacute MESSENGERY ndash AKUacuteTNA REGULAacuteCIA O2 - KAROTIacuteDNE TELIESKO

Molekulaacuterny kysliacutek O2 (označenyacute šiacutepkami )

O2 verzus Tb

U potkanov počas progresiacutevnej hypoxie indukovanej krokovyacutemi zmenami v FIO2 (FIO2 21 17 14 12 a 10) pri teplote okolia Tam 25 15 a 5 degC sa pozorovalo zniacuteženie teploty jadra tela Tb ktoreacute dosahovalo

027 degCmlminkg spotrebovaneacuteho kysliacuteka (VO2) nezaacutevisle na Tam FIO2 ndash frakčnaacute koncentraacutecia kysliacuteka vo vdychovanom vzduchu

Respir Physiol 1994 June 97(1)79-91 Ventilatory and metabolic responses to cold and CO-induced hypoxia in awake rats Gautier H Bonora M

PARAUMBILIKUM Dreň nadobličiek - efektorovyacute orgaacuten sympatikoadrenaacutelneho systeacutemu -

produkuje adrenaliacuten a v menšej miere noradrenaliacuten priamo reaguje na určiteacute stresory - hypoxia a hypoglykeacutemia

Dreň nadobličiek je inervovanaacute senzitiacutevnymi vlaacuteknami spinaacutelnych a vagovyacutech aferentnyacutech neuroacutenov

Dreň nadobličiek sluacuteži aj ako chemosenzor

DREŇ NADOBLIČIEK Chromafiacutenovaacute bunka

Exocytoacuteza

Tyroziacutenovyacute metabolizmus

SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU

Tyroziacuten je metabolizovanyacute na L-DOPA naacutesledne cez dopamiacuten na nor-epinefriacuten Tento proces prebieha za priacutetomnosti molekulaacuterneho kysliacuteka O2 (označeneacute šiacutepkami )

REGULAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU

Nervovaacute regulaacutecia Ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu rovnako ako jeho sila suacute v raacutemci dvoch kardiovaskulaacuternych centier autonoacutemneho nervoveacuteho systeacutemu Tieto centraacute suacute umiestneneacute v hornej časti ventraacutelnej steny predĺženej miechy Hormonaacutelna regulaacutecia Skladaacute sa z dvoch amiacutenovyacutech hormoacutenov - epinefriacutenu (adrenaliacuten) a norepinefriacutenu

(noradrenaliacuten) ktoreacute suacute vylučovaneacute z drene nadobličiek Oba hormoacuteny akcelerujuacute ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu ale pocircsobia v rocircznych

podmienkach Epinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep počas bdquonuacutedzovyacutechldquo podmienok zatiaľčo norepinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep za normaacutelnych podmienok

ZAacuteKONY

POUŽITEacute PRI VYacutePOČTE

CHEMICKYacuteCH A FYZIOLOGICKYacuteCH

PARAMETROV KRVI

A JEDNOTLIVYacuteCH ORGAacuteNOV

RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY Fyzikaacutelna cheacutemia skuacutema ryacutechlosti prebiehajuacutecich chemickyacutech zmien (reakcii) a faktory vplyacutevajuacutece na

tuacuteto ryacutechlosť ndash chemickaacute kinetika

aA + bB rarr dD + fF Všeobecne sa akceptuje pojem že ryacutechlosť charakterizujeme zmenou parametra v čase Pri chemickej

reakcii prebieha zmena množstva laacutetok ni Ak chceme vedieť či danaacute reakcia prebieha v reaktore ndash bunke

Molaacuterna koncentracia Сi = niV Potom ryacutechlosť chemickej reakcii i-komponentu ri - sa doteraz nazyacutevala reakčnou ryacutechlosťou V suacutečasnosti sa pre tuacuteto veličinu zaviedlo označenie

ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky A a zaacutevisiacute od povahy reagujuacutecich laacutetok (skupenstvo) od teploty a od koncentraacutecie V reakčnej kinetike sa zaviedol spocircsob vyjadrovať chemickeacute rovnice v anulovanom tvare ktoryacute vo

všeobecnosti maacute tvar

νAA + νBB + νDD + = 0 ν - stechiometrickyacute koeficient pri vyacutechodickovyacutech laacutetkach majuacute (-) hodnotu

LAacuteTKA ndash SUacuteSTAVA

Jednou z foriem existencie hmoty je laacutetka Laacutetka sa skladaacute z častiacutec ktoreacute majuacute určituacute pokojovuacute hmotnosť alebo inak za laacutetku považujeme suacutebor elementaacuternych častiacutec (elektroacutenov protoacutenov neutroacutenov a i) zoskupenia atoacutemov molekuacutel a ioacutenov koloidneacute častice a rocirczne makroskopickeacute uacutetvary v rozličnyacutech skupenskyacutech stavoch

Množstvo laacutetky priestorovo ohraničeneacute vyznačujuacutece sa určityacutem geometrickyacutem tvarom je teleso

Suacutestava (systeacutem) je časť priestoru oddelenaacute od okolia skutočnyacutem alebo myslenyacutem rozhraniacutem V suacutestave mocircže byť laacutetka alebo zmes chemickyacutech laacutetok ktoreacute predstavujuacute jej zložky Suacutestava je definovanaacute tyacutem že udaacuteme čo do nej patriacute Suacutestavy mocircžu byť homogeacutenne alebo heterogeacutenne

Faacuteza je homogeacutenna časť heterogeacutennej suacutestavy od inej časti fyzikaacutelne oddelenaacute a ohraničenaacute rozhraniacutem

Chemicky čistaacute laacutetka alebo chemickeacute indiviacuteduum je chemickaacute laacutetka určityacutech fyzikaacutelnych a chemickyacutech vlastnostiacute ktoreacute sa nemenia a jeho zloženie je vyjadreneacute chemickyacutem vzorcom

ZAacuteKON UacuteČINKU HMOTNOSTI (GULDBERG-WAAGOV ZAacuteKON) zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

homogeacutenna reakcia v plynnej faacuteze alebo v roztoku

A + B rarr C Ak maacute taacuteto reakcia prebiehať je nevyhnutneacute aby sa častice laacutetok A a B stretli Ryacutechlosť

priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C bude prirodzene tyacutem vyššia čiacutem tieto stretnutia bude častejšie (aktiacutevna zražka) Ak zvyacutešime n-kraacutet koncentraacuteciu laacutetky A (alebo B) pri nezmenenej koncentraacutecii laacutetky B (alebo A) zvyacutešime n-kraacutet aj pravdepodobnosť stretnutia častiacutec A a B a ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C sa n-kraacutet zvyacuteši Ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C je priamo uacutemernaacute suacutečinu koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

rc = k[A][B] k - koeficient uacutemernosti je veličina pri danej teplote staacutela a označuje sa ako ryacutechlostnaacute

konštanta Jej hodnota udaacuteva ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C pri jednotkovej koncentraacutecii vyacutechodiskovyacutech laacutetok

[B] - koncentraacutecie priacuteslušnyacutech laacutetok v danom okamihu

Uvažujme o vratnej reakcii ktoraacute prebieha v roztoku medzi vyacutechodiskovyacutemi laacutetkami A a B za vzniku reakčnyacutech produktov C a D

A + B C + D Protismerneacute šiacutepky vyjadrujuacute že reakcia prebieha suacutečasne obidvoma smermi Podľa zaacutekona uacutečinku

hmotnosti platiacute pre ryacutechlosť r+1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky A a B

r+1 = k+1[A][B] a pre ryacutechlosť r-1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky C a D

r-1 = k-1[C][D] Koncentraacutecia jednotlivyacutech laacutetok sa v priebehu reakcie plynulo meniacute rarr musia sa meniť aj ryacutechlosti r+1 a

r-1 Koncentraacutecia vyacutechodiskovyacutech laacutetok A a B sa postupne zmenšuje preto sa ryacutechlosť r+1 znižuje Koncentraacutecia reakčnyacutech produktov C a D sa zvaumlčšuje takže ryacutechlosť r-1 sa zvyšuje Ak sa ryacutechlosti obidvoch protichodnyacutech reakciiacute vyrovnajuacute ustaacuteli sa chemickaacute rovnovaacuteha pri ktorej za časovuacute jednotku vznikne takeacute množstvo reakčnyacutech produktov C a D akeacute sa opaumltovne rozložiacute na vyacutechodiskoveacute laacutetky A a B Z rovnovaacutežnej podmienky r+1 = r-1 vyplyacuteva pre koncentraacutecie všetkyacutech reakčnyacutech zložiek za rovnovaacutežneho stavu vzťah

k+1[A][B] = k-1[C][D] ktoryacute sa mocircže piacutesať v tvare

Taacuteto rovnica vyjadruje že pomer suacutečinu rovnovaacutežnych koncentraacuteciiacute reakčnyacutech produktov a suacutečinu koncentraacuteciiacute vyacutechodiskovyacutech laacutetok maacute za danej teploty konštantnuacute hodnotu (Guldberg-Waagov zaacutekon) Kc - definovanaacute rovnovaacutežnymi koncentraacuteciami a nazyacuteva sa rovnovaacutežna konštanta Jej hodnota pre danuacute chemickuacute reakciu zaacutevisiacute iba od teploty pri ktorej reakcia prebieha

ZAacuteVISLOSŤ RYacuteCHLOSTI REAKCIE OD TEPLOTY Mimoriadne docircležityacutem činiteľom ktoryacute ovplyvňuje ryacutechlosť chemickyacutech reakciiacute je teplota Vzrast ryacutechlosti reakcie so

zvyšovaniacutem teploty je spocircsobenyacute vzrastom ryacutechlosti neusporiadaneacuteho pohybu molekuacutel a tyacutem aj pravdepodobnosť ich vzaacutejomnyacutech zraacutežok Avšak podľa kinetickej teoacuterie plynov je počet zraacutežok uacutemernyacute odmocnine z absoluacutetnej teploty kyacutem ryacutechlosť reakcie rastie s teplotou exponenciaacutelne teda oveľa ryacutechlejšie Tento zdanlivyacute nesuacutelad sa vysvetľuje tyacutem že molekuly mocircžu pri zraacutežke reagovať jedine vtedy ak majuacute určityacute minimaacutelny obsah energie ktoryacute sa nazyacuteva aktivačnaacute energia Ea

Vzťah medzi aktivačnou energiou a reakčnou ryacutechlosťou našiel v r 1899 Arrhenius definovaniacutem ryacutechlostnej konštanty k

k = A e- (Ea RT)

lnk = lnA - EaRT A R a Ea suacute konštanty ktoreacute nezaacutevisia od teploty

R - univerzaacutelna plynovaacute konštanta

Ea - experimentaacutelna aktivačnaacute energia

(nutnaacute energia ktoruacute musiacute mať časticamolekula

aby mohla za danyacutech podmienok vstuacutepiť do

reakcie) [kJmol]

T - absoluacutetna teplota

e - zaacuteklad prirodzeneacuteho logaritmu Arrhenius

lnk = f (1T) tgα = - ЕaR

HETEROGEacuteNNE PROCESY D rarr S rarr R rarr P Charakteristickou črtou postupnyacutech procesov je to že celkovaacute ryacutechlosť procesu je

determinovanaacute ryacutechlosťou najpomalšieho štaacutedia ndash limitujuacutece štaacutedium Ak chceme s intenziacutevniť naacuteslednosť postupnyacutech procesov je nevyhnutne zvyacutešiť ryacutechlosť ich limitujuacutecich štaacutediiacute

Prveacute štaacutedium heterogeacutenneho chemickeacuteho procesu (D) ndash Difuacutezia Difuacutezia ndash samovoľnyacute proces premiestnenia častiacutec z oblasti vyššej koncentraacutecie do oblasti s nižšou koncentraacuteciou na uacutekor ich chaotickeacuteho pohybu Otaacutezka ndash zodpovedaacute tento proces II počiatku termodynamiky

Druheacute štaacutedium heterogeacutenneho procesu (S) ndash proces sorpcie (pohltenia) Absorpcia ndash keď hranica rozdielu faacutez v systeacuteme je kvapalina Adsorpcia ndash na povrchu tuhej laacutetky

Tretie štaacutedium heterogeacutenneho procesu (R) je chemickaacute reakcia medzi absorbovanyacutemiadsorbovanyacutemi molekulami

RYacuteCHLOSŤ PROCESU DIFUacuteZIE JE DEFINOVANAacute PRVYacuteM ZAacuteKONOM FICKA

dn dt = -DS dC dx Fickov zaacutekon je empirickyacute zaacutekon ktoryacute vyjadruje skutočnosť že tok častiacutec cez povrch je priamo

uacutemernyacute koncentračneacutemu gradientu D - difuacutezny koeficient ([D]=m2s-1) je zaacutevislyacute len od teploty analogickyacute ako rovnica Arheniusa

pričom energia aktivaacutecii difuacutezie ED je menšia než energia aktivaacutecie chemickej reakcie EA

Difuacutezia v jednom smere J = -Dpartcpartx Difuacutezia v 3D priestore J = -Dgrad c Priacutebuzneacute zaacutekony Fourierov - tok tepla je uacutemernyacute gradientu teploty Ohmov - elektrickyacute pruacuted je uacutemernyacute rozdielu elektrickyacutech potenciaacutelov Všetky tri zaacutekony suacute empirickeacute a vyjadrujuacute skutočnosť že tok častiacutec (tepla pruacutedu) je lineaacuterne zaacutevislyacute od hnacej sily (z angl driving force) ktoraacute ho vyvolaacuteva

J = Lf f - hnacia sila L-koeficient uacutemernosti

Adolf Fick

ZAacuteKON ZACHOVANIA HMOTNOSTI Experimenty dokaacutezali že hmotnosť uzavretej (izolovanej)

suacutestavy je konštantnaacute a nezaacutevisiacute od zmien ktoreacute v tejto suacutestave prebiehajuacute

Celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v reaktantoch musiacute byť rovnakyacute ako celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v produktoch

Je to jeden z najvyacuteznamnejšiacutech a najvšeobecnejšiacutech priacuterodnyacutech zaacutekonov Pocircvodne ho nezaacutevisle od seba formulovali Lomonosov a Lavoisier ako zaacutekon zachovania vaacutehy laacutetok v chemickyacutech reakciaacutech

Chemickou reakciou hmota nezanikaacute ani nevznikaacute iba meniacute svoju formu

Zaacutekon zachovania hmotnosti sum m = konšt

Michail V Lomonosov

Antoine L Lavoisier

ZAacuteKON STAacuteLYCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov bol objavenyacute v roku 1799 - francuacutezsky chemik Joseph Louis Proust

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov hovoriacute

K tomuto zaacuteveru J L Proust dospel na zaacuteklade synteacutez a analyacutez množstva chemickyacutech zluacutečeniacuten Nezaacutevisle od J L Prousta ho v roku 1803 sformuloval a vysvetlil aj Angličan J Dalton

Zloženie chemickej zluacutečeniny je vždy rovnakeacute a nezaacutevisiacute od spocircsobu priacutepravy danej zluacutečeniny

Joseph L Proust

ZAacuteKON NAacuteSOBNYacuteCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV V roku 1803 J Dalton vyjadril zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov

Zistil že prvky sa mocircžu zlučovať v jednom dvoch alebo viaceryacutech pomeroch svojich hmotnostiacute

Priacuteklad oxidy dusiacuteka N2O ndash oxid dusnyacute N O = 1 0571 NO ndash oxid dusnatyacute N O = 1 1142 pomer 0571 1142 = 1 2 N2O3 ndash oxid dusityacute N O = 1 1713 pomer 0571 1713 = 1 3 Na jednotkovuacute hmotnosť dusiacuteka N v jednotlivyacutech oxidoch pripadaacute určityacute počet jednotiek hmotnosti kysliacuteka O

Ak dva prvky tvoria navzaacutejom niekoľko zluacutečeniacuten hmotnosti jedneacuteho prvku pripadajuacutece v nich na jednu a tuacute istuacute hmotnosť druheacuteho prvku suacute v pomere malyacutech celyacutech čiacutesiel

TERMODYNAMIKA V BIOLOGICKYacuteCH SYSTEacuteMOCH ndash REFERENČNEacute BODY

A Einstein bdquoKlasickaacute termodynamika je jedinaacute univerzaacutelna fyzikaacutelna teoacuteria v ktorej aplikovateľnosť jej zaacutekladnyacutech konceptov nebude nikdy narušenaacuteldquo

AS Eddington bdquoAk Vaša teoacuteria nie je v suacutelade s druhyacutem termodynamickyacutem zaacutekonom tak tuacuteto teoacuteriu nečakaacute nič ineacute len hlbokyacute neuacutespechldquo

MV Volkenstein bdquoFyzikaacutelne uvažovanie o ľubovoľnom systeacuteme vraacutetane biologickeacuteho začiacutena jeho fenomenologickyacutem termodynamickyacutem popisomldquo

Termodynamika študuje transformaacuteciu energie v makroskopickyacutech systeacutemoch a suacutečasne neposkytuje žiadne informaacutecie o mikroskopickom stave hmoty ani o ryacutechlosti procesov v systeacuteme

Termodynamickyacute popis systeacutemu je založenyacute na niekoľkyacutech relatiacutevne jednoduchyacutech zaacutekonoch

TERMODYNAMICKYacute SYSTEacuteM ndash BUNKA ndash ORGAacuteN ndash ORGANIZMUS Pod termodynamickyacutem systeacutemom rozumieme časť vesmiacuteru ktoryacute je ohraničenyacute

nejakou hranicou a je charakterizovanyacute určityacutemi termodynamickyacutemi vlastnosťami ktoreacute sa nazyacutevajuacute stavoveacute veličiny

Bunka ndash orgaacuten ndash organizmus predstavujuacute hranice systeacutemu cez ktoruacute sa mocircže vymieňať laacutetka a energie vo forme tepla a praacutece Biologickeacute systeacutemy suacute otvoreneacute termodynamickeacute systeacutemy ktoreacute vymieňajuacute s okoliacutem laacutetku aj energiu

Homeostaacuteza ndash stav termodynamickej rovnovaacutehy Biologickyacute systeacutem sa nachaacutedza v ustaacutelenom stave (angl steady state) - homeostaze

ak hodnoty termodynamickyacutech parametrov sa nemenia ale existuje tam tok laacutetky a energie medzi systeacutemom a okoliacutem (zdravyacute organizmus)

Tlak Objem Teplota Energia Laacutetkoveacute množstvo

TERMODYNAMICKEacute ZAacuteKONY

Tzv nultyacute zaacutekon termodynamiky (zaacutekon tepelnej rovnovaacutehy)

Ak objekt A je v tepelnej rovnovaacutehe s objektom B a objekt B sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom C tak potom aj objekt C sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom A

Inyacutemi slovami ak termodynamickeacute systeacutemy suacute vo fyzikaacutelnom kontakte tak v rovnovaacutežnom stave je teplota tyacutechto systeacutemov rovnakaacute

I TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ZACHOVANIA ENERGIE) Energia sa mocircže zmeniť z jednej formy na inuacute ale nemocircže samovoľne

vznikať ani zanikať (tento zaacutekon je empirickyacute) I termodynamickyacute zaacutekon daacuteva do suacutevisu teplo (Q) praacutecu (W) a vnuacutetornuacute

energiu (E) systeacutemu

∆ E = Q + W

alebo

d E = dQ + dW Teplo (Q) a praacuteca (W) - formy energie prostredniacutectvom ktoryacutech systeacutem

meniacute svoju vnuacutetornuacute energiu Teplo ndash neusporiadanaacute forma energie Praacuteca ndash usporiadanaacute forma energie (mechanickaacute chemickaacute elektrickaacute)

ENTALPIA Entalpia je stavovaacute funkcia determinujuacuteca teplo ktoreacute sa uvoľniacute resp absorbuje počas

reakcie pri konštantnom tlaku pričom nezaacutevisiacute od konkreacutetneho priebehu reakcie ale len od počiatočneacuteho a konečneacuteho stavu (Hessov zaacutekon)

p = konšt Qp = ∆ H entalpia H = E + pV

Zmeny entalpie A rarr B rArr ∆HAB = HB - HA A rarr B rarr C rArr ∆H = HC - HA = (HC - HB) + (HB - HA) = ∆HAB + HBC ΔH gt 0 - endotermickyacute proces ΔH lt 0 - exotermickyacute proces Štandardnaacute entalpia molekuacutel H0 Entalpia 1 molu molekuacutel pri štandardnyacutech podmienkach (

t=25deg C p=100 kPa) Tieto hodnoty suacute uvedeneacute v tabuľkaacutech Využitie tyacutechto hodnocirct pri určovaniacute zmien entalpie v chemickyacutech reakciaacutech

Reakčneacute teplo (∆HdegR298) sa rovnaacute suacutečtu zlučovaciacutech tepiel produktov (Σνi ∆Hdegzl298PROD) zmenšeneacutemu o suacutečet zlučovaciacutech tepiel reaktantov

(Σνi ∆Hdegzl298REAKT)

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 19: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

REFERENČNEacute bdquoBIOAKTIacuteVNE BODYldquo Čo suacute tie bdquobioaktiacutevne bodyldquo(uprednostňujeme označenie bdquoreferenčneacute body) a kde suacute umiestneneacute Malychin zvolil 5 bodov na ľudskom tele kde sa umiestňujuacute termosenzory Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny (dva

body) Praveacute a ľaveacute podpazušie (dva body) Pupok Regio paraumbilicalis (jeden bod)

BIFURKAacuteCIE PRAVEJ A ĽAVEJ KRČNEJ TEPNY

Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny ndash umiestnenie najdocircležitejšieho chemoreceptora tzv karotiacutedne teliesko (glomus caroticum)

Fernando De Castro (1925 ndash 1929) Laboratorio de Investigaciones Bioloacutegicas (Madrid Spain) študoval novyacutemi histologickyacutemi postupmy a jemnuacute štrukturu a inervaciu karotidneacuteho telieska Opisal jeho presnu lokalizaacuteciu Karotidne teliesko považoval za senzornyacute receptor (chemoreceptorov) glomulaacuternych buniek ktoreacute suacute špecificky určeneacute na detekciu zmien chemickeacuteho zloženia krve

Za hypoteacutezu chemoreceptorov bola v roku 1938 Corneille Heymans

udelenaacute Nobelova cena za Fyzioloacutegiu alebo Mediciacutenu

KAROTIacuteDNE TELIESKO

Karotiacutedne teliesko je bilateraacutelne umiestneneacute na bifurkaacutecii krčnej arteacuterii maacute najvaumlčšiacute pomer prietoku krvi k metabolizmu v tele (2000mlmin na 100g)

anatomicky a biochemicky veľmi zložityacute orgaacuten

Nielen že maacute bunky špecializujuacutece sa na sniacutemanie hladiny kysliacuteka ale v skutočnostisuacute to polymodaacutelne a veľmi citliveacute bunky na rocirczne druhy stimulov ako suacute tlak hyperkapnia acidoacuteza hyperkalieacutemia hyposmolalita cirkulujuacutece hormoacuteny hypertermia hypoglykeacutemia a na početneacute farmakologickeacute preparaacutety

CHEMORECEPTOR KAROTIacuteDNE TELIESKO

Anatomickaacute štruktuacutera karotiacutedneho telieska Karotiacutedne teliesko

tvoria dva typy buniek glomulaacuterne (typ I) a podporneacute (typ II) Glomulaacuterne bunky suacute neuronaacutelny druh ktoreacute suacute považovaneacute za hlavneacute bunky senzibilneacute na hypoxiu

Typ I

Typ II

Krvneacute kapilaacutery

NEURAacuteLNA REGULAacuteCIA DYacuteCHANIA

REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA

Frekvencia dyacutechania ndash zadaacutevame do AMP pred meraniacutem

Pulzovaacute frekvencia ndash zadaacutevame do AMP pred meraniacutem

Teplota ndash meriame priacutestrojom AMP

PLYNNYacute MESSENGER bdquoH2Sldquo

Glomulaacuterne bunky exprimujuacute cystation gama lyaacutezu (CSE) enzyacutem generujuacuteci H2S Hypoxia indukuje tvorbu H2S excitaacuteciu senzorov a stimuluje dyacutechanie ako odozvu na niacutezku hladinu O2

Bunky karotidneacuteho telieska senzibilneacute na kysliacutek ako aj krvneacute cievy dyacutechacie cesty a nadobličky iniciujuacute životne docircležituacute homeostaacutezu v odpovedi na hypoxiu a hypoxeacutemiu

The Journal of Experimental Biology 211 2727-2734 Published by The Company of Biologists 2008 doi101242jeb010066 Commentary - Hydrogen sulfide and oxygen sensing implications in cardiorespiratory control Kenneth R Olson

PLYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo

Hemoxigenaacuteza 2 (HO-2) štiepi hem na železo Fe biliverdiacuten (BV) a tiež CO v reakcii absoluacutetne zaacutevislej od molekulaacuterneho O2

HO-2 je exprimovanyacute na glomulaacuternych bunkaacutech karotiacutedneho telieska Glomulaacuterne bunky uvolňujuacute exitačneacute transmitery (NTR) zvaumlčšujuacutec tak

stimulaacuteciu nervovyacutech vzruchov karotiacutedneho sinus nervu CO inhibuje uvoľňovanie tyacutechto transmiterov prostredniacutectvom

autokrinneacuteho alebo parakrinneacuteho pocircsobenia na glomulaacuterne bunky Hypoxia teda priamo inhibuje HO-2 aktivitu prostredniacutectvom

zniacuteženia dostupnosti O2 čo vedie k zviacutešenej aktivite karotidneacuteho sinus nervu

PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo Neuronaacutelna NO-syntetaacuteza (nNOS) premieňa L-arginiacuten na NO a citruliacuten (cit)

nNOS je lokalizovanaacute na karotiacutednych siacutenus neuroacutenoch (CSN) ktoreacute majuacute synaptickyacute vstup na glomulaacuternych bunkaacutech

nNOS inhibujuacute akceleraacuteciu stimulaacutecie karotiacutedneho siacutenus nervu prostredniacutectvom odstraacutenenia tonickej inhibiacutecie fyziologickyacutech aktiviacutet pomocou NO na glomulaacuterne bunky NO z karotiacutednych siacutenus neuroacutenov reguluje glomulaacuterne bunky ako spaumltnyacute messenger Hypoxia zvaumlčšuje sekreacuteciu glomulaacuternych buniek a stimulaacuteciu karotidneacuteho siacutenus nervu

CONO ndash HO-2nNOS fyziologicky inhibujuacute aktivity karotidneacuteho telieska

Normoxia verzus

Hypoxia

NO CO H2S ndash PLYNNEacute MESSENGERY ndash AKUacuteTNA REGULAacuteCIA O2 - KAROTIacuteDNE TELIESKO

Molekulaacuterny kysliacutek O2 (označenyacute šiacutepkami )

O2 verzus Tb

U potkanov počas progresiacutevnej hypoxie indukovanej krokovyacutemi zmenami v FIO2 (FIO2 21 17 14 12 a 10) pri teplote okolia Tam 25 15 a 5 degC sa pozorovalo zniacuteženie teploty jadra tela Tb ktoreacute dosahovalo

027 degCmlminkg spotrebovaneacuteho kysliacuteka (VO2) nezaacutevisle na Tam FIO2 ndash frakčnaacute koncentraacutecia kysliacuteka vo vdychovanom vzduchu

Respir Physiol 1994 June 97(1)79-91 Ventilatory and metabolic responses to cold and CO-induced hypoxia in awake rats Gautier H Bonora M

PARAUMBILIKUM Dreň nadobličiek - efektorovyacute orgaacuten sympatikoadrenaacutelneho systeacutemu -

produkuje adrenaliacuten a v menšej miere noradrenaliacuten priamo reaguje na určiteacute stresory - hypoxia a hypoglykeacutemia

Dreň nadobličiek je inervovanaacute senzitiacutevnymi vlaacuteknami spinaacutelnych a vagovyacutech aferentnyacutech neuroacutenov

Dreň nadobličiek sluacuteži aj ako chemosenzor

DREŇ NADOBLIČIEK Chromafiacutenovaacute bunka

Exocytoacuteza

Tyroziacutenovyacute metabolizmus

SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU

Tyroziacuten je metabolizovanyacute na L-DOPA naacutesledne cez dopamiacuten na nor-epinefriacuten Tento proces prebieha za priacutetomnosti molekulaacuterneho kysliacuteka O2 (označeneacute šiacutepkami )

REGULAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU

Nervovaacute regulaacutecia Ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu rovnako ako jeho sila suacute v raacutemci dvoch kardiovaskulaacuternych centier autonoacutemneho nervoveacuteho systeacutemu Tieto centraacute suacute umiestneneacute v hornej časti ventraacutelnej steny predĺženej miechy Hormonaacutelna regulaacutecia Skladaacute sa z dvoch amiacutenovyacutech hormoacutenov - epinefriacutenu (adrenaliacuten) a norepinefriacutenu

(noradrenaliacuten) ktoreacute suacute vylučovaneacute z drene nadobličiek Oba hormoacuteny akcelerujuacute ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu ale pocircsobia v rocircznych

podmienkach Epinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep počas bdquonuacutedzovyacutechldquo podmienok zatiaľčo norepinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep za normaacutelnych podmienok

ZAacuteKONY

POUŽITEacute PRI VYacutePOČTE

CHEMICKYacuteCH A FYZIOLOGICKYacuteCH

PARAMETROV KRVI

A JEDNOTLIVYacuteCH ORGAacuteNOV

RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY Fyzikaacutelna cheacutemia skuacutema ryacutechlosti prebiehajuacutecich chemickyacutech zmien (reakcii) a faktory vplyacutevajuacutece na

tuacuteto ryacutechlosť ndash chemickaacute kinetika

aA + bB rarr dD + fF Všeobecne sa akceptuje pojem že ryacutechlosť charakterizujeme zmenou parametra v čase Pri chemickej

reakcii prebieha zmena množstva laacutetok ni Ak chceme vedieť či danaacute reakcia prebieha v reaktore ndash bunke

Molaacuterna koncentracia Сi = niV Potom ryacutechlosť chemickej reakcii i-komponentu ri - sa doteraz nazyacutevala reakčnou ryacutechlosťou V suacutečasnosti sa pre tuacuteto veličinu zaviedlo označenie

ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky A a zaacutevisiacute od povahy reagujuacutecich laacutetok (skupenstvo) od teploty a od koncentraacutecie V reakčnej kinetike sa zaviedol spocircsob vyjadrovať chemickeacute rovnice v anulovanom tvare ktoryacute vo

všeobecnosti maacute tvar

νAA + νBB + νDD + = 0 ν - stechiometrickyacute koeficient pri vyacutechodickovyacutech laacutetkach majuacute (-) hodnotu

LAacuteTKA ndash SUacuteSTAVA

Jednou z foriem existencie hmoty je laacutetka Laacutetka sa skladaacute z častiacutec ktoreacute majuacute určituacute pokojovuacute hmotnosť alebo inak za laacutetku považujeme suacutebor elementaacuternych častiacutec (elektroacutenov protoacutenov neutroacutenov a i) zoskupenia atoacutemov molekuacutel a ioacutenov koloidneacute častice a rocirczne makroskopickeacute uacutetvary v rozličnyacutech skupenskyacutech stavoch

Množstvo laacutetky priestorovo ohraničeneacute vyznačujuacutece sa určityacutem geometrickyacutem tvarom je teleso

Suacutestava (systeacutem) je časť priestoru oddelenaacute od okolia skutočnyacutem alebo myslenyacutem rozhraniacutem V suacutestave mocircže byť laacutetka alebo zmes chemickyacutech laacutetok ktoreacute predstavujuacute jej zložky Suacutestava je definovanaacute tyacutem že udaacuteme čo do nej patriacute Suacutestavy mocircžu byť homogeacutenne alebo heterogeacutenne

Faacuteza je homogeacutenna časť heterogeacutennej suacutestavy od inej časti fyzikaacutelne oddelenaacute a ohraničenaacute rozhraniacutem

Chemicky čistaacute laacutetka alebo chemickeacute indiviacuteduum je chemickaacute laacutetka určityacutech fyzikaacutelnych a chemickyacutech vlastnostiacute ktoreacute sa nemenia a jeho zloženie je vyjadreneacute chemickyacutem vzorcom

ZAacuteKON UacuteČINKU HMOTNOSTI (GULDBERG-WAAGOV ZAacuteKON) zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

homogeacutenna reakcia v plynnej faacuteze alebo v roztoku

A + B rarr C Ak maacute taacuteto reakcia prebiehať je nevyhnutneacute aby sa častice laacutetok A a B stretli Ryacutechlosť

priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C bude prirodzene tyacutem vyššia čiacutem tieto stretnutia bude častejšie (aktiacutevna zražka) Ak zvyacutešime n-kraacutet koncentraacuteciu laacutetky A (alebo B) pri nezmenenej koncentraacutecii laacutetky B (alebo A) zvyacutešime n-kraacutet aj pravdepodobnosť stretnutia častiacutec A a B a ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C sa n-kraacutet zvyacuteši Ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C je priamo uacutemernaacute suacutečinu koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

rc = k[A][B] k - koeficient uacutemernosti je veličina pri danej teplote staacutela a označuje sa ako ryacutechlostnaacute

konštanta Jej hodnota udaacuteva ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C pri jednotkovej koncentraacutecii vyacutechodiskovyacutech laacutetok

[B] - koncentraacutecie priacuteslušnyacutech laacutetok v danom okamihu

Uvažujme o vratnej reakcii ktoraacute prebieha v roztoku medzi vyacutechodiskovyacutemi laacutetkami A a B za vzniku reakčnyacutech produktov C a D

A + B C + D Protismerneacute šiacutepky vyjadrujuacute že reakcia prebieha suacutečasne obidvoma smermi Podľa zaacutekona uacutečinku

hmotnosti platiacute pre ryacutechlosť r+1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky A a B

r+1 = k+1[A][B] a pre ryacutechlosť r-1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky C a D

r-1 = k-1[C][D] Koncentraacutecia jednotlivyacutech laacutetok sa v priebehu reakcie plynulo meniacute rarr musia sa meniť aj ryacutechlosti r+1 a

r-1 Koncentraacutecia vyacutechodiskovyacutech laacutetok A a B sa postupne zmenšuje preto sa ryacutechlosť r+1 znižuje Koncentraacutecia reakčnyacutech produktov C a D sa zvaumlčšuje takže ryacutechlosť r-1 sa zvyšuje Ak sa ryacutechlosti obidvoch protichodnyacutech reakciiacute vyrovnajuacute ustaacuteli sa chemickaacute rovnovaacuteha pri ktorej za časovuacute jednotku vznikne takeacute množstvo reakčnyacutech produktov C a D akeacute sa opaumltovne rozložiacute na vyacutechodiskoveacute laacutetky A a B Z rovnovaacutežnej podmienky r+1 = r-1 vyplyacuteva pre koncentraacutecie všetkyacutech reakčnyacutech zložiek za rovnovaacutežneho stavu vzťah

k+1[A][B] = k-1[C][D] ktoryacute sa mocircže piacutesať v tvare

Taacuteto rovnica vyjadruje že pomer suacutečinu rovnovaacutežnych koncentraacuteciiacute reakčnyacutech produktov a suacutečinu koncentraacuteciiacute vyacutechodiskovyacutech laacutetok maacute za danej teploty konštantnuacute hodnotu (Guldberg-Waagov zaacutekon) Kc - definovanaacute rovnovaacutežnymi koncentraacuteciami a nazyacuteva sa rovnovaacutežna konštanta Jej hodnota pre danuacute chemickuacute reakciu zaacutevisiacute iba od teploty pri ktorej reakcia prebieha

ZAacuteVISLOSŤ RYacuteCHLOSTI REAKCIE OD TEPLOTY Mimoriadne docircležityacutem činiteľom ktoryacute ovplyvňuje ryacutechlosť chemickyacutech reakciiacute je teplota Vzrast ryacutechlosti reakcie so

zvyšovaniacutem teploty je spocircsobenyacute vzrastom ryacutechlosti neusporiadaneacuteho pohybu molekuacutel a tyacutem aj pravdepodobnosť ich vzaacutejomnyacutech zraacutežok Avšak podľa kinetickej teoacuterie plynov je počet zraacutežok uacutemernyacute odmocnine z absoluacutetnej teploty kyacutem ryacutechlosť reakcie rastie s teplotou exponenciaacutelne teda oveľa ryacutechlejšie Tento zdanlivyacute nesuacutelad sa vysvetľuje tyacutem že molekuly mocircžu pri zraacutežke reagovať jedine vtedy ak majuacute určityacute minimaacutelny obsah energie ktoryacute sa nazyacuteva aktivačnaacute energia Ea

Vzťah medzi aktivačnou energiou a reakčnou ryacutechlosťou našiel v r 1899 Arrhenius definovaniacutem ryacutechlostnej konštanty k

k = A e- (Ea RT)

lnk = lnA - EaRT A R a Ea suacute konštanty ktoreacute nezaacutevisia od teploty

R - univerzaacutelna plynovaacute konštanta

Ea - experimentaacutelna aktivačnaacute energia

(nutnaacute energia ktoruacute musiacute mať časticamolekula

aby mohla za danyacutech podmienok vstuacutepiť do

reakcie) [kJmol]

T - absoluacutetna teplota

e - zaacuteklad prirodzeneacuteho logaritmu Arrhenius

lnk = f (1T) tgα = - ЕaR

HETEROGEacuteNNE PROCESY D rarr S rarr R rarr P Charakteristickou črtou postupnyacutech procesov je to že celkovaacute ryacutechlosť procesu je

determinovanaacute ryacutechlosťou najpomalšieho štaacutedia ndash limitujuacutece štaacutedium Ak chceme s intenziacutevniť naacuteslednosť postupnyacutech procesov je nevyhnutne zvyacutešiť ryacutechlosť ich limitujuacutecich štaacutediiacute

Prveacute štaacutedium heterogeacutenneho chemickeacuteho procesu (D) ndash Difuacutezia Difuacutezia ndash samovoľnyacute proces premiestnenia častiacutec z oblasti vyššej koncentraacutecie do oblasti s nižšou koncentraacuteciou na uacutekor ich chaotickeacuteho pohybu Otaacutezka ndash zodpovedaacute tento proces II počiatku termodynamiky

Druheacute štaacutedium heterogeacutenneho procesu (S) ndash proces sorpcie (pohltenia) Absorpcia ndash keď hranica rozdielu faacutez v systeacuteme je kvapalina Adsorpcia ndash na povrchu tuhej laacutetky

Tretie štaacutedium heterogeacutenneho procesu (R) je chemickaacute reakcia medzi absorbovanyacutemiadsorbovanyacutemi molekulami

RYacuteCHLOSŤ PROCESU DIFUacuteZIE JE DEFINOVANAacute PRVYacuteM ZAacuteKONOM FICKA

dn dt = -DS dC dx Fickov zaacutekon je empirickyacute zaacutekon ktoryacute vyjadruje skutočnosť že tok častiacutec cez povrch je priamo

uacutemernyacute koncentračneacutemu gradientu D - difuacutezny koeficient ([D]=m2s-1) je zaacutevislyacute len od teploty analogickyacute ako rovnica Arheniusa

pričom energia aktivaacutecii difuacutezie ED je menšia než energia aktivaacutecie chemickej reakcie EA

Difuacutezia v jednom smere J = -Dpartcpartx Difuacutezia v 3D priestore J = -Dgrad c Priacutebuzneacute zaacutekony Fourierov - tok tepla je uacutemernyacute gradientu teploty Ohmov - elektrickyacute pruacuted je uacutemernyacute rozdielu elektrickyacutech potenciaacutelov Všetky tri zaacutekony suacute empirickeacute a vyjadrujuacute skutočnosť že tok častiacutec (tepla pruacutedu) je lineaacuterne zaacutevislyacute od hnacej sily (z angl driving force) ktoraacute ho vyvolaacuteva

J = Lf f - hnacia sila L-koeficient uacutemernosti

Adolf Fick

ZAacuteKON ZACHOVANIA HMOTNOSTI Experimenty dokaacutezali že hmotnosť uzavretej (izolovanej)

suacutestavy je konštantnaacute a nezaacutevisiacute od zmien ktoreacute v tejto suacutestave prebiehajuacute

Celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v reaktantoch musiacute byť rovnakyacute ako celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v produktoch

Je to jeden z najvyacuteznamnejšiacutech a najvšeobecnejšiacutech priacuterodnyacutech zaacutekonov Pocircvodne ho nezaacutevisle od seba formulovali Lomonosov a Lavoisier ako zaacutekon zachovania vaacutehy laacutetok v chemickyacutech reakciaacutech

Chemickou reakciou hmota nezanikaacute ani nevznikaacute iba meniacute svoju formu

Zaacutekon zachovania hmotnosti sum m = konšt

Michail V Lomonosov

Antoine L Lavoisier

ZAacuteKON STAacuteLYCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov bol objavenyacute v roku 1799 - francuacutezsky chemik Joseph Louis Proust

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov hovoriacute

K tomuto zaacuteveru J L Proust dospel na zaacuteklade synteacutez a analyacutez množstva chemickyacutech zluacutečeniacuten Nezaacutevisle od J L Prousta ho v roku 1803 sformuloval a vysvetlil aj Angličan J Dalton

Zloženie chemickej zluacutečeniny je vždy rovnakeacute a nezaacutevisiacute od spocircsobu priacutepravy danej zluacutečeniny

Joseph L Proust

ZAacuteKON NAacuteSOBNYacuteCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV V roku 1803 J Dalton vyjadril zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov

Zistil že prvky sa mocircžu zlučovať v jednom dvoch alebo viaceryacutech pomeroch svojich hmotnostiacute

Priacuteklad oxidy dusiacuteka N2O ndash oxid dusnyacute N O = 1 0571 NO ndash oxid dusnatyacute N O = 1 1142 pomer 0571 1142 = 1 2 N2O3 ndash oxid dusityacute N O = 1 1713 pomer 0571 1713 = 1 3 Na jednotkovuacute hmotnosť dusiacuteka N v jednotlivyacutech oxidoch pripadaacute určityacute počet jednotiek hmotnosti kysliacuteka O

Ak dva prvky tvoria navzaacutejom niekoľko zluacutečeniacuten hmotnosti jedneacuteho prvku pripadajuacutece v nich na jednu a tuacute istuacute hmotnosť druheacuteho prvku suacute v pomere malyacutech celyacutech čiacutesiel

TERMODYNAMIKA V BIOLOGICKYacuteCH SYSTEacuteMOCH ndash REFERENČNEacute BODY

A Einstein bdquoKlasickaacute termodynamika je jedinaacute univerzaacutelna fyzikaacutelna teoacuteria v ktorej aplikovateľnosť jej zaacutekladnyacutech konceptov nebude nikdy narušenaacuteldquo

AS Eddington bdquoAk Vaša teoacuteria nie je v suacutelade s druhyacutem termodynamickyacutem zaacutekonom tak tuacuteto teoacuteriu nečakaacute nič ineacute len hlbokyacute neuacutespechldquo

MV Volkenstein bdquoFyzikaacutelne uvažovanie o ľubovoľnom systeacuteme vraacutetane biologickeacuteho začiacutena jeho fenomenologickyacutem termodynamickyacutem popisomldquo

Termodynamika študuje transformaacuteciu energie v makroskopickyacutech systeacutemoch a suacutečasne neposkytuje žiadne informaacutecie o mikroskopickom stave hmoty ani o ryacutechlosti procesov v systeacuteme

Termodynamickyacute popis systeacutemu je založenyacute na niekoľkyacutech relatiacutevne jednoduchyacutech zaacutekonoch

TERMODYNAMICKYacute SYSTEacuteM ndash BUNKA ndash ORGAacuteN ndash ORGANIZMUS Pod termodynamickyacutem systeacutemom rozumieme časť vesmiacuteru ktoryacute je ohraničenyacute

nejakou hranicou a je charakterizovanyacute určityacutemi termodynamickyacutemi vlastnosťami ktoreacute sa nazyacutevajuacute stavoveacute veličiny

Bunka ndash orgaacuten ndash organizmus predstavujuacute hranice systeacutemu cez ktoruacute sa mocircže vymieňať laacutetka a energie vo forme tepla a praacutece Biologickeacute systeacutemy suacute otvoreneacute termodynamickeacute systeacutemy ktoreacute vymieňajuacute s okoliacutem laacutetku aj energiu

Homeostaacuteza ndash stav termodynamickej rovnovaacutehy Biologickyacute systeacutem sa nachaacutedza v ustaacutelenom stave (angl steady state) - homeostaze

ak hodnoty termodynamickyacutech parametrov sa nemenia ale existuje tam tok laacutetky a energie medzi systeacutemom a okoliacutem (zdravyacute organizmus)

Tlak Objem Teplota Energia Laacutetkoveacute množstvo

TERMODYNAMICKEacute ZAacuteKONY

Tzv nultyacute zaacutekon termodynamiky (zaacutekon tepelnej rovnovaacutehy)

Ak objekt A je v tepelnej rovnovaacutehe s objektom B a objekt B sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom C tak potom aj objekt C sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom A

Inyacutemi slovami ak termodynamickeacute systeacutemy suacute vo fyzikaacutelnom kontakte tak v rovnovaacutežnom stave je teplota tyacutechto systeacutemov rovnakaacute

I TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ZACHOVANIA ENERGIE) Energia sa mocircže zmeniť z jednej formy na inuacute ale nemocircže samovoľne

vznikať ani zanikať (tento zaacutekon je empirickyacute) I termodynamickyacute zaacutekon daacuteva do suacutevisu teplo (Q) praacutecu (W) a vnuacutetornuacute

energiu (E) systeacutemu

∆ E = Q + W

alebo

d E = dQ + dW Teplo (Q) a praacuteca (W) - formy energie prostredniacutectvom ktoryacutech systeacutem

meniacute svoju vnuacutetornuacute energiu Teplo ndash neusporiadanaacute forma energie Praacuteca ndash usporiadanaacute forma energie (mechanickaacute chemickaacute elektrickaacute)

ENTALPIA Entalpia je stavovaacute funkcia determinujuacuteca teplo ktoreacute sa uvoľniacute resp absorbuje počas

reakcie pri konštantnom tlaku pričom nezaacutevisiacute od konkreacutetneho priebehu reakcie ale len od počiatočneacuteho a konečneacuteho stavu (Hessov zaacutekon)

p = konšt Qp = ∆ H entalpia H = E + pV

Zmeny entalpie A rarr B rArr ∆HAB = HB - HA A rarr B rarr C rArr ∆H = HC - HA = (HC - HB) + (HB - HA) = ∆HAB + HBC ΔH gt 0 - endotermickyacute proces ΔH lt 0 - exotermickyacute proces Štandardnaacute entalpia molekuacutel H0 Entalpia 1 molu molekuacutel pri štandardnyacutech podmienkach (

t=25deg C p=100 kPa) Tieto hodnoty suacute uvedeneacute v tabuľkaacutech Využitie tyacutechto hodnocirct pri určovaniacute zmien entalpie v chemickyacutech reakciaacutech

Reakčneacute teplo (∆HdegR298) sa rovnaacute suacutečtu zlučovaciacutech tepiel produktov (Σνi ∆Hdegzl298PROD) zmenšeneacutemu o suacutečet zlučovaciacutech tepiel reaktantov

(Σνi ∆Hdegzl298REAKT)

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 20: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

BIFURKAacuteCIE PRAVEJ A ĽAVEJ KRČNEJ TEPNY

Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny ndash umiestnenie najdocircležitejšieho chemoreceptora tzv karotiacutedne teliesko (glomus caroticum)

Fernando De Castro (1925 ndash 1929) Laboratorio de Investigaciones Bioloacutegicas (Madrid Spain) študoval novyacutemi histologickyacutemi postupmy a jemnuacute štrukturu a inervaciu karotidneacuteho telieska Opisal jeho presnu lokalizaacuteciu Karotidne teliesko považoval za senzornyacute receptor (chemoreceptorov) glomulaacuternych buniek ktoreacute suacute špecificky určeneacute na detekciu zmien chemickeacuteho zloženia krve

Za hypoteacutezu chemoreceptorov bola v roku 1938 Corneille Heymans

udelenaacute Nobelova cena za Fyzioloacutegiu alebo Mediciacutenu

KAROTIacuteDNE TELIESKO

Karotiacutedne teliesko je bilateraacutelne umiestneneacute na bifurkaacutecii krčnej arteacuterii maacute najvaumlčšiacute pomer prietoku krvi k metabolizmu v tele (2000mlmin na 100g)

anatomicky a biochemicky veľmi zložityacute orgaacuten

Nielen že maacute bunky špecializujuacutece sa na sniacutemanie hladiny kysliacuteka ale v skutočnostisuacute to polymodaacutelne a veľmi citliveacute bunky na rocirczne druhy stimulov ako suacute tlak hyperkapnia acidoacuteza hyperkalieacutemia hyposmolalita cirkulujuacutece hormoacuteny hypertermia hypoglykeacutemia a na početneacute farmakologickeacute preparaacutety

CHEMORECEPTOR KAROTIacuteDNE TELIESKO

Anatomickaacute štruktuacutera karotiacutedneho telieska Karotiacutedne teliesko

tvoria dva typy buniek glomulaacuterne (typ I) a podporneacute (typ II) Glomulaacuterne bunky suacute neuronaacutelny druh ktoreacute suacute považovaneacute za hlavneacute bunky senzibilneacute na hypoxiu

Typ I

Typ II

Krvneacute kapilaacutery

NEURAacuteLNA REGULAacuteCIA DYacuteCHANIA

REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA

Frekvencia dyacutechania ndash zadaacutevame do AMP pred meraniacutem

Pulzovaacute frekvencia ndash zadaacutevame do AMP pred meraniacutem

Teplota ndash meriame priacutestrojom AMP

PLYNNYacute MESSENGER bdquoH2Sldquo

Glomulaacuterne bunky exprimujuacute cystation gama lyaacutezu (CSE) enzyacutem generujuacuteci H2S Hypoxia indukuje tvorbu H2S excitaacuteciu senzorov a stimuluje dyacutechanie ako odozvu na niacutezku hladinu O2

Bunky karotidneacuteho telieska senzibilneacute na kysliacutek ako aj krvneacute cievy dyacutechacie cesty a nadobličky iniciujuacute životne docircležituacute homeostaacutezu v odpovedi na hypoxiu a hypoxeacutemiu

The Journal of Experimental Biology 211 2727-2734 Published by The Company of Biologists 2008 doi101242jeb010066 Commentary - Hydrogen sulfide and oxygen sensing implications in cardiorespiratory control Kenneth R Olson

PLYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo

Hemoxigenaacuteza 2 (HO-2) štiepi hem na železo Fe biliverdiacuten (BV) a tiež CO v reakcii absoluacutetne zaacutevislej od molekulaacuterneho O2

HO-2 je exprimovanyacute na glomulaacuternych bunkaacutech karotiacutedneho telieska Glomulaacuterne bunky uvolňujuacute exitačneacute transmitery (NTR) zvaumlčšujuacutec tak

stimulaacuteciu nervovyacutech vzruchov karotiacutedneho sinus nervu CO inhibuje uvoľňovanie tyacutechto transmiterov prostredniacutectvom

autokrinneacuteho alebo parakrinneacuteho pocircsobenia na glomulaacuterne bunky Hypoxia teda priamo inhibuje HO-2 aktivitu prostredniacutectvom

zniacuteženia dostupnosti O2 čo vedie k zviacutešenej aktivite karotidneacuteho sinus nervu

PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo Neuronaacutelna NO-syntetaacuteza (nNOS) premieňa L-arginiacuten na NO a citruliacuten (cit)

nNOS je lokalizovanaacute na karotiacutednych siacutenus neuroacutenoch (CSN) ktoreacute majuacute synaptickyacute vstup na glomulaacuternych bunkaacutech

nNOS inhibujuacute akceleraacuteciu stimulaacutecie karotiacutedneho siacutenus nervu prostredniacutectvom odstraacutenenia tonickej inhibiacutecie fyziologickyacutech aktiviacutet pomocou NO na glomulaacuterne bunky NO z karotiacutednych siacutenus neuroacutenov reguluje glomulaacuterne bunky ako spaumltnyacute messenger Hypoxia zvaumlčšuje sekreacuteciu glomulaacuternych buniek a stimulaacuteciu karotidneacuteho siacutenus nervu

CONO ndash HO-2nNOS fyziologicky inhibujuacute aktivity karotidneacuteho telieska

Normoxia verzus

Hypoxia

NO CO H2S ndash PLYNNEacute MESSENGERY ndash AKUacuteTNA REGULAacuteCIA O2 - KAROTIacuteDNE TELIESKO

Molekulaacuterny kysliacutek O2 (označenyacute šiacutepkami )

O2 verzus Tb

U potkanov počas progresiacutevnej hypoxie indukovanej krokovyacutemi zmenami v FIO2 (FIO2 21 17 14 12 a 10) pri teplote okolia Tam 25 15 a 5 degC sa pozorovalo zniacuteženie teploty jadra tela Tb ktoreacute dosahovalo

027 degCmlminkg spotrebovaneacuteho kysliacuteka (VO2) nezaacutevisle na Tam FIO2 ndash frakčnaacute koncentraacutecia kysliacuteka vo vdychovanom vzduchu

Respir Physiol 1994 June 97(1)79-91 Ventilatory and metabolic responses to cold and CO-induced hypoxia in awake rats Gautier H Bonora M

PARAUMBILIKUM Dreň nadobličiek - efektorovyacute orgaacuten sympatikoadrenaacutelneho systeacutemu -

produkuje adrenaliacuten a v menšej miere noradrenaliacuten priamo reaguje na určiteacute stresory - hypoxia a hypoglykeacutemia

Dreň nadobličiek je inervovanaacute senzitiacutevnymi vlaacuteknami spinaacutelnych a vagovyacutech aferentnyacutech neuroacutenov

Dreň nadobličiek sluacuteži aj ako chemosenzor

DREŇ NADOBLIČIEK Chromafiacutenovaacute bunka

Exocytoacuteza

Tyroziacutenovyacute metabolizmus

SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU

Tyroziacuten je metabolizovanyacute na L-DOPA naacutesledne cez dopamiacuten na nor-epinefriacuten Tento proces prebieha za priacutetomnosti molekulaacuterneho kysliacuteka O2 (označeneacute šiacutepkami )

REGULAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU

Nervovaacute regulaacutecia Ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu rovnako ako jeho sila suacute v raacutemci dvoch kardiovaskulaacuternych centier autonoacutemneho nervoveacuteho systeacutemu Tieto centraacute suacute umiestneneacute v hornej časti ventraacutelnej steny predĺženej miechy Hormonaacutelna regulaacutecia Skladaacute sa z dvoch amiacutenovyacutech hormoacutenov - epinefriacutenu (adrenaliacuten) a norepinefriacutenu

(noradrenaliacuten) ktoreacute suacute vylučovaneacute z drene nadobličiek Oba hormoacuteny akcelerujuacute ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu ale pocircsobia v rocircznych

podmienkach Epinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep počas bdquonuacutedzovyacutechldquo podmienok zatiaľčo norepinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep za normaacutelnych podmienok

ZAacuteKONY

POUŽITEacute PRI VYacutePOČTE

CHEMICKYacuteCH A FYZIOLOGICKYacuteCH

PARAMETROV KRVI

A JEDNOTLIVYacuteCH ORGAacuteNOV

RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY Fyzikaacutelna cheacutemia skuacutema ryacutechlosti prebiehajuacutecich chemickyacutech zmien (reakcii) a faktory vplyacutevajuacutece na

tuacuteto ryacutechlosť ndash chemickaacute kinetika

aA + bB rarr dD + fF Všeobecne sa akceptuje pojem že ryacutechlosť charakterizujeme zmenou parametra v čase Pri chemickej

reakcii prebieha zmena množstva laacutetok ni Ak chceme vedieť či danaacute reakcia prebieha v reaktore ndash bunke

Molaacuterna koncentracia Сi = niV Potom ryacutechlosť chemickej reakcii i-komponentu ri - sa doteraz nazyacutevala reakčnou ryacutechlosťou V suacutečasnosti sa pre tuacuteto veličinu zaviedlo označenie

ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky A a zaacutevisiacute od povahy reagujuacutecich laacutetok (skupenstvo) od teploty a od koncentraacutecie V reakčnej kinetike sa zaviedol spocircsob vyjadrovať chemickeacute rovnice v anulovanom tvare ktoryacute vo

všeobecnosti maacute tvar

νAA + νBB + νDD + = 0 ν - stechiometrickyacute koeficient pri vyacutechodickovyacutech laacutetkach majuacute (-) hodnotu

LAacuteTKA ndash SUacuteSTAVA

Jednou z foriem existencie hmoty je laacutetka Laacutetka sa skladaacute z častiacutec ktoreacute majuacute určituacute pokojovuacute hmotnosť alebo inak za laacutetku považujeme suacutebor elementaacuternych častiacutec (elektroacutenov protoacutenov neutroacutenov a i) zoskupenia atoacutemov molekuacutel a ioacutenov koloidneacute častice a rocirczne makroskopickeacute uacutetvary v rozličnyacutech skupenskyacutech stavoch

Množstvo laacutetky priestorovo ohraničeneacute vyznačujuacutece sa určityacutem geometrickyacutem tvarom je teleso

Suacutestava (systeacutem) je časť priestoru oddelenaacute od okolia skutočnyacutem alebo myslenyacutem rozhraniacutem V suacutestave mocircže byť laacutetka alebo zmes chemickyacutech laacutetok ktoreacute predstavujuacute jej zložky Suacutestava je definovanaacute tyacutem že udaacuteme čo do nej patriacute Suacutestavy mocircžu byť homogeacutenne alebo heterogeacutenne

Faacuteza je homogeacutenna časť heterogeacutennej suacutestavy od inej časti fyzikaacutelne oddelenaacute a ohraničenaacute rozhraniacutem

Chemicky čistaacute laacutetka alebo chemickeacute indiviacuteduum je chemickaacute laacutetka určityacutech fyzikaacutelnych a chemickyacutech vlastnostiacute ktoreacute sa nemenia a jeho zloženie je vyjadreneacute chemickyacutem vzorcom

ZAacuteKON UacuteČINKU HMOTNOSTI (GULDBERG-WAAGOV ZAacuteKON) zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

homogeacutenna reakcia v plynnej faacuteze alebo v roztoku

A + B rarr C Ak maacute taacuteto reakcia prebiehať je nevyhnutneacute aby sa častice laacutetok A a B stretli Ryacutechlosť

priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C bude prirodzene tyacutem vyššia čiacutem tieto stretnutia bude častejšie (aktiacutevna zražka) Ak zvyacutešime n-kraacutet koncentraacuteciu laacutetky A (alebo B) pri nezmenenej koncentraacutecii laacutetky B (alebo A) zvyacutešime n-kraacutet aj pravdepodobnosť stretnutia častiacutec A a B a ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C sa n-kraacutet zvyacuteši Ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C je priamo uacutemernaacute suacutečinu koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

rc = k[A][B] k - koeficient uacutemernosti je veličina pri danej teplote staacutela a označuje sa ako ryacutechlostnaacute

konštanta Jej hodnota udaacuteva ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C pri jednotkovej koncentraacutecii vyacutechodiskovyacutech laacutetok

[B] - koncentraacutecie priacuteslušnyacutech laacutetok v danom okamihu

Uvažujme o vratnej reakcii ktoraacute prebieha v roztoku medzi vyacutechodiskovyacutemi laacutetkami A a B za vzniku reakčnyacutech produktov C a D

A + B C + D Protismerneacute šiacutepky vyjadrujuacute že reakcia prebieha suacutečasne obidvoma smermi Podľa zaacutekona uacutečinku

hmotnosti platiacute pre ryacutechlosť r+1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky A a B

r+1 = k+1[A][B] a pre ryacutechlosť r-1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky C a D

r-1 = k-1[C][D] Koncentraacutecia jednotlivyacutech laacutetok sa v priebehu reakcie plynulo meniacute rarr musia sa meniť aj ryacutechlosti r+1 a

r-1 Koncentraacutecia vyacutechodiskovyacutech laacutetok A a B sa postupne zmenšuje preto sa ryacutechlosť r+1 znižuje Koncentraacutecia reakčnyacutech produktov C a D sa zvaumlčšuje takže ryacutechlosť r-1 sa zvyšuje Ak sa ryacutechlosti obidvoch protichodnyacutech reakciiacute vyrovnajuacute ustaacuteli sa chemickaacute rovnovaacuteha pri ktorej za časovuacute jednotku vznikne takeacute množstvo reakčnyacutech produktov C a D akeacute sa opaumltovne rozložiacute na vyacutechodiskoveacute laacutetky A a B Z rovnovaacutežnej podmienky r+1 = r-1 vyplyacuteva pre koncentraacutecie všetkyacutech reakčnyacutech zložiek za rovnovaacutežneho stavu vzťah

k+1[A][B] = k-1[C][D] ktoryacute sa mocircže piacutesať v tvare

Taacuteto rovnica vyjadruje že pomer suacutečinu rovnovaacutežnych koncentraacuteciiacute reakčnyacutech produktov a suacutečinu koncentraacuteciiacute vyacutechodiskovyacutech laacutetok maacute za danej teploty konštantnuacute hodnotu (Guldberg-Waagov zaacutekon) Kc - definovanaacute rovnovaacutežnymi koncentraacuteciami a nazyacuteva sa rovnovaacutežna konštanta Jej hodnota pre danuacute chemickuacute reakciu zaacutevisiacute iba od teploty pri ktorej reakcia prebieha

ZAacuteVISLOSŤ RYacuteCHLOSTI REAKCIE OD TEPLOTY Mimoriadne docircležityacutem činiteľom ktoryacute ovplyvňuje ryacutechlosť chemickyacutech reakciiacute je teplota Vzrast ryacutechlosti reakcie so

zvyšovaniacutem teploty je spocircsobenyacute vzrastom ryacutechlosti neusporiadaneacuteho pohybu molekuacutel a tyacutem aj pravdepodobnosť ich vzaacutejomnyacutech zraacutežok Avšak podľa kinetickej teoacuterie plynov je počet zraacutežok uacutemernyacute odmocnine z absoluacutetnej teploty kyacutem ryacutechlosť reakcie rastie s teplotou exponenciaacutelne teda oveľa ryacutechlejšie Tento zdanlivyacute nesuacutelad sa vysvetľuje tyacutem že molekuly mocircžu pri zraacutežke reagovať jedine vtedy ak majuacute určityacute minimaacutelny obsah energie ktoryacute sa nazyacuteva aktivačnaacute energia Ea

Vzťah medzi aktivačnou energiou a reakčnou ryacutechlosťou našiel v r 1899 Arrhenius definovaniacutem ryacutechlostnej konštanty k

k = A e- (Ea RT)

lnk = lnA - EaRT A R a Ea suacute konštanty ktoreacute nezaacutevisia od teploty

R - univerzaacutelna plynovaacute konštanta

Ea - experimentaacutelna aktivačnaacute energia

(nutnaacute energia ktoruacute musiacute mať časticamolekula

aby mohla za danyacutech podmienok vstuacutepiť do

reakcie) [kJmol]

T - absoluacutetna teplota

e - zaacuteklad prirodzeneacuteho logaritmu Arrhenius

lnk = f (1T) tgα = - ЕaR

HETEROGEacuteNNE PROCESY D rarr S rarr R rarr P Charakteristickou črtou postupnyacutech procesov je to že celkovaacute ryacutechlosť procesu je

determinovanaacute ryacutechlosťou najpomalšieho štaacutedia ndash limitujuacutece štaacutedium Ak chceme s intenziacutevniť naacuteslednosť postupnyacutech procesov je nevyhnutne zvyacutešiť ryacutechlosť ich limitujuacutecich štaacutediiacute

Prveacute štaacutedium heterogeacutenneho chemickeacuteho procesu (D) ndash Difuacutezia Difuacutezia ndash samovoľnyacute proces premiestnenia častiacutec z oblasti vyššej koncentraacutecie do oblasti s nižšou koncentraacuteciou na uacutekor ich chaotickeacuteho pohybu Otaacutezka ndash zodpovedaacute tento proces II počiatku termodynamiky

Druheacute štaacutedium heterogeacutenneho procesu (S) ndash proces sorpcie (pohltenia) Absorpcia ndash keď hranica rozdielu faacutez v systeacuteme je kvapalina Adsorpcia ndash na povrchu tuhej laacutetky

Tretie štaacutedium heterogeacutenneho procesu (R) je chemickaacute reakcia medzi absorbovanyacutemiadsorbovanyacutemi molekulami

RYacuteCHLOSŤ PROCESU DIFUacuteZIE JE DEFINOVANAacute PRVYacuteM ZAacuteKONOM FICKA

dn dt = -DS dC dx Fickov zaacutekon je empirickyacute zaacutekon ktoryacute vyjadruje skutočnosť že tok častiacutec cez povrch je priamo

uacutemernyacute koncentračneacutemu gradientu D - difuacutezny koeficient ([D]=m2s-1) je zaacutevislyacute len od teploty analogickyacute ako rovnica Arheniusa

pričom energia aktivaacutecii difuacutezie ED je menšia než energia aktivaacutecie chemickej reakcie EA

Difuacutezia v jednom smere J = -Dpartcpartx Difuacutezia v 3D priestore J = -Dgrad c Priacutebuzneacute zaacutekony Fourierov - tok tepla je uacutemernyacute gradientu teploty Ohmov - elektrickyacute pruacuted je uacutemernyacute rozdielu elektrickyacutech potenciaacutelov Všetky tri zaacutekony suacute empirickeacute a vyjadrujuacute skutočnosť že tok častiacutec (tepla pruacutedu) je lineaacuterne zaacutevislyacute od hnacej sily (z angl driving force) ktoraacute ho vyvolaacuteva

J = Lf f - hnacia sila L-koeficient uacutemernosti

Adolf Fick

ZAacuteKON ZACHOVANIA HMOTNOSTI Experimenty dokaacutezali že hmotnosť uzavretej (izolovanej)

suacutestavy je konštantnaacute a nezaacutevisiacute od zmien ktoreacute v tejto suacutestave prebiehajuacute

Celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v reaktantoch musiacute byť rovnakyacute ako celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v produktoch

Je to jeden z najvyacuteznamnejšiacutech a najvšeobecnejšiacutech priacuterodnyacutech zaacutekonov Pocircvodne ho nezaacutevisle od seba formulovali Lomonosov a Lavoisier ako zaacutekon zachovania vaacutehy laacutetok v chemickyacutech reakciaacutech

Chemickou reakciou hmota nezanikaacute ani nevznikaacute iba meniacute svoju formu

Zaacutekon zachovania hmotnosti sum m = konšt

Michail V Lomonosov

Antoine L Lavoisier

ZAacuteKON STAacuteLYCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov bol objavenyacute v roku 1799 - francuacutezsky chemik Joseph Louis Proust

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov hovoriacute

K tomuto zaacuteveru J L Proust dospel na zaacuteklade synteacutez a analyacutez množstva chemickyacutech zluacutečeniacuten Nezaacutevisle od J L Prousta ho v roku 1803 sformuloval a vysvetlil aj Angličan J Dalton

Zloženie chemickej zluacutečeniny je vždy rovnakeacute a nezaacutevisiacute od spocircsobu priacutepravy danej zluacutečeniny

Joseph L Proust

ZAacuteKON NAacuteSOBNYacuteCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV V roku 1803 J Dalton vyjadril zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov

Zistil že prvky sa mocircžu zlučovať v jednom dvoch alebo viaceryacutech pomeroch svojich hmotnostiacute

Priacuteklad oxidy dusiacuteka N2O ndash oxid dusnyacute N O = 1 0571 NO ndash oxid dusnatyacute N O = 1 1142 pomer 0571 1142 = 1 2 N2O3 ndash oxid dusityacute N O = 1 1713 pomer 0571 1713 = 1 3 Na jednotkovuacute hmotnosť dusiacuteka N v jednotlivyacutech oxidoch pripadaacute určityacute počet jednotiek hmotnosti kysliacuteka O

Ak dva prvky tvoria navzaacutejom niekoľko zluacutečeniacuten hmotnosti jedneacuteho prvku pripadajuacutece v nich na jednu a tuacute istuacute hmotnosť druheacuteho prvku suacute v pomere malyacutech celyacutech čiacutesiel

TERMODYNAMIKA V BIOLOGICKYacuteCH SYSTEacuteMOCH ndash REFERENČNEacute BODY

A Einstein bdquoKlasickaacute termodynamika je jedinaacute univerzaacutelna fyzikaacutelna teoacuteria v ktorej aplikovateľnosť jej zaacutekladnyacutech konceptov nebude nikdy narušenaacuteldquo

AS Eddington bdquoAk Vaša teoacuteria nie je v suacutelade s druhyacutem termodynamickyacutem zaacutekonom tak tuacuteto teoacuteriu nečakaacute nič ineacute len hlbokyacute neuacutespechldquo

MV Volkenstein bdquoFyzikaacutelne uvažovanie o ľubovoľnom systeacuteme vraacutetane biologickeacuteho začiacutena jeho fenomenologickyacutem termodynamickyacutem popisomldquo

Termodynamika študuje transformaacuteciu energie v makroskopickyacutech systeacutemoch a suacutečasne neposkytuje žiadne informaacutecie o mikroskopickom stave hmoty ani o ryacutechlosti procesov v systeacuteme

Termodynamickyacute popis systeacutemu je založenyacute na niekoľkyacutech relatiacutevne jednoduchyacutech zaacutekonoch

TERMODYNAMICKYacute SYSTEacuteM ndash BUNKA ndash ORGAacuteN ndash ORGANIZMUS Pod termodynamickyacutem systeacutemom rozumieme časť vesmiacuteru ktoryacute je ohraničenyacute

nejakou hranicou a je charakterizovanyacute určityacutemi termodynamickyacutemi vlastnosťami ktoreacute sa nazyacutevajuacute stavoveacute veličiny

Bunka ndash orgaacuten ndash organizmus predstavujuacute hranice systeacutemu cez ktoruacute sa mocircže vymieňať laacutetka a energie vo forme tepla a praacutece Biologickeacute systeacutemy suacute otvoreneacute termodynamickeacute systeacutemy ktoreacute vymieňajuacute s okoliacutem laacutetku aj energiu

Homeostaacuteza ndash stav termodynamickej rovnovaacutehy Biologickyacute systeacutem sa nachaacutedza v ustaacutelenom stave (angl steady state) - homeostaze

ak hodnoty termodynamickyacutech parametrov sa nemenia ale existuje tam tok laacutetky a energie medzi systeacutemom a okoliacutem (zdravyacute organizmus)

Tlak Objem Teplota Energia Laacutetkoveacute množstvo

TERMODYNAMICKEacute ZAacuteKONY

Tzv nultyacute zaacutekon termodynamiky (zaacutekon tepelnej rovnovaacutehy)

Ak objekt A je v tepelnej rovnovaacutehe s objektom B a objekt B sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom C tak potom aj objekt C sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom A

Inyacutemi slovami ak termodynamickeacute systeacutemy suacute vo fyzikaacutelnom kontakte tak v rovnovaacutežnom stave je teplota tyacutechto systeacutemov rovnakaacute

I TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ZACHOVANIA ENERGIE) Energia sa mocircže zmeniť z jednej formy na inuacute ale nemocircže samovoľne

vznikať ani zanikať (tento zaacutekon je empirickyacute) I termodynamickyacute zaacutekon daacuteva do suacutevisu teplo (Q) praacutecu (W) a vnuacutetornuacute

energiu (E) systeacutemu

∆ E = Q + W

alebo

d E = dQ + dW Teplo (Q) a praacuteca (W) - formy energie prostredniacutectvom ktoryacutech systeacutem

meniacute svoju vnuacutetornuacute energiu Teplo ndash neusporiadanaacute forma energie Praacuteca ndash usporiadanaacute forma energie (mechanickaacute chemickaacute elektrickaacute)

ENTALPIA Entalpia je stavovaacute funkcia determinujuacuteca teplo ktoreacute sa uvoľniacute resp absorbuje počas

reakcie pri konštantnom tlaku pričom nezaacutevisiacute od konkreacutetneho priebehu reakcie ale len od počiatočneacuteho a konečneacuteho stavu (Hessov zaacutekon)

p = konšt Qp = ∆ H entalpia H = E + pV

Zmeny entalpie A rarr B rArr ∆HAB = HB - HA A rarr B rarr C rArr ∆H = HC - HA = (HC - HB) + (HB - HA) = ∆HAB + HBC ΔH gt 0 - endotermickyacute proces ΔH lt 0 - exotermickyacute proces Štandardnaacute entalpia molekuacutel H0 Entalpia 1 molu molekuacutel pri štandardnyacutech podmienkach (

t=25deg C p=100 kPa) Tieto hodnoty suacute uvedeneacute v tabuľkaacutech Využitie tyacutechto hodnocirct pri určovaniacute zmien entalpie v chemickyacutech reakciaacutech

Reakčneacute teplo (∆HdegR298) sa rovnaacute suacutečtu zlučovaciacutech tepiel produktov (Σνi ∆Hdegzl298PROD) zmenšeneacutemu o suacutečet zlučovaciacutech tepiel reaktantov

(Σνi ∆Hdegzl298REAKT)

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 21: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

KAROTIacuteDNE TELIESKO

Karotiacutedne teliesko je bilateraacutelne umiestneneacute na bifurkaacutecii krčnej arteacuterii maacute najvaumlčšiacute pomer prietoku krvi k metabolizmu v tele (2000mlmin na 100g)

anatomicky a biochemicky veľmi zložityacute orgaacuten

Nielen že maacute bunky špecializujuacutece sa na sniacutemanie hladiny kysliacuteka ale v skutočnostisuacute to polymodaacutelne a veľmi citliveacute bunky na rocirczne druhy stimulov ako suacute tlak hyperkapnia acidoacuteza hyperkalieacutemia hyposmolalita cirkulujuacutece hormoacuteny hypertermia hypoglykeacutemia a na početneacute farmakologickeacute preparaacutety

CHEMORECEPTOR KAROTIacuteDNE TELIESKO

Anatomickaacute štruktuacutera karotiacutedneho telieska Karotiacutedne teliesko

tvoria dva typy buniek glomulaacuterne (typ I) a podporneacute (typ II) Glomulaacuterne bunky suacute neuronaacutelny druh ktoreacute suacute považovaneacute za hlavneacute bunky senzibilneacute na hypoxiu

Typ I

Typ II

Krvneacute kapilaacutery

NEURAacuteLNA REGULAacuteCIA DYacuteCHANIA

REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA

Frekvencia dyacutechania ndash zadaacutevame do AMP pred meraniacutem

Pulzovaacute frekvencia ndash zadaacutevame do AMP pred meraniacutem

Teplota ndash meriame priacutestrojom AMP

PLYNNYacute MESSENGER bdquoH2Sldquo

Glomulaacuterne bunky exprimujuacute cystation gama lyaacutezu (CSE) enzyacutem generujuacuteci H2S Hypoxia indukuje tvorbu H2S excitaacuteciu senzorov a stimuluje dyacutechanie ako odozvu na niacutezku hladinu O2

Bunky karotidneacuteho telieska senzibilneacute na kysliacutek ako aj krvneacute cievy dyacutechacie cesty a nadobličky iniciujuacute životne docircležituacute homeostaacutezu v odpovedi na hypoxiu a hypoxeacutemiu

The Journal of Experimental Biology 211 2727-2734 Published by The Company of Biologists 2008 doi101242jeb010066 Commentary - Hydrogen sulfide and oxygen sensing implications in cardiorespiratory control Kenneth R Olson

PLYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo

Hemoxigenaacuteza 2 (HO-2) štiepi hem na železo Fe biliverdiacuten (BV) a tiež CO v reakcii absoluacutetne zaacutevislej od molekulaacuterneho O2

HO-2 je exprimovanyacute na glomulaacuternych bunkaacutech karotiacutedneho telieska Glomulaacuterne bunky uvolňujuacute exitačneacute transmitery (NTR) zvaumlčšujuacutec tak

stimulaacuteciu nervovyacutech vzruchov karotiacutedneho sinus nervu CO inhibuje uvoľňovanie tyacutechto transmiterov prostredniacutectvom

autokrinneacuteho alebo parakrinneacuteho pocircsobenia na glomulaacuterne bunky Hypoxia teda priamo inhibuje HO-2 aktivitu prostredniacutectvom

zniacuteženia dostupnosti O2 čo vedie k zviacutešenej aktivite karotidneacuteho sinus nervu

PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo Neuronaacutelna NO-syntetaacuteza (nNOS) premieňa L-arginiacuten na NO a citruliacuten (cit)

nNOS je lokalizovanaacute na karotiacutednych siacutenus neuroacutenoch (CSN) ktoreacute majuacute synaptickyacute vstup na glomulaacuternych bunkaacutech

nNOS inhibujuacute akceleraacuteciu stimulaacutecie karotiacutedneho siacutenus nervu prostredniacutectvom odstraacutenenia tonickej inhibiacutecie fyziologickyacutech aktiviacutet pomocou NO na glomulaacuterne bunky NO z karotiacutednych siacutenus neuroacutenov reguluje glomulaacuterne bunky ako spaumltnyacute messenger Hypoxia zvaumlčšuje sekreacuteciu glomulaacuternych buniek a stimulaacuteciu karotidneacuteho siacutenus nervu

CONO ndash HO-2nNOS fyziologicky inhibujuacute aktivity karotidneacuteho telieska

Normoxia verzus

Hypoxia

NO CO H2S ndash PLYNNEacute MESSENGERY ndash AKUacuteTNA REGULAacuteCIA O2 - KAROTIacuteDNE TELIESKO

Molekulaacuterny kysliacutek O2 (označenyacute šiacutepkami )

O2 verzus Tb

U potkanov počas progresiacutevnej hypoxie indukovanej krokovyacutemi zmenami v FIO2 (FIO2 21 17 14 12 a 10) pri teplote okolia Tam 25 15 a 5 degC sa pozorovalo zniacuteženie teploty jadra tela Tb ktoreacute dosahovalo

027 degCmlminkg spotrebovaneacuteho kysliacuteka (VO2) nezaacutevisle na Tam FIO2 ndash frakčnaacute koncentraacutecia kysliacuteka vo vdychovanom vzduchu

Respir Physiol 1994 June 97(1)79-91 Ventilatory and metabolic responses to cold and CO-induced hypoxia in awake rats Gautier H Bonora M

PARAUMBILIKUM Dreň nadobličiek - efektorovyacute orgaacuten sympatikoadrenaacutelneho systeacutemu -

produkuje adrenaliacuten a v menšej miere noradrenaliacuten priamo reaguje na určiteacute stresory - hypoxia a hypoglykeacutemia

Dreň nadobličiek je inervovanaacute senzitiacutevnymi vlaacuteknami spinaacutelnych a vagovyacutech aferentnyacutech neuroacutenov

Dreň nadobličiek sluacuteži aj ako chemosenzor

DREŇ NADOBLIČIEK Chromafiacutenovaacute bunka

Exocytoacuteza

Tyroziacutenovyacute metabolizmus

SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU

Tyroziacuten je metabolizovanyacute na L-DOPA naacutesledne cez dopamiacuten na nor-epinefriacuten Tento proces prebieha za priacutetomnosti molekulaacuterneho kysliacuteka O2 (označeneacute šiacutepkami )

REGULAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU

Nervovaacute regulaacutecia Ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu rovnako ako jeho sila suacute v raacutemci dvoch kardiovaskulaacuternych centier autonoacutemneho nervoveacuteho systeacutemu Tieto centraacute suacute umiestneneacute v hornej časti ventraacutelnej steny predĺženej miechy Hormonaacutelna regulaacutecia Skladaacute sa z dvoch amiacutenovyacutech hormoacutenov - epinefriacutenu (adrenaliacuten) a norepinefriacutenu

(noradrenaliacuten) ktoreacute suacute vylučovaneacute z drene nadobličiek Oba hormoacuteny akcelerujuacute ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu ale pocircsobia v rocircznych

podmienkach Epinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep počas bdquonuacutedzovyacutechldquo podmienok zatiaľčo norepinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep za normaacutelnych podmienok

ZAacuteKONY

POUŽITEacute PRI VYacutePOČTE

CHEMICKYacuteCH A FYZIOLOGICKYacuteCH

PARAMETROV KRVI

A JEDNOTLIVYacuteCH ORGAacuteNOV

RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY Fyzikaacutelna cheacutemia skuacutema ryacutechlosti prebiehajuacutecich chemickyacutech zmien (reakcii) a faktory vplyacutevajuacutece na

tuacuteto ryacutechlosť ndash chemickaacute kinetika

aA + bB rarr dD + fF Všeobecne sa akceptuje pojem že ryacutechlosť charakterizujeme zmenou parametra v čase Pri chemickej

reakcii prebieha zmena množstva laacutetok ni Ak chceme vedieť či danaacute reakcia prebieha v reaktore ndash bunke

Molaacuterna koncentracia Сi = niV Potom ryacutechlosť chemickej reakcii i-komponentu ri - sa doteraz nazyacutevala reakčnou ryacutechlosťou V suacutečasnosti sa pre tuacuteto veličinu zaviedlo označenie

ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky A a zaacutevisiacute od povahy reagujuacutecich laacutetok (skupenstvo) od teploty a od koncentraacutecie V reakčnej kinetike sa zaviedol spocircsob vyjadrovať chemickeacute rovnice v anulovanom tvare ktoryacute vo

všeobecnosti maacute tvar

νAA + νBB + νDD + = 0 ν - stechiometrickyacute koeficient pri vyacutechodickovyacutech laacutetkach majuacute (-) hodnotu

LAacuteTKA ndash SUacuteSTAVA

Jednou z foriem existencie hmoty je laacutetka Laacutetka sa skladaacute z častiacutec ktoreacute majuacute určituacute pokojovuacute hmotnosť alebo inak za laacutetku považujeme suacutebor elementaacuternych častiacutec (elektroacutenov protoacutenov neutroacutenov a i) zoskupenia atoacutemov molekuacutel a ioacutenov koloidneacute častice a rocirczne makroskopickeacute uacutetvary v rozličnyacutech skupenskyacutech stavoch

Množstvo laacutetky priestorovo ohraničeneacute vyznačujuacutece sa určityacutem geometrickyacutem tvarom je teleso

Suacutestava (systeacutem) je časť priestoru oddelenaacute od okolia skutočnyacutem alebo myslenyacutem rozhraniacutem V suacutestave mocircže byť laacutetka alebo zmes chemickyacutech laacutetok ktoreacute predstavujuacute jej zložky Suacutestava je definovanaacute tyacutem že udaacuteme čo do nej patriacute Suacutestavy mocircžu byť homogeacutenne alebo heterogeacutenne

Faacuteza je homogeacutenna časť heterogeacutennej suacutestavy od inej časti fyzikaacutelne oddelenaacute a ohraničenaacute rozhraniacutem

Chemicky čistaacute laacutetka alebo chemickeacute indiviacuteduum je chemickaacute laacutetka určityacutech fyzikaacutelnych a chemickyacutech vlastnostiacute ktoreacute sa nemenia a jeho zloženie je vyjadreneacute chemickyacutem vzorcom

ZAacuteKON UacuteČINKU HMOTNOSTI (GULDBERG-WAAGOV ZAacuteKON) zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

homogeacutenna reakcia v plynnej faacuteze alebo v roztoku

A + B rarr C Ak maacute taacuteto reakcia prebiehať je nevyhnutneacute aby sa častice laacutetok A a B stretli Ryacutechlosť

priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C bude prirodzene tyacutem vyššia čiacutem tieto stretnutia bude častejšie (aktiacutevna zražka) Ak zvyacutešime n-kraacutet koncentraacuteciu laacutetky A (alebo B) pri nezmenenej koncentraacutecii laacutetky B (alebo A) zvyacutešime n-kraacutet aj pravdepodobnosť stretnutia častiacutec A a B a ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C sa n-kraacutet zvyacuteši Ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C je priamo uacutemernaacute suacutečinu koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

rc = k[A][B] k - koeficient uacutemernosti je veličina pri danej teplote staacutela a označuje sa ako ryacutechlostnaacute

konštanta Jej hodnota udaacuteva ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C pri jednotkovej koncentraacutecii vyacutechodiskovyacutech laacutetok

[B] - koncentraacutecie priacuteslušnyacutech laacutetok v danom okamihu

Uvažujme o vratnej reakcii ktoraacute prebieha v roztoku medzi vyacutechodiskovyacutemi laacutetkami A a B za vzniku reakčnyacutech produktov C a D

A + B C + D Protismerneacute šiacutepky vyjadrujuacute že reakcia prebieha suacutečasne obidvoma smermi Podľa zaacutekona uacutečinku

hmotnosti platiacute pre ryacutechlosť r+1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky A a B

r+1 = k+1[A][B] a pre ryacutechlosť r-1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky C a D

r-1 = k-1[C][D] Koncentraacutecia jednotlivyacutech laacutetok sa v priebehu reakcie plynulo meniacute rarr musia sa meniť aj ryacutechlosti r+1 a

r-1 Koncentraacutecia vyacutechodiskovyacutech laacutetok A a B sa postupne zmenšuje preto sa ryacutechlosť r+1 znižuje Koncentraacutecia reakčnyacutech produktov C a D sa zvaumlčšuje takže ryacutechlosť r-1 sa zvyšuje Ak sa ryacutechlosti obidvoch protichodnyacutech reakciiacute vyrovnajuacute ustaacuteli sa chemickaacute rovnovaacuteha pri ktorej za časovuacute jednotku vznikne takeacute množstvo reakčnyacutech produktov C a D akeacute sa opaumltovne rozložiacute na vyacutechodiskoveacute laacutetky A a B Z rovnovaacutežnej podmienky r+1 = r-1 vyplyacuteva pre koncentraacutecie všetkyacutech reakčnyacutech zložiek za rovnovaacutežneho stavu vzťah

k+1[A][B] = k-1[C][D] ktoryacute sa mocircže piacutesať v tvare

Taacuteto rovnica vyjadruje že pomer suacutečinu rovnovaacutežnych koncentraacuteciiacute reakčnyacutech produktov a suacutečinu koncentraacuteciiacute vyacutechodiskovyacutech laacutetok maacute za danej teploty konštantnuacute hodnotu (Guldberg-Waagov zaacutekon) Kc - definovanaacute rovnovaacutežnymi koncentraacuteciami a nazyacuteva sa rovnovaacutežna konštanta Jej hodnota pre danuacute chemickuacute reakciu zaacutevisiacute iba od teploty pri ktorej reakcia prebieha

ZAacuteVISLOSŤ RYacuteCHLOSTI REAKCIE OD TEPLOTY Mimoriadne docircležityacutem činiteľom ktoryacute ovplyvňuje ryacutechlosť chemickyacutech reakciiacute je teplota Vzrast ryacutechlosti reakcie so

zvyšovaniacutem teploty je spocircsobenyacute vzrastom ryacutechlosti neusporiadaneacuteho pohybu molekuacutel a tyacutem aj pravdepodobnosť ich vzaacutejomnyacutech zraacutežok Avšak podľa kinetickej teoacuterie plynov je počet zraacutežok uacutemernyacute odmocnine z absoluacutetnej teploty kyacutem ryacutechlosť reakcie rastie s teplotou exponenciaacutelne teda oveľa ryacutechlejšie Tento zdanlivyacute nesuacutelad sa vysvetľuje tyacutem že molekuly mocircžu pri zraacutežke reagovať jedine vtedy ak majuacute určityacute minimaacutelny obsah energie ktoryacute sa nazyacuteva aktivačnaacute energia Ea

Vzťah medzi aktivačnou energiou a reakčnou ryacutechlosťou našiel v r 1899 Arrhenius definovaniacutem ryacutechlostnej konštanty k

k = A e- (Ea RT)

lnk = lnA - EaRT A R a Ea suacute konštanty ktoreacute nezaacutevisia od teploty

R - univerzaacutelna plynovaacute konštanta

Ea - experimentaacutelna aktivačnaacute energia

(nutnaacute energia ktoruacute musiacute mať časticamolekula

aby mohla za danyacutech podmienok vstuacutepiť do

reakcie) [kJmol]

T - absoluacutetna teplota

e - zaacuteklad prirodzeneacuteho logaritmu Arrhenius

lnk = f (1T) tgα = - ЕaR

HETEROGEacuteNNE PROCESY D rarr S rarr R rarr P Charakteristickou črtou postupnyacutech procesov je to že celkovaacute ryacutechlosť procesu je

determinovanaacute ryacutechlosťou najpomalšieho štaacutedia ndash limitujuacutece štaacutedium Ak chceme s intenziacutevniť naacuteslednosť postupnyacutech procesov je nevyhnutne zvyacutešiť ryacutechlosť ich limitujuacutecich štaacutediiacute

Prveacute štaacutedium heterogeacutenneho chemickeacuteho procesu (D) ndash Difuacutezia Difuacutezia ndash samovoľnyacute proces premiestnenia častiacutec z oblasti vyššej koncentraacutecie do oblasti s nižšou koncentraacuteciou na uacutekor ich chaotickeacuteho pohybu Otaacutezka ndash zodpovedaacute tento proces II počiatku termodynamiky

Druheacute štaacutedium heterogeacutenneho procesu (S) ndash proces sorpcie (pohltenia) Absorpcia ndash keď hranica rozdielu faacutez v systeacuteme je kvapalina Adsorpcia ndash na povrchu tuhej laacutetky

Tretie štaacutedium heterogeacutenneho procesu (R) je chemickaacute reakcia medzi absorbovanyacutemiadsorbovanyacutemi molekulami

RYacuteCHLOSŤ PROCESU DIFUacuteZIE JE DEFINOVANAacute PRVYacuteM ZAacuteKONOM FICKA

dn dt = -DS dC dx Fickov zaacutekon je empirickyacute zaacutekon ktoryacute vyjadruje skutočnosť že tok častiacutec cez povrch je priamo

uacutemernyacute koncentračneacutemu gradientu D - difuacutezny koeficient ([D]=m2s-1) je zaacutevislyacute len od teploty analogickyacute ako rovnica Arheniusa

pričom energia aktivaacutecii difuacutezie ED je menšia než energia aktivaacutecie chemickej reakcie EA

Difuacutezia v jednom smere J = -Dpartcpartx Difuacutezia v 3D priestore J = -Dgrad c Priacutebuzneacute zaacutekony Fourierov - tok tepla je uacutemernyacute gradientu teploty Ohmov - elektrickyacute pruacuted je uacutemernyacute rozdielu elektrickyacutech potenciaacutelov Všetky tri zaacutekony suacute empirickeacute a vyjadrujuacute skutočnosť že tok častiacutec (tepla pruacutedu) je lineaacuterne zaacutevislyacute od hnacej sily (z angl driving force) ktoraacute ho vyvolaacuteva

J = Lf f - hnacia sila L-koeficient uacutemernosti

Adolf Fick

ZAacuteKON ZACHOVANIA HMOTNOSTI Experimenty dokaacutezali že hmotnosť uzavretej (izolovanej)

suacutestavy je konštantnaacute a nezaacutevisiacute od zmien ktoreacute v tejto suacutestave prebiehajuacute

Celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v reaktantoch musiacute byť rovnakyacute ako celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v produktoch

Je to jeden z najvyacuteznamnejšiacutech a najvšeobecnejšiacutech priacuterodnyacutech zaacutekonov Pocircvodne ho nezaacutevisle od seba formulovali Lomonosov a Lavoisier ako zaacutekon zachovania vaacutehy laacutetok v chemickyacutech reakciaacutech

Chemickou reakciou hmota nezanikaacute ani nevznikaacute iba meniacute svoju formu

Zaacutekon zachovania hmotnosti sum m = konšt

Michail V Lomonosov

Antoine L Lavoisier

ZAacuteKON STAacuteLYCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov bol objavenyacute v roku 1799 - francuacutezsky chemik Joseph Louis Proust

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov hovoriacute

K tomuto zaacuteveru J L Proust dospel na zaacuteklade synteacutez a analyacutez množstva chemickyacutech zluacutečeniacuten Nezaacutevisle od J L Prousta ho v roku 1803 sformuloval a vysvetlil aj Angličan J Dalton

Zloženie chemickej zluacutečeniny je vždy rovnakeacute a nezaacutevisiacute od spocircsobu priacutepravy danej zluacutečeniny

Joseph L Proust

ZAacuteKON NAacuteSOBNYacuteCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV V roku 1803 J Dalton vyjadril zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov

Zistil že prvky sa mocircžu zlučovať v jednom dvoch alebo viaceryacutech pomeroch svojich hmotnostiacute

Priacuteklad oxidy dusiacuteka N2O ndash oxid dusnyacute N O = 1 0571 NO ndash oxid dusnatyacute N O = 1 1142 pomer 0571 1142 = 1 2 N2O3 ndash oxid dusityacute N O = 1 1713 pomer 0571 1713 = 1 3 Na jednotkovuacute hmotnosť dusiacuteka N v jednotlivyacutech oxidoch pripadaacute určityacute počet jednotiek hmotnosti kysliacuteka O

Ak dva prvky tvoria navzaacutejom niekoľko zluacutečeniacuten hmotnosti jedneacuteho prvku pripadajuacutece v nich na jednu a tuacute istuacute hmotnosť druheacuteho prvku suacute v pomere malyacutech celyacutech čiacutesiel

TERMODYNAMIKA V BIOLOGICKYacuteCH SYSTEacuteMOCH ndash REFERENČNEacute BODY

A Einstein bdquoKlasickaacute termodynamika je jedinaacute univerzaacutelna fyzikaacutelna teoacuteria v ktorej aplikovateľnosť jej zaacutekladnyacutech konceptov nebude nikdy narušenaacuteldquo

AS Eddington bdquoAk Vaša teoacuteria nie je v suacutelade s druhyacutem termodynamickyacutem zaacutekonom tak tuacuteto teoacuteriu nečakaacute nič ineacute len hlbokyacute neuacutespechldquo

MV Volkenstein bdquoFyzikaacutelne uvažovanie o ľubovoľnom systeacuteme vraacutetane biologickeacuteho začiacutena jeho fenomenologickyacutem termodynamickyacutem popisomldquo

Termodynamika študuje transformaacuteciu energie v makroskopickyacutech systeacutemoch a suacutečasne neposkytuje žiadne informaacutecie o mikroskopickom stave hmoty ani o ryacutechlosti procesov v systeacuteme

Termodynamickyacute popis systeacutemu je založenyacute na niekoľkyacutech relatiacutevne jednoduchyacutech zaacutekonoch

TERMODYNAMICKYacute SYSTEacuteM ndash BUNKA ndash ORGAacuteN ndash ORGANIZMUS Pod termodynamickyacutem systeacutemom rozumieme časť vesmiacuteru ktoryacute je ohraničenyacute

nejakou hranicou a je charakterizovanyacute určityacutemi termodynamickyacutemi vlastnosťami ktoreacute sa nazyacutevajuacute stavoveacute veličiny

Bunka ndash orgaacuten ndash organizmus predstavujuacute hranice systeacutemu cez ktoruacute sa mocircže vymieňať laacutetka a energie vo forme tepla a praacutece Biologickeacute systeacutemy suacute otvoreneacute termodynamickeacute systeacutemy ktoreacute vymieňajuacute s okoliacutem laacutetku aj energiu

Homeostaacuteza ndash stav termodynamickej rovnovaacutehy Biologickyacute systeacutem sa nachaacutedza v ustaacutelenom stave (angl steady state) - homeostaze

ak hodnoty termodynamickyacutech parametrov sa nemenia ale existuje tam tok laacutetky a energie medzi systeacutemom a okoliacutem (zdravyacute organizmus)

Tlak Objem Teplota Energia Laacutetkoveacute množstvo

TERMODYNAMICKEacute ZAacuteKONY

Tzv nultyacute zaacutekon termodynamiky (zaacutekon tepelnej rovnovaacutehy)

Ak objekt A je v tepelnej rovnovaacutehe s objektom B a objekt B sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom C tak potom aj objekt C sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom A

Inyacutemi slovami ak termodynamickeacute systeacutemy suacute vo fyzikaacutelnom kontakte tak v rovnovaacutežnom stave je teplota tyacutechto systeacutemov rovnakaacute

I TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ZACHOVANIA ENERGIE) Energia sa mocircže zmeniť z jednej formy na inuacute ale nemocircže samovoľne

vznikať ani zanikať (tento zaacutekon je empirickyacute) I termodynamickyacute zaacutekon daacuteva do suacutevisu teplo (Q) praacutecu (W) a vnuacutetornuacute

energiu (E) systeacutemu

∆ E = Q + W

alebo

d E = dQ + dW Teplo (Q) a praacuteca (W) - formy energie prostredniacutectvom ktoryacutech systeacutem

meniacute svoju vnuacutetornuacute energiu Teplo ndash neusporiadanaacute forma energie Praacuteca ndash usporiadanaacute forma energie (mechanickaacute chemickaacute elektrickaacute)

ENTALPIA Entalpia je stavovaacute funkcia determinujuacuteca teplo ktoreacute sa uvoľniacute resp absorbuje počas

reakcie pri konštantnom tlaku pričom nezaacutevisiacute od konkreacutetneho priebehu reakcie ale len od počiatočneacuteho a konečneacuteho stavu (Hessov zaacutekon)

p = konšt Qp = ∆ H entalpia H = E + pV

Zmeny entalpie A rarr B rArr ∆HAB = HB - HA A rarr B rarr C rArr ∆H = HC - HA = (HC - HB) + (HB - HA) = ∆HAB + HBC ΔH gt 0 - endotermickyacute proces ΔH lt 0 - exotermickyacute proces Štandardnaacute entalpia molekuacutel H0 Entalpia 1 molu molekuacutel pri štandardnyacutech podmienkach (

t=25deg C p=100 kPa) Tieto hodnoty suacute uvedeneacute v tabuľkaacutech Využitie tyacutechto hodnocirct pri určovaniacute zmien entalpie v chemickyacutech reakciaacutech

Reakčneacute teplo (∆HdegR298) sa rovnaacute suacutečtu zlučovaciacutech tepiel produktov (Σνi ∆Hdegzl298PROD) zmenšeneacutemu o suacutečet zlučovaciacutech tepiel reaktantov

(Σνi ∆Hdegzl298REAKT)

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 22: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

CHEMORECEPTOR KAROTIacuteDNE TELIESKO

Anatomickaacute štruktuacutera karotiacutedneho telieska Karotiacutedne teliesko

tvoria dva typy buniek glomulaacuterne (typ I) a podporneacute (typ II) Glomulaacuterne bunky suacute neuronaacutelny druh ktoreacute suacute považovaneacute za hlavneacute bunky senzibilneacute na hypoxiu

Typ I

Typ II

Krvneacute kapilaacutery

NEURAacuteLNA REGULAacuteCIA DYacuteCHANIA

REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA

Frekvencia dyacutechania ndash zadaacutevame do AMP pred meraniacutem

Pulzovaacute frekvencia ndash zadaacutevame do AMP pred meraniacutem

Teplota ndash meriame priacutestrojom AMP

PLYNNYacute MESSENGER bdquoH2Sldquo

Glomulaacuterne bunky exprimujuacute cystation gama lyaacutezu (CSE) enzyacutem generujuacuteci H2S Hypoxia indukuje tvorbu H2S excitaacuteciu senzorov a stimuluje dyacutechanie ako odozvu na niacutezku hladinu O2

Bunky karotidneacuteho telieska senzibilneacute na kysliacutek ako aj krvneacute cievy dyacutechacie cesty a nadobličky iniciujuacute životne docircležituacute homeostaacutezu v odpovedi na hypoxiu a hypoxeacutemiu

The Journal of Experimental Biology 211 2727-2734 Published by The Company of Biologists 2008 doi101242jeb010066 Commentary - Hydrogen sulfide and oxygen sensing implications in cardiorespiratory control Kenneth R Olson

PLYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo

Hemoxigenaacuteza 2 (HO-2) štiepi hem na železo Fe biliverdiacuten (BV) a tiež CO v reakcii absoluacutetne zaacutevislej od molekulaacuterneho O2

HO-2 je exprimovanyacute na glomulaacuternych bunkaacutech karotiacutedneho telieska Glomulaacuterne bunky uvolňujuacute exitačneacute transmitery (NTR) zvaumlčšujuacutec tak

stimulaacuteciu nervovyacutech vzruchov karotiacutedneho sinus nervu CO inhibuje uvoľňovanie tyacutechto transmiterov prostredniacutectvom

autokrinneacuteho alebo parakrinneacuteho pocircsobenia na glomulaacuterne bunky Hypoxia teda priamo inhibuje HO-2 aktivitu prostredniacutectvom

zniacuteženia dostupnosti O2 čo vedie k zviacutešenej aktivite karotidneacuteho sinus nervu

PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo Neuronaacutelna NO-syntetaacuteza (nNOS) premieňa L-arginiacuten na NO a citruliacuten (cit)

nNOS je lokalizovanaacute na karotiacutednych siacutenus neuroacutenoch (CSN) ktoreacute majuacute synaptickyacute vstup na glomulaacuternych bunkaacutech

nNOS inhibujuacute akceleraacuteciu stimulaacutecie karotiacutedneho siacutenus nervu prostredniacutectvom odstraacutenenia tonickej inhibiacutecie fyziologickyacutech aktiviacutet pomocou NO na glomulaacuterne bunky NO z karotiacutednych siacutenus neuroacutenov reguluje glomulaacuterne bunky ako spaumltnyacute messenger Hypoxia zvaumlčšuje sekreacuteciu glomulaacuternych buniek a stimulaacuteciu karotidneacuteho siacutenus nervu

CONO ndash HO-2nNOS fyziologicky inhibujuacute aktivity karotidneacuteho telieska

Normoxia verzus

Hypoxia

NO CO H2S ndash PLYNNEacute MESSENGERY ndash AKUacuteTNA REGULAacuteCIA O2 - KAROTIacuteDNE TELIESKO

Molekulaacuterny kysliacutek O2 (označenyacute šiacutepkami )

O2 verzus Tb

U potkanov počas progresiacutevnej hypoxie indukovanej krokovyacutemi zmenami v FIO2 (FIO2 21 17 14 12 a 10) pri teplote okolia Tam 25 15 a 5 degC sa pozorovalo zniacuteženie teploty jadra tela Tb ktoreacute dosahovalo

027 degCmlminkg spotrebovaneacuteho kysliacuteka (VO2) nezaacutevisle na Tam FIO2 ndash frakčnaacute koncentraacutecia kysliacuteka vo vdychovanom vzduchu

Respir Physiol 1994 June 97(1)79-91 Ventilatory and metabolic responses to cold and CO-induced hypoxia in awake rats Gautier H Bonora M

PARAUMBILIKUM Dreň nadobličiek - efektorovyacute orgaacuten sympatikoadrenaacutelneho systeacutemu -

produkuje adrenaliacuten a v menšej miere noradrenaliacuten priamo reaguje na určiteacute stresory - hypoxia a hypoglykeacutemia

Dreň nadobličiek je inervovanaacute senzitiacutevnymi vlaacuteknami spinaacutelnych a vagovyacutech aferentnyacutech neuroacutenov

Dreň nadobličiek sluacuteži aj ako chemosenzor

DREŇ NADOBLIČIEK Chromafiacutenovaacute bunka

Exocytoacuteza

Tyroziacutenovyacute metabolizmus

SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU

Tyroziacuten je metabolizovanyacute na L-DOPA naacutesledne cez dopamiacuten na nor-epinefriacuten Tento proces prebieha za priacutetomnosti molekulaacuterneho kysliacuteka O2 (označeneacute šiacutepkami )

REGULAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU

Nervovaacute regulaacutecia Ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu rovnako ako jeho sila suacute v raacutemci dvoch kardiovaskulaacuternych centier autonoacutemneho nervoveacuteho systeacutemu Tieto centraacute suacute umiestneneacute v hornej časti ventraacutelnej steny predĺženej miechy Hormonaacutelna regulaacutecia Skladaacute sa z dvoch amiacutenovyacutech hormoacutenov - epinefriacutenu (adrenaliacuten) a norepinefriacutenu

(noradrenaliacuten) ktoreacute suacute vylučovaneacute z drene nadobličiek Oba hormoacuteny akcelerujuacute ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu ale pocircsobia v rocircznych

podmienkach Epinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep počas bdquonuacutedzovyacutechldquo podmienok zatiaľčo norepinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep za normaacutelnych podmienok

ZAacuteKONY

POUŽITEacute PRI VYacutePOČTE

CHEMICKYacuteCH A FYZIOLOGICKYacuteCH

PARAMETROV KRVI

A JEDNOTLIVYacuteCH ORGAacuteNOV

RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY Fyzikaacutelna cheacutemia skuacutema ryacutechlosti prebiehajuacutecich chemickyacutech zmien (reakcii) a faktory vplyacutevajuacutece na

tuacuteto ryacutechlosť ndash chemickaacute kinetika

aA + bB rarr dD + fF Všeobecne sa akceptuje pojem že ryacutechlosť charakterizujeme zmenou parametra v čase Pri chemickej

reakcii prebieha zmena množstva laacutetok ni Ak chceme vedieť či danaacute reakcia prebieha v reaktore ndash bunke

Molaacuterna koncentracia Сi = niV Potom ryacutechlosť chemickej reakcii i-komponentu ri - sa doteraz nazyacutevala reakčnou ryacutechlosťou V suacutečasnosti sa pre tuacuteto veličinu zaviedlo označenie

ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky A a zaacutevisiacute od povahy reagujuacutecich laacutetok (skupenstvo) od teploty a od koncentraacutecie V reakčnej kinetike sa zaviedol spocircsob vyjadrovať chemickeacute rovnice v anulovanom tvare ktoryacute vo

všeobecnosti maacute tvar

νAA + νBB + νDD + = 0 ν - stechiometrickyacute koeficient pri vyacutechodickovyacutech laacutetkach majuacute (-) hodnotu

LAacuteTKA ndash SUacuteSTAVA

Jednou z foriem existencie hmoty je laacutetka Laacutetka sa skladaacute z častiacutec ktoreacute majuacute určituacute pokojovuacute hmotnosť alebo inak za laacutetku považujeme suacutebor elementaacuternych častiacutec (elektroacutenov protoacutenov neutroacutenov a i) zoskupenia atoacutemov molekuacutel a ioacutenov koloidneacute častice a rocirczne makroskopickeacute uacutetvary v rozličnyacutech skupenskyacutech stavoch

Množstvo laacutetky priestorovo ohraničeneacute vyznačujuacutece sa určityacutem geometrickyacutem tvarom je teleso

Suacutestava (systeacutem) je časť priestoru oddelenaacute od okolia skutočnyacutem alebo myslenyacutem rozhraniacutem V suacutestave mocircže byť laacutetka alebo zmes chemickyacutech laacutetok ktoreacute predstavujuacute jej zložky Suacutestava je definovanaacute tyacutem že udaacuteme čo do nej patriacute Suacutestavy mocircžu byť homogeacutenne alebo heterogeacutenne

Faacuteza je homogeacutenna časť heterogeacutennej suacutestavy od inej časti fyzikaacutelne oddelenaacute a ohraničenaacute rozhraniacutem

Chemicky čistaacute laacutetka alebo chemickeacute indiviacuteduum je chemickaacute laacutetka určityacutech fyzikaacutelnych a chemickyacutech vlastnostiacute ktoreacute sa nemenia a jeho zloženie je vyjadreneacute chemickyacutem vzorcom

ZAacuteKON UacuteČINKU HMOTNOSTI (GULDBERG-WAAGOV ZAacuteKON) zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

homogeacutenna reakcia v plynnej faacuteze alebo v roztoku

A + B rarr C Ak maacute taacuteto reakcia prebiehať je nevyhnutneacute aby sa častice laacutetok A a B stretli Ryacutechlosť

priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C bude prirodzene tyacutem vyššia čiacutem tieto stretnutia bude častejšie (aktiacutevna zražka) Ak zvyacutešime n-kraacutet koncentraacuteciu laacutetky A (alebo B) pri nezmenenej koncentraacutecii laacutetky B (alebo A) zvyacutešime n-kraacutet aj pravdepodobnosť stretnutia častiacutec A a B a ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C sa n-kraacutet zvyacuteši Ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C je priamo uacutemernaacute suacutečinu koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

rc = k[A][B] k - koeficient uacutemernosti je veličina pri danej teplote staacutela a označuje sa ako ryacutechlostnaacute

konštanta Jej hodnota udaacuteva ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C pri jednotkovej koncentraacutecii vyacutechodiskovyacutech laacutetok

[B] - koncentraacutecie priacuteslušnyacutech laacutetok v danom okamihu

Uvažujme o vratnej reakcii ktoraacute prebieha v roztoku medzi vyacutechodiskovyacutemi laacutetkami A a B za vzniku reakčnyacutech produktov C a D

A + B C + D Protismerneacute šiacutepky vyjadrujuacute že reakcia prebieha suacutečasne obidvoma smermi Podľa zaacutekona uacutečinku

hmotnosti platiacute pre ryacutechlosť r+1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky A a B

r+1 = k+1[A][B] a pre ryacutechlosť r-1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky C a D

r-1 = k-1[C][D] Koncentraacutecia jednotlivyacutech laacutetok sa v priebehu reakcie plynulo meniacute rarr musia sa meniť aj ryacutechlosti r+1 a

r-1 Koncentraacutecia vyacutechodiskovyacutech laacutetok A a B sa postupne zmenšuje preto sa ryacutechlosť r+1 znižuje Koncentraacutecia reakčnyacutech produktov C a D sa zvaumlčšuje takže ryacutechlosť r-1 sa zvyšuje Ak sa ryacutechlosti obidvoch protichodnyacutech reakciiacute vyrovnajuacute ustaacuteli sa chemickaacute rovnovaacuteha pri ktorej za časovuacute jednotku vznikne takeacute množstvo reakčnyacutech produktov C a D akeacute sa opaumltovne rozložiacute na vyacutechodiskoveacute laacutetky A a B Z rovnovaacutežnej podmienky r+1 = r-1 vyplyacuteva pre koncentraacutecie všetkyacutech reakčnyacutech zložiek za rovnovaacutežneho stavu vzťah

k+1[A][B] = k-1[C][D] ktoryacute sa mocircže piacutesať v tvare

Taacuteto rovnica vyjadruje že pomer suacutečinu rovnovaacutežnych koncentraacuteciiacute reakčnyacutech produktov a suacutečinu koncentraacuteciiacute vyacutechodiskovyacutech laacutetok maacute za danej teploty konštantnuacute hodnotu (Guldberg-Waagov zaacutekon) Kc - definovanaacute rovnovaacutežnymi koncentraacuteciami a nazyacuteva sa rovnovaacutežna konštanta Jej hodnota pre danuacute chemickuacute reakciu zaacutevisiacute iba od teploty pri ktorej reakcia prebieha

ZAacuteVISLOSŤ RYacuteCHLOSTI REAKCIE OD TEPLOTY Mimoriadne docircležityacutem činiteľom ktoryacute ovplyvňuje ryacutechlosť chemickyacutech reakciiacute je teplota Vzrast ryacutechlosti reakcie so

zvyšovaniacutem teploty je spocircsobenyacute vzrastom ryacutechlosti neusporiadaneacuteho pohybu molekuacutel a tyacutem aj pravdepodobnosť ich vzaacutejomnyacutech zraacutežok Avšak podľa kinetickej teoacuterie plynov je počet zraacutežok uacutemernyacute odmocnine z absoluacutetnej teploty kyacutem ryacutechlosť reakcie rastie s teplotou exponenciaacutelne teda oveľa ryacutechlejšie Tento zdanlivyacute nesuacutelad sa vysvetľuje tyacutem že molekuly mocircžu pri zraacutežke reagovať jedine vtedy ak majuacute určityacute minimaacutelny obsah energie ktoryacute sa nazyacuteva aktivačnaacute energia Ea

Vzťah medzi aktivačnou energiou a reakčnou ryacutechlosťou našiel v r 1899 Arrhenius definovaniacutem ryacutechlostnej konštanty k

k = A e- (Ea RT)

lnk = lnA - EaRT A R a Ea suacute konštanty ktoreacute nezaacutevisia od teploty

R - univerzaacutelna plynovaacute konštanta

Ea - experimentaacutelna aktivačnaacute energia

(nutnaacute energia ktoruacute musiacute mať časticamolekula

aby mohla za danyacutech podmienok vstuacutepiť do

reakcie) [kJmol]

T - absoluacutetna teplota

e - zaacuteklad prirodzeneacuteho logaritmu Arrhenius

lnk = f (1T) tgα = - ЕaR

HETEROGEacuteNNE PROCESY D rarr S rarr R rarr P Charakteristickou črtou postupnyacutech procesov je to že celkovaacute ryacutechlosť procesu je

determinovanaacute ryacutechlosťou najpomalšieho štaacutedia ndash limitujuacutece štaacutedium Ak chceme s intenziacutevniť naacuteslednosť postupnyacutech procesov je nevyhnutne zvyacutešiť ryacutechlosť ich limitujuacutecich štaacutediiacute

Prveacute štaacutedium heterogeacutenneho chemickeacuteho procesu (D) ndash Difuacutezia Difuacutezia ndash samovoľnyacute proces premiestnenia častiacutec z oblasti vyššej koncentraacutecie do oblasti s nižšou koncentraacuteciou na uacutekor ich chaotickeacuteho pohybu Otaacutezka ndash zodpovedaacute tento proces II počiatku termodynamiky

Druheacute štaacutedium heterogeacutenneho procesu (S) ndash proces sorpcie (pohltenia) Absorpcia ndash keď hranica rozdielu faacutez v systeacuteme je kvapalina Adsorpcia ndash na povrchu tuhej laacutetky

Tretie štaacutedium heterogeacutenneho procesu (R) je chemickaacute reakcia medzi absorbovanyacutemiadsorbovanyacutemi molekulami

RYacuteCHLOSŤ PROCESU DIFUacuteZIE JE DEFINOVANAacute PRVYacuteM ZAacuteKONOM FICKA

dn dt = -DS dC dx Fickov zaacutekon je empirickyacute zaacutekon ktoryacute vyjadruje skutočnosť že tok častiacutec cez povrch je priamo

uacutemernyacute koncentračneacutemu gradientu D - difuacutezny koeficient ([D]=m2s-1) je zaacutevislyacute len od teploty analogickyacute ako rovnica Arheniusa

pričom energia aktivaacutecii difuacutezie ED je menšia než energia aktivaacutecie chemickej reakcie EA

Difuacutezia v jednom smere J = -Dpartcpartx Difuacutezia v 3D priestore J = -Dgrad c Priacutebuzneacute zaacutekony Fourierov - tok tepla je uacutemernyacute gradientu teploty Ohmov - elektrickyacute pruacuted je uacutemernyacute rozdielu elektrickyacutech potenciaacutelov Všetky tri zaacutekony suacute empirickeacute a vyjadrujuacute skutočnosť že tok častiacutec (tepla pruacutedu) je lineaacuterne zaacutevislyacute od hnacej sily (z angl driving force) ktoraacute ho vyvolaacuteva

J = Lf f - hnacia sila L-koeficient uacutemernosti

Adolf Fick

ZAacuteKON ZACHOVANIA HMOTNOSTI Experimenty dokaacutezali že hmotnosť uzavretej (izolovanej)

suacutestavy je konštantnaacute a nezaacutevisiacute od zmien ktoreacute v tejto suacutestave prebiehajuacute

Celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v reaktantoch musiacute byť rovnakyacute ako celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v produktoch

Je to jeden z najvyacuteznamnejšiacutech a najvšeobecnejšiacutech priacuterodnyacutech zaacutekonov Pocircvodne ho nezaacutevisle od seba formulovali Lomonosov a Lavoisier ako zaacutekon zachovania vaacutehy laacutetok v chemickyacutech reakciaacutech

Chemickou reakciou hmota nezanikaacute ani nevznikaacute iba meniacute svoju formu

Zaacutekon zachovania hmotnosti sum m = konšt

Michail V Lomonosov

Antoine L Lavoisier

ZAacuteKON STAacuteLYCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov bol objavenyacute v roku 1799 - francuacutezsky chemik Joseph Louis Proust

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov hovoriacute

K tomuto zaacuteveru J L Proust dospel na zaacuteklade synteacutez a analyacutez množstva chemickyacutech zluacutečeniacuten Nezaacutevisle od J L Prousta ho v roku 1803 sformuloval a vysvetlil aj Angličan J Dalton

Zloženie chemickej zluacutečeniny je vždy rovnakeacute a nezaacutevisiacute od spocircsobu priacutepravy danej zluacutečeniny

Joseph L Proust

ZAacuteKON NAacuteSOBNYacuteCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV V roku 1803 J Dalton vyjadril zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov

Zistil že prvky sa mocircžu zlučovať v jednom dvoch alebo viaceryacutech pomeroch svojich hmotnostiacute

Priacuteklad oxidy dusiacuteka N2O ndash oxid dusnyacute N O = 1 0571 NO ndash oxid dusnatyacute N O = 1 1142 pomer 0571 1142 = 1 2 N2O3 ndash oxid dusityacute N O = 1 1713 pomer 0571 1713 = 1 3 Na jednotkovuacute hmotnosť dusiacuteka N v jednotlivyacutech oxidoch pripadaacute určityacute počet jednotiek hmotnosti kysliacuteka O

Ak dva prvky tvoria navzaacutejom niekoľko zluacutečeniacuten hmotnosti jedneacuteho prvku pripadajuacutece v nich na jednu a tuacute istuacute hmotnosť druheacuteho prvku suacute v pomere malyacutech celyacutech čiacutesiel

TERMODYNAMIKA V BIOLOGICKYacuteCH SYSTEacuteMOCH ndash REFERENČNEacute BODY

A Einstein bdquoKlasickaacute termodynamika je jedinaacute univerzaacutelna fyzikaacutelna teoacuteria v ktorej aplikovateľnosť jej zaacutekladnyacutech konceptov nebude nikdy narušenaacuteldquo

AS Eddington bdquoAk Vaša teoacuteria nie je v suacutelade s druhyacutem termodynamickyacutem zaacutekonom tak tuacuteto teoacuteriu nečakaacute nič ineacute len hlbokyacute neuacutespechldquo

MV Volkenstein bdquoFyzikaacutelne uvažovanie o ľubovoľnom systeacuteme vraacutetane biologickeacuteho začiacutena jeho fenomenologickyacutem termodynamickyacutem popisomldquo

Termodynamika študuje transformaacuteciu energie v makroskopickyacutech systeacutemoch a suacutečasne neposkytuje žiadne informaacutecie o mikroskopickom stave hmoty ani o ryacutechlosti procesov v systeacuteme

Termodynamickyacute popis systeacutemu je založenyacute na niekoľkyacutech relatiacutevne jednoduchyacutech zaacutekonoch

TERMODYNAMICKYacute SYSTEacuteM ndash BUNKA ndash ORGAacuteN ndash ORGANIZMUS Pod termodynamickyacutem systeacutemom rozumieme časť vesmiacuteru ktoryacute je ohraničenyacute

nejakou hranicou a je charakterizovanyacute určityacutemi termodynamickyacutemi vlastnosťami ktoreacute sa nazyacutevajuacute stavoveacute veličiny

Bunka ndash orgaacuten ndash organizmus predstavujuacute hranice systeacutemu cez ktoruacute sa mocircže vymieňať laacutetka a energie vo forme tepla a praacutece Biologickeacute systeacutemy suacute otvoreneacute termodynamickeacute systeacutemy ktoreacute vymieňajuacute s okoliacutem laacutetku aj energiu

Homeostaacuteza ndash stav termodynamickej rovnovaacutehy Biologickyacute systeacutem sa nachaacutedza v ustaacutelenom stave (angl steady state) - homeostaze

ak hodnoty termodynamickyacutech parametrov sa nemenia ale existuje tam tok laacutetky a energie medzi systeacutemom a okoliacutem (zdravyacute organizmus)

Tlak Objem Teplota Energia Laacutetkoveacute množstvo

TERMODYNAMICKEacute ZAacuteKONY

Tzv nultyacute zaacutekon termodynamiky (zaacutekon tepelnej rovnovaacutehy)

Ak objekt A je v tepelnej rovnovaacutehe s objektom B a objekt B sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom C tak potom aj objekt C sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom A

Inyacutemi slovami ak termodynamickeacute systeacutemy suacute vo fyzikaacutelnom kontakte tak v rovnovaacutežnom stave je teplota tyacutechto systeacutemov rovnakaacute

I TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ZACHOVANIA ENERGIE) Energia sa mocircže zmeniť z jednej formy na inuacute ale nemocircže samovoľne

vznikať ani zanikať (tento zaacutekon je empirickyacute) I termodynamickyacute zaacutekon daacuteva do suacutevisu teplo (Q) praacutecu (W) a vnuacutetornuacute

energiu (E) systeacutemu

∆ E = Q + W

alebo

d E = dQ + dW Teplo (Q) a praacuteca (W) - formy energie prostredniacutectvom ktoryacutech systeacutem

meniacute svoju vnuacutetornuacute energiu Teplo ndash neusporiadanaacute forma energie Praacuteca ndash usporiadanaacute forma energie (mechanickaacute chemickaacute elektrickaacute)

ENTALPIA Entalpia je stavovaacute funkcia determinujuacuteca teplo ktoreacute sa uvoľniacute resp absorbuje počas

reakcie pri konštantnom tlaku pričom nezaacutevisiacute od konkreacutetneho priebehu reakcie ale len od počiatočneacuteho a konečneacuteho stavu (Hessov zaacutekon)

p = konšt Qp = ∆ H entalpia H = E + pV

Zmeny entalpie A rarr B rArr ∆HAB = HB - HA A rarr B rarr C rArr ∆H = HC - HA = (HC - HB) + (HB - HA) = ∆HAB + HBC ΔH gt 0 - endotermickyacute proces ΔH lt 0 - exotermickyacute proces Štandardnaacute entalpia molekuacutel H0 Entalpia 1 molu molekuacutel pri štandardnyacutech podmienkach (

t=25deg C p=100 kPa) Tieto hodnoty suacute uvedeneacute v tabuľkaacutech Využitie tyacutechto hodnocirct pri určovaniacute zmien entalpie v chemickyacutech reakciaacutech

Reakčneacute teplo (∆HdegR298) sa rovnaacute suacutečtu zlučovaciacutech tepiel produktov (Σνi ∆Hdegzl298PROD) zmenšeneacutemu o suacutečet zlučovaciacutech tepiel reaktantov

(Σνi ∆Hdegzl298REAKT)

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 23: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

NEURAacuteLNA REGULAacuteCIA DYacuteCHANIA

REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA

Frekvencia dyacutechania ndash zadaacutevame do AMP pred meraniacutem

Pulzovaacute frekvencia ndash zadaacutevame do AMP pred meraniacutem

Teplota ndash meriame priacutestrojom AMP

PLYNNYacute MESSENGER bdquoH2Sldquo

Glomulaacuterne bunky exprimujuacute cystation gama lyaacutezu (CSE) enzyacutem generujuacuteci H2S Hypoxia indukuje tvorbu H2S excitaacuteciu senzorov a stimuluje dyacutechanie ako odozvu na niacutezku hladinu O2

Bunky karotidneacuteho telieska senzibilneacute na kysliacutek ako aj krvneacute cievy dyacutechacie cesty a nadobličky iniciujuacute životne docircležituacute homeostaacutezu v odpovedi na hypoxiu a hypoxeacutemiu

The Journal of Experimental Biology 211 2727-2734 Published by The Company of Biologists 2008 doi101242jeb010066 Commentary - Hydrogen sulfide and oxygen sensing implications in cardiorespiratory control Kenneth R Olson

PLYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo

Hemoxigenaacuteza 2 (HO-2) štiepi hem na železo Fe biliverdiacuten (BV) a tiež CO v reakcii absoluacutetne zaacutevislej od molekulaacuterneho O2

HO-2 je exprimovanyacute na glomulaacuternych bunkaacutech karotiacutedneho telieska Glomulaacuterne bunky uvolňujuacute exitačneacute transmitery (NTR) zvaumlčšujuacutec tak

stimulaacuteciu nervovyacutech vzruchov karotiacutedneho sinus nervu CO inhibuje uvoľňovanie tyacutechto transmiterov prostredniacutectvom

autokrinneacuteho alebo parakrinneacuteho pocircsobenia na glomulaacuterne bunky Hypoxia teda priamo inhibuje HO-2 aktivitu prostredniacutectvom

zniacuteženia dostupnosti O2 čo vedie k zviacutešenej aktivite karotidneacuteho sinus nervu

PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo Neuronaacutelna NO-syntetaacuteza (nNOS) premieňa L-arginiacuten na NO a citruliacuten (cit)

nNOS je lokalizovanaacute na karotiacutednych siacutenus neuroacutenoch (CSN) ktoreacute majuacute synaptickyacute vstup na glomulaacuternych bunkaacutech

nNOS inhibujuacute akceleraacuteciu stimulaacutecie karotiacutedneho siacutenus nervu prostredniacutectvom odstraacutenenia tonickej inhibiacutecie fyziologickyacutech aktiviacutet pomocou NO na glomulaacuterne bunky NO z karotiacutednych siacutenus neuroacutenov reguluje glomulaacuterne bunky ako spaumltnyacute messenger Hypoxia zvaumlčšuje sekreacuteciu glomulaacuternych buniek a stimulaacuteciu karotidneacuteho siacutenus nervu

CONO ndash HO-2nNOS fyziologicky inhibujuacute aktivity karotidneacuteho telieska

Normoxia verzus

Hypoxia

NO CO H2S ndash PLYNNEacute MESSENGERY ndash AKUacuteTNA REGULAacuteCIA O2 - KAROTIacuteDNE TELIESKO

Molekulaacuterny kysliacutek O2 (označenyacute šiacutepkami )

O2 verzus Tb

U potkanov počas progresiacutevnej hypoxie indukovanej krokovyacutemi zmenami v FIO2 (FIO2 21 17 14 12 a 10) pri teplote okolia Tam 25 15 a 5 degC sa pozorovalo zniacuteženie teploty jadra tela Tb ktoreacute dosahovalo

027 degCmlminkg spotrebovaneacuteho kysliacuteka (VO2) nezaacutevisle na Tam FIO2 ndash frakčnaacute koncentraacutecia kysliacuteka vo vdychovanom vzduchu

Respir Physiol 1994 June 97(1)79-91 Ventilatory and metabolic responses to cold and CO-induced hypoxia in awake rats Gautier H Bonora M

PARAUMBILIKUM Dreň nadobličiek - efektorovyacute orgaacuten sympatikoadrenaacutelneho systeacutemu -

produkuje adrenaliacuten a v menšej miere noradrenaliacuten priamo reaguje na určiteacute stresory - hypoxia a hypoglykeacutemia

Dreň nadobličiek je inervovanaacute senzitiacutevnymi vlaacuteknami spinaacutelnych a vagovyacutech aferentnyacutech neuroacutenov

Dreň nadobličiek sluacuteži aj ako chemosenzor

DREŇ NADOBLIČIEK Chromafiacutenovaacute bunka

Exocytoacuteza

Tyroziacutenovyacute metabolizmus

SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU

Tyroziacuten je metabolizovanyacute na L-DOPA naacutesledne cez dopamiacuten na nor-epinefriacuten Tento proces prebieha za priacutetomnosti molekulaacuterneho kysliacuteka O2 (označeneacute šiacutepkami )

REGULAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU

Nervovaacute regulaacutecia Ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu rovnako ako jeho sila suacute v raacutemci dvoch kardiovaskulaacuternych centier autonoacutemneho nervoveacuteho systeacutemu Tieto centraacute suacute umiestneneacute v hornej časti ventraacutelnej steny predĺženej miechy Hormonaacutelna regulaacutecia Skladaacute sa z dvoch amiacutenovyacutech hormoacutenov - epinefriacutenu (adrenaliacuten) a norepinefriacutenu

(noradrenaliacuten) ktoreacute suacute vylučovaneacute z drene nadobličiek Oba hormoacuteny akcelerujuacute ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu ale pocircsobia v rocircznych

podmienkach Epinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep počas bdquonuacutedzovyacutechldquo podmienok zatiaľčo norepinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep za normaacutelnych podmienok

ZAacuteKONY

POUŽITEacute PRI VYacutePOČTE

CHEMICKYacuteCH A FYZIOLOGICKYacuteCH

PARAMETROV KRVI

A JEDNOTLIVYacuteCH ORGAacuteNOV

RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY Fyzikaacutelna cheacutemia skuacutema ryacutechlosti prebiehajuacutecich chemickyacutech zmien (reakcii) a faktory vplyacutevajuacutece na

tuacuteto ryacutechlosť ndash chemickaacute kinetika

aA + bB rarr dD + fF Všeobecne sa akceptuje pojem že ryacutechlosť charakterizujeme zmenou parametra v čase Pri chemickej

reakcii prebieha zmena množstva laacutetok ni Ak chceme vedieť či danaacute reakcia prebieha v reaktore ndash bunke

Molaacuterna koncentracia Сi = niV Potom ryacutechlosť chemickej reakcii i-komponentu ri - sa doteraz nazyacutevala reakčnou ryacutechlosťou V suacutečasnosti sa pre tuacuteto veličinu zaviedlo označenie

ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky A a zaacutevisiacute od povahy reagujuacutecich laacutetok (skupenstvo) od teploty a od koncentraacutecie V reakčnej kinetike sa zaviedol spocircsob vyjadrovať chemickeacute rovnice v anulovanom tvare ktoryacute vo

všeobecnosti maacute tvar

νAA + νBB + νDD + = 0 ν - stechiometrickyacute koeficient pri vyacutechodickovyacutech laacutetkach majuacute (-) hodnotu

LAacuteTKA ndash SUacuteSTAVA

Jednou z foriem existencie hmoty je laacutetka Laacutetka sa skladaacute z častiacutec ktoreacute majuacute určituacute pokojovuacute hmotnosť alebo inak za laacutetku považujeme suacutebor elementaacuternych častiacutec (elektroacutenov protoacutenov neutroacutenov a i) zoskupenia atoacutemov molekuacutel a ioacutenov koloidneacute častice a rocirczne makroskopickeacute uacutetvary v rozličnyacutech skupenskyacutech stavoch

Množstvo laacutetky priestorovo ohraničeneacute vyznačujuacutece sa určityacutem geometrickyacutem tvarom je teleso

Suacutestava (systeacutem) je časť priestoru oddelenaacute od okolia skutočnyacutem alebo myslenyacutem rozhraniacutem V suacutestave mocircže byť laacutetka alebo zmes chemickyacutech laacutetok ktoreacute predstavujuacute jej zložky Suacutestava je definovanaacute tyacutem že udaacuteme čo do nej patriacute Suacutestavy mocircžu byť homogeacutenne alebo heterogeacutenne

Faacuteza je homogeacutenna časť heterogeacutennej suacutestavy od inej časti fyzikaacutelne oddelenaacute a ohraničenaacute rozhraniacutem

Chemicky čistaacute laacutetka alebo chemickeacute indiviacuteduum je chemickaacute laacutetka určityacutech fyzikaacutelnych a chemickyacutech vlastnostiacute ktoreacute sa nemenia a jeho zloženie je vyjadreneacute chemickyacutem vzorcom

ZAacuteKON UacuteČINKU HMOTNOSTI (GULDBERG-WAAGOV ZAacuteKON) zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

homogeacutenna reakcia v plynnej faacuteze alebo v roztoku

A + B rarr C Ak maacute taacuteto reakcia prebiehať je nevyhnutneacute aby sa častice laacutetok A a B stretli Ryacutechlosť

priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C bude prirodzene tyacutem vyššia čiacutem tieto stretnutia bude častejšie (aktiacutevna zražka) Ak zvyacutešime n-kraacutet koncentraacuteciu laacutetky A (alebo B) pri nezmenenej koncentraacutecii laacutetky B (alebo A) zvyacutešime n-kraacutet aj pravdepodobnosť stretnutia častiacutec A a B a ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C sa n-kraacutet zvyacuteši Ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C je priamo uacutemernaacute suacutečinu koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

rc = k[A][B] k - koeficient uacutemernosti je veličina pri danej teplote staacutela a označuje sa ako ryacutechlostnaacute

konštanta Jej hodnota udaacuteva ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C pri jednotkovej koncentraacutecii vyacutechodiskovyacutech laacutetok

[B] - koncentraacutecie priacuteslušnyacutech laacutetok v danom okamihu

Uvažujme o vratnej reakcii ktoraacute prebieha v roztoku medzi vyacutechodiskovyacutemi laacutetkami A a B za vzniku reakčnyacutech produktov C a D

A + B C + D Protismerneacute šiacutepky vyjadrujuacute že reakcia prebieha suacutečasne obidvoma smermi Podľa zaacutekona uacutečinku

hmotnosti platiacute pre ryacutechlosť r+1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky A a B

r+1 = k+1[A][B] a pre ryacutechlosť r-1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky C a D

r-1 = k-1[C][D] Koncentraacutecia jednotlivyacutech laacutetok sa v priebehu reakcie plynulo meniacute rarr musia sa meniť aj ryacutechlosti r+1 a

r-1 Koncentraacutecia vyacutechodiskovyacutech laacutetok A a B sa postupne zmenšuje preto sa ryacutechlosť r+1 znižuje Koncentraacutecia reakčnyacutech produktov C a D sa zvaumlčšuje takže ryacutechlosť r-1 sa zvyšuje Ak sa ryacutechlosti obidvoch protichodnyacutech reakciiacute vyrovnajuacute ustaacuteli sa chemickaacute rovnovaacuteha pri ktorej za časovuacute jednotku vznikne takeacute množstvo reakčnyacutech produktov C a D akeacute sa opaumltovne rozložiacute na vyacutechodiskoveacute laacutetky A a B Z rovnovaacutežnej podmienky r+1 = r-1 vyplyacuteva pre koncentraacutecie všetkyacutech reakčnyacutech zložiek za rovnovaacutežneho stavu vzťah

k+1[A][B] = k-1[C][D] ktoryacute sa mocircže piacutesať v tvare

Taacuteto rovnica vyjadruje že pomer suacutečinu rovnovaacutežnych koncentraacuteciiacute reakčnyacutech produktov a suacutečinu koncentraacuteciiacute vyacutechodiskovyacutech laacutetok maacute za danej teploty konštantnuacute hodnotu (Guldberg-Waagov zaacutekon) Kc - definovanaacute rovnovaacutežnymi koncentraacuteciami a nazyacuteva sa rovnovaacutežna konštanta Jej hodnota pre danuacute chemickuacute reakciu zaacutevisiacute iba od teploty pri ktorej reakcia prebieha

ZAacuteVISLOSŤ RYacuteCHLOSTI REAKCIE OD TEPLOTY Mimoriadne docircležityacutem činiteľom ktoryacute ovplyvňuje ryacutechlosť chemickyacutech reakciiacute je teplota Vzrast ryacutechlosti reakcie so

zvyšovaniacutem teploty je spocircsobenyacute vzrastom ryacutechlosti neusporiadaneacuteho pohybu molekuacutel a tyacutem aj pravdepodobnosť ich vzaacutejomnyacutech zraacutežok Avšak podľa kinetickej teoacuterie plynov je počet zraacutežok uacutemernyacute odmocnine z absoluacutetnej teploty kyacutem ryacutechlosť reakcie rastie s teplotou exponenciaacutelne teda oveľa ryacutechlejšie Tento zdanlivyacute nesuacutelad sa vysvetľuje tyacutem že molekuly mocircžu pri zraacutežke reagovať jedine vtedy ak majuacute určityacute minimaacutelny obsah energie ktoryacute sa nazyacuteva aktivačnaacute energia Ea

Vzťah medzi aktivačnou energiou a reakčnou ryacutechlosťou našiel v r 1899 Arrhenius definovaniacutem ryacutechlostnej konštanty k

k = A e- (Ea RT)

lnk = lnA - EaRT A R a Ea suacute konštanty ktoreacute nezaacutevisia od teploty

R - univerzaacutelna plynovaacute konštanta

Ea - experimentaacutelna aktivačnaacute energia

(nutnaacute energia ktoruacute musiacute mať časticamolekula

aby mohla za danyacutech podmienok vstuacutepiť do

reakcie) [kJmol]

T - absoluacutetna teplota

e - zaacuteklad prirodzeneacuteho logaritmu Arrhenius

lnk = f (1T) tgα = - ЕaR

HETEROGEacuteNNE PROCESY D rarr S rarr R rarr P Charakteristickou črtou postupnyacutech procesov je to že celkovaacute ryacutechlosť procesu je

determinovanaacute ryacutechlosťou najpomalšieho štaacutedia ndash limitujuacutece štaacutedium Ak chceme s intenziacutevniť naacuteslednosť postupnyacutech procesov je nevyhnutne zvyacutešiť ryacutechlosť ich limitujuacutecich štaacutediiacute

Prveacute štaacutedium heterogeacutenneho chemickeacuteho procesu (D) ndash Difuacutezia Difuacutezia ndash samovoľnyacute proces premiestnenia častiacutec z oblasti vyššej koncentraacutecie do oblasti s nižšou koncentraacuteciou na uacutekor ich chaotickeacuteho pohybu Otaacutezka ndash zodpovedaacute tento proces II počiatku termodynamiky

Druheacute štaacutedium heterogeacutenneho procesu (S) ndash proces sorpcie (pohltenia) Absorpcia ndash keď hranica rozdielu faacutez v systeacuteme je kvapalina Adsorpcia ndash na povrchu tuhej laacutetky

Tretie štaacutedium heterogeacutenneho procesu (R) je chemickaacute reakcia medzi absorbovanyacutemiadsorbovanyacutemi molekulami

RYacuteCHLOSŤ PROCESU DIFUacuteZIE JE DEFINOVANAacute PRVYacuteM ZAacuteKONOM FICKA

dn dt = -DS dC dx Fickov zaacutekon je empirickyacute zaacutekon ktoryacute vyjadruje skutočnosť že tok častiacutec cez povrch je priamo

uacutemernyacute koncentračneacutemu gradientu D - difuacutezny koeficient ([D]=m2s-1) je zaacutevislyacute len od teploty analogickyacute ako rovnica Arheniusa

pričom energia aktivaacutecii difuacutezie ED je menšia než energia aktivaacutecie chemickej reakcie EA

Difuacutezia v jednom smere J = -Dpartcpartx Difuacutezia v 3D priestore J = -Dgrad c Priacutebuzneacute zaacutekony Fourierov - tok tepla je uacutemernyacute gradientu teploty Ohmov - elektrickyacute pruacuted je uacutemernyacute rozdielu elektrickyacutech potenciaacutelov Všetky tri zaacutekony suacute empirickeacute a vyjadrujuacute skutočnosť že tok častiacutec (tepla pruacutedu) je lineaacuterne zaacutevislyacute od hnacej sily (z angl driving force) ktoraacute ho vyvolaacuteva

J = Lf f - hnacia sila L-koeficient uacutemernosti

Adolf Fick

ZAacuteKON ZACHOVANIA HMOTNOSTI Experimenty dokaacutezali že hmotnosť uzavretej (izolovanej)

suacutestavy je konštantnaacute a nezaacutevisiacute od zmien ktoreacute v tejto suacutestave prebiehajuacute

Celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v reaktantoch musiacute byť rovnakyacute ako celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v produktoch

Je to jeden z najvyacuteznamnejšiacutech a najvšeobecnejšiacutech priacuterodnyacutech zaacutekonov Pocircvodne ho nezaacutevisle od seba formulovali Lomonosov a Lavoisier ako zaacutekon zachovania vaacutehy laacutetok v chemickyacutech reakciaacutech

Chemickou reakciou hmota nezanikaacute ani nevznikaacute iba meniacute svoju formu

Zaacutekon zachovania hmotnosti sum m = konšt

Michail V Lomonosov

Antoine L Lavoisier

ZAacuteKON STAacuteLYCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov bol objavenyacute v roku 1799 - francuacutezsky chemik Joseph Louis Proust

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov hovoriacute

K tomuto zaacuteveru J L Proust dospel na zaacuteklade synteacutez a analyacutez množstva chemickyacutech zluacutečeniacuten Nezaacutevisle od J L Prousta ho v roku 1803 sformuloval a vysvetlil aj Angličan J Dalton

Zloženie chemickej zluacutečeniny je vždy rovnakeacute a nezaacutevisiacute od spocircsobu priacutepravy danej zluacutečeniny

Joseph L Proust

ZAacuteKON NAacuteSOBNYacuteCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV V roku 1803 J Dalton vyjadril zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov

Zistil že prvky sa mocircžu zlučovať v jednom dvoch alebo viaceryacutech pomeroch svojich hmotnostiacute

Priacuteklad oxidy dusiacuteka N2O ndash oxid dusnyacute N O = 1 0571 NO ndash oxid dusnatyacute N O = 1 1142 pomer 0571 1142 = 1 2 N2O3 ndash oxid dusityacute N O = 1 1713 pomer 0571 1713 = 1 3 Na jednotkovuacute hmotnosť dusiacuteka N v jednotlivyacutech oxidoch pripadaacute určityacute počet jednotiek hmotnosti kysliacuteka O

Ak dva prvky tvoria navzaacutejom niekoľko zluacutečeniacuten hmotnosti jedneacuteho prvku pripadajuacutece v nich na jednu a tuacute istuacute hmotnosť druheacuteho prvku suacute v pomere malyacutech celyacutech čiacutesiel

TERMODYNAMIKA V BIOLOGICKYacuteCH SYSTEacuteMOCH ndash REFERENČNEacute BODY

A Einstein bdquoKlasickaacute termodynamika je jedinaacute univerzaacutelna fyzikaacutelna teoacuteria v ktorej aplikovateľnosť jej zaacutekladnyacutech konceptov nebude nikdy narušenaacuteldquo

AS Eddington bdquoAk Vaša teoacuteria nie je v suacutelade s druhyacutem termodynamickyacutem zaacutekonom tak tuacuteto teoacuteriu nečakaacute nič ineacute len hlbokyacute neuacutespechldquo

MV Volkenstein bdquoFyzikaacutelne uvažovanie o ľubovoľnom systeacuteme vraacutetane biologickeacuteho začiacutena jeho fenomenologickyacutem termodynamickyacutem popisomldquo

Termodynamika študuje transformaacuteciu energie v makroskopickyacutech systeacutemoch a suacutečasne neposkytuje žiadne informaacutecie o mikroskopickom stave hmoty ani o ryacutechlosti procesov v systeacuteme

Termodynamickyacute popis systeacutemu je založenyacute na niekoľkyacutech relatiacutevne jednoduchyacutech zaacutekonoch

TERMODYNAMICKYacute SYSTEacuteM ndash BUNKA ndash ORGAacuteN ndash ORGANIZMUS Pod termodynamickyacutem systeacutemom rozumieme časť vesmiacuteru ktoryacute je ohraničenyacute

nejakou hranicou a je charakterizovanyacute určityacutemi termodynamickyacutemi vlastnosťami ktoreacute sa nazyacutevajuacute stavoveacute veličiny

Bunka ndash orgaacuten ndash organizmus predstavujuacute hranice systeacutemu cez ktoruacute sa mocircže vymieňať laacutetka a energie vo forme tepla a praacutece Biologickeacute systeacutemy suacute otvoreneacute termodynamickeacute systeacutemy ktoreacute vymieňajuacute s okoliacutem laacutetku aj energiu

Homeostaacuteza ndash stav termodynamickej rovnovaacutehy Biologickyacute systeacutem sa nachaacutedza v ustaacutelenom stave (angl steady state) - homeostaze

ak hodnoty termodynamickyacutech parametrov sa nemenia ale existuje tam tok laacutetky a energie medzi systeacutemom a okoliacutem (zdravyacute organizmus)

Tlak Objem Teplota Energia Laacutetkoveacute množstvo

TERMODYNAMICKEacute ZAacuteKONY

Tzv nultyacute zaacutekon termodynamiky (zaacutekon tepelnej rovnovaacutehy)

Ak objekt A je v tepelnej rovnovaacutehe s objektom B a objekt B sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom C tak potom aj objekt C sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom A

Inyacutemi slovami ak termodynamickeacute systeacutemy suacute vo fyzikaacutelnom kontakte tak v rovnovaacutežnom stave je teplota tyacutechto systeacutemov rovnakaacute

I TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ZACHOVANIA ENERGIE) Energia sa mocircže zmeniť z jednej formy na inuacute ale nemocircže samovoľne

vznikať ani zanikať (tento zaacutekon je empirickyacute) I termodynamickyacute zaacutekon daacuteva do suacutevisu teplo (Q) praacutecu (W) a vnuacutetornuacute

energiu (E) systeacutemu

∆ E = Q + W

alebo

d E = dQ + dW Teplo (Q) a praacuteca (W) - formy energie prostredniacutectvom ktoryacutech systeacutem

meniacute svoju vnuacutetornuacute energiu Teplo ndash neusporiadanaacute forma energie Praacuteca ndash usporiadanaacute forma energie (mechanickaacute chemickaacute elektrickaacute)

ENTALPIA Entalpia je stavovaacute funkcia determinujuacuteca teplo ktoreacute sa uvoľniacute resp absorbuje počas

reakcie pri konštantnom tlaku pričom nezaacutevisiacute od konkreacutetneho priebehu reakcie ale len od počiatočneacuteho a konečneacuteho stavu (Hessov zaacutekon)

p = konšt Qp = ∆ H entalpia H = E + pV

Zmeny entalpie A rarr B rArr ∆HAB = HB - HA A rarr B rarr C rArr ∆H = HC - HA = (HC - HB) + (HB - HA) = ∆HAB + HBC ΔH gt 0 - endotermickyacute proces ΔH lt 0 - exotermickyacute proces Štandardnaacute entalpia molekuacutel H0 Entalpia 1 molu molekuacutel pri štandardnyacutech podmienkach (

t=25deg C p=100 kPa) Tieto hodnoty suacute uvedeneacute v tabuľkaacutech Využitie tyacutechto hodnocirct pri určovaniacute zmien entalpie v chemickyacutech reakciaacutech

Reakčneacute teplo (∆HdegR298) sa rovnaacute suacutečtu zlučovaciacutech tepiel produktov (Σνi ∆Hdegzl298PROD) zmenšeneacutemu o suacutečet zlučovaciacutech tepiel reaktantov

(Σνi ∆Hdegzl298REAKT)

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 24: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA

Frekvencia dyacutechania ndash zadaacutevame do AMP pred meraniacutem

Pulzovaacute frekvencia ndash zadaacutevame do AMP pred meraniacutem

Teplota ndash meriame priacutestrojom AMP

PLYNNYacute MESSENGER bdquoH2Sldquo

Glomulaacuterne bunky exprimujuacute cystation gama lyaacutezu (CSE) enzyacutem generujuacuteci H2S Hypoxia indukuje tvorbu H2S excitaacuteciu senzorov a stimuluje dyacutechanie ako odozvu na niacutezku hladinu O2

Bunky karotidneacuteho telieska senzibilneacute na kysliacutek ako aj krvneacute cievy dyacutechacie cesty a nadobličky iniciujuacute životne docircležituacute homeostaacutezu v odpovedi na hypoxiu a hypoxeacutemiu

The Journal of Experimental Biology 211 2727-2734 Published by The Company of Biologists 2008 doi101242jeb010066 Commentary - Hydrogen sulfide and oxygen sensing implications in cardiorespiratory control Kenneth R Olson

PLYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo

Hemoxigenaacuteza 2 (HO-2) štiepi hem na železo Fe biliverdiacuten (BV) a tiež CO v reakcii absoluacutetne zaacutevislej od molekulaacuterneho O2

HO-2 je exprimovanyacute na glomulaacuternych bunkaacutech karotiacutedneho telieska Glomulaacuterne bunky uvolňujuacute exitačneacute transmitery (NTR) zvaumlčšujuacutec tak

stimulaacuteciu nervovyacutech vzruchov karotiacutedneho sinus nervu CO inhibuje uvoľňovanie tyacutechto transmiterov prostredniacutectvom

autokrinneacuteho alebo parakrinneacuteho pocircsobenia na glomulaacuterne bunky Hypoxia teda priamo inhibuje HO-2 aktivitu prostredniacutectvom

zniacuteženia dostupnosti O2 čo vedie k zviacutešenej aktivite karotidneacuteho sinus nervu

PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo Neuronaacutelna NO-syntetaacuteza (nNOS) premieňa L-arginiacuten na NO a citruliacuten (cit)

nNOS je lokalizovanaacute na karotiacutednych siacutenus neuroacutenoch (CSN) ktoreacute majuacute synaptickyacute vstup na glomulaacuternych bunkaacutech

nNOS inhibujuacute akceleraacuteciu stimulaacutecie karotiacutedneho siacutenus nervu prostredniacutectvom odstraacutenenia tonickej inhibiacutecie fyziologickyacutech aktiviacutet pomocou NO na glomulaacuterne bunky NO z karotiacutednych siacutenus neuroacutenov reguluje glomulaacuterne bunky ako spaumltnyacute messenger Hypoxia zvaumlčšuje sekreacuteciu glomulaacuternych buniek a stimulaacuteciu karotidneacuteho siacutenus nervu

CONO ndash HO-2nNOS fyziologicky inhibujuacute aktivity karotidneacuteho telieska

Normoxia verzus

Hypoxia

NO CO H2S ndash PLYNNEacute MESSENGERY ndash AKUacuteTNA REGULAacuteCIA O2 - KAROTIacuteDNE TELIESKO

Molekulaacuterny kysliacutek O2 (označenyacute šiacutepkami )

O2 verzus Tb

U potkanov počas progresiacutevnej hypoxie indukovanej krokovyacutemi zmenami v FIO2 (FIO2 21 17 14 12 a 10) pri teplote okolia Tam 25 15 a 5 degC sa pozorovalo zniacuteženie teploty jadra tela Tb ktoreacute dosahovalo

027 degCmlminkg spotrebovaneacuteho kysliacuteka (VO2) nezaacutevisle na Tam FIO2 ndash frakčnaacute koncentraacutecia kysliacuteka vo vdychovanom vzduchu

Respir Physiol 1994 June 97(1)79-91 Ventilatory and metabolic responses to cold and CO-induced hypoxia in awake rats Gautier H Bonora M

PARAUMBILIKUM Dreň nadobličiek - efektorovyacute orgaacuten sympatikoadrenaacutelneho systeacutemu -

produkuje adrenaliacuten a v menšej miere noradrenaliacuten priamo reaguje na určiteacute stresory - hypoxia a hypoglykeacutemia

Dreň nadobličiek je inervovanaacute senzitiacutevnymi vlaacuteknami spinaacutelnych a vagovyacutech aferentnyacutech neuroacutenov

Dreň nadobličiek sluacuteži aj ako chemosenzor

DREŇ NADOBLIČIEK Chromafiacutenovaacute bunka

Exocytoacuteza

Tyroziacutenovyacute metabolizmus

SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU

Tyroziacuten je metabolizovanyacute na L-DOPA naacutesledne cez dopamiacuten na nor-epinefriacuten Tento proces prebieha za priacutetomnosti molekulaacuterneho kysliacuteka O2 (označeneacute šiacutepkami )

REGULAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU

Nervovaacute regulaacutecia Ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu rovnako ako jeho sila suacute v raacutemci dvoch kardiovaskulaacuternych centier autonoacutemneho nervoveacuteho systeacutemu Tieto centraacute suacute umiestneneacute v hornej časti ventraacutelnej steny predĺženej miechy Hormonaacutelna regulaacutecia Skladaacute sa z dvoch amiacutenovyacutech hormoacutenov - epinefriacutenu (adrenaliacuten) a norepinefriacutenu

(noradrenaliacuten) ktoreacute suacute vylučovaneacute z drene nadobličiek Oba hormoacuteny akcelerujuacute ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu ale pocircsobia v rocircznych

podmienkach Epinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep počas bdquonuacutedzovyacutechldquo podmienok zatiaľčo norepinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep za normaacutelnych podmienok

ZAacuteKONY

POUŽITEacute PRI VYacutePOČTE

CHEMICKYacuteCH A FYZIOLOGICKYacuteCH

PARAMETROV KRVI

A JEDNOTLIVYacuteCH ORGAacuteNOV

RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY Fyzikaacutelna cheacutemia skuacutema ryacutechlosti prebiehajuacutecich chemickyacutech zmien (reakcii) a faktory vplyacutevajuacutece na

tuacuteto ryacutechlosť ndash chemickaacute kinetika

aA + bB rarr dD + fF Všeobecne sa akceptuje pojem že ryacutechlosť charakterizujeme zmenou parametra v čase Pri chemickej

reakcii prebieha zmena množstva laacutetok ni Ak chceme vedieť či danaacute reakcia prebieha v reaktore ndash bunke

Molaacuterna koncentracia Сi = niV Potom ryacutechlosť chemickej reakcii i-komponentu ri - sa doteraz nazyacutevala reakčnou ryacutechlosťou V suacutečasnosti sa pre tuacuteto veličinu zaviedlo označenie

ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky A a zaacutevisiacute od povahy reagujuacutecich laacutetok (skupenstvo) od teploty a od koncentraacutecie V reakčnej kinetike sa zaviedol spocircsob vyjadrovať chemickeacute rovnice v anulovanom tvare ktoryacute vo

všeobecnosti maacute tvar

νAA + νBB + νDD + = 0 ν - stechiometrickyacute koeficient pri vyacutechodickovyacutech laacutetkach majuacute (-) hodnotu

LAacuteTKA ndash SUacuteSTAVA

Jednou z foriem existencie hmoty je laacutetka Laacutetka sa skladaacute z častiacutec ktoreacute majuacute určituacute pokojovuacute hmotnosť alebo inak za laacutetku považujeme suacutebor elementaacuternych častiacutec (elektroacutenov protoacutenov neutroacutenov a i) zoskupenia atoacutemov molekuacutel a ioacutenov koloidneacute častice a rocirczne makroskopickeacute uacutetvary v rozličnyacutech skupenskyacutech stavoch

Množstvo laacutetky priestorovo ohraničeneacute vyznačujuacutece sa určityacutem geometrickyacutem tvarom je teleso

Suacutestava (systeacutem) je časť priestoru oddelenaacute od okolia skutočnyacutem alebo myslenyacutem rozhraniacutem V suacutestave mocircže byť laacutetka alebo zmes chemickyacutech laacutetok ktoreacute predstavujuacute jej zložky Suacutestava je definovanaacute tyacutem že udaacuteme čo do nej patriacute Suacutestavy mocircžu byť homogeacutenne alebo heterogeacutenne

Faacuteza je homogeacutenna časť heterogeacutennej suacutestavy od inej časti fyzikaacutelne oddelenaacute a ohraničenaacute rozhraniacutem

Chemicky čistaacute laacutetka alebo chemickeacute indiviacuteduum je chemickaacute laacutetka určityacutech fyzikaacutelnych a chemickyacutech vlastnostiacute ktoreacute sa nemenia a jeho zloženie je vyjadreneacute chemickyacutem vzorcom

ZAacuteKON UacuteČINKU HMOTNOSTI (GULDBERG-WAAGOV ZAacuteKON) zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

homogeacutenna reakcia v plynnej faacuteze alebo v roztoku

A + B rarr C Ak maacute taacuteto reakcia prebiehať je nevyhnutneacute aby sa častice laacutetok A a B stretli Ryacutechlosť

priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C bude prirodzene tyacutem vyššia čiacutem tieto stretnutia bude častejšie (aktiacutevna zražka) Ak zvyacutešime n-kraacutet koncentraacuteciu laacutetky A (alebo B) pri nezmenenej koncentraacutecii laacutetky B (alebo A) zvyacutešime n-kraacutet aj pravdepodobnosť stretnutia častiacutec A a B a ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C sa n-kraacutet zvyacuteši Ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C je priamo uacutemernaacute suacutečinu koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

rc = k[A][B] k - koeficient uacutemernosti je veličina pri danej teplote staacutela a označuje sa ako ryacutechlostnaacute

konštanta Jej hodnota udaacuteva ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C pri jednotkovej koncentraacutecii vyacutechodiskovyacutech laacutetok

[B] - koncentraacutecie priacuteslušnyacutech laacutetok v danom okamihu

Uvažujme o vratnej reakcii ktoraacute prebieha v roztoku medzi vyacutechodiskovyacutemi laacutetkami A a B za vzniku reakčnyacutech produktov C a D

A + B C + D Protismerneacute šiacutepky vyjadrujuacute že reakcia prebieha suacutečasne obidvoma smermi Podľa zaacutekona uacutečinku

hmotnosti platiacute pre ryacutechlosť r+1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky A a B

r+1 = k+1[A][B] a pre ryacutechlosť r-1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky C a D

r-1 = k-1[C][D] Koncentraacutecia jednotlivyacutech laacutetok sa v priebehu reakcie plynulo meniacute rarr musia sa meniť aj ryacutechlosti r+1 a

r-1 Koncentraacutecia vyacutechodiskovyacutech laacutetok A a B sa postupne zmenšuje preto sa ryacutechlosť r+1 znižuje Koncentraacutecia reakčnyacutech produktov C a D sa zvaumlčšuje takže ryacutechlosť r-1 sa zvyšuje Ak sa ryacutechlosti obidvoch protichodnyacutech reakciiacute vyrovnajuacute ustaacuteli sa chemickaacute rovnovaacuteha pri ktorej za časovuacute jednotku vznikne takeacute množstvo reakčnyacutech produktov C a D akeacute sa opaumltovne rozložiacute na vyacutechodiskoveacute laacutetky A a B Z rovnovaacutežnej podmienky r+1 = r-1 vyplyacuteva pre koncentraacutecie všetkyacutech reakčnyacutech zložiek za rovnovaacutežneho stavu vzťah

k+1[A][B] = k-1[C][D] ktoryacute sa mocircže piacutesať v tvare

Taacuteto rovnica vyjadruje že pomer suacutečinu rovnovaacutežnych koncentraacuteciiacute reakčnyacutech produktov a suacutečinu koncentraacuteciiacute vyacutechodiskovyacutech laacutetok maacute za danej teploty konštantnuacute hodnotu (Guldberg-Waagov zaacutekon) Kc - definovanaacute rovnovaacutežnymi koncentraacuteciami a nazyacuteva sa rovnovaacutežna konštanta Jej hodnota pre danuacute chemickuacute reakciu zaacutevisiacute iba od teploty pri ktorej reakcia prebieha

ZAacuteVISLOSŤ RYacuteCHLOSTI REAKCIE OD TEPLOTY Mimoriadne docircležityacutem činiteľom ktoryacute ovplyvňuje ryacutechlosť chemickyacutech reakciiacute je teplota Vzrast ryacutechlosti reakcie so

zvyšovaniacutem teploty je spocircsobenyacute vzrastom ryacutechlosti neusporiadaneacuteho pohybu molekuacutel a tyacutem aj pravdepodobnosť ich vzaacutejomnyacutech zraacutežok Avšak podľa kinetickej teoacuterie plynov je počet zraacutežok uacutemernyacute odmocnine z absoluacutetnej teploty kyacutem ryacutechlosť reakcie rastie s teplotou exponenciaacutelne teda oveľa ryacutechlejšie Tento zdanlivyacute nesuacutelad sa vysvetľuje tyacutem že molekuly mocircžu pri zraacutežke reagovať jedine vtedy ak majuacute určityacute minimaacutelny obsah energie ktoryacute sa nazyacuteva aktivačnaacute energia Ea

Vzťah medzi aktivačnou energiou a reakčnou ryacutechlosťou našiel v r 1899 Arrhenius definovaniacutem ryacutechlostnej konštanty k

k = A e- (Ea RT)

lnk = lnA - EaRT A R a Ea suacute konštanty ktoreacute nezaacutevisia od teploty

R - univerzaacutelna plynovaacute konštanta

Ea - experimentaacutelna aktivačnaacute energia

(nutnaacute energia ktoruacute musiacute mať časticamolekula

aby mohla za danyacutech podmienok vstuacutepiť do

reakcie) [kJmol]

T - absoluacutetna teplota

e - zaacuteklad prirodzeneacuteho logaritmu Arrhenius

lnk = f (1T) tgα = - ЕaR

HETEROGEacuteNNE PROCESY D rarr S rarr R rarr P Charakteristickou črtou postupnyacutech procesov je to že celkovaacute ryacutechlosť procesu je

determinovanaacute ryacutechlosťou najpomalšieho štaacutedia ndash limitujuacutece štaacutedium Ak chceme s intenziacutevniť naacuteslednosť postupnyacutech procesov je nevyhnutne zvyacutešiť ryacutechlosť ich limitujuacutecich štaacutediiacute

Prveacute štaacutedium heterogeacutenneho chemickeacuteho procesu (D) ndash Difuacutezia Difuacutezia ndash samovoľnyacute proces premiestnenia častiacutec z oblasti vyššej koncentraacutecie do oblasti s nižšou koncentraacuteciou na uacutekor ich chaotickeacuteho pohybu Otaacutezka ndash zodpovedaacute tento proces II počiatku termodynamiky

Druheacute štaacutedium heterogeacutenneho procesu (S) ndash proces sorpcie (pohltenia) Absorpcia ndash keď hranica rozdielu faacutez v systeacuteme je kvapalina Adsorpcia ndash na povrchu tuhej laacutetky

Tretie štaacutedium heterogeacutenneho procesu (R) je chemickaacute reakcia medzi absorbovanyacutemiadsorbovanyacutemi molekulami

RYacuteCHLOSŤ PROCESU DIFUacuteZIE JE DEFINOVANAacute PRVYacuteM ZAacuteKONOM FICKA

dn dt = -DS dC dx Fickov zaacutekon je empirickyacute zaacutekon ktoryacute vyjadruje skutočnosť že tok častiacutec cez povrch je priamo

uacutemernyacute koncentračneacutemu gradientu D - difuacutezny koeficient ([D]=m2s-1) je zaacutevislyacute len od teploty analogickyacute ako rovnica Arheniusa

pričom energia aktivaacutecii difuacutezie ED je menšia než energia aktivaacutecie chemickej reakcie EA

Difuacutezia v jednom smere J = -Dpartcpartx Difuacutezia v 3D priestore J = -Dgrad c Priacutebuzneacute zaacutekony Fourierov - tok tepla je uacutemernyacute gradientu teploty Ohmov - elektrickyacute pruacuted je uacutemernyacute rozdielu elektrickyacutech potenciaacutelov Všetky tri zaacutekony suacute empirickeacute a vyjadrujuacute skutočnosť že tok častiacutec (tepla pruacutedu) je lineaacuterne zaacutevislyacute od hnacej sily (z angl driving force) ktoraacute ho vyvolaacuteva

J = Lf f - hnacia sila L-koeficient uacutemernosti

Adolf Fick

ZAacuteKON ZACHOVANIA HMOTNOSTI Experimenty dokaacutezali že hmotnosť uzavretej (izolovanej)

suacutestavy je konštantnaacute a nezaacutevisiacute od zmien ktoreacute v tejto suacutestave prebiehajuacute

Celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v reaktantoch musiacute byť rovnakyacute ako celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v produktoch

Je to jeden z najvyacuteznamnejšiacutech a najvšeobecnejšiacutech priacuterodnyacutech zaacutekonov Pocircvodne ho nezaacutevisle od seba formulovali Lomonosov a Lavoisier ako zaacutekon zachovania vaacutehy laacutetok v chemickyacutech reakciaacutech

Chemickou reakciou hmota nezanikaacute ani nevznikaacute iba meniacute svoju formu

Zaacutekon zachovania hmotnosti sum m = konšt

Michail V Lomonosov

Antoine L Lavoisier

ZAacuteKON STAacuteLYCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov bol objavenyacute v roku 1799 - francuacutezsky chemik Joseph Louis Proust

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov hovoriacute

K tomuto zaacuteveru J L Proust dospel na zaacuteklade synteacutez a analyacutez množstva chemickyacutech zluacutečeniacuten Nezaacutevisle od J L Prousta ho v roku 1803 sformuloval a vysvetlil aj Angličan J Dalton

Zloženie chemickej zluacutečeniny je vždy rovnakeacute a nezaacutevisiacute od spocircsobu priacutepravy danej zluacutečeniny

Joseph L Proust

ZAacuteKON NAacuteSOBNYacuteCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV V roku 1803 J Dalton vyjadril zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov

Zistil že prvky sa mocircžu zlučovať v jednom dvoch alebo viaceryacutech pomeroch svojich hmotnostiacute

Priacuteklad oxidy dusiacuteka N2O ndash oxid dusnyacute N O = 1 0571 NO ndash oxid dusnatyacute N O = 1 1142 pomer 0571 1142 = 1 2 N2O3 ndash oxid dusityacute N O = 1 1713 pomer 0571 1713 = 1 3 Na jednotkovuacute hmotnosť dusiacuteka N v jednotlivyacutech oxidoch pripadaacute určityacute počet jednotiek hmotnosti kysliacuteka O

Ak dva prvky tvoria navzaacutejom niekoľko zluacutečeniacuten hmotnosti jedneacuteho prvku pripadajuacutece v nich na jednu a tuacute istuacute hmotnosť druheacuteho prvku suacute v pomere malyacutech celyacutech čiacutesiel

TERMODYNAMIKA V BIOLOGICKYacuteCH SYSTEacuteMOCH ndash REFERENČNEacute BODY

A Einstein bdquoKlasickaacute termodynamika je jedinaacute univerzaacutelna fyzikaacutelna teoacuteria v ktorej aplikovateľnosť jej zaacutekladnyacutech konceptov nebude nikdy narušenaacuteldquo

AS Eddington bdquoAk Vaša teoacuteria nie je v suacutelade s druhyacutem termodynamickyacutem zaacutekonom tak tuacuteto teoacuteriu nečakaacute nič ineacute len hlbokyacute neuacutespechldquo

MV Volkenstein bdquoFyzikaacutelne uvažovanie o ľubovoľnom systeacuteme vraacutetane biologickeacuteho začiacutena jeho fenomenologickyacutem termodynamickyacutem popisomldquo

Termodynamika študuje transformaacuteciu energie v makroskopickyacutech systeacutemoch a suacutečasne neposkytuje žiadne informaacutecie o mikroskopickom stave hmoty ani o ryacutechlosti procesov v systeacuteme

Termodynamickyacute popis systeacutemu je založenyacute na niekoľkyacutech relatiacutevne jednoduchyacutech zaacutekonoch

TERMODYNAMICKYacute SYSTEacuteM ndash BUNKA ndash ORGAacuteN ndash ORGANIZMUS Pod termodynamickyacutem systeacutemom rozumieme časť vesmiacuteru ktoryacute je ohraničenyacute

nejakou hranicou a je charakterizovanyacute určityacutemi termodynamickyacutemi vlastnosťami ktoreacute sa nazyacutevajuacute stavoveacute veličiny

Bunka ndash orgaacuten ndash organizmus predstavujuacute hranice systeacutemu cez ktoruacute sa mocircže vymieňať laacutetka a energie vo forme tepla a praacutece Biologickeacute systeacutemy suacute otvoreneacute termodynamickeacute systeacutemy ktoreacute vymieňajuacute s okoliacutem laacutetku aj energiu

Homeostaacuteza ndash stav termodynamickej rovnovaacutehy Biologickyacute systeacutem sa nachaacutedza v ustaacutelenom stave (angl steady state) - homeostaze

ak hodnoty termodynamickyacutech parametrov sa nemenia ale existuje tam tok laacutetky a energie medzi systeacutemom a okoliacutem (zdravyacute organizmus)

Tlak Objem Teplota Energia Laacutetkoveacute množstvo

TERMODYNAMICKEacute ZAacuteKONY

Tzv nultyacute zaacutekon termodynamiky (zaacutekon tepelnej rovnovaacutehy)

Ak objekt A je v tepelnej rovnovaacutehe s objektom B a objekt B sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom C tak potom aj objekt C sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom A

Inyacutemi slovami ak termodynamickeacute systeacutemy suacute vo fyzikaacutelnom kontakte tak v rovnovaacutežnom stave je teplota tyacutechto systeacutemov rovnakaacute

I TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ZACHOVANIA ENERGIE) Energia sa mocircže zmeniť z jednej formy na inuacute ale nemocircže samovoľne

vznikať ani zanikať (tento zaacutekon je empirickyacute) I termodynamickyacute zaacutekon daacuteva do suacutevisu teplo (Q) praacutecu (W) a vnuacutetornuacute

energiu (E) systeacutemu

∆ E = Q + W

alebo

d E = dQ + dW Teplo (Q) a praacuteca (W) - formy energie prostredniacutectvom ktoryacutech systeacutem

meniacute svoju vnuacutetornuacute energiu Teplo ndash neusporiadanaacute forma energie Praacuteca ndash usporiadanaacute forma energie (mechanickaacute chemickaacute elektrickaacute)

ENTALPIA Entalpia je stavovaacute funkcia determinujuacuteca teplo ktoreacute sa uvoľniacute resp absorbuje počas

reakcie pri konštantnom tlaku pričom nezaacutevisiacute od konkreacutetneho priebehu reakcie ale len od počiatočneacuteho a konečneacuteho stavu (Hessov zaacutekon)

p = konšt Qp = ∆ H entalpia H = E + pV

Zmeny entalpie A rarr B rArr ∆HAB = HB - HA A rarr B rarr C rArr ∆H = HC - HA = (HC - HB) + (HB - HA) = ∆HAB + HBC ΔH gt 0 - endotermickyacute proces ΔH lt 0 - exotermickyacute proces Štandardnaacute entalpia molekuacutel H0 Entalpia 1 molu molekuacutel pri štandardnyacutech podmienkach (

t=25deg C p=100 kPa) Tieto hodnoty suacute uvedeneacute v tabuľkaacutech Využitie tyacutechto hodnocirct pri určovaniacute zmien entalpie v chemickyacutech reakciaacutech

Reakčneacute teplo (∆HdegR298) sa rovnaacute suacutečtu zlučovaciacutech tepiel produktov (Σνi ∆Hdegzl298PROD) zmenšeneacutemu o suacutečet zlučovaciacutech tepiel reaktantov

(Σνi ∆Hdegzl298REAKT)

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 25: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

PLYNNYacute MESSENGER bdquoH2Sldquo

Glomulaacuterne bunky exprimujuacute cystation gama lyaacutezu (CSE) enzyacutem generujuacuteci H2S Hypoxia indukuje tvorbu H2S excitaacuteciu senzorov a stimuluje dyacutechanie ako odozvu na niacutezku hladinu O2

Bunky karotidneacuteho telieska senzibilneacute na kysliacutek ako aj krvneacute cievy dyacutechacie cesty a nadobličky iniciujuacute životne docircležituacute homeostaacutezu v odpovedi na hypoxiu a hypoxeacutemiu

The Journal of Experimental Biology 211 2727-2734 Published by The Company of Biologists 2008 doi101242jeb010066 Commentary - Hydrogen sulfide and oxygen sensing implications in cardiorespiratory control Kenneth R Olson

PLYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo

Hemoxigenaacuteza 2 (HO-2) štiepi hem na železo Fe biliverdiacuten (BV) a tiež CO v reakcii absoluacutetne zaacutevislej od molekulaacuterneho O2

HO-2 je exprimovanyacute na glomulaacuternych bunkaacutech karotiacutedneho telieska Glomulaacuterne bunky uvolňujuacute exitačneacute transmitery (NTR) zvaumlčšujuacutec tak

stimulaacuteciu nervovyacutech vzruchov karotiacutedneho sinus nervu CO inhibuje uvoľňovanie tyacutechto transmiterov prostredniacutectvom

autokrinneacuteho alebo parakrinneacuteho pocircsobenia na glomulaacuterne bunky Hypoxia teda priamo inhibuje HO-2 aktivitu prostredniacutectvom

zniacuteženia dostupnosti O2 čo vedie k zviacutešenej aktivite karotidneacuteho sinus nervu

PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo Neuronaacutelna NO-syntetaacuteza (nNOS) premieňa L-arginiacuten na NO a citruliacuten (cit)

nNOS je lokalizovanaacute na karotiacutednych siacutenus neuroacutenoch (CSN) ktoreacute majuacute synaptickyacute vstup na glomulaacuternych bunkaacutech

nNOS inhibujuacute akceleraacuteciu stimulaacutecie karotiacutedneho siacutenus nervu prostredniacutectvom odstraacutenenia tonickej inhibiacutecie fyziologickyacutech aktiviacutet pomocou NO na glomulaacuterne bunky NO z karotiacutednych siacutenus neuroacutenov reguluje glomulaacuterne bunky ako spaumltnyacute messenger Hypoxia zvaumlčšuje sekreacuteciu glomulaacuternych buniek a stimulaacuteciu karotidneacuteho siacutenus nervu

CONO ndash HO-2nNOS fyziologicky inhibujuacute aktivity karotidneacuteho telieska

Normoxia verzus

Hypoxia

NO CO H2S ndash PLYNNEacute MESSENGERY ndash AKUacuteTNA REGULAacuteCIA O2 - KAROTIacuteDNE TELIESKO

Molekulaacuterny kysliacutek O2 (označenyacute šiacutepkami )

O2 verzus Tb

U potkanov počas progresiacutevnej hypoxie indukovanej krokovyacutemi zmenami v FIO2 (FIO2 21 17 14 12 a 10) pri teplote okolia Tam 25 15 a 5 degC sa pozorovalo zniacuteženie teploty jadra tela Tb ktoreacute dosahovalo

027 degCmlminkg spotrebovaneacuteho kysliacuteka (VO2) nezaacutevisle na Tam FIO2 ndash frakčnaacute koncentraacutecia kysliacuteka vo vdychovanom vzduchu

Respir Physiol 1994 June 97(1)79-91 Ventilatory and metabolic responses to cold and CO-induced hypoxia in awake rats Gautier H Bonora M

PARAUMBILIKUM Dreň nadobličiek - efektorovyacute orgaacuten sympatikoadrenaacutelneho systeacutemu -

produkuje adrenaliacuten a v menšej miere noradrenaliacuten priamo reaguje na určiteacute stresory - hypoxia a hypoglykeacutemia

Dreň nadobličiek je inervovanaacute senzitiacutevnymi vlaacuteknami spinaacutelnych a vagovyacutech aferentnyacutech neuroacutenov

Dreň nadobličiek sluacuteži aj ako chemosenzor

DREŇ NADOBLIČIEK Chromafiacutenovaacute bunka

Exocytoacuteza

Tyroziacutenovyacute metabolizmus

SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU

Tyroziacuten je metabolizovanyacute na L-DOPA naacutesledne cez dopamiacuten na nor-epinefriacuten Tento proces prebieha za priacutetomnosti molekulaacuterneho kysliacuteka O2 (označeneacute šiacutepkami )

REGULAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU

Nervovaacute regulaacutecia Ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu rovnako ako jeho sila suacute v raacutemci dvoch kardiovaskulaacuternych centier autonoacutemneho nervoveacuteho systeacutemu Tieto centraacute suacute umiestneneacute v hornej časti ventraacutelnej steny predĺženej miechy Hormonaacutelna regulaacutecia Skladaacute sa z dvoch amiacutenovyacutech hormoacutenov - epinefriacutenu (adrenaliacuten) a norepinefriacutenu

(noradrenaliacuten) ktoreacute suacute vylučovaneacute z drene nadobličiek Oba hormoacuteny akcelerujuacute ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu ale pocircsobia v rocircznych

podmienkach Epinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep počas bdquonuacutedzovyacutechldquo podmienok zatiaľčo norepinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep za normaacutelnych podmienok

ZAacuteKONY

POUŽITEacute PRI VYacutePOČTE

CHEMICKYacuteCH A FYZIOLOGICKYacuteCH

PARAMETROV KRVI

A JEDNOTLIVYacuteCH ORGAacuteNOV

RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY Fyzikaacutelna cheacutemia skuacutema ryacutechlosti prebiehajuacutecich chemickyacutech zmien (reakcii) a faktory vplyacutevajuacutece na

tuacuteto ryacutechlosť ndash chemickaacute kinetika

aA + bB rarr dD + fF Všeobecne sa akceptuje pojem že ryacutechlosť charakterizujeme zmenou parametra v čase Pri chemickej

reakcii prebieha zmena množstva laacutetok ni Ak chceme vedieť či danaacute reakcia prebieha v reaktore ndash bunke

Molaacuterna koncentracia Сi = niV Potom ryacutechlosť chemickej reakcii i-komponentu ri - sa doteraz nazyacutevala reakčnou ryacutechlosťou V suacutečasnosti sa pre tuacuteto veličinu zaviedlo označenie

ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky A a zaacutevisiacute od povahy reagujuacutecich laacutetok (skupenstvo) od teploty a od koncentraacutecie V reakčnej kinetike sa zaviedol spocircsob vyjadrovať chemickeacute rovnice v anulovanom tvare ktoryacute vo

všeobecnosti maacute tvar

νAA + νBB + νDD + = 0 ν - stechiometrickyacute koeficient pri vyacutechodickovyacutech laacutetkach majuacute (-) hodnotu

LAacuteTKA ndash SUacuteSTAVA

Jednou z foriem existencie hmoty je laacutetka Laacutetka sa skladaacute z častiacutec ktoreacute majuacute určituacute pokojovuacute hmotnosť alebo inak za laacutetku považujeme suacutebor elementaacuternych častiacutec (elektroacutenov protoacutenov neutroacutenov a i) zoskupenia atoacutemov molekuacutel a ioacutenov koloidneacute častice a rocirczne makroskopickeacute uacutetvary v rozličnyacutech skupenskyacutech stavoch

Množstvo laacutetky priestorovo ohraničeneacute vyznačujuacutece sa určityacutem geometrickyacutem tvarom je teleso

Suacutestava (systeacutem) je časť priestoru oddelenaacute od okolia skutočnyacutem alebo myslenyacutem rozhraniacutem V suacutestave mocircže byť laacutetka alebo zmes chemickyacutech laacutetok ktoreacute predstavujuacute jej zložky Suacutestava je definovanaacute tyacutem že udaacuteme čo do nej patriacute Suacutestavy mocircžu byť homogeacutenne alebo heterogeacutenne

Faacuteza je homogeacutenna časť heterogeacutennej suacutestavy od inej časti fyzikaacutelne oddelenaacute a ohraničenaacute rozhraniacutem

Chemicky čistaacute laacutetka alebo chemickeacute indiviacuteduum je chemickaacute laacutetka určityacutech fyzikaacutelnych a chemickyacutech vlastnostiacute ktoreacute sa nemenia a jeho zloženie je vyjadreneacute chemickyacutem vzorcom

ZAacuteKON UacuteČINKU HMOTNOSTI (GULDBERG-WAAGOV ZAacuteKON) zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

homogeacutenna reakcia v plynnej faacuteze alebo v roztoku

A + B rarr C Ak maacute taacuteto reakcia prebiehať je nevyhnutneacute aby sa častice laacutetok A a B stretli Ryacutechlosť

priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C bude prirodzene tyacutem vyššia čiacutem tieto stretnutia bude častejšie (aktiacutevna zražka) Ak zvyacutešime n-kraacutet koncentraacuteciu laacutetky A (alebo B) pri nezmenenej koncentraacutecii laacutetky B (alebo A) zvyacutešime n-kraacutet aj pravdepodobnosť stretnutia častiacutec A a B a ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C sa n-kraacutet zvyacuteši Ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C je priamo uacutemernaacute suacutečinu koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

rc = k[A][B] k - koeficient uacutemernosti je veličina pri danej teplote staacutela a označuje sa ako ryacutechlostnaacute

konštanta Jej hodnota udaacuteva ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C pri jednotkovej koncentraacutecii vyacutechodiskovyacutech laacutetok

[B] - koncentraacutecie priacuteslušnyacutech laacutetok v danom okamihu

Uvažujme o vratnej reakcii ktoraacute prebieha v roztoku medzi vyacutechodiskovyacutemi laacutetkami A a B za vzniku reakčnyacutech produktov C a D

A + B C + D Protismerneacute šiacutepky vyjadrujuacute že reakcia prebieha suacutečasne obidvoma smermi Podľa zaacutekona uacutečinku

hmotnosti platiacute pre ryacutechlosť r+1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky A a B

r+1 = k+1[A][B] a pre ryacutechlosť r-1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky C a D

r-1 = k-1[C][D] Koncentraacutecia jednotlivyacutech laacutetok sa v priebehu reakcie plynulo meniacute rarr musia sa meniť aj ryacutechlosti r+1 a

r-1 Koncentraacutecia vyacutechodiskovyacutech laacutetok A a B sa postupne zmenšuje preto sa ryacutechlosť r+1 znižuje Koncentraacutecia reakčnyacutech produktov C a D sa zvaumlčšuje takže ryacutechlosť r-1 sa zvyšuje Ak sa ryacutechlosti obidvoch protichodnyacutech reakciiacute vyrovnajuacute ustaacuteli sa chemickaacute rovnovaacuteha pri ktorej za časovuacute jednotku vznikne takeacute množstvo reakčnyacutech produktov C a D akeacute sa opaumltovne rozložiacute na vyacutechodiskoveacute laacutetky A a B Z rovnovaacutežnej podmienky r+1 = r-1 vyplyacuteva pre koncentraacutecie všetkyacutech reakčnyacutech zložiek za rovnovaacutežneho stavu vzťah

k+1[A][B] = k-1[C][D] ktoryacute sa mocircže piacutesať v tvare

Taacuteto rovnica vyjadruje že pomer suacutečinu rovnovaacutežnych koncentraacuteciiacute reakčnyacutech produktov a suacutečinu koncentraacuteciiacute vyacutechodiskovyacutech laacutetok maacute za danej teploty konštantnuacute hodnotu (Guldberg-Waagov zaacutekon) Kc - definovanaacute rovnovaacutežnymi koncentraacuteciami a nazyacuteva sa rovnovaacutežna konštanta Jej hodnota pre danuacute chemickuacute reakciu zaacutevisiacute iba od teploty pri ktorej reakcia prebieha

ZAacuteVISLOSŤ RYacuteCHLOSTI REAKCIE OD TEPLOTY Mimoriadne docircležityacutem činiteľom ktoryacute ovplyvňuje ryacutechlosť chemickyacutech reakciiacute je teplota Vzrast ryacutechlosti reakcie so

zvyšovaniacutem teploty je spocircsobenyacute vzrastom ryacutechlosti neusporiadaneacuteho pohybu molekuacutel a tyacutem aj pravdepodobnosť ich vzaacutejomnyacutech zraacutežok Avšak podľa kinetickej teoacuterie plynov je počet zraacutežok uacutemernyacute odmocnine z absoluacutetnej teploty kyacutem ryacutechlosť reakcie rastie s teplotou exponenciaacutelne teda oveľa ryacutechlejšie Tento zdanlivyacute nesuacutelad sa vysvetľuje tyacutem že molekuly mocircžu pri zraacutežke reagovať jedine vtedy ak majuacute určityacute minimaacutelny obsah energie ktoryacute sa nazyacuteva aktivačnaacute energia Ea

Vzťah medzi aktivačnou energiou a reakčnou ryacutechlosťou našiel v r 1899 Arrhenius definovaniacutem ryacutechlostnej konštanty k

k = A e- (Ea RT)

lnk = lnA - EaRT A R a Ea suacute konštanty ktoreacute nezaacutevisia od teploty

R - univerzaacutelna plynovaacute konštanta

Ea - experimentaacutelna aktivačnaacute energia

(nutnaacute energia ktoruacute musiacute mať časticamolekula

aby mohla za danyacutech podmienok vstuacutepiť do

reakcie) [kJmol]

T - absoluacutetna teplota

e - zaacuteklad prirodzeneacuteho logaritmu Arrhenius

lnk = f (1T) tgα = - ЕaR

HETEROGEacuteNNE PROCESY D rarr S rarr R rarr P Charakteristickou črtou postupnyacutech procesov je to že celkovaacute ryacutechlosť procesu je

determinovanaacute ryacutechlosťou najpomalšieho štaacutedia ndash limitujuacutece štaacutedium Ak chceme s intenziacutevniť naacuteslednosť postupnyacutech procesov je nevyhnutne zvyacutešiť ryacutechlosť ich limitujuacutecich štaacutediiacute

Prveacute štaacutedium heterogeacutenneho chemickeacuteho procesu (D) ndash Difuacutezia Difuacutezia ndash samovoľnyacute proces premiestnenia častiacutec z oblasti vyššej koncentraacutecie do oblasti s nižšou koncentraacuteciou na uacutekor ich chaotickeacuteho pohybu Otaacutezka ndash zodpovedaacute tento proces II počiatku termodynamiky

Druheacute štaacutedium heterogeacutenneho procesu (S) ndash proces sorpcie (pohltenia) Absorpcia ndash keď hranica rozdielu faacutez v systeacuteme je kvapalina Adsorpcia ndash na povrchu tuhej laacutetky

Tretie štaacutedium heterogeacutenneho procesu (R) je chemickaacute reakcia medzi absorbovanyacutemiadsorbovanyacutemi molekulami

RYacuteCHLOSŤ PROCESU DIFUacuteZIE JE DEFINOVANAacute PRVYacuteM ZAacuteKONOM FICKA

dn dt = -DS dC dx Fickov zaacutekon je empirickyacute zaacutekon ktoryacute vyjadruje skutočnosť že tok častiacutec cez povrch je priamo

uacutemernyacute koncentračneacutemu gradientu D - difuacutezny koeficient ([D]=m2s-1) je zaacutevislyacute len od teploty analogickyacute ako rovnica Arheniusa

pričom energia aktivaacutecii difuacutezie ED je menšia než energia aktivaacutecie chemickej reakcie EA

Difuacutezia v jednom smere J = -Dpartcpartx Difuacutezia v 3D priestore J = -Dgrad c Priacutebuzneacute zaacutekony Fourierov - tok tepla je uacutemernyacute gradientu teploty Ohmov - elektrickyacute pruacuted je uacutemernyacute rozdielu elektrickyacutech potenciaacutelov Všetky tri zaacutekony suacute empirickeacute a vyjadrujuacute skutočnosť že tok častiacutec (tepla pruacutedu) je lineaacuterne zaacutevislyacute od hnacej sily (z angl driving force) ktoraacute ho vyvolaacuteva

J = Lf f - hnacia sila L-koeficient uacutemernosti

Adolf Fick

ZAacuteKON ZACHOVANIA HMOTNOSTI Experimenty dokaacutezali že hmotnosť uzavretej (izolovanej)

suacutestavy je konštantnaacute a nezaacutevisiacute od zmien ktoreacute v tejto suacutestave prebiehajuacute

Celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v reaktantoch musiacute byť rovnakyacute ako celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v produktoch

Je to jeden z najvyacuteznamnejšiacutech a najvšeobecnejšiacutech priacuterodnyacutech zaacutekonov Pocircvodne ho nezaacutevisle od seba formulovali Lomonosov a Lavoisier ako zaacutekon zachovania vaacutehy laacutetok v chemickyacutech reakciaacutech

Chemickou reakciou hmota nezanikaacute ani nevznikaacute iba meniacute svoju formu

Zaacutekon zachovania hmotnosti sum m = konšt

Michail V Lomonosov

Antoine L Lavoisier

ZAacuteKON STAacuteLYCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov bol objavenyacute v roku 1799 - francuacutezsky chemik Joseph Louis Proust

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov hovoriacute

K tomuto zaacuteveru J L Proust dospel na zaacuteklade synteacutez a analyacutez množstva chemickyacutech zluacutečeniacuten Nezaacutevisle od J L Prousta ho v roku 1803 sformuloval a vysvetlil aj Angličan J Dalton

Zloženie chemickej zluacutečeniny je vždy rovnakeacute a nezaacutevisiacute od spocircsobu priacutepravy danej zluacutečeniny

Joseph L Proust

ZAacuteKON NAacuteSOBNYacuteCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV V roku 1803 J Dalton vyjadril zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov

Zistil že prvky sa mocircžu zlučovať v jednom dvoch alebo viaceryacutech pomeroch svojich hmotnostiacute

Priacuteklad oxidy dusiacuteka N2O ndash oxid dusnyacute N O = 1 0571 NO ndash oxid dusnatyacute N O = 1 1142 pomer 0571 1142 = 1 2 N2O3 ndash oxid dusityacute N O = 1 1713 pomer 0571 1713 = 1 3 Na jednotkovuacute hmotnosť dusiacuteka N v jednotlivyacutech oxidoch pripadaacute určityacute počet jednotiek hmotnosti kysliacuteka O

Ak dva prvky tvoria navzaacutejom niekoľko zluacutečeniacuten hmotnosti jedneacuteho prvku pripadajuacutece v nich na jednu a tuacute istuacute hmotnosť druheacuteho prvku suacute v pomere malyacutech celyacutech čiacutesiel

TERMODYNAMIKA V BIOLOGICKYacuteCH SYSTEacuteMOCH ndash REFERENČNEacute BODY

A Einstein bdquoKlasickaacute termodynamika je jedinaacute univerzaacutelna fyzikaacutelna teoacuteria v ktorej aplikovateľnosť jej zaacutekladnyacutech konceptov nebude nikdy narušenaacuteldquo

AS Eddington bdquoAk Vaša teoacuteria nie je v suacutelade s druhyacutem termodynamickyacutem zaacutekonom tak tuacuteto teoacuteriu nečakaacute nič ineacute len hlbokyacute neuacutespechldquo

MV Volkenstein bdquoFyzikaacutelne uvažovanie o ľubovoľnom systeacuteme vraacutetane biologickeacuteho začiacutena jeho fenomenologickyacutem termodynamickyacutem popisomldquo

Termodynamika študuje transformaacuteciu energie v makroskopickyacutech systeacutemoch a suacutečasne neposkytuje žiadne informaacutecie o mikroskopickom stave hmoty ani o ryacutechlosti procesov v systeacuteme

Termodynamickyacute popis systeacutemu je založenyacute na niekoľkyacutech relatiacutevne jednoduchyacutech zaacutekonoch

TERMODYNAMICKYacute SYSTEacuteM ndash BUNKA ndash ORGAacuteN ndash ORGANIZMUS Pod termodynamickyacutem systeacutemom rozumieme časť vesmiacuteru ktoryacute je ohraničenyacute

nejakou hranicou a je charakterizovanyacute určityacutemi termodynamickyacutemi vlastnosťami ktoreacute sa nazyacutevajuacute stavoveacute veličiny

Bunka ndash orgaacuten ndash organizmus predstavujuacute hranice systeacutemu cez ktoruacute sa mocircže vymieňať laacutetka a energie vo forme tepla a praacutece Biologickeacute systeacutemy suacute otvoreneacute termodynamickeacute systeacutemy ktoreacute vymieňajuacute s okoliacutem laacutetku aj energiu

Homeostaacuteza ndash stav termodynamickej rovnovaacutehy Biologickyacute systeacutem sa nachaacutedza v ustaacutelenom stave (angl steady state) - homeostaze

ak hodnoty termodynamickyacutech parametrov sa nemenia ale existuje tam tok laacutetky a energie medzi systeacutemom a okoliacutem (zdravyacute organizmus)

Tlak Objem Teplota Energia Laacutetkoveacute množstvo

TERMODYNAMICKEacute ZAacuteKONY

Tzv nultyacute zaacutekon termodynamiky (zaacutekon tepelnej rovnovaacutehy)

Ak objekt A je v tepelnej rovnovaacutehe s objektom B a objekt B sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom C tak potom aj objekt C sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom A

Inyacutemi slovami ak termodynamickeacute systeacutemy suacute vo fyzikaacutelnom kontakte tak v rovnovaacutežnom stave je teplota tyacutechto systeacutemov rovnakaacute

I TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ZACHOVANIA ENERGIE) Energia sa mocircže zmeniť z jednej formy na inuacute ale nemocircže samovoľne

vznikať ani zanikať (tento zaacutekon je empirickyacute) I termodynamickyacute zaacutekon daacuteva do suacutevisu teplo (Q) praacutecu (W) a vnuacutetornuacute

energiu (E) systeacutemu

∆ E = Q + W

alebo

d E = dQ + dW Teplo (Q) a praacuteca (W) - formy energie prostredniacutectvom ktoryacutech systeacutem

meniacute svoju vnuacutetornuacute energiu Teplo ndash neusporiadanaacute forma energie Praacuteca ndash usporiadanaacute forma energie (mechanickaacute chemickaacute elektrickaacute)

ENTALPIA Entalpia je stavovaacute funkcia determinujuacuteca teplo ktoreacute sa uvoľniacute resp absorbuje počas

reakcie pri konštantnom tlaku pričom nezaacutevisiacute od konkreacutetneho priebehu reakcie ale len od počiatočneacuteho a konečneacuteho stavu (Hessov zaacutekon)

p = konšt Qp = ∆ H entalpia H = E + pV

Zmeny entalpie A rarr B rArr ∆HAB = HB - HA A rarr B rarr C rArr ∆H = HC - HA = (HC - HB) + (HB - HA) = ∆HAB + HBC ΔH gt 0 - endotermickyacute proces ΔH lt 0 - exotermickyacute proces Štandardnaacute entalpia molekuacutel H0 Entalpia 1 molu molekuacutel pri štandardnyacutech podmienkach (

t=25deg C p=100 kPa) Tieto hodnoty suacute uvedeneacute v tabuľkaacutech Využitie tyacutechto hodnocirct pri určovaniacute zmien entalpie v chemickyacutech reakciaacutech

Reakčneacute teplo (∆HdegR298) sa rovnaacute suacutečtu zlučovaciacutech tepiel produktov (Σνi ∆Hdegzl298PROD) zmenšeneacutemu o suacutečet zlučovaciacutech tepiel reaktantov

(Σνi ∆Hdegzl298REAKT)

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 26: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

PLYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo

Hemoxigenaacuteza 2 (HO-2) štiepi hem na železo Fe biliverdiacuten (BV) a tiež CO v reakcii absoluacutetne zaacutevislej od molekulaacuterneho O2

HO-2 je exprimovanyacute na glomulaacuternych bunkaacutech karotiacutedneho telieska Glomulaacuterne bunky uvolňujuacute exitačneacute transmitery (NTR) zvaumlčšujuacutec tak

stimulaacuteciu nervovyacutech vzruchov karotiacutedneho sinus nervu CO inhibuje uvoľňovanie tyacutechto transmiterov prostredniacutectvom

autokrinneacuteho alebo parakrinneacuteho pocircsobenia na glomulaacuterne bunky Hypoxia teda priamo inhibuje HO-2 aktivitu prostredniacutectvom

zniacuteženia dostupnosti O2 čo vedie k zviacutešenej aktivite karotidneacuteho sinus nervu

PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo Neuronaacutelna NO-syntetaacuteza (nNOS) premieňa L-arginiacuten na NO a citruliacuten (cit)

nNOS je lokalizovanaacute na karotiacutednych siacutenus neuroacutenoch (CSN) ktoreacute majuacute synaptickyacute vstup na glomulaacuternych bunkaacutech

nNOS inhibujuacute akceleraacuteciu stimulaacutecie karotiacutedneho siacutenus nervu prostredniacutectvom odstraacutenenia tonickej inhibiacutecie fyziologickyacutech aktiviacutet pomocou NO na glomulaacuterne bunky NO z karotiacutednych siacutenus neuroacutenov reguluje glomulaacuterne bunky ako spaumltnyacute messenger Hypoxia zvaumlčšuje sekreacuteciu glomulaacuternych buniek a stimulaacuteciu karotidneacuteho siacutenus nervu

CONO ndash HO-2nNOS fyziologicky inhibujuacute aktivity karotidneacuteho telieska

Normoxia verzus

Hypoxia

NO CO H2S ndash PLYNNEacute MESSENGERY ndash AKUacuteTNA REGULAacuteCIA O2 - KAROTIacuteDNE TELIESKO

Molekulaacuterny kysliacutek O2 (označenyacute šiacutepkami )

O2 verzus Tb

U potkanov počas progresiacutevnej hypoxie indukovanej krokovyacutemi zmenami v FIO2 (FIO2 21 17 14 12 a 10) pri teplote okolia Tam 25 15 a 5 degC sa pozorovalo zniacuteženie teploty jadra tela Tb ktoreacute dosahovalo

027 degCmlminkg spotrebovaneacuteho kysliacuteka (VO2) nezaacutevisle na Tam FIO2 ndash frakčnaacute koncentraacutecia kysliacuteka vo vdychovanom vzduchu

Respir Physiol 1994 June 97(1)79-91 Ventilatory and metabolic responses to cold and CO-induced hypoxia in awake rats Gautier H Bonora M

PARAUMBILIKUM Dreň nadobličiek - efektorovyacute orgaacuten sympatikoadrenaacutelneho systeacutemu -

produkuje adrenaliacuten a v menšej miere noradrenaliacuten priamo reaguje na určiteacute stresory - hypoxia a hypoglykeacutemia

Dreň nadobličiek je inervovanaacute senzitiacutevnymi vlaacuteknami spinaacutelnych a vagovyacutech aferentnyacutech neuroacutenov

Dreň nadobličiek sluacuteži aj ako chemosenzor

DREŇ NADOBLIČIEK Chromafiacutenovaacute bunka

Exocytoacuteza

Tyroziacutenovyacute metabolizmus

SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU

Tyroziacuten je metabolizovanyacute na L-DOPA naacutesledne cez dopamiacuten na nor-epinefriacuten Tento proces prebieha za priacutetomnosti molekulaacuterneho kysliacuteka O2 (označeneacute šiacutepkami )

REGULAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU

Nervovaacute regulaacutecia Ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu rovnako ako jeho sila suacute v raacutemci dvoch kardiovaskulaacuternych centier autonoacutemneho nervoveacuteho systeacutemu Tieto centraacute suacute umiestneneacute v hornej časti ventraacutelnej steny predĺženej miechy Hormonaacutelna regulaacutecia Skladaacute sa z dvoch amiacutenovyacutech hormoacutenov - epinefriacutenu (adrenaliacuten) a norepinefriacutenu

(noradrenaliacuten) ktoreacute suacute vylučovaneacute z drene nadobličiek Oba hormoacuteny akcelerujuacute ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu ale pocircsobia v rocircznych

podmienkach Epinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep počas bdquonuacutedzovyacutechldquo podmienok zatiaľčo norepinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep za normaacutelnych podmienok

ZAacuteKONY

POUŽITEacute PRI VYacutePOČTE

CHEMICKYacuteCH A FYZIOLOGICKYacuteCH

PARAMETROV KRVI

A JEDNOTLIVYacuteCH ORGAacuteNOV

RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY Fyzikaacutelna cheacutemia skuacutema ryacutechlosti prebiehajuacutecich chemickyacutech zmien (reakcii) a faktory vplyacutevajuacutece na

tuacuteto ryacutechlosť ndash chemickaacute kinetika

aA + bB rarr dD + fF Všeobecne sa akceptuje pojem že ryacutechlosť charakterizujeme zmenou parametra v čase Pri chemickej

reakcii prebieha zmena množstva laacutetok ni Ak chceme vedieť či danaacute reakcia prebieha v reaktore ndash bunke

Molaacuterna koncentracia Сi = niV Potom ryacutechlosť chemickej reakcii i-komponentu ri - sa doteraz nazyacutevala reakčnou ryacutechlosťou V suacutečasnosti sa pre tuacuteto veličinu zaviedlo označenie

ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky A a zaacutevisiacute od povahy reagujuacutecich laacutetok (skupenstvo) od teploty a od koncentraacutecie V reakčnej kinetike sa zaviedol spocircsob vyjadrovať chemickeacute rovnice v anulovanom tvare ktoryacute vo

všeobecnosti maacute tvar

νAA + νBB + νDD + = 0 ν - stechiometrickyacute koeficient pri vyacutechodickovyacutech laacutetkach majuacute (-) hodnotu

LAacuteTKA ndash SUacuteSTAVA

Jednou z foriem existencie hmoty je laacutetka Laacutetka sa skladaacute z častiacutec ktoreacute majuacute určituacute pokojovuacute hmotnosť alebo inak za laacutetku považujeme suacutebor elementaacuternych častiacutec (elektroacutenov protoacutenov neutroacutenov a i) zoskupenia atoacutemov molekuacutel a ioacutenov koloidneacute častice a rocirczne makroskopickeacute uacutetvary v rozličnyacutech skupenskyacutech stavoch

Množstvo laacutetky priestorovo ohraničeneacute vyznačujuacutece sa určityacutem geometrickyacutem tvarom je teleso

Suacutestava (systeacutem) je časť priestoru oddelenaacute od okolia skutočnyacutem alebo myslenyacutem rozhraniacutem V suacutestave mocircže byť laacutetka alebo zmes chemickyacutech laacutetok ktoreacute predstavujuacute jej zložky Suacutestava je definovanaacute tyacutem že udaacuteme čo do nej patriacute Suacutestavy mocircžu byť homogeacutenne alebo heterogeacutenne

Faacuteza je homogeacutenna časť heterogeacutennej suacutestavy od inej časti fyzikaacutelne oddelenaacute a ohraničenaacute rozhraniacutem

Chemicky čistaacute laacutetka alebo chemickeacute indiviacuteduum je chemickaacute laacutetka určityacutech fyzikaacutelnych a chemickyacutech vlastnostiacute ktoreacute sa nemenia a jeho zloženie je vyjadreneacute chemickyacutem vzorcom

ZAacuteKON UacuteČINKU HMOTNOSTI (GULDBERG-WAAGOV ZAacuteKON) zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

homogeacutenna reakcia v plynnej faacuteze alebo v roztoku

A + B rarr C Ak maacute taacuteto reakcia prebiehať je nevyhnutneacute aby sa častice laacutetok A a B stretli Ryacutechlosť

priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C bude prirodzene tyacutem vyššia čiacutem tieto stretnutia bude častejšie (aktiacutevna zražka) Ak zvyacutešime n-kraacutet koncentraacuteciu laacutetky A (alebo B) pri nezmenenej koncentraacutecii laacutetky B (alebo A) zvyacutešime n-kraacutet aj pravdepodobnosť stretnutia častiacutec A a B a ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C sa n-kraacutet zvyacuteši Ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C je priamo uacutemernaacute suacutečinu koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

rc = k[A][B] k - koeficient uacutemernosti je veličina pri danej teplote staacutela a označuje sa ako ryacutechlostnaacute

konštanta Jej hodnota udaacuteva ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C pri jednotkovej koncentraacutecii vyacutechodiskovyacutech laacutetok

[B] - koncentraacutecie priacuteslušnyacutech laacutetok v danom okamihu

Uvažujme o vratnej reakcii ktoraacute prebieha v roztoku medzi vyacutechodiskovyacutemi laacutetkami A a B za vzniku reakčnyacutech produktov C a D

A + B C + D Protismerneacute šiacutepky vyjadrujuacute že reakcia prebieha suacutečasne obidvoma smermi Podľa zaacutekona uacutečinku

hmotnosti platiacute pre ryacutechlosť r+1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky A a B

r+1 = k+1[A][B] a pre ryacutechlosť r-1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky C a D

r-1 = k-1[C][D] Koncentraacutecia jednotlivyacutech laacutetok sa v priebehu reakcie plynulo meniacute rarr musia sa meniť aj ryacutechlosti r+1 a

r-1 Koncentraacutecia vyacutechodiskovyacutech laacutetok A a B sa postupne zmenšuje preto sa ryacutechlosť r+1 znižuje Koncentraacutecia reakčnyacutech produktov C a D sa zvaumlčšuje takže ryacutechlosť r-1 sa zvyšuje Ak sa ryacutechlosti obidvoch protichodnyacutech reakciiacute vyrovnajuacute ustaacuteli sa chemickaacute rovnovaacuteha pri ktorej za časovuacute jednotku vznikne takeacute množstvo reakčnyacutech produktov C a D akeacute sa opaumltovne rozložiacute na vyacutechodiskoveacute laacutetky A a B Z rovnovaacutežnej podmienky r+1 = r-1 vyplyacuteva pre koncentraacutecie všetkyacutech reakčnyacutech zložiek za rovnovaacutežneho stavu vzťah

k+1[A][B] = k-1[C][D] ktoryacute sa mocircže piacutesať v tvare

Taacuteto rovnica vyjadruje že pomer suacutečinu rovnovaacutežnych koncentraacuteciiacute reakčnyacutech produktov a suacutečinu koncentraacuteciiacute vyacutechodiskovyacutech laacutetok maacute za danej teploty konštantnuacute hodnotu (Guldberg-Waagov zaacutekon) Kc - definovanaacute rovnovaacutežnymi koncentraacuteciami a nazyacuteva sa rovnovaacutežna konštanta Jej hodnota pre danuacute chemickuacute reakciu zaacutevisiacute iba od teploty pri ktorej reakcia prebieha

ZAacuteVISLOSŤ RYacuteCHLOSTI REAKCIE OD TEPLOTY Mimoriadne docircležityacutem činiteľom ktoryacute ovplyvňuje ryacutechlosť chemickyacutech reakciiacute je teplota Vzrast ryacutechlosti reakcie so

zvyšovaniacutem teploty je spocircsobenyacute vzrastom ryacutechlosti neusporiadaneacuteho pohybu molekuacutel a tyacutem aj pravdepodobnosť ich vzaacutejomnyacutech zraacutežok Avšak podľa kinetickej teoacuterie plynov je počet zraacutežok uacutemernyacute odmocnine z absoluacutetnej teploty kyacutem ryacutechlosť reakcie rastie s teplotou exponenciaacutelne teda oveľa ryacutechlejšie Tento zdanlivyacute nesuacutelad sa vysvetľuje tyacutem že molekuly mocircžu pri zraacutežke reagovať jedine vtedy ak majuacute určityacute minimaacutelny obsah energie ktoryacute sa nazyacuteva aktivačnaacute energia Ea

Vzťah medzi aktivačnou energiou a reakčnou ryacutechlosťou našiel v r 1899 Arrhenius definovaniacutem ryacutechlostnej konštanty k

k = A e- (Ea RT)

lnk = lnA - EaRT A R a Ea suacute konštanty ktoreacute nezaacutevisia od teploty

R - univerzaacutelna plynovaacute konštanta

Ea - experimentaacutelna aktivačnaacute energia

(nutnaacute energia ktoruacute musiacute mať časticamolekula

aby mohla za danyacutech podmienok vstuacutepiť do

reakcie) [kJmol]

T - absoluacutetna teplota

e - zaacuteklad prirodzeneacuteho logaritmu Arrhenius

lnk = f (1T) tgα = - ЕaR

HETEROGEacuteNNE PROCESY D rarr S rarr R rarr P Charakteristickou črtou postupnyacutech procesov je to že celkovaacute ryacutechlosť procesu je

determinovanaacute ryacutechlosťou najpomalšieho štaacutedia ndash limitujuacutece štaacutedium Ak chceme s intenziacutevniť naacuteslednosť postupnyacutech procesov je nevyhnutne zvyacutešiť ryacutechlosť ich limitujuacutecich štaacutediiacute

Prveacute štaacutedium heterogeacutenneho chemickeacuteho procesu (D) ndash Difuacutezia Difuacutezia ndash samovoľnyacute proces premiestnenia častiacutec z oblasti vyššej koncentraacutecie do oblasti s nižšou koncentraacuteciou na uacutekor ich chaotickeacuteho pohybu Otaacutezka ndash zodpovedaacute tento proces II počiatku termodynamiky

Druheacute štaacutedium heterogeacutenneho procesu (S) ndash proces sorpcie (pohltenia) Absorpcia ndash keď hranica rozdielu faacutez v systeacuteme je kvapalina Adsorpcia ndash na povrchu tuhej laacutetky

Tretie štaacutedium heterogeacutenneho procesu (R) je chemickaacute reakcia medzi absorbovanyacutemiadsorbovanyacutemi molekulami

RYacuteCHLOSŤ PROCESU DIFUacuteZIE JE DEFINOVANAacute PRVYacuteM ZAacuteKONOM FICKA

dn dt = -DS dC dx Fickov zaacutekon je empirickyacute zaacutekon ktoryacute vyjadruje skutočnosť že tok častiacutec cez povrch je priamo

uacutemernyacute koncentračneacutemu gradientu D - difuacutezny koeficient ([D]=m2s-1) je zaacutevislyacute len od teploty analogickyacute ako rovnica Arheniusa

pričom energia aktivaacutecii difuacutezie ED je menšia než energia aktivaacutecie chemickej reakcie EA

Difuacutezia v jednom smere J = -Dpartcpartx Difuacutezia v 3D priestore J = -Dgrad c Priacutebuzneacute zaacutekony Fourierov - tok tepla je uacutemernyacute gradientu teploty Ohmov - elektrickyacute pruacuted je uacutemernyacute rozdielu elektrickyacutech potenciaacutelov Všetky tri zaacutekony suacute empirickeacute a vyjadrujuacute skutočnosť že tok častiacutec (tepla pruacutedu) je lineaacuterne zaacutevislyacute od hnacej sily (z angl driving force) ktoraacute ho vyvolaacuteva

J = Lf f - hnacia sila L-koeficient uacutemernosti

Adolf Fick

ZAacuteKON ZACHOVANIA HMOTNOSTI Experimenty dokaacutezali že hmotnosť uzavretej (izolovanej)

suacutestavy je konštantnaacute a nezaacutevisiacute od zmien ktoreacute v tejto suacutestave prebiehajuacute

Celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v reaktantoch musiacute byť rovnakyacute ako celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v produktoch

Je to jeden z najvyacuteznamnejšiacutech a najvšeobecnejšiacutech priacuterodnyacutech zaacutekonov Pocircvodne ho nezaacutevisle od seba formulovali Lomonosov a Lavoisier ako zaacutekon zachovania vaacutehy laacutetok v chemickyacutech reakciaacutech

Chemickou reakciou hmota nezanikaacute ani nevznikaacute iba meniacute svoju formu

Zaacutekon zachovania hmotnosti sum m = konšt

Michail V Lomonosov

Antoine L Lavoisier

ZAacuteKON STAacuteLYCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov bol objavenyacute v roku 1799 - francuacutezsky chemik Joseph Louis Proust

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov hovoriacute

K tomuto zaacuteveru J L Proust dospel na zaacuteklade synteacutez a analyacutez množstva chemickyacutech zluacutečeniacuten Nezaacutevisle od J L Prousta ho v roku 1803 sformuloval a vysvetlil aj Angličan J Dalton

Zloženie chemickej zluacutečeniny je vždy rovnakeacute a nezaacutevisiacute od spocircsobu priacutepravy danej zluacutečeniny

Joseph L Proust

ZAacuteKON NAacuteSOBNYacuteCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV V roku 1803 J Dalton vyjadril zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov

Zistil že prvky sa mocircžu zlučovať v jednom dvoch alebo viaceryacutech pomeroch svojich hmotnostiacute

Priacuteklad oxidy dusiacuteka N2O ndash oxid dusnyacute N O = 1 0571 NO ndash oxid dusnatyacute N O = 1 1142 pomer 0571 1142 = 1 2 N2O3 ndash oxid dusityacute N O = 1 1713 pomer 0571 1713 = 1 3 Na jednotkovuacute hmotnosť dusiacuteka N v jednotlivyacutech oxidoch pripadaacute určityacute počet jednotiek hmotnosti kysliacuteka O

Ak dva prvky tvoria navzaacutejom niekoľko zluacutečeniacuten hmotnosti jedneacuteho prvku pripadajuacutece v nich na jednu a tuacute istuacute hmotnosť druheacuteho prvku suacute v pomere malyacutech celyacutech čiacutesiel

TERMODYNAMIKA V BIOLOGICKYacuteCH SYSTEacuteMOCH ndash REFERENČNEacute BODY

A Einstein bdquoKlasickaacute termodynamika je jedinaacute univerzaacutelna fyzikaacutelna teoacuteria v ktorej aplikovateľnosť jej zaacutekladnyacutech konceptov nebude nikdy narušenaacuteldquo

AS Eddington bdquoAk Vaša teoacuteria nie je v suacutelade s druhyacutem termodynamickyacutem zaacutekonom tak tuacuteto teoacuteriu nečakaacute nič ineacute len hlbokyacute neuacutespechldquo

MV Volkenstein bdquoFyzikaacutelne uvažovanie o ľubovoľnom systeacuteme vraacutetane biologickeacuteho začiacutena jeho fenomenologickyacutem termodynamickyacutem popisomldquo

Termodynamika študuje transformaacuteciu energie v makroskopickyacutech systeacutemoch a suacutečasne neposkytuje žiadne informaacutecie o mikroskopickom stave hmoty ani o ryacutechlosti procesov v systeacuteme

Termodynamickyacute popis systeacutemu je založenyacute na niekoľkyacutech relatiacutevne jednoduchyacutech zaacutekonoch

TERMODYNAMICKYacute SYSTEacuteM ndash BUNKA ndash ORGAacuteN ndash ORGANIZMUS Pod termodynamickyacutem systeacutemom rozumieme časť vesmiacuteru ktoryacute je ohraničenyacute

nejakou hranicou a je charakterizovanyacute určityacutemi termodynamickyacutemi vlastnosťami ktoreacute sa nazyacutevajuacute stavoveacute veličiny

Bunka ndash orgaacuten ndash organizmus predstavujuacute hranice systeacutemu cez ktoruacute sa mocircže vymieňať laacutetka a energie vo forme tepla a praacutece Biologickeacute systeacutemy suacute otvoreneacute termodynamickeacute systeacutemy ktoreacute vymieňajuacute s okoliacutem laacutetku aj energiu

Homeostaacuteza ndash stav termodynamickej rovnovaacutehy Biologickyacute systeacutem sa nachaacutedza v ustaacutelenom stave (angl steady state) - homeostaze

ak hodnoty termodynamickyacutech parametrov sa nemenia ale existuje tam tok laacutetky a energie medzi systeacutemom a okoliacutem (zdravyacute organizmus)

Tlak Objem Teplota Energia Laacutetkoveacute množstvo

TERMODYNAMICKEacute ZAacuteKONY

Tzv nultyacute zaacutekon termodynamiky (zaacutekon tepelnej rovnovaacutehy)

Ak objekt A je v tepelnej rovnovaacutehe s objektom B a objekt B sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom C tak potom aj objekt C sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom A

Inyacutemi slovami ak termodynamickeacute systeacutemy suacute vo fyzikaacutelnom kontakte tak v rovnovaacutežnom stave je teplota tyacutechto systeacutemov rovnakaacute

I TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ZACHOVANIA ENERGIE) Energia sa mocircže zmeniť z jednej formy na inuacute ale nemocircže samovoľne

vznikať ani zanikať (tento zaacutekon je empirickyacute) I termodynamickyacute zaacutekon daacuteva do suacutevisu teplo (Q) praacutecu (W) a vnuacutetornuacute

energiu (E) systeacutemu

∆ E = Q + W

alebo

d E = dQ + dW Teplo (Q) a praacuteca (W) - formy energie prostredniacutectvom ktoryacutech systeacutem

meniacute svoju vnuacutetornuacute energiu Teplo ndash neusporiadanaacute forma energie Praacuteca ndash usporiadanaacute forma energie (mechanickaacute chemickaacute elektrickaacute)

ENTALPIA Entalpia je stavovaacute funkcia determinujuacuteca teplo ktoreacute sa uvoľniacute resp absorbuje počas

reakcie pri konštantnom tlaku pričom nezaacutevisiacute od konkreacutetneho priebehu reakcie ale len od počiatočneacuteho a konečneacuteho stavu (Hessov zaacutekon)

p = konšt Qp = ∆ H entalpia H = E + pV

Zmeny entalpie A rarr B rArr ∆HAB = HB - HA A rarr B rarr C rArr ∆H = HC - HA = (HC - HB) + (HB - HA) = ∆HAB + HBC ΔH gt 0 - endotermickyacute proces ΔH lt 0 - exotermickyacute proces Štandardnaacute entalpia molekuacutel H0 Entalpia 1 molu molekuacutel pri štandardnyacutech podmienkach (

t=25deg C p=100 kPa) Tieto hodnoty suacute uvedeneacute v tabuľkaacutech Využitie tyacutechto hodnocirct pri určovaniacute zmien entalpie v chemickyacutech reakciaacutech

Reakčneacute teplo (∆HdegR298) sa rovnaacute suacutečtu zlučovaciacutech tepiel produktov (Σνi ∆Hdegzl298PROD) zmenšeneacutemu o suacutečet zlučovaciacutech tepiel reaktantov

(Σνi ∆Hdegzl298REAKT)

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 27: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo Neuronaacutelna NO-syntetaacuteza (nNOS) premieňa L-arginiacuten na NO a citruliacuten (cit)

nNOS je lokalizovanaacute na karotiacutednych siacutenus neuroacutenoch (CSN) ktoreacute majuacute synaptickyacute vstup na glomulaacuternych bunkaacutech

nNOS inhibujuacute akceleraacuteciu stimulaacutecie karotiacutedneho siacutenus nervu prostredniacutectvom odstraacutenenia tonickej inhibiacutecie fyziologickyacutech aktiviacutet pomocou NO na glomulaacuterne bunky NO z karotiacutednych siacutenus neuroacutenov reguluje glomulaacuterne bunky ako spaumltnyacute messenger Hypoxia zvaumlčšuje sekreacuteciu glomulaacuternych buniek a stimulaacuteciu karotidneacuteho siacutenus nervu

CONO ndash HO-2nNOS fyziologicky inhibujuacute aktivity karotidneacuteho telieska

Normoxia verzus

Hypoxia

NO CO H2S ndash PLYNNEacute MESSENGERY ndash AKUacuteTNA REGULAacuteCIA O2 - KAROTIacuteDNE TELIESKO

Molekulaacuterny kysliacutek O2 (označenyacute šiacutepkami )

O2 verzus Tb

U potkanov počas progresiacutevnej hypoxie indukovanej krokovyacutemi zmenami v FIO2 (FIO2 21 17 14 12 a 10) pri teplote okolia Tam 25 15 a 5 degC sa pozorovalo zniacuteženie teploty jadra tela Tb ktoreacute dosahovalo

027 degCmlminkg spotrebovaneacuteho kysliacuteka (VO2) nezaacutevisle na Tam FIO2 ndash frakčnaacute koncentraacutecia kysliacuteka vo vdychovanom vzduchu

Respir Physiol 1994 June 97(1)79-91 Ventilatory and metabolic responses to cold and CO-induced hypoxia in awake rats Gautier H Bonora M

PARAUMBILIKUM Dreň nadobličiek - efektorovyacute orgaacuten sympatikoadrenaacutelneho systeacutemu -

produkuje adrenaliacuten a v menšej miere noradrenaliacuten priamo reaguje na určiteacute stresory - hypoxia a hypoglykeacutemia

Dreň nadobličiek je inervovanaacute senzitiacutevnymi vlaacuteknami spinaacutelnych a vagovyacutech aferentnyacutech neuroacutenov

Dreň nadobličiek sluacuteži aj ako chemosenzor

DREŇ NADOBLIČIEK Chromafiacutenovaacute bunka

Exocytoacuteza

Tyroziacutenovyacute metabolizmus

SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU

Tyroziacuten je metabolizovanyacute na L-DOPA naacutesledne cez dopamiacuten na nor-epinefriacuten Tento proces prebieha za priacutetomnosti molekulaacuterneho kysliacuteka O2 (označeneacute šiacutepkami )

REGULAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU

Nervovaacute regulaacutecia Ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu rovnako ako jeho sila suacute v raacutemci dvoch kardiovaskulaacuternych centier autonoacutemneho nervoveacuteho systeacutemu Tieto centraacute suacute umiestneneacute v hornej časti ventraacutelnej steny predĺženej miechy Hormonaacutelna regulaacutecia Skladaacute sa z dvoch amiacutenovyacutech hormoacutenov - epinefriacutenu (adrenaliacuten) a norepinefriacutenu

(noradrenaliacuten) ktoreacute suacute vylučovaneacute z drene nadobličiek Oba hormoacuteny akcelerujuacute ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu ale pocircsobia v rocircznych

podmienkach Epinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep počas bdquonuacutedzovyacutechldquo podmienok zatiaľčo norepinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep za normaacutelnych podmienok

ZAacuteKONY

POUŽITEacute PRI VYacutePOČTE

CHEMICKYacuteCH A FYZIOLOGICKYacuteCH

PARAMETROV KRVI

A JEDNOTLIVYacuteCH ORGAacuteNOV

RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY Fyzikaacutelna cheacutemia skuacutema ryacutechlosti prebiehajuacutecich chemickyacutech zmien (reakcii) a faktory vplyacutevajuacutece na

tuacuteto ryacutechlosť ndash chemickaacute kinetika

aA + bB rarr dD + fF Všeobecne sa akceptuje pojem že ryacutechlosť charakterizujeme zmenou parametra v čase Pri chemickej

reakcii prebieha zmena množstva laacutetok ni Ak chceme vedieť či danaacute reakcia prebieha v reaktore ndash bunke

Molaacuterna koncentracia Сi = niV Potom ryacutechlosť chemickej reakcii i-komponentu ri - sa doteraz nazyacutevala reakčnou ryacutechlosťou V suacutečasnosti sa pre tuacuteto veličinu zaviedlo označenie

ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky A a zaacutevisiacute od povahy reagujuacutecich laacutetok (skupenstvo) od teploty a od koncentraacutecie V reakčnej kinetike sa zaviedol spocircsob vyjadrovať chemickeacute rovnice v anulovanom tvare ktoryacute vo

všeobecnosti maacute tvar

νAA + νBB + νDD + = 0 ν - stechiometrickyacute koeficient pri vyacutechodickovyacutech laacutetkach majuacute (-) hodnotu

LAacuteTKA ndash SUacuteSTAVA

Jednou z foriem existencie hmoty je laacutetka Laacutetka sa skladaacute z častiacutec ktoreacute majuacute určituacute pokojovuacute hmotnosť alebo inak za laacutetku považujeme suacutebor elementaacuternych častiacutec (elektroacutenov protoacutenov neutroacutenov a i) zoskupenia atoacutemov molekuacutel a ioacutenov koloidneacute častice a rocirczne makroskopickeacute uacutetvary v rozličnyacutech skupenskyacutech stavoch

Množstvo laacutetky priestorovo ohraničeneacute vyznačujuacutece sa určityacutem geometrickyacutem tvarom je teleso

Suacutestava (systeacutem) je časť priestoru oddelenaacute od okolia skutočnyacutem alebo myslenyacutem rozhraniacutem V suacutestave mocircže byť laacutetka alebo zmes chemickyacutech laacutetok ktoreacute predstavujuacute jej zložky Suacutestava je definovanaacute tyacutem že udaacuteme čo do nej patriacute Suacutestavy mocircžu byť homogeacutenne alebo heterogeacutenne

Faacuteza je homogeacutenna časť heterogeacutennej suacutestavy od inej časti fyzikaacutelne oddelenaacute a ohraničenaacute rozhraniacutem

Chemicky čistaacute laacutetka alebo chemickeacute indiviacuteduum je chemickaacute laacutetka určityacutech fyzikaacutelnych a chemickyacutech vlastnostiacute ktoreacute sa nemenia a jeho zloženie je vyjadreneacute chemickyacutem vzorcom

ZAacuteKON UacuteČINKU HMOTNOSTI (GULDBERG-WAAGOV ZAacuteKON) zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

homogeacutenna reakcia v plynnej faacuteze alebo v roztoku

A + B rarr C Ak maacute taacuteto reakcia prebiehať je nevyhnutneacute aby sa častice laacutetok A a B stretli Ryacutechlosť

priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C bude prirodzene tyacutem vyššia čiacutem tieto stretnutia bude častejšie (aktiacutevna zražka) Ak zvyacutešime n-kraacutet koncentraacuteciu laacutetky A (alebo B) pri nezmenenej koncentraacutecii laacutetky B (alebo A) zvyacutešime n-kraacutet aj pravdepodobnosť stretnutia častiacutec A a B a ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C sa n-kraacutet zvyacuteši Ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C je priamo uacutemernaacute suacutečinu koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

rc = k[A][B] k - koeficient uacutemernosti je veličina pri danej teplote staacutela a označuje sa ako ryacutechlostnaacute

konštanta Jej hodnota udaacuteva ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C pri jednotkovej koncentraacutecii vyacutechodiskovyacutech laacutetok

[B] - koncentraacutecie priacuteslušnyacutech laacutetok v danom okamihu

Uvažujme o vratnej reakcii ktoraacute prebieha v roztoku medzi vyacutechodiskovyacutemi laacutetkami A a B za vzniku reakčnyacutech produktov C a D

A + B C + D Protismerneacute šiacutepky vyjadrujuacute že reakcia prebieha suacutečasne obidvoma smermi Podľa zaacutekona uacutečinku

hmotnosti platiacute pre ryacutechlosť r+1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky A a B

r+1 = k+1[A][B] a pre ryacutechlosť r-1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky C a D

r-1 = k-1[C][D] Koncentraacutecia jednotlivyacutech laacutetok sa v priebehu reakcie plynulo meniacute rarr musia sa meniť aj ryacutechlosti r+1 a

r-1 Koncentraacutecia vyacutechodiskovyacutech laacutetok A a B sa postupne zmenšuje preto sa ryacutechlosť r+1 znižuje Koncentraacutecia reakčnyacutech produktov C a D sa zvaumlčšuje takže ryacutechlosť r-1 sa zvyšuje Ak sa ryacutechlosti obidvoch protichodnyacutech reakciiacute vyrovnajuacute ustaacuteli sa chemickaacute rovnovaacuteha pri ktorej za časovuacute jednotku vznikne takeacute množstvo reakčnyacutech produktov C a D akeacute sa opaumltovne rozložiacute na vyacutechodiskoveacute laacutetky A a B Z rovnovaacutežnej podmienky r+1 = r-1 vyplyacuteva pre koncentraacutecie všetkyacutech reakčnyacutech zložiek za rovnovaacutežneho stavu vzťah

k+1[A][B] = k-1[C][D] ktoryacute sa mocircže piacutesať v tvare

Taacuteto rovnica vyjadruje že pomer suacutečinu rovnovaacutežnych koncentraacuteciiacute reakčnyacutech produktov a suacutečinu koncentraacuteciiacute vyacutechodiskovyacutech laacutetok maacute za danej teploty konštantnuacute hodnotu (Guldberg-Waagov zaacutekon) Kc - definovanaacute rovnovaacutežnymi koncentraacuteciami a nazyacuteva sa rovnovaacutežna konštanta Jej hodnota pre danuacute chemickuacute reakciu zaacutevisiacute iba od teploty pri ktorej reakcia prebieha

ZAacuteVISLOSŤ RYacuteCHLOSTI REAKCIE OD TEPLOTY Mimoriadne docircležityacutem činiteľom ktoryacute ovplyvňuje ryacutechlosť chemickyacutech reakciiacute je teplota Vzrast ryacutechlosti reakcie so

zvyšovaniacutem teploty je spocircsobenyacute vzrastom ryacutechlosti neusporiadaneacuteho pohybu molekuacutel a tyacutem aj pravdepodobnosť ich vzaacutejomnyacutech zraacutežok Avšak podľa kinetickej teoacuterie plynov je počet zraacutežok uacutemernyacute odmocnine z absoluacutetnej teploty kyacutem ryacutechlosť reakcie rastie s teplotou exponenciaacutelne teda oveľa ryacutechlejšie Tento zdanlivyacute nesuacutelad sa vysvetľuje tyacutem že molekuly mocircžu pri zraacutežke reagovať jedine vtedy ak majuacute určityacute minimaacutelny obsah energie ktoryacute sa nazyacuteva aktivačnaacute energia Ea

Vzťah medzi aktivačnou energiou a reakčnou ryacutechlosťou našiel v r 1899 Arrhenius definovaniacutem ryacutechlostnej konštanty k

k = A e- (Ea RT)

lnk = lnA - EaRT A R a Ea suacute konštanty ktoreacute nezaacutevisia od teploty

R - univerzaacutelna plynovaacute konštanta

Ea - experimentaacutelna aktivačnaacute energia

(nutnaacute energia ktoruacute musiacute mať časticamolekula

aby mohla za danyacutech podmienok vstuacutepiť do

reakcie) [kJmol]

T - absoluacutetna teplota

e - zaacuteklad prirodzeneacuteho logaritmu Arrhenius

lnk = f (1T) tgα = - ЕaR

HETEROGEacuteNNE PROCESY D rarr S rarr R rarr P Charakteristickou črtou postupnyacutech procesov je to že celkovaacute ryacutechlosť procesu je

determinovanaacute ryacutechlosťou najpomalšieho štaacutedia ndash limitujuacutece štaacutedium Ak chceme s intenziacutevniť naacuteslednosť postupnyacutech procesov je nevyhnutne zvyacutešiť ryacutechlosť ich limitujuacutecich štaacutediiacute

Prveacute štaacutedium heterogeacutenneho chemickeacuteho procesu (D) ndash Difuacutezia Difuacutezia ndash samovoľnyacute proces premiestnenia častiacutec z oblasti vyššej koncentraacutecie do oblasti s nižšou koncentraacuteciou na uacutekor ich chaotickeacuteho pohybu Otaacutezka ndash zodpovedaacute tento proces II počiatku termodynamiky

Druheacute štaacutedium heterogeacutenneho procesu (S) ndash proces sorpcie (pohltenia) Absorpcia ndash keď hranica rozdielu faacutez v systeacuteme je kvapalina Adsorpcia ndash na povrchu tuhej laacutetky

Tretie štaacutedium heterogeacutenneho procesu (R) je chemickaacute reakcia medzi absorbovanyacutemiadsorbovanyacutemi molekulami

RYacuteCHLOSŤ PROCESU DIFUacuteZIE JE DEFINOVANAacute PRVYacuteM ZAacuteKONOM FICKA

dn dt = -DS dC dx Fickov zaacutekon je empirickyacute zaacutekon ktoryacute vyjadruje skutočnosť že tok častiacutec cez povrch je priamo

uacutemernyacute koncentračneacutemu gradientu D - difuacutezny koeficient ([D]=m2s-1) je zaacutevislyacute len od teploty analogickyacute ako rovnica Arheniusa

pričom energia aktivaacutecii difuacutezie ED je menšia než energia aktivaacutecie chemickej reakcie EA

Difuacutezia v jednom smere J = -Dpartcpartx Difuacutezia v 3D priestore J = -Dgrad c Priacutebuzneacute zaacutekony Fourierov - tok tepla je uacutemernyacute gradientu teploty Ohmov - elektrickyacute pruacuted je uacutemernyacute rozdielu elektrickyacutech potenciaacutelov Všetky tri zaacutekony suacute empirickeacute a vyjadrujuacute skutočnosť že tok častiacutec (tepla pruacutedu) je lineaacuterne zaacutevislyacute od hnacej sily (z angl driving force) ktoraacute ho vyvolaacuteva

J = Lf f - hnacia sila L-koeficient uacutemernosti

Adolf Fick

ZAacuteKON ZACHOVANIA HMOTNOSTI Experimenty dokaacutezali že hmotnosť uzavretej (izolovanej)

suacutestavy je konštantnaacute a nezaacutevisiacute od zmien ktoreacute v tejto suacutestave prebiehajuacute

Celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v reaktantoch musiacute byť rovnakyacute ako celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v produktoch

Je to jeden z najvyacuteznamnejšiacutech a najvšeobecnejšiacutech priacuterodnyacutech zaacutekonov Pocircvodne ho nezaacutevisle od seba formulovali Lomonosov a Lavoisier ako zaacutekon zachovania vaacutehy laacutetok v chemickyacutech reakciaacutech

Chemickou reakciou hmota nezanikaacute ani nevznikaacute iba meniacute svoju formu

Zaacutekon zachovania hmotnosti sum m = konšt

Michail V Lomonosov

Antoine L Lavoisier

ZAacuteKON STAacuteLYCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov bol objavenyacute v roku 1799 - francuacutezsky chemik Joseph Louis Proust

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov hovoriacute

K tomuto zaacuteveru J L Proust dospel na zaacuteklade synteacutez a analyacutez množstva chemickyacutech zluacutečeniacuten Nezaacutevisle od J L Prousta ho v roku 1803 sformuloval a vysvetlil aj Angličan J Dalton

Zloženie chemickej zluacutečeniny je vždy rovnakeacute a nezaacutevisiacute od spocircsobu priacutepravy danej zluacutečeniny

Joseph L Proust

ZAacuteKON NAacuteSOBNYacuteCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV V roku 1803 J Dalton vyjadril zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov

Zistil že prvky sa mocircžu zlučovať v jednom dvoch alebo viaceryacutech pomeroch svojich hmotnostiacute

Priacuteklad oxidy dusiacuteka N2O ndash oxid dusnyacute N O = 1 0571 NO ndash oxid dusnatyacute N O = 1 1142 pomer 0571 1142 = 1 2 N2O3 ndash oxid dusityacute N O = 1 1713 pomer 0571 1713 = 1 3 Na jednotkovuacute hmotnosť dusiacuteka N v jednotlivyacutech oxidoch pripadaacute určityacute počet jednotiek hmotnosti kysliacuteka O

Ak dva prvky tvoria navzaacutejom niekoľko zluacutečeniacuten hmotnosti jedneacuteho prvku pripadajuacutece v nich na jednu a tuacute istuacute hmotnosť druheacuteho prvku suacute v pomere malyacutech celyacutech čiacutesiel

TERMODYNAMIKA V BIOLOGICKYacuteCH SYSTEacuteMOCH ndash REFERENČNEacute BODY

A Einstein bdquoKlasickaacute termodynamika je jedinaacute univerzaacutelna fyzikaacutelna teoacuteria v ktorej aplikovateľnosť jej zaacutekladnyacutech konceptov nebude nikdy narušenaacuteldquo

AS Eddington bdquoAk Vaša teoacuteria nie je v suacutelade s druhyacutem termodynamickyacutem zaacutekonom tak tuacuteto teoacuteriu nečakaacute nič ineacute len hlbokyacute neuacutespechldquo

MV Volkenstein bdquoFyzikaacutelne uvažovanie o ľubovoľnom systeacuteme vraacutetane biologickeacuteho začiacutena jeho fenomenologickyacutem termodynamickyacutem popisomldquo

Termodynamika študuje transformaacuteciu energie v makroskopickyacutech systeacutemoch a suacutečasne neposkytuje žiadne informaacutecie o mikroskopickom stave hmoty ani o ryacutechlosti procesov v systeacuteme

Termodynamickyacute popis systeacutemu je založenyacute na niekoľkyacutech relatiacutevne jednoduchyacutech zaacutekonoch

TERMODYNAMICKYacute SYSTEacuteM ndash BUNKA ndash ORGAacuteN ndash ORGANIZMUS Pod termodynamickyacutem systeacutemom rozumieme časť vesmiacuteru ktoryacute je ohraničenyacute

nejakou hranicou a je charakterizovanyacute určityacutemi termodynamickyacutemi vlastnosťami ktoreacute sa nazyacutevajuacute stavoveacute veličiny

Bunka ndash orgaacuten ndash organizmus predstavujuacute hranice systeacutemu cez ktoruacute sa mocircže vymieňať laacutetka a energie vo forme tepla a praacutece Biologickeacute systeacutemy suacute otvoreneacute termodynamickeacute systeacutemy ktoreacute vymieňajuacute s okoliacutem laacutetku aj energiu

Homeostaacuteza ndash stav termodynamickej rovnovaacutehy Biologickyacute systeacutem sa nachaacutedza v ustaacutelenom stave (angl steady state) - homeostaze

ak hodnoty termodynamickyacutech parametrov sa nemenia ale existuje tam tok laacutetky a energie medzi systeacutemom a okoliacutem (zdravyacute organizmus)

Tlak Objem Teplota Energia Laacutetkoveacute množstvo

TERMODYNAMICKEacute ZAacuteKONY

Tzv nultyacute zaacutekon termodynamiky (zaacutekon tepelnej rovnovaacutehy)

Ak objekt A je v tepelnej rovnovaacutehe s objektom B a objekt B sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom C tak potom aj objekt C sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom A

Inyacutemi slovami ak termodynamickeacute systeacutemy suacute vo fyzikaacutelnom kontakte tak v rovnovaacutežnom stave je teplota tyacutechto systeacutemov rovnakaacute

I TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ZACHOVANIA ENERGIE) Energia sa mocircže zmeniť z jednej formy na inuacute ale nemocircže samovoľne

vznikať ani zanikať (tento zaacutekon je empirickyacute) I termodynamickyacute zaacutekon daacuteva do suacutevisu teplo (Q) praacutecu (W) a vnuacutetornuacute

energiu (E) systeacutemu

∆ E = Q + W

alebo

d E = dQ + dW Teplo (Q) a praacuteca (W) - formy energie prostredniacutectvom ktoryacutech systeacutem

meniacute svoju vnuacutetornuacute energiu Teplo ndash neusporiadanaacute forma energie Praacuteca ndash usporiadanaacute forma energie (mechanickaacute chemickaacute elektrickaacute)

ENTALPIA Entalpia je stavovaacute funkcia determinujuacuteca teplo ktoreacute sa uvoľniacute resp absorbuje počas

reakcie pri konštantnom tlaku pričom nezaacutevisiacute od konkreacutetneho priebehu reakcie ale len od počiatočneacuteho a konečneacuteho stavu (Hessov zaacutekon)

p = konšt Qp = ∆ H entalpia H = E + pV

Zmeny entalpie A rarr B rArr ∆HAB = HB - HA A rarr B rarr C rArr ∆H = HC - HA = (HC - HB) + (HB - HA) = ∆HAB + HBC ΔH gt 0 - endotermickyacute proces ΔH lt 0 - exotermickyacute proces Štandardnaacute entalpia molekuacutel H0 Entalpia 1 molu molekuacutel pri štandardnyacutech podmienkach (

t=25deg C p=100 kPa) Tieto hodnoty suacute uvedeneacute v tabuľkaacutech Využitie tyacutechto hodnocirct pri určovaniacute zmien entalpie v chemickyacutech reakciaacutech

Reakčneacute teplo (∆HdegR298) sa rovnaacute suacutečtu zlučovaciacutech tepiel produktov (Σνi ∆Hdegzl298PROD) zmenšeneacutemu o suacutečet zlučovaciacutech tepiel reaktantov

(Σνi ∆Hdegzl298REAKT)

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 28: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

Normoxia verzus

Hypoxia

NO CO H2S ndash PLYNNEacute MESSENGERY ndash AKUacuteTNA REGULAacuteCIA O2 - KAROTIacuteDNE TELIESKO

Molekulaacuterny kysliacutek O2 (označenyacute šiacutepkami )

O2 verzus Tb

U potkanov počas progresiacutevnej hypoxie indukovanej krokovyacutemi zmenami v FIO2 (FIO2 21 17 14 12 a 10) pri teplote okolia Tam 25 15 a 5 degC sa pozorovalo zniacuteženie teploty jadra tela Tb ktoreacute dosahovalo

027 degCmlminkg spotrebovaneacuteho kysliacuteka (VO2) nezaacutevisle na Tam FIO2 ndash frakčnaacute koncentraacutecia kysliacuteka vo vdychovanom vzduchu

Respir Physiol 1994 June 97(1)79-91 Ventilatory and metabolic responses to cold and CO-induced hypoxia in awake rats Gautier H Bonora M

PARAUMBILIKUM Dreň nadobličiek - efektorovyacute orgaacuten sympatikoadrenaacutelneho systeacutemu -

produkuje adrenaliacuten a v menšej miere noradrenaliacuten priamo reaguje na určiteacute stresory - hypoxia a hypoglykeacutemia

Dreň nadobličiek je inervovanaacute senzitiacutevnymi vlaacuteknami spinaacutelnych a vagovyacutech aferentnyacutech neuroacutenov

Dreň nadobličiek sluacuteži aj ako chemosenzor

DREŇ NADOBLIČIEK Chromafiacutenovaacute bunka

Exocytoacuteza

Tyroziacutenovyacute metabolizmus

SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU

Tyroziacuten je metabolizovanyacute na L-DOPA naacutesledne cez dopamiacuten na nor-epinefriacuten Tento proces prebieha za priacutetomnosti molekulaacuterneho kysliacuteka O2 (označeneacute šiacutepkami )

REGULAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU

Nervovaacute regulaacutecia Ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu rovnako ako jeho sila suacute v raacutemci dvoch kardiovaskulaacuternych centier autonoacutemneho nervoveacuteho systeacutemu Tieto centraacute suacute umiestneneacute v hornej časti ventraacutelnej steny predĺženej miechy Hormonaacutelna regulaacutecia Skladaacute sa z dvoch amiacutenovyacutech hormoacutenov - epinefriacutenu (adrenaliacuten) a norepinefriacutenu

(noradrenaliacuten) ktoreacute suacute vylučovaneacute z drene nadobličiek Oba hormoacuteny akcelerujuacute ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu ale pocircsobia v rocircznych

podmienkach Epinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep počas bdquonuacutedzovyacutechldquo podmienok zatiaľčo norepinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep za normaacutelnych podmienok

ZAacuteKONY

POUŽITEacute PRI VYacutePOČTE

CHEMICKYacuteCH A FYZIOLOGICKYacuteCH

PARAMETROV KRVI

A JEDNOTLIVYacuteCH ORGAacuteNOV

RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY Fyzikaacutelna cheacutemia skuacutema ryacutechlosti prebiehajuacutecich chemickyacutech zmien (reakcii) a faktory vplyacutevajuacutece na

tuacuteto ryacutechlosť ndash chemickaacute kinetika

aA + bB rarr dD + fF Všeobecne sa akceptuje pojem že ryacutechlosť charakterizujeme zmenou parametra v čase Pri chemickej

reakcii prebieha zmena množstva laacutetok ni Ak chceme vedieť či danaacute reakcia prebieha v reaktore ndash bunke

Molaacuterna koncentracia Сi = niV Potom ryacutechlosť chemickej reakcii i-komponentu ri - sa doteraz nazyacutevala reakčnou ryacutechlosťou V suacutečasnosti sa pre tuacuteto veličinu zaviedlo označenie

ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky A a zaacutevisiacute od povahy reagujuacutecich laacutetok (skupenstvo) od teploty a od koncentraacutecie V reakčnej kinetike sa zaviedol spocircsob vyjadrovať chemickeacute rovnice v anulovanom tvare ktoryacute vo

všeobecnosti maacute tvar

νAA + νBB + νDD + = 0 ν - stechiometrickyacute koeficient pri vyacutechodickovyacutech laacutetkach majuacute (-) hodnotu

LAacuteTKA ndash SUacuteSTAVA

Jednou z foriem existencie hmoty je laacutetka Laacutetka sa skladaacute z častiacutec ktoreacute majuacute určituacute pokojovuacute hmotnosť alebo inak za laacutetku považujeme suacutebor elementaacuternych častiacutec (elektroacutenov protoacutenov neutroacutenov a i) zoskupenia atoacutemov molekuacutel a ioacutenov koloidneacute častice a rocirczne makroskopickeacute uacutetvary v rozličnyacutech skupenskyacutech stavoch

Množstvo laacutetky priestorovo ohraničeneacute vyznačujuacutece sa určityacutem geometrickyacutem tvarom je teleso

Suacutestava (systeacutem) je časť priestoru oddelenaacute od okolia skutočnyacutem alebo myslenyacutem rozhraniacutem V suacutestave mocircže byť laacutetka alebo zmes chemickyacutech laacutetok ktoreacute predstavujuacute jej zložky Suacutestava je definovanaacute tyacutem že udaacuteme čo do nej patriacute Suacutestavy mocircžu byť homogeacutenne alebo heterogeacutenne

Faacuteza je homogeacutenna časť heterogeacutennej suacutestavy od inej časti fyzikaacutelne oddelenaacute a ohraničenaacute rozhraniacutem

Chemicky čistaacute laacutetka alebo chemickeacute indiviacuteduum je chemickaacute laacutetka určityacutech fyzikaacutelnych a chemickyacutech vlastnostiacute ktoreacute sa nemenia a jeho zloženie je vyjadreneacute chemickyacutem vzorcom

ZAacuteKON UacuteČINKU HMOTNOSTI (GULDBERG-WAAGOV ZAacuteKON) zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

homogeacutenna reakcia v plynnej faacuteze alebo v roztoku

A + B rarr C Ak maacute taacuteto reakcia prebiehať je nevyhnutneacute aby sa častice laacutetok A a B stretli Ryacutechlosť

priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C bude prirodzene tyacutem vyššia čiacutem tieto stretnutia bude častejšie (aktiacutevna zražka) Ak zvyacutešime n-kraacutet koncentraacuteciu laacutetky A (alebo B) pri nezmenenej koncentraacutecii laacutetky B (alebo A) zvyacutešime n-kraacutet aj pravdepodobnosť stretnutia častiacutec A a B a ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C sa n-kraacutet zvyacuteši Ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C je priamo uacutemernaacute suacutečinu koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

rc = k[A][B] k - koeficient uacutemernosti je veličina pri danej teplote staacutela a označuje sa ako ryacutechlostnaacute

konštanta Jej hodnota udaacuteva ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C pri jednotkovej koncentraacutecii vyacutechodiskovyacutech laacutetok

[B] - koncentraacutecie priacuteslušnyacutech laacutetok v danom okamihu

Uvažujme o vratnej reakcii ktoraacute prebieha v roztoku medzi vyacutechodiskovyacutemi laacutetkami A a B za vzniku reakčnyacutech produktov C a D

A + B C + D Protismerneacute šiacutepky vyjadrujuacute že reakcia prebieha suacutečasne obidvoma smermi Podľa zaacutekona uacutečinku

hmotnosti platiacute pre ryacutechlosť r+1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky A a B

r+1 = k+1[A][B] a pre ryacutechlosť r-1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky C a D

r-1 = k-1[C][D] Koncentraacutecia jednotlivyacutech laacutetok sa v priebehu reakcie plynulo meniacute rarr musia sa meniť aj ryacutechlosti r+1 a

r-1 Koncentraacutecia vyacutechodiskovyacutech laacutetok A a B sa postupne zmenšuje preto sa ryacutechlosť r+1 znižuje Koncentraacutecia reakčnyacutech produktov C a D sa zvaumlčšuje takže ryacutechlosť r-1 sa zvyšuje Ak sa ryacutechlosti obidvoch protichodnyacutech reakciiacute vyrovnajuacute ustaacuteli sa chemickaacute rovnovaacuteha pri ktorej za časovuacute jednotku vznikne takeacute množstvo reakčnyacutech produktov C a D akeacute sa opaumltovne rozložiacute na vyacutechodiskoveacute laacutetky A a B Z rovnovaacutežnej podmienky r+1 = r-1 vyplyacuteva pre koncentraacutecie všetkyacutech reakčnyacutech zložiek za rovnovaacutežneho stavu vzťah

k+1[A][B] = k-1[C][D] ktoryacute sa mocircže piacutesať v tvare

Taacuteto rovnica vyjadruje že pomer suacutečinu rovnovaacutežnych koncentraacuteciiacute reakčnyacutech produktov a suacutečinu koncentraacuteciiacute vyacutechodiskovyacutech laacutetok maacute za danej teploty konštantnuacute hodnotu (Guldberg-Waagov zaacutekon) Kc - definovanaacute rovnovaacutežnymi koncentraacuteciami a nazyacuteva sa rovnovaacutežna konštanta Jej hodnota pre danuacute chemickuacute reakciu zaacutevisiacute iba od teploty pri ktorej reakcia prebieha

ZAacuteVISLOSŤ RYacuteCHLOSTI REAKCIE OD TEPLOTY Mimoriadne docircležityacutem činiteľom ktoryacute ovplyvňuje ryacutechlosť chemickyacutech reakciiacute je teplota Vzrast ryacutechlosti reakcie so

zvyšovaniacutem teploty je spocircsobenyacute vzrastom ryacutechlosti neusporiadaneacuteho pohybu molekuacutel a tyacutem aj pravdepodobnosť ich vzaacutejomnyacutech zraacutežok Avšak podľa kinetickej teoacuterie plynov je počet zraacutežok uacutemernyacute odmocnine z absoluacutetnej teploty kyacutem ryacutechlosť reakcie rastie s teplotou exponenciaacutelne teda oveľa ryacutechlejšie Tento zdanlivyacute nesuacutelad sa vysvetľuje tyacutem že molekuly mocircžu pri zraacutežke reagovať jedine vtedy ak majuacute určityacute minimaacutelny obsah energie ktoryacute sa nazyacuteva aktivačnaacute energia Ea

Vzťah medzi aktivačnou energiou a reakčnou ryacutechlosťou našiel v r 1899 Arrhenius definovaniacutem ryacutechlostnej konštanty k

k = A e- (Ea RT)

lnk = lnA - EaRT A R a Ea suacute konštanty ktoreacute nezaacutevisia od teploty

R - univerzaacutelna plynovaacute konštanta

Ea - experimentaacutelna aktivačnaacute energia

(nutnaacute energia ktoruacute musiacute mať časticamolekula

aby mohla za danyacutech podmienok vstuacutepiť do

reakcie) [kJmol]

T - absoluacutetna teplota

e - zaacuteklad prirodzeneacuteho logaritmu Arrhenius

lnk = f (1T) tgα = - ЕaR

HETEROGEacuteNNE PROCESY D rarr S rarr R rarr P Charakteristickou črtou postupnyacutech procesov je to že celkovaacute ryacutechlosť procesu je

determinovanaacute ryacutechlosťou najpomalšieho štaacutedia ndash limitujuacutece štaacutedium Ak chceme s intenziacutevniť naacuteslednosť postupnyacutech procesov je nevyhnutne zvyacutešiť ryacutechlosť ich limitujuacutecich štaacutediiacute

Prveacute štaacutedium heterogeacutenneho chemickeacuteho procesu (D) ndash Difuacutezia Difuacutezia ndash samovoľnyacute proces premiestnenia častiacutec z oblasti vyššej koncentraacutecie do oblasti s nižšou koncentraacuteciou na uacutekor ich chaotickeacuteho pohybu Otaacutezka ndash zodpovedaacute tento proces II počiatku termodynamiky

Druheacute štaacutedium heterogeacutenneho procesu (S) ndash proces sorpcie (pohltenia) Absorpcia ndash keď hranica rozdielu faacutez v systeacuteme je kvapalina Adsorpcia ndash na povrchu tuhej laacutetky

Tretie štaacutedium heterogeacutenneho procesu (R) je chemickaacute reakcia medzi absorbovanyacutemiadsorbovanyacutemi molekulami

RYacuteCHLOSŤ PROCESU DIFUacuteZIE JE DEFINOVANAacute PRVYacuteM ZAacuteKONOM FICKA

dn dt = -DS dC dx Fickov zaacutekon je empirickyacute zaacutekon ktoryacute vyjadruje skutočnosť že tok častiacutec cez povrch je priamo

uacutemernyacute koncentračneacutemu gradientu D - difuacutezny koeficient ([D]=m2s-1) je zaacutevislyacute len od teploty analogickyacute ako rovnica Arheniusa

pričom energia aktivaacutecii difuacutezie ED je menšia než energia aktivaacutecie chemickej reakcie EA

Difuacutezia v jednom smere J = -Dpartcpartx Difuacutezia v 3D priestore J = -Dgrad c Priacutebuzneacute zaacutekony Fourierov - tok tepla je uacutemernyacute gradientu teploty Ohmov - elektrickyacute pruacuted je uacutemernyacute rozdielu elektrickyacutech potenciaacutelov Všetky tri zaacutekony suacute empirickeacute a vyjadrujuacute skutočnosť že tok častiacutec (tepla pruacutedu) je lineaacuterne zaacutevislyacute od hnacej sily (z angl driving force) ktoraacute ho vyvolaacuteva

J = Lf f - hnacia sila L-koeficient uacutemernosti

Adolf Fick

ZAacuteKON ZACHOVANIA HMOTNOSTI Experimenty dokaacutezali že hmotnosť uzavretej (izolovanej)

suacutestavy je konštantnaacute a nezaacutevisiacute od zmien ktoreacute v tejto suacutestave prebiehajuacute

Celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v reaktantoch musiacute byť rovnakyacute ako celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v produktoch

Je to jeden z najvyacuteznamnejšiacutech a najvšeobecnejšiacutech priacuterodnyacutech zaacutekonov Pocircvodne ho nezaacutevisle od seba formulovali Lomonosov a Lavoisier ako zaacutekon zachovania vaacutehy laacutetok v chemickyacutech reakciaacutech

Chemickou reakciou hmota nezanikaacute ani nevznikaacute iba meniacute svoju formu

Zaacutekon zachovania hmotnosti sum m = konšt

Michail V Lomonosov

Antoine L Lavoisier

ZAacuteKON STAacuteLYCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov bol objavenyacute v roku 1799 - francuacutezsky chemik Joseph Louis Proust

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov hovoriacute

K tomuto zaacuteveru J L Proust dospel na zaacuteklade synteacutez a analyacutez množstva chemickyacutech zluacutečeniacuten Nezaacutevisle od J L Prousta ho v roku 1803 sformuloval a vysvetlil aj Angličan J Dalton

Zloženie chemickej zluacutečeniny je vždy rovnakeacute a nezaacutevisiacute od spocircsobu priacutepravy danej zluacutečeniny

Joseph L Proust

ZAacuteKON NAacuteSOBNYacuteCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV V roku 1803 J Dalton vyjadril zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov

Zistil že prvky sa mocircžu zlučovať v jednom dvoch alebo viaceryacutech pomeroch svojich hmotnostiacute

Priacuteklad oxidy dusiacuteka N2O ndash oxid dusnyacute N O = 1 0571 NO ndash oxid dusnatyacute N O = 1 1142 pomer 0571 1142 = 1 2 N2O3 ndash oxid dusityacute N O = 1 1713 pomer 0571 1713 = 1 3 Na jednotkovuacute hmotnosť dusiacuteka N v jednotlivyacutech oxidoch pripadaacute určityacute počet jednotiek hmotnosti kysliacuteka O

Ak dva prvky tvoria navzaacutejom niekoľko zluacutečeniacuten hmotnosti jedneacuteho prvku pripadajuacutece v nich na jednu a tuacute istuacute hmotnosť druheacuteho prvku suacute v pomere malyacutech celyacutech čiacutesiel

TERMODYNAMIKA V BIOLOGICKYacuteCH SYSTEacuteMOCH ndash REFERENČNEacute BODY

A Einstein bdquoKlasickaacute termodynamika je jedinaacute univerzaacutelna fyzikaacutelna teoacuteria v ktorej aplikovateľnosť jej zaacutekladnyacutech konceptov nebude nikdy narušenaacuteldquo

AS Eddington bdquoAk Vaša teoacuteria nie je v suacutelade s druhyacutem termodynamickyacutem zaacutekonom tak tuacuteto teoacuteriu nečakaacute nič ineacute len hlbokyacute neuacutespechldquo

MV Volkenstein bdquoFyzikaacutelne uvažovanie o ľubovoľnom systeacuteme vraacutetane biologickeacuteho začiacutena jeho fenomenologickyacutem termodynamickyacutem popisomldquo

Termodynamika študuje transformaacuteciu energie v makroskopickyacutech systeacutemoch a suacutečasne neposkytuje žiadne informaacutecie o mikroskopickom stave hmoty ani o ryacutechlosti procesov v systeacuteme

Termodynamickyacute popis systeacutemu je založenyacute na niekoľkyacutech relatiacutevne jednoduchyacutech zaacutekonoch

TERMODYNAMICKYacute SYSTEacuteM ndash BUNKA ndash ORGAacuteN ndash ORGANIZMUS Pod termodynamickyacutem systeacutemom rozumieme časť vesmiacuteru ktoryacute je ohraničenyacute

nejakou hranicou a je charakterizovanyacute určityacutemi termodynamickyacutemi vlastnosťami ktoreacute sa nazyacutevajuacute stavoveacute veličiny

Bunka ndash orgaacuten ndash organizmus predstavujuacute hranice systeacutemu cez ktoruacute sa mocircže vymieňať laacutetka a energie vo forme tepla a praacutece Biologickeacute systeacutemy suacute otvoreneacute termodynamickeacute systeacutemy ktoreacute vymieňajuacute s okoliacutem laacutetku aj energiu

Homeostaacuteza ndash stav termodynamickej rovnovaacutehy Biologickyacute systeacutem sa nachaacutedza v ustaacutelenom stave (angl steady state) - homeostaze

ak hodnoty termodynamickyacutech parametrov sa nemenia ale existuje tam tok laacutetky a energie medzi systeacutemom a okoliacutem (zdravyacute organizmus)

Tlak Objem Teplota Energia Laacutetkoveacute množstvo

TERMODYNAMICKEacute ZAacuteKONY

Tzv nultyacute zaacutekon termodynamiky (zaacutekon tepelnej rovnovaacutehy)

Ak objekt A je v tepelnej rovnovaacutehe s objektom B a objekt B sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom C tak potom aj objekt C sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom A

Inyacutemi slovami ak termodynamickeacute systeacutemy suacute vo fyzikaacutelnom kontakte tak v rovnovaacutežnom stave je teplota tyacutechto systeacutemov rovnakaacute

I TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ZACHOVANIA ENERGIE) Energia sa mocircže zmeniť z jednej formy na inuacute ale nemocircže samovoľne

vznikať ani zanikať (tento zaacutekon je empirickyacute) I termodynamickyacute zaacutekon daacuteva do suacutevisu teplo (Q) praacutecu (W) a vnuacutetornuacute

energiu (E) systeacutemu

∆ E = Q + W

alebo

d E = dQ + dW Teplo (Q) a praacuteca (W) - formy energie prostredniacutectvom ktoryacutech systeacutem

meniacute svoju vnuacutetornuacute energiu Teplo ndash neusporiadanaacute forma energie Praacuteca ndash usporiadanaacute forma energie (mechanickaacute chemickaacute elektrickaacute)

ENTALPIA Entalpia je stavovaacute funkcia determinujuacuteca teplo ktoreacute sa uvoľniacute resp absorbuje počas

reakcie pri konštantnom tlaku pričom nezaacutevisiacute od konkreacutetneho priebehu reakcie ale len od počiatočneacuteho a konečneacuteho stavu (Hessov zaacutekon)

p = konšt Qp = ∆ H entalpia H = E + pV

Zmeny entalpie A rarr B rArr ∆HAB = HB - HA A rarr B rarr C rArr ∆H = HC - HA = (HC - HB) + (HB - HA) = ∆HAB + HBC ΔH gt 0 - endotermickyacute proces ΔH lt 0 - exotermickyacute proces Štandardnaacute entalpia molekuacutel H0 Entalpia 1 molu molekuacutel pri štandardnyacutech podmienkach (

t=25deg C p=100 kPa) Tieto hodnoty suacute uvedeneacute v tabuľkaacutech Využitie tyacutechto hodnocirct pri určovaniacute zmien entalpie v chemickyacutech reakciaacutech

Reakčneacute teplo (∆HdegR298) sa rovnaacute suacutečtu zlučovaciacutech tepiel produktov (Σνi ∆Hdegzl298PROD) zmenšeneacutemu o suacutečet zlučovaciacutech tepiel reaktantov

(Σνi ∆Hdegzl298REAKT)

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 29: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

Molekulaacuterny kysliacutek O2 (označenyacute šiacutepkami )

O2 verzus Tb

U potkanov počas progresiacutevnej hypoxie indukovanej krokovyacutemi zmenami v FIO2 (FIO2 21 17 14 12 a 10) pri teplote okolia Tam 25 15 a 5 degC sa pozorovalo zniacuteženie teploty jadra tela Tb ktoreacute dosahovalo

027 degCmlminkg spotrebovaneacuteho kysliacuteka (VO2) nezaacutevisle na Tam FIO2 ndash frakčnaacute koncentraacutecia kysliacuteka vo vdychovanom vzduchu

Respir Physiol 1994 June 97(1)79-91 Ventilatory and metabolic responses to cold and CO-induced hypoxia in awake rats Gautier H Bonora M

PARAUMBILIKUM Dreň nadobličiek - efektorovyacute orgaacuten sympatikoadrenaacutelneho systeacutemu -

produkuje adrenaliacuten a v menšej miere noradrenaliacuten priamo reaguje na určiteacute stresory - hypoxia a hypoglykeacutemia

Dreň nadobličiek je inervovanaacute senzitiacutevnymi vlaacuteknami spinaacutelnych a vagovyacutech aferentnyacutech neuroacutenov

Dreň nadobličiek sluacuteži aj ako chemosenzor

DREŇ NADOBLIČIEK Chromafiacutenovaacute bunka

Exocytoacuteza

Tyroziacutenovyacute metabolizmus

SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU

Tyroziacuten je metabolizovanyacute na L-DOPA naacutesledne cez dopamiacuten na nor-epinefriacuten Tento proces prebieha za priacutetomnosti molekulaacuterneho kysliacuteka O2 (označeneacute šiacutepkami )

REGULAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU

Nervovaacute regulaacutecia Ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu rovnako ako jeho sila suacute v raacutemci dvoch kardiovaskulaacuternych centier autonoacutemneho nervoveacuteho systeacutemu Tieto centraacute suacute umiestneneacute v hornej časti ventraacutelnej steny predĺženej miechy Hormonaacutelna regulaacutecia Skladaacute sa z dvoch amiacutenovyacutech hormoacutenov - epinefriacutenu (adrenaliacuten) a norepinefriacutenu

(noradrenaliacuten) ktoreacute suacute vylučovaneacute z drene nadobličiek Oba hormoacuteny akcelerujuacute ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu ale pocircsobia v rocircznych

podmienkach Epinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep počas bdquonuacutedzovyacutechldquo podmienok zatiaľčo norepinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep za normaacutelnych podmienok

ZAacuteKONY

POUŽITEacute PRI VYacutePOČTE

CHEMICKYacuteCH A FYZIOLOGICKYacuteCH

PARAMETROV KRVI

A JEDNOTLIVYacuteCH ORGAacuteNOV

RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY Fyzikaacutelna cheacutemia skuacutema ryacutechlosti prebiehajuacutecich chemickyacutech zmien (reakcii) a faktory vplyacutevajuacutece na

tuacuteto ryacutechlosť ndash chemickaacute kinetika

aA + bB rarr dD + fF Všeobecne sa akceptuje pojem že ryacutechlosť charakterizujeme zmenou parametra v čase Pri chemickej

reakcii prebieha zmena množstva laacutetok ni Ak chceme vedieť či danaacute reakcia prebieha v reaktore ndash bunke

Molaacuterna koncentracia Сi = niV Potom ryacutechlosť chemickej reakcii i-komponentu ri - sa doteraz nazyacutevala reakčnou ryacutechlosťou V suacutečasnosti sa pre tuacuteto veličinu zaviedlo označenie

ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky A a zaacutevisiacute od povahy reagujuacutecich laacutetok (skupenstvo) od teploty a od koncentraacutecie V reakčnej kinetike sa zaviedol spocircsob vyjadrovať chemickeacute rovnice v anulovanom tvare ktoryacute vo

všeobecnosti maacute tvar

νAA + νBB + νDD + = 0 ν - stechiometrickyacute koeficient pri vyacutechodickovyacutech laacutetkach majuacute (-) hodnotu

LAacuteTKA ndash SUacuteSTAVA

Jednou z foriem existencie hmoty je laacutetka Laacutetka sa skladaacute z častiacutec ktoreacute majuacute určituacute pokojovuacute hmotnosť alebo inak za laacutetku považujeme suacutebor elementaacuternych častiacutec (elektroacutenov protoacutenov neutroacutenov a i) zoskupenia atoacutemov molekuacutel a ioacutenov koloidneacute častice a rocirczne makroskopickeacute uacutetvary v rozličnyacutech skupenskyacutech stavoch

Množstvo laacutetky priestorovo ohraničeneacute vyznačujuacutece sa určityacutem geometrickyacutem tvarom je teleso

Suacutestava (systeacutem) je časť priestoru oddelenaacute od okolia skutočnyacutem alebo myslenyacutem rozhraniacutem V suacutestave mocircže byť laacutetka alebo zmes chemickyacutech laacutetok ktoreacute predstavujuacute jej zložky Suacutestava je definovanaacute tyacutem že udaacuteme čo do nej patriacute Suacutestavy mocircžu byť homogeacutenne alebo heterogeacutenne

Faacuteza je homogeacutenna časť heterogeacutennej suacutestavy od inej časti fyzikaacutelne oddelenaacute a ohraničenaacute rozhraniacutem

Chemicky čistaacute laacutetka alebo chemickeacute indiviacuteduum je chemickaacute laacutetka určityacutech fyzikaacutelnych a chemickyacutech vlastnostiacute ktoreacute sa nemenia a jeho zloženie je vyjadreneacute chemickyacutem vzorcom

ZAacuteKON UacuteČINKU HMOTNOSTI (GULDBERG-WAAGOV ZAacuteKON) zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

homogeacutenna reakcia v plynnej faacuteze alebo v roztoku

A + B rarr C Ak maacute taacuteto reakcia prebiehať je nevyhnutneacute aby sa častice laacutetok A a B stretli Ryacutechlosť

priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C bude prirodzene tyacutem vyššia čiacutem tieto stretnutia bude častejšie (aktiacutevna zražka) Ak zvyacutešime n-kraacutet koncentraacuteciu laacutetky A (alebo B) pri nezmenenej koncentraacutecii laacutetky B (alebo A) zvyacutešime n-kraacutet aj pravdepodobnosť stretnutia častiacutec A a B a ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C sa n-kraacutet zvyacuteši Ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C je priamo uacutemernaacute suacutečinu koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

rc = k[A][B] k - koeficient uacutemernosti je veličina pri danej teplote staacutela a označuje sa ako ryacutechlostnaacute

konštanta Jej hodnota udaacuteva ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C pri jednotkovej koncentraacutecii vyacutechodiskovyacutech laacutetok

[B] - koncentraacutecie priacuteslušnyacutech laacutetok v danom okamihu

Uvažujme o vratnej reakcii ktoraacute prebieha v roztoku medzi vyacutechodiskovyacutemi laacutetkami A a B za vzniku reakčnyacutech produktov C a D

A + B C + D Protismerneacute šiacutepky vyjadrujuacute že reakcia prebieha suacutečasne obidvoma smermi Podľa zaacutekona uacutečinku

hmotnosti platiacute pre ryacutechlosť r+1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky A a B

r+1 = k+1[A][B] a pre ryacutechlosť r-1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky C a D

r-1 = k-1[C][D] Koncentraacutecia jednotlivyacutech laacutetok sa v priebehu reakcie plynulo meniacute rarr musia sa meniť aj ryacutechlosti r+1 a

r-1 Koncentraacutecia vyacutechodiskovyacutech laacutetok A a B sa postupne zmenšuje preto sa ryacutechlosť r+1 znižuje Koncentraacutecia reakčnyacutech produktov C a D sa zvaumlčšuje takže ryacutechlosť r-1 sa zvyšuje Ak sa ryacutechlosti obidvoch protichodnyacutech reakciiacute vyrovnajuacute ustaacuteli sa chemickaacute rovnovaacuteha pri ktorej za časovuacute jednotku vznikne takeacute množstvo reakčnyacutech produktov C a D akeacute sa opaumltovne rozložiacute na vyacutechodiskoveacute laacutetky A a B Z rovnovaacutežnej podmienky r+1 = r-1 vyplyacuteva pre koncentraacutecie všetkyacutech reakčnyacutech zložiek za rovnovaacutežneho stavu vzťah

k+1[A][B] = k-1[C][D] ktoryacute sa mocircže piacutesať v tvare

Taacuteto rovnica vyjadruje že pomer suacutečinu rovnovaacutežnych koncentraacuteciiacute reakčnyacutech produktov a suacutečinu koncentraacuteciiacute vyacutechodiskovyacutech laacutetok maacute za danej teploty konštantnuacute hodnotu (Guldberg-Waagov zaacutekon) Kc - definovanaacute rovnovaacutežnymi koncentraacuteciami a nazyacuteva sa rovnovaacutežna konštanta Jej hodnota pre danuacute chemickuacute reakciu zaacutevisiacute iba od teploty pri ktorej reakcia prebieha

ZAacuteVISLOSŤ RYacuteCHLOSTI REAKCIE OD TEPLOTY Mimoriadne docircležityacutem činiteľom ktoryacute ovplyvňuje ryacutechlosť chemickyacutech reakciiacute je teplota Vzrast ryacutechlosti reakcie so

zvyšovaniacutem teploty je spocircsobenyacute vzrastom ryacutechlosti neusporiadaneacuteho pohybu molekuacutel a tyacutem aj pravdepodobnosť ich vzaacutejomnyacutech zraacutežok Avšak podľa kinetickej teoacuterie plynov je počet zraacutežok uacutemernyacute odmocnine z absoluacutetnej teploty kyacutem ryacutechlosť reakcie rastie s teplotou exponenciaacutelne teda oveľa ryacutechlejšie Tento zdanlivyacute nesuacutelad sa vysvetľuje tyacutem že molekuly mocircžu pri zraacutežke reagovať jedine vtedy ak majuacute určityacute minimaacutelny obsah energie ktoryacute sa nazyacuteva aktivačnaacute energia Ea

Vzťah medzi aktivačnou energiou a reakčnou ryacutechlosťou našiel v r 1899 Arrhenius definovaniacutem ryacutechlostnej konštanty k

k = A e- (Ea RT)

lnk = lnA - EaRT A R a Ea suacute konštanty ktoreacute nezaacutevisia od teploty

R - univerzaacutelna plynovaacute konštanta

Ea - experimentaacutelna aktivačnaacute energia

(nutnaacute energia ktoruacute musiacute mať časticamolekula

aby mohla za danyacutech podmienok vstuacutepiť do

reakcie) [kJmol]

T - absoluacutetna teplota

e - zaacuteklad prirodzeneacuteho logaritmu Arrhenius

lnk = f (1T) tgα = - ЕaR

HETEROGEacuteNNE PROCESY D rarr S rarr R rarr P Charakteristickou črtou postupnyacutech procesov je to že celkovaacute ryacutechlosť procesu je

determinovanaacute ryacutechlosťou najpomalšieho štaacutedia ndash limitujuacutece štaacutedium Ak chceme s intenziacutevniť naacuteslednosť postupnyacutech procesov je nevyhnutne zvyacutešiť ryacutechlosť ich limitujuacutecich štaacutediiacute

Prveacute štaacutedium heterogeacutenneho chemickeacuteho procesu (D) ndash Difuacutezia Difuacutezia ndash samovoľnyacute proces premiestnenia častiacutec z oblasti vyššej koncentraacutecie do oblasti s nižšou koncentraacuteciou na uacutekor ich chaotickeacuteho pohybu Otaacutezka ndash zodpovedaacute tento proces II počiatku termodynamiky

Druheacute štaacutedium heterogeacutenneho procesu (S) ndash proces sorpcie (pohltenia) Absorpcia ndash keď hranica rozdielu faacutez v systeacuteme je kvapalina Adsorpcia ndash na povrchu tuhej laacutetky

Tretie štaacutedium heterogeacutenneho procesu (R) je chemickaacute reakcia medzi absorbovanyacutemiadsorbovanyacutemi molekulami

RYacuteCHLOSŤ PROCESU DIFUacuteZIE JE DEFINOVANAacute PRVYacuteM ZAacuteKONOM FICKA

dn dt = -DS dC dx Fickov zaacutekon je empirickyacute zaacutekon ktoryacute vyjadruje skutočnosť že tok častiacutec cez povrch je priamo

uacutemernyacute koncentračneacutemu gradientu D - difuacutezny koeficient ([D]=m2s-1) je zaacutevislyacute len od teploty analogickyacute ako rovnica Arheniusa

pričom energia aktivaacutecii difuacutezie ED je menšia než energia aktivaacutecie chemickej reakcie EA

Difuacutezia v jednom smere J = -Dpartcpartx Difuacutezia v 3D priestore J = -Dgrad c Priacutebuzneacute zaacutekony Fourierov - tok tepla je uacutemernyacute gradientu teploty Ohmov - elektrickyacute pruacuted je uacutemernyacute rozdielu elektrickyacutech potenciaacutelov Všetky tri zaacutekony suacute empirickeacute a vyjadrujuacute skutočnosť že tok častiacutec (tepla pruacutedu) je lineaacuterne zaacutevislyacute od hnacej sily (z angl driving force) ktoraacute ho vyvolaacuteva

J = Lf f - hnacia sila L-koeficient uacutemernosti

Adolf Fick

ZAacuteKON ZACHOVANIA HMOTNOSTI Experimenty dokaacutezali že hmotnosť uzavretej (izolovanej)

suacutestavy je konštantnaacute a nezaacutevisiacute od zmien ktoreacute v tejto suacutestave prebiehajuacute

Celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v reaktantoch musiacute byť rovnakyacute ako celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v produktoch

Je to jeden z najvyacuteznamnejšiacutech a najvšeobecnejšiacutech priacuterodnyacutech zaacutekonov Pocircvodne ho nezaacutevisle od seba formulovali Lomonosov a Lavoisier ako zaacutekon zachovania vaacutehy laacutetok v chemickyacutech reakciaacutech

Chemickou reakciou hmota nezanikaacute ani nevznikaacute iba meniacute svoju formu

Zaacutekon zachovania hmotnosti sum m = konšt

Michail V Lomonosov

Antoine L Lavoisier

ZAacuteKON STAacuteLYCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov bol objavenyacute v roku 1799 - francuacutezsky chemik Joseph Louis Proust

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov hovoriacute

K tomuto zaacuteveru J L Proust dospel na zaacuteklade synteacutez a analyacutez množstva chemickyacutech zluacutečeniacuten Nezaacutevisle od J L Prousta ho v roku 1803 sformuloval a vysvetlil aj Angličan J Dalton

Zloženie chemickej zluacutečeniny je vždy rovnakeacute a nezaacutevisiacute od spocircsobu priacutepravy danej zluacutečeniny

Joseph L Proust

ZAacuteKON NAacuteSOBNYacuteCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV V roku 1803 J Dalton vyjadril zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov

Zistil že prvky sa mocircžu zlučovať v jednom dvoch alebo viaceryacutech pomeroch svojich hmotnostiacute

Priacuteklad oxidy dusiacuteka N2O ndash oxid dusnyacute N O = 1 0571 NO ndash oxid dusnatyacute N O = 1 1142 pomer 0571 1142 = 1 2 N2O3 ndash oxid dusityacute N O = 1 1713 pomer 0571 1713 = 1 3 Na jednotkovuacute hmotnosť dusiacuteka N v jednotlivyacutech oxidoch pripadaacute určityacute počet jednotiek hmotnosti kysliacuteka O

Ak dva prvky tvoria navzaacutejom niekoľko zluacutečeniacuten hmotnosti jedneacuteho prvku pripadajuacutece v nich na jednu a tuacute istuacute hmotnosť druheacuteho prvku suacute v pomere malyacutech celyacutech čiacutesiel

TERMODYNAMIKA V BIOLOGICKYacuteCH SYSTEacuteMOCH ndash REFERENČNEacute BODY

A Einstein bdquoKlasickaacute termodynamika je jedinaacute univerzaacutelna fyzikaacutelna teoacuteria v ktorej aplikovateľnosť jej zaacutekladnyacutech konceptov nebude nikdy narušenaacuteldquo

AS Eddington bdquoAk Vaša teoacuteria nie je v suacutelade s druhyacutem termodynamickyacutem zaacutekonom tak tuacuteto teoacuteriu nečakaacute nič ineacute len hlbokyacute neuacutespechldquo

MV Volkenstein bdquoFyzikaacutelne uvažovanie o ľubovoľnom systeacuteme vraacutetane biologickeacuteho začiacutena jeho fenomenologickyacutem termodynamickyacutem popisomldquo

Termodynamika študuje transformaacuteciu energie v makroskopickyacutech systeacutemoch a suacutečasne neposkytuje žiadne informaacutecie o mikroskopickom stave hmoty ani o ryacutechlosti procesov v systeacuteme

Termodynamickyacute popis systeacutemu je založenyacute na niekoľkyacutech relatiacutevne jednoduchyacutech zaacutekonoch

TERMODYNAMICKYacute SYSTEacuteM ndash BUNKA ndash ORGAacuteN ndash ORGANIZMUS Pod termodynamickyacutem systeacutemom rozumieme časť vesmiacuteru ktoryacute je ohraničenyacute

nejakou hranicou a je charakterizovanyacute určityacutemi termodynamickyacutemi vlastnosťami ktoreacute sa nazyacutevajuacute stavoveacute veličiny

Bunka ndash orgaacuten ndash organizmus predstavujuacute hranice systeacutemu cez ktoruacute sa mocircže vymieňať laacutetka a energie vo forme tepla a praacutece Biologickeacute systeacutemy suacute otvoreneacute termodynamickeacute systeacutemy ktoreacute vymieňajuacute s okoliacutem laacutetku aj energiu

Homeostaacuteza ndash stav termodynamickej rovnovaacutehy Biologickyacute systeacutem sa nachaacutedza v ustaacutelenom stave (angl steady state) - homeostaze

ak hodnoty termodynamickyacutech parametrov sa nemenia ale existuje tam tok laacutetky a energie medzi systeacutemom a okoliacutem (zdravyacute organizmus)

Tlak Objem Teplota Energia Laacutetkoveacute množstvo

TERMODYNAMICKEacute ZAacuteKONY

Tzv nultyacute zaacutekon termodynamiky (zaacutekon tepelnej rovnovaacutehy)

Ak objekt A je v tepelnej rovnovaacutehe s objektom B a objekt B sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom C tak potom aj objekt C sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom A

Inyacutemi slovami ak termodynamickeacute systeacutemy suacute vo fyzikaacutelnom kontakte tak v rovnovaacutežnom stave je teplota tyacutechto systeacutemov rovnakaacute

I TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ZACHOVANIA ENERGIE) Energia sa mocircže zmeniť z jednej formy na inuacute ale nemocircže samovoľne

vznikať ani zanikať (tento zaacutekon je empirickyacute) I termodynamickyacute zaacutekon daacuteva do suacutevisu teplo (Q) praacutecu (W) a vnuacutetornuacute

energiu (E) systeacutemu

∆ E = Q + W

alebo

d E = dQ + dW Teplo (Q) a praacuteca (W) - formy energie prostredniacutectvom ktoryacutech systeacutem

meniacute svoju vnuacutetornuacute energiu Teplo ndash neusporiadanaacute forma energie Praacuteca ndash usporiadanaacute forma energie (mechanickaacute chemickaacute elektrickaacute)

ENTALPIA Entalpia je stavovaacute funkcia determinujuacuteca teplo ktoreacute sa uvoľniacute resp absorbuje počas

reakcie pri konštantnom tlaku pričom nezaacutevisiacute od konkreacutetneho priebehu reakcie ale len od počiatočneacuteho a konečneacuteho stavu (Hessov zaacutekon)

p = konšt Qp = ∆ H entalpia H = E + pV

Zmeny entalpie A rarr B rArr ∆HAB = HB - HA A rarr B rarr C rArr ∆H = HC - HA = (HC - HB) + (HB - HA) = ∆HAB + HBC ΔH gt 0 - endotermickyacute proces ΔH lt 0 - exotermickyacute proces Štandardnaacute entalpia molekuacutel H0 Entalpia 1 molu molekuacutel pri štandardnyacutech podmienkach (

t=25deg C p=100 kPa) Tieto hodnoty suacute uvedeneacute v tabuľkaacutech Využitie tyacutechto hodnocirct pri určovaniacute zmien entalpie v chemickyacutech reakciaacutech

Reakčneacute teplo (∆HdegR298) sa rovnaacute suacutečtu zlučovaciacutech tepiel produktov (Σνi ∆Hdegzl298PROD) zmenšeneacutemu o suacutečet zlučovaciacutech tepiel reaktantov

(Σνi ∆Hdegzl298REAKT)

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 30: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

O2 verzus Tb

U potkanov počas progresiacutevnej hypoxie indukovanej krokovyacutemi zmenami v FIO2 (FIO2 21 17 14 12 a 10) pri teplote okolia Tam 25 15 a 5 degC sa pozorovalo zniacuteženie teploty jadra tela Tb ktoreacute dosahovalo

027 degCmlminkg spotrebovaneacuteho kysliacuteka (VO2) nezaacutevisle na Tam FIO2 ndash frakčnaacute koncentraacutecia kysliacuteka vo vdychovanom vzduchu

Respir Physiol 1994 June 97(1)79-91 Ventilatory and metabolic responses to cold and CO-induced hypoxia in awake rats Gautier H Bonora M

PARAUMBILIKUM Dreň nadobličiek - efektorovyacute orgaacuten sympatikoadrenaacutelneho systeacutemu -

produkuje adrenaliacuten a v menšej miere noradrenaliacuten priamo reaguje na určiteacute stresory - hypoxia a hypoglykeacutemia

Dreň nadobličiek je inervovanaacute senzitiacutevnymi vlaacuteknami spinaacutelnych a vagovyacutech aferentnyacutech neuroacutenov

Dreň nadobličiek sluacuteži aj ako chemosenzor

DREŇ NADOBLIČIEK Chromafiacutenovaacute bunka

Exocytoacuteza

Tyroziacutenovyacute metabolizmus

SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU

Tyroziacuten je metabolizovanyacute na L-DOPA naacutesledne cez dopamiacuten na nor-epinefriacuten Tento proces prebieha za priacutetomnosti molekulaacuterneho kysliacuteka O2 (označeneacute šiacutepkami )

REGULAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU

Nervovaacute regulaacutecia Ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu rovnako ako jeho sila suacute v raacutemci dvoch kardiovaskulaacuternych centier autonoacutemneho nervoveacuteho systeacutemu Tieto centraacute suacute umiestneneacute v hornej časti ventraacutelnej steny predĺženej miechy Hormonaacutelna regulaacutecia Skladaacute sa z dvoch amiacutenovyacutech hormoacutenov - epinefriacutenu (adrenaliacuten) a norepinefriacutenu

(noradrenaliacuten) ktoreacute suacute vylučovaneacute z drene nadobličiek Oba hormoacuteny akcelerujuacute ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu ale pocircsobia v rocircznych

podmienkach Epinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep počas bdquonuacutedzovyacutechldquo podmienok zatiaľčo norepinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep za normaacutelnych podmienok

ZAacuteKONY

POUŽITEacute PRI VYacutePOČTE

CHEMICKYacuteCH A FYZIOLOGICKYacuteCH

PARAMETROV KRVI

A JEDNOTLIVYacuteCH ORGAacuteNOV

RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY Fyzikaacutelna cheacutemia skuacutema ryacutechlosti prebiehajuacutecich chemickyacutech zmien (reakcii) a faktory vplyacutevajuacutece na

tuacuteto ryacutechlosť ndash chemickaacute kinetika

aA + bB rarr dD + fF Všeobecne sa akceptuje pojem že ryacutechlosť charakterizujeme zmenou parametra v čase Pri chemickej

reakcii prebieha zmena množstva laacutetok ni Ak chceme vedieť či danaacute reakcia prebieha v reaktore ndash bunke

Molaacuterna koncentracia Сi = niV Potom ryacutechlosť chemickej reakcii i-komponentu ri - sa doteraz nazyacutevala reakčnou ryacutechlosťou V suacutečasnosti sa pre tuacuteto veličinu zaviedlo označenie

ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky A a zaacutevisiacute od povahy reagujuacutecich laacutetok (skupenstvo) od teploty a od koncentraacutecie V reakčnej kinetike sa zaviedol spocircsob vyjadrovať chemickeacute rovnice v anulovanom tvare ktoryacute vo

všeobecnosti maacute tvar

νAA + νBB + νDD + = 0 ν - stechiometrickyacute koeficient pri vyacutechodickovyacutech laacutetkach majuacute (-) hodnotu

LAacuteTKA ndash SUacuteSTAVA

Jednou z foriem existencie hmoty je laacutetka Laacutetka sa skladaacute z častiacutec ktoreacute majuacute určituacute pokojovuacute hmotnosť alebo inak za laacutetku považujeme suacutebor elementaacuternych častiacutec (elektroacutenov protoacutenov neutroacutenov a i) zoskupenia atoacutemov molekuacutel a ioacutenov koloidneacute častice a rocirczne makroskopickeacute uacutetvary v rozličnyacutech skupenskyacutech stavoch

Množstvo laacutetky priestorovo ohraničeneacute vyznačujuacutece sa určityacutem geometrickyacutem tvarom je teleso

Suacutestava (systeacutem) je časť priestoru oddelenaacute od okolia skutočnyacutem alebo myslenyacutem rozhraniacutem V suacutestave mocircže byť laacutetka alebo zmes chemickyacutech laacutetok ktoreacute predstavujuacute jej zložky Suacutestava je definovanaacute tyacutem že udaacuteme čo do nej patriacute Suacutestavy mocircžu byť homogeacutenne alebo heterogeacutenne

Faacuteza je homogeacutenna časť heterogeacutennej suacutestavy od inej časti fyzikaacutelne oddelenaacute a ohraničenaacute rozhraniacutem

Chemicky čistaacute laacutetka alebo chemickeacute indiviacuteduum je chemickaacute laacutetka určityacutech fyzikaacutelnych a chemickyacutech vlastnostiacute ktoreacute sa nemenia a jeho zloženie je vyjadreneacute chemickyacutem vzorcom

ZAacuteKON UacuteČINKU HMOTNOSTI (GULDBERG-WAAGOV ZAacuteKON) zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

homogeacutenna reakcia v plynnej faacuteze alebo v roztoku

A + B rarr C Ak maacute taacuteto reakcia prebiehať je nevyhnutneacute aby sa častice laacutetok A a B stretli Ryacutechlosť

priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C bude prirodzene tyacutem vyššia čiacutem tieto stretnutia bude častejšie (aktiacutevna zražka) Ak zvyacutešime n-kraacutet koncentraacuteciu laacutetky A (alebo B) pri nezmenenej koncentraacutecii laacutetky B (alebo A) zvyacutešime n-kraacutet aj pravdepodobnosť stretnutia častiacutec A a B a ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C sa n-kraacutet zvyacuteši Ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C je priamo uacutemernaacute suacutečinu koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

rc = k[A][B] k - koeficient uacutemernosti je veličina pri danej teplote staacutela a označuje sa ako ryacutechlostnaacute

konštanta Jej hodnota udaacuteva ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C pri jednotkovej koncentraacutecii vyacutechodiskovyacutech laacutetok

[B] - koncentraacutecie priacuteslušnyacutech laacutetok v danom okamihu

Uvažujme o vratnej reakcii ktoraacute prebieha v roztoku medzi vyacutechodiskovyacutemi laacutetkami A a B za vzniku reakčnyacutech produktov C a D

A + B C + D Protismerneacute šiacutepky vyjadrujuacute že reakcia prebieha suacutečasne obidvoma smermi Podľa zaacutekona uacutečinku

hmotnosti platiacute pre ryacutechlosť r+1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky A a B

r+1 = k+1[A][B] a pre ryacutechlosť r-1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky C a D

r-1 = k-1[C][D] Koncentraacutecia jednotlivyacutech laacutetok sa v priebehu reakcie plynulo meniacute rarr musia sa meniť aj ryacutechlosti r+1 a

r-1 Koncentraacutecia vyacutechodiskovyacutech laacutetok A a B sa postupne zmenšuje preto sa ryacutechlosť r+1 znižuje Koncentraacutecia reakčnyacutech produktov C a D sa zvaumlčšuje takže ryacutechlosť r-1 sa zvyšuje Ak sa ryacutechlosti obidvoch protichodnyacutech reakciiacute vyrovnajuacute ustaacuteli sa chemickaacute rovnovaacuteha pri ktorej za časovuacute jednotku vznikne takeacute množstvo reakčnyacutech produktov C a D akeacute sa opaumltovne rozložiacute na vyacutechodiskoveacute laacutetky A a B Z rovnovaacutežnej podmienky r+1 = r-1 vyplyacuteva pre koncentraacutecie všetkyacutech reakčnyacutech zložiek za rovnovaacutežneho stavu vzťah

k+1[A][B] = k-1[C][D] ktoryacute sa mocircže piacutesať v tvare

Taacuteto rovnica vyjadruje že pomer suacutečinu rovnovaacutežnych koncentraacuteciiacute reakčnyacutech produktov a suacutečinu koncentraacuteciiacute vyacutechodiskovyacutech laacutetok maacute za danej teploty konštantnuacute hodnotu (Guldberg-Waagov zaacutekon) Kc - definovanaacute rovnovaacutežnymi koncentraacuteciami a nazyacuteva sa rovnovaacutežna konštanta Jej hodnota pre danuacute chemickuacute reakciu zaacutevisiacute iba od teploty pri ktorej reakcia prebieha

ZAacuteVISLOSŤ RYacuteCHLOSTI REAKCIE OD TEPLOTY Mimoriadne docircležityacutem činiteľom ktoryacute ovplyvňuje ryacutechlosť chemickyacutech reakciiacute je teplota Vzrast ryacutechlosti reakcie so

zvyšovaniacutem teploty je spocircsobenyacute vzrastom ryacutechlosti neusporiadaneacuteho pohybu molekuacutel a tyacutem aj pravdepodobnosť ich vzaacutejomnyacutech zraacutežok Avšak podľa kinetickej teoacuterie plynov je počet zraacutežok uacutemernyacute odmocnine z absoluacutetnej teploty kyacutem ryacutechlosť reakcie rastie s teplotou exponenciaacutelne teda oveľa ryacutechlejšie Tento zdanlivyacute nesuacutelad sa vysvetľuje tyacutem že molekuly mocircžu pri zraacutežke reagovať jedine vtedy ak majuacute určityacute minimaacutelny obsah energie ktoryacute sa nazyacuteva aktivačnaacute energia Ea

Vzťah medzi aktivačnou energiou a reakčnou ryacutechlosťou našiel v r 1899 Arrhenius definovaniacutem ryacutechlostnej konštanty k

k = A e- (Ea RT)

lnk = lnA - EaRT A R a Ea suacute konštanty ktoreacute nezaacutevisia od teploty

R - univerzaacutelna plynovaacute konštanta

Ea - experimentaacutelna aktivačnaacute energia

(nutnaacute energia ktoruacute musiacute mať časticamolekula

aby mohla za danyacutech podmienok vstuacutepiť do

reakcie) [kJmol]

T - absoluacutetna teplota

e - zaacuteklad prirodzeneacuteho logaritmu Arrhenius

lnk = f (1T) tgα = - ЕaR

HETEROGEacuteNNE PROCESY D rarr S rarr R rarr P Charakteristickou črtou postupnyacutech procesov je to že celkovaacute ryacutechlosť procesu je

determinovanaacute ryacutechlosťou najpomalšieho štaacutedia ndash limitujuacutece štaacutedium Ak chceme s intenziacutevniť naacuteslednosť postupnyacutech procesov je nevyhnutne zvyacutešiť ryacutechlosť ich limitujuacutecich štaacutediiacute

Prveacute štaacutedium heterogeacutenneho chemickeacuteho procesu (D) ndash Difuacutezia Difuacutezia ndash samovoľnyacute proces premiestnenia častiacutec z oblasti vyššej koncentraacutecie do oblasti s nižšou koncentraacuteciou na uacutekor ich chaotickeacuteho pohybu Otaacutezka ndash zodpovedaacute tento proces II počiatku termodynamiky

Druheacute štaacutedium heterogeacutenneho procesu (S) ndash proces sorpcie (pohltenia) Absorpcia ndash keď hranica rozdielu faacutez v systeacuteme je kvapalina Adsorpcia ndash na povrchu tuhej laacutetky

Tretie štaacutedium heterogeacutenneho procesu (R) je chemickaacute reakcia medzi absorbovanyacutemiadsorbovanyacutemi molekulami

RYacuteCHLOSŤ PROCESU DIFUacuteZIE JE DEFINOVANAacute PRVYacuteM ZAacuteKONOM FICKA

dn dt = -DS dC dx Fickov zaacutekon je empirickyacute zaacutekon ktoryacute vyjadruje skutočnosť že tok častiacutec cez povrch je priamo

uacutemernyacute koncentračneacutemu gradientu D - difuacutezny koeficient ([D]=m2s-1) je zaacutevislyacute len od teploty analogickyacute ako rovnica Arheniusa

pričom energia aktivaacutecii difuacutezie ED je menšia než energia aktivaacutecie chemickej reakcie EA

Difuacutezia v jednom smere J = -Dpartcpartx Difuacutezia v 3D priestore J = -Dgrad c Priacutebuzneacute zaacutekony Fourierov - tok tepla je uacutemernyacute gradientu teploty Ohmov - elektrickyacute pruacuted je uacutemernyacute rozdielu elektrickyacutech potenciaacutelov Všetky tri zaacutekony suacute empirickeacute a vyjadrujuacute skutočnosť že tok častiacutec (tepla pruacutedu) je lineaacuterne zaacutevislyacute od hnacej sily (z angl driving force) ktoraacute ho vyvolaacuteva

J = Lf f - hnacia sila L-koeficient uacutemernosti

Adolf Fick

ZAacuteKON ZACHOVANIA HMOTNOSTI Experimenty dokaacutezali že hmotnosť uzavretej (izolovanej)

suacutestavy je konštantnaacute a nezaacutevisiacute od zmien ktoreacute v tejto suacutestave prebiehajuacute

Celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v reaktantoch musiacute byť rovnakyacute ako celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v produktoch

Je to jeden z najvyacuteznamnejšiacutech a najvšeobecnejšiacutech priacuterodnyacutech zaacutekonov Pocircvodne ho nezaacutevisle od seba formulovali Lomonosov a Lavoisier ako zaacutekon zachovania vaacutehy laacutetok v chemickyacutech reakciaacutech

Chemickou reakciou hmota nezanikaacute ani nevznikaacute iba meniacute svoju formu

Zaacutekon zachovania hmotnosti sum m = konšt

Michail V Lomonosov

Antoine L Lavoisier

ZAacuteKON STAacuteLYCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov bol objavenyacute v roku 1799 - francuacutezsky chemik Joseph Louis Proust

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov hovoriacute

K tomuto zaacuteveru J L Proust dospel na zaacuteklade synteacutez a analyacutez množstva chemickyacutech zluacutečeniacuten Nezaacutevisle od J L Prousta ho v roku 1803 sformuloval a vysvetlil aj Angličan J Dalton

Zloženie chemickej zluacutečeniny je vždy rovnakeacute a nezaacutevisiacute od spocircsobu priacutepravy danej zluacutečeniny

Joseph L Proust

ZAacuteKON NAacuteSOBNYacuteCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV V roku 1803 J Dalton vyjadril zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov

Zistil že prvky sa mocircžu zlučovať v jednom dvoch alebo viaceryacutech pomeroch svojich hmotnostiacute

Priacuteklad oxidy dusiacuteka N2O ndash oxid dusnyacute N O = 1 0571 NO ndash oxid dusnatyacute N O = 1 1142 pomer 0571 1142 = 1 2 N2O3 ndash oxid dusityacute N O = 1 1713 pomer 0571 1713 = 1 3 Na jednotkovuacute hmotnosť dusiacuteka N v jednotlivyacutech oxidoch pripadaacute určityacute počet jednotiek hmotnosti kysliacuteka O

Ak dva prvky tvoria navzaacutejom niekoľko zluacutečeniacuten hmotnosti jedneacuteho prvku pripadajuacutece v nich na jednu a tuacute istuacute hmotnosť druheacuteho prvku suacute v pomere malyacutech celyacutech čiacutesiel

TERMODYNAMIKA V BIOLOGICKYacuteCH SYSTEacuteMOCH ndash REFERENČNEacute BODY

A Einstein bdquoKlasickaacute termodynamika je jedinaacute univerzaacutelna fyzikaacutelna teoacuteria v ktorej aplikovateľnosť jej zaacutekladnyacutech konceptov nebude nikdy narušenaacuteldquo

AS Eddington bdquoAk Vaša teoacuteria nie je v suacutelade s druhyacutem termodynamickyacutem zaacutekonom tak tuacuteto teoacuteriu nečakaacute nič ineacute len hlbokyacute neuacutespechldquo

MV Volkenstein bdquoFyzikaacutelne uvažovanie o ľubovoľnom systeacuteme vraacutetane biologickeacuteho začiacutena jeho fenomenologickyacutem termodynamickyacutem popisomldquo

Termodynamika študuje transformaacuteciu energie v makroskopickyacutech systeacutemoch a suacutečasne neposkytuje žiadne informaacutecie o mikroskopickom stave hmoty ani o ryacutechlosti procesov v systeacuteme

Termodynamickyacute popis systeacutemu je založenyacute na niekoľkyacutech relatiacutevne jednoduchyacutech zaacutekonoch

TERMODYNAMICKYacute SYSTEacuteM ndash BUNKA ndash ORGAacuteN ndash ORGANIZMUS Pod termodynamickyacutem systeacutemom rozumieme časť vesmiacuteru ktoryacute je ohraničenyacute

nejakou hranicou a je charakterizovanyacute určityacutemi termodynamickyacutemi vlastnosťami ktoreacute sa nazyacutevajuacute stavoveacute veličiny

Bunka ndash orgaacuten ndash organizmus predstavujuacute hranice systeacutemu cez ktoruacute sa mocircže vymieňať laacutetka a energie vo forme tepla a praacutece Biologickeacute systeacutemy suacute otvoreneacute termodynamickeacute systeacutemy ktoreacute vymieňajuacute s okoliacutem laacutetku aj energiu

Homeostaacuteza ndash stav termodynamickej rovnovaacutehy Biologickyacute systeacutem sa nachaacutedza v ustaacutelenom stave (angl steady state) - homeostaze

ak hodnoty termodynamickyacutech parametrov sa nemenia ale existuje tam tok laacutetky a energie medzi systeacutemom a okoliacutem (zdravyacute organizmus)

Tlak Objem Teplota Energia Laacutetkoveacute množstvo

TERMODYNAMICKEacute ZAacuteKONY

Tzv nultyacute zaacutekon termodynamiky (zaacutekon tepelnej rovnovaacutehy)

Ak objekt A je v tepelnej rovnovaacutehe s objektom B a objekt B sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom C tak potom aj objekt C sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom A

Inyacutemi slovami ak termodynamickeacute systeacutemy suacute vo fyzikaacutelnom kontakte tak v rovnovaacutežnom stave je teplota tyacutechto systeacutemov rovnakaacute

I TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ZACHOVANIA ENERGIE) Energia sa mocircže zmeniť z jednej formy na inuacute ale nemocircže samovoľne

vznikať ani zanikať (tento zaacutekon je empirickyacute) I termodynamickyacute zaacutekon daacuteva do suacutevisu teplo (Q) praacutecu (W) a vnuacutetornuacute

energiu (E) systeacutemu

∆ E = Q + W

alebo

d E = dQ + dW Teplo (Q) a praacuteca (W) - formy energie prostredniacutectvom ktoryacutech systeacutem

meniacute svoju vnuacutetornuacute energiu Teplo ndash neusporiadanaacute forma energie Praacuteca ndash usporiadanaacute forma energie (mechanickaacute chemickaacute elektrickaacute)

ENTALPIA Entalpia je stavovaacute funkcia determinujuacuteca teplo ktoreacute sa uvoľniacute resp absorbuje počas

reakcie pri konštantnom tlaku pričom nezaacutevisiacute od konkreacutetneho priebehu reakcie ale len od počiatočneacuteho a konečneacuteho stavu (Hessov zaacutekon)

p = konšt Qp = ∆ H entalpia H = E + pV

Zmeny entalpie A rarr B rArr ∆HAB = HB - HA A rarr B rarr C rArr ∆H = HC - HA = (HC - HB) + (HB - HA) = ∆HAB + HBC ΔH gt 0 - endotermickyacute proces ΔH lt 0 - exotermickyacute proces Štandardnaacute entalpia molekuacutel H0 Entalpia 1 molu molekuacutel pri štandardnyacutech podmienkach (

t=25deg C p=100 kPa) Tieto hodnoty suacute uvedeneacute v tabuľkaacutech Využitie tyacutechto hodnocirct pri určovaniacute zmien entalpie v chemickyacutech reakciaacutech

Reakčneacute teplo (∆HdegR298) sa rovnaacute suacutečtu zlučovaciacutech tepiel produktov (Σνi ∆Hdegzl298PROD) zmenšeneacutemu o suacutečet zlučovaciacutech tepiel reaktantov

(Σνi ∆Hdegzl298REAKT)

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 31: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

PARAUMBILIKUM Dreň nadobličiek - efektorovyacute orgaacuten sympatikoadrenaacutelneho systeacutemu -

produkuje adrenaliacuten a v menšej miere noradrenaliacuten priamo reaguje na určiteacute stresory - hypoxia a hypoglykeacutemia

Dreň nadobličiek je inervovanaacute senzitiacutevnymi vlaacuteknami spinaacutelnych a vagovyacutech aferentnyacutech neuroacutenov

Dreň nadobličiek sluacuteži aj ako chemosenzor

DREŇ NADOBLIČIEK Chromafiacutenovaacute bunka

Exocytoacuteza

Tyroziacutenovyacute metabolizmus

SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU

Tyroziacuten je metabolizovanyacute na L-DOPA naacutesledne cez dopamiacuten na nor-epinefriacuten Tento proces prebieha za priacutetomnosti molekulaacuterneho kysliacuteka O2 (označeneacute šiacutepkami )

REGULAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU

Nervovaacute regulaacutecia Ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu rovnako ako jeho sila suacute v raacutemci dvoch kardiovaskulaacuternych centier autonoacutemneho nervoveacuteho systeacutemu Tieto centraacute suacute umiestneneacute v hornej časti ventraacutelnej steny predĺženej miechy Hormonaacutelna regulaacutecia Skladaacute sa z dvoch amiacutenovyacutech hormoacutenov - epinefriacutenu (adrenaliacuten) a norepinefriacutenu

(noradrenaliacuten) ktoreacute suacute vylučovaneacute z drene nadobličiek Oba hormoacuteny akcelerujuacute ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu ale pocircsobia v rocircznych

podmienkach Epinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep počas bdquonuacutedzovyacutechldquo podmienok zatiaľčo norepinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep za normaacutelnych podmienok

ZAacuteKONY

POUŽITEacute PRI VYacutePOČTE

CHEMICKYacuteCH A FYZIOLOGICKYacuteCH

PARAMETROV KRVI

A JEDNOTLIVYacuteCH ORGAacuteNOV

RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY Fyzikaacutelna cheacutemia skuacutema ryacutechlosti prebiehajuacutecich chemickyacutech zmien (reakcii) a faktory vplyacutevajuacutece na

tuacuteto ryacutechlosť ndash chemickaacute kinetika

aA + bB rarr dD + fF Všeobecne sa akceptuje pojem že ryacutechlosť charakterizujeme zmenou parametra v čase Pri chemickej

reakcii prebieha zmena množstva laacutetok ni Ak chceme vedieť či danaacute reakcia prebieha v reaktore ndash bunke

Molaacuterna koncentracia Сi = niV Potom ryacutechlosť chemickej reakcii i-komponentu ri - sa doteraz nazyacutevala reakčnou ryacutechlosťou V suacutečasnosti sa pre tuacuteto veličinu zaviedlo označenie

ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky A a zaacutevisiacute od povahy reagujuacutecich laacutetok (skupenstvo) od teploty a od koncentraacutecie V reakčnej kinetike sa zaviedol spocircsob vyjadrovať chemickeacute rovnice v anulovanom tvare ktoryacute vo

všeobecnosti maacute tvar

νAA + νBB + νDD + = 0 ν - stechiometrickyacute koeficient pri vyacutechodickovyacutech laacutetkach majuacute (-) hodnotu

LAacuteTKA ndash SUacuteSTAVA

Jednou z foriem existencie hmoty je laacutetka Laacutetka sa skladaacute z častiacutec ktoreacute majuacute určituacute pokojovuacute hmotnosť alebo inak za laacutetku považujeme suacutebor elementaacuternych častiacutec (elektroacutenov protoacutenov neutroacutenov a i) zoskupenia atoacutemov molekuacutel a ioacutenov koloidneacute častice a rocirczne makroskopickeacute uacutetvary v rozličnyacutech skupenskyacutech stavoch

Množstvo laacutetky priestorovo ohraničeneacute vyznačujuacutece sa určityacutem geometrickyacutem tvarom je teleso

Suacutestava (systeacutem) je časť priestoru oddelenaacute od okolia skutočnyacutem alebo myslenyacutem rozhraniacutem V suacutestave mocircže byť laacutetka alebo zmes chemickyacutech laacutetok ktoreacute predstavujuacute jej zložky Suacutestava je definovanaacute tyacutem že udaacuteme čo do nej patriacute Suacutestavy mocircžu byť homogeacutenne alebo heterogeacutenne

Faacuteza je homogeacutenna časť heterogeacutennej suacutestavy od inej časti fyzikaacutelne oddelenaacute a ohraničenaacute rozhraniacutem

Chemicky čistaacute laacutetka alebo chemickeacute indiviacuteduum je chemickaacute laacutetka určityacutech fyzikaacutelnych a chemickyacutech vlastnostiacute ktoreacute sa nemenia a jeho zloženie je vyjadreneacute chemickyacutem vzorcom

ZAacuteKON UacuteČINKU HMOTNOSTI (GULDBERG-WAAGOV ZAacuteKON) zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

homogeacutenna reakcia v plynnej faacuteze alebo v roztoku

A + B rarr C Ak maacute taacuteto reakcia prebiehať je nevyhnutneacute aby sa častice laacutetok A a B stretli Ryacutechlosť

priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C bude prirodzene tyacutem vyššia čiacutem tieto stretnutia bude častejšie (aktiacutevna zražka) Ak zvyacutešime n-kraacutet koncentraacuteciu laacutetky A (alebo B) pri nezmenenej koncentraacutecii laacutetky B (alebo A) zvyacutešime n-kraacutet aj pravdepodobnosť stretnutia častiacutec A a B a ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C sa n-kraacutet zvyacuteši Ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C je priamo uacutemernaacute suacutečinu koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

rc = k[A][B] k - koeficient uacutemernosti je veličina pri danej teplote staacutela a označuje sa ako ryacutechlostnaacute

konštanta Jej hodnota udaacuteva ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C pri jednotkovej koncentraacutecii vyacutechodiskovyacutech laacutetok

[B] - koncentraacutecie priacuteslušnyacutech laacutetok v danom okamihu

Uvažujme o vratnej reakcii ktoraacute prebieha v roztoku medzi vyacutechodiskovyacutemi laacutetkami A a B za vzniku reakčnyacutech produktov C a D

A + B C + D Protismerneacute šiacutepky vyjadrujuacute že reakcia prebieha suacutečasne obidvoma smermi Podľa zaacutekona uacutečinku

hmotnosti platiacute pre ryacutechlosť r+1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky A a B

r+1 = k+1[A][B] a pre ryacutechlosť r-1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky C a D

r-1 = k-1[C][D] Koncentraacutecia jednotlivyacutech laacutetok sa v priebehu reakcie plynulo meniacute rarr musia sa meniť aj ryacutechlosti r+1 a

r-1 Koncentraacutecia vyacutechodiskovyacutech laacutetok A a B sa postupne zmenšuje preto sa ryacutechlosť r+1 znižuje Koncentraacutecia reakčnyacutech produktov C a D sa zvaumlčšuje takže ryacutechlosť r-1 sa zvyšuje Ak sa ryacutechlosti obidvoch protichodnyacutech reakciiacute vyrovnajuacute ustaacuteli sa chemickaacute rovnovaacuteha pri ktorej za časovuacute jednotku vznikne takeacute množstvo reakčnyacutech produktov C a D akeacute sa opaumltovne rozložiacute na vyacutechodiskoveacute laacutetky A a B Z rovnovaacutežnej podmienky r+1 = r-1 vyplyacuteva pre koncentraacutecie všetkyacutech reakčnyacutech zložiek za rovnovaacutežneho stavu vzťah

k+1[A][B] = k-1[C][D] ktoryacute sa mocircže piacutesať v tvare

Taacuteto rovnica vyjadruje že pomer suacutečinu rovnovaacutežnych koncentraacuteciiacute reakčnyacutech produktov a suacutečinu koncentraacuteciiacute vyacutechodiskovyacutech laacutetok maacute za danej teploty konštantnuacute hodnotu (Guldberg-Waagov zaacutekon) Kc - definovanaacute rovnovaacutežnymi koncentraacuteciami a nazyacuteva sa rovnovaacutežna konštanta Jej hodnota pre danuacute chemickuacute reakciu zaacutevisiacute iba od teploty pri ktorej reakcia prebieha

ZAacuteVISLOSŤ RYacuteCHLOSTI REAKCIE OD TEPLOTY Mimoriadne docircležityacutem činiteľom ktoryacute ovplyvňuje ryacutechlosť chemickyacutech reakciiacute je teplota Vzrast ryacutechlosti reakcie so

zvyšovaniacutem teploty je spocircsobenyacute vzrastom ryacutechlosti neusporiadaneacuteho pohybu molekuacutel a tyacutem aj pravdepodobnosť ich vzaacutejomnyacutech zraacutežok Avšak podľa kinetickej teoacuterie plynov je počet zraacutežok uacutemernyacute odmocnine z absoluacutetnej teploty kyacutem ryacutechlosť reakcie rastie s teplotou exponenciaacutelne teda oveľa ryacutechlejšie Tento zdanlivyacute nesuacutelad sa vysvetľuje tyacutem že molekuly mocircžu pri zraacutežke reagovať jedine vtedy ak majuacute určityacute minimaacutelny obsah energie ktoryacute sa nazyacuteva aktivačnaacute energia Ea

Vzťah medzi aktivačnou energiou a reakčnou ryacutechlosťou našiel v r 1899 Arrhenius definovaniacutem ryacutechlostnej konštanty k

k = A e- (Ea RT)

lnk = lnA - EaRT A R a Ea suacute konštanty ktoreacute nezaacutevisia od teploty

R - univerzaacutelna plynovaacute konštanta

Ea - experimentaacutelna aktivačnaacute energia

(nutnaacute energia ktoruacute musiacute mať časticamolekula

aby mohla za danyacutech podmienok vstuacutepiť do

reakcie) [kJmol]

T - absoluacutetna teplota

e - zaacuteklad prirodzeneacuteho logaritmu Arrhenius

lnk = f (1T) tgα = - ЕaR

HETEROGEacuteNNE PROCESY D rarr S rarr R rarr P Charakteristickou črtou postupnyacutech procesov je to že celkovaacute ryacutechlosť procesu je

determinovanaacute ryacutechlosťou najpomalšieho štaacutedia ndash limitujuacutece štaacutedium Ak chceme s intenziacutevniť naacuteslednosť postupnyacutech procesov je nevyhnutne zvyacutešiť ryacutechlosť ich limitujuacutecich štaacutediiacute

Prveacute štaacutedium heterogeacutenneho chemickeacuteho procesu (D) ndash Difuacutezia Difuacutezia ndash samovoľnyacute proces premiestnenia častiacutec z oblasti vyššej koncentraacutecie do oblasti s nižšou koncentraacuteciou na uacutekor ich chaotickeacuteho pohybu Otaacutezka ndash zodpovedaacute tento proces II počiatku termodynamiky

Druheacute štaacutedium heterogeacutenneho procesu (S) ndash proces sorpcie (pohltenia) Absorpcia ndash keď hranica rozdielu faacutez v systeacuteme je kvapalina Adsorpcia ndash na povrchu tuhej laacutetky

Tretie štaacutedium heterogeacutenneho procesu (R) je chemickaacute reakcia medzi absorbovanyacutemiadsorbovanyacutemi molekulami

RYacuteCHLOSŤ PROCESU DIFUacuteZIE JE DEFINOVANAacute PRVYacuteM ZAacuteKONOM FICKA

dn dt = -DS dC dx Fickov zaacutekon je empirickyacute zaacutekon ktoryacute vyjadruje skutočnosť že tok častiacutec cez povrch je priamo

uacutemernyacute koncentračneacutemu gradientu D - difuacutezny koeficient ([D]=m2s-1) je zaacutevislyacute len od teploty analogickyacute ako rovnica Arheniusa

pričom energia aktivaacutecii difuacutezie ED je menšia než energia aktivaacutecie chemickej reakcie EA

Difuacutezia v jednom smere J = -Dpartcpartx Difuacutezia v 3D priestore J = -Dgrad c Priacutebuzneacute zaacutekony Fourierov - tok tepla je uacutemernyacute gradientu teploty Ohmov - elektrickyacute pruacuted je uacutemernyacute rozdielu elektrickyacutech potenciaacutelov Všetky tri zaacutekony suacute empirickeacute a vyjadrujuacute skutočnosť že tok častiacutec (tepla pruacutedu) je lineaacuterne zaacutevislyacute od hnacej sily (z angl driving force) ktoraacute ho vyvolaacuteva

J = Lf f - hnacia sila L-koeficient uacutemernosti

Adolf Fick

ZAacuteKON ZACHOVANIA HMOTNOSTI Experimenty dokaacutezali že hmotnosť uzavretej (izolovanej)

suacutestavy je konštantnaacute a nezaacutevisiacute od zmien ktoreacute v tejto suacutestave prebiehajuacute

Celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v reaktantoch musiacute byť rovnakyacute ako celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v produktoch

Je to jeden z najvyacuteznamnejšiacutech a najvšeobecnejšiacutech priacuterodnyacutech zaacutekonov Pocircvodne ho nezaacutevisle od seba formulovali Lomonosov a Lavoisier ako zaacutekon zachovania vaacutehy laacutetok v chemickyacutech reakciaacutech

Chemickou reakciou hmota nezanikaacute ani nevznikaacute iba meniacute svoju formu

Zaacutekon zachovania hmotnosti sum m = konšt

Michail V Lomonosov

Antoine L Lavoisier

ZAacuteKON STAacuteLYCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov bol objavenyacute v roku 1799 - francuacutezsky chemik Joseph Louis Proust

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov hovoriacute

K tomuto zaacuteveru J L Proust dospel na zaacuteklade synteacutez a analyacutez množstva chemickyacutech zluacutečeniacuten Nezaacutevisle od J L Prousta ho v roku 1803 sformuloval a vysvetlil aj Angličan J Dalton

Zloženie chemickej zluacutečeniny je vždy rovnakeacute a nezaacutevisiacute od spocircsobu priacutepravy danej zluacutečeniny

Joseph L Proust

ZAacuteKON NAacuteSOBNYacuteCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV V roku 1803 J Dalton vyjadril zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov

Zistil že prvky sa mocircžu zlučovať v jednom dvoch alebo viaceryacutech pomeroch svojich hmotnostiacute

Priacuteklad oxidy dusiacuteka N2O ndash oxid dusnyacute N O = 1 0571 NO ndash oxid dusnatyacute N O = 1 1142 pomer 0571 1142 = 1 2 N2O3 ndash oxid dusityacute N O = 1 1713 pomer 0571 1713 = 1 3 Na jednotkovuacute hmotnosť dusiacuteka N v jednotlivyacutech oxidoch pripadaacute určityacute počet jednotiek hmotnosti kysliacuteka O

Ak dva prvky tvoria navzaacutejom niekoľko zluacutečeniacuten hmotnosti jedneacuteho prvku pripadajuacutece v nich na jednu a tuacute istuacute hmotnosť druheacuteho prvku suacute v pomere malyacutech celyacutech čiacutesiel

TERMODYNAMIKA V BIOLOGICKYacuteCH SYSTEacuteMOCH ndash REFERENČNEacute BODY

A Einstein bdquoKlasickaacute termodynamika je jedinaacute univerzaacutelna fyzikaacutelna teoacuteria v ktorej aplikovateľnosť jej zaacutekladnyacutech konceptov nebude nikdy narušenaacuteldquo

AS Eddington bdquoAk Vaša teoacuteria nie je v suacutelade s druhyacutem termodynamickyacutem zaacutekonom tak tuacuteto teoacuteriu nečakaacute nič ineacute len hlbokyacute neuacutespechldquo

MV Volkenstein bdquoFyzikaacutelne uvažovanie o ľubovoľnom systeacuteme vraacutetane biologickeacuteho začiacutena jeho fenomenologickyacutem termodynamickyacutem popisomldquo

Termodynamika študuje transformaacuteciu energie v makroskopickyacutech systeacutemoch a suacutečasne neposkytuje žiadne informaacutecie o mikroskopickom stave hmoty ani o ryacutechlosti procesov v systeacuteme

Termodynamickyacute popis systeacutemu je založenyacute na niekoľkyacutech relatiacutevne jednoduchyacutech zaacutekonoch

TERMODYNAMICKYacute SYSTEacuteM ndash BUNKA ndash ORGAacuteN ndash ORGANIZMUS Pod termodynamickyacutem systeacutemom rozumieme časť vesmiacuteru ktoryacute je ohraničenyacute

nejakou hranicou a je charakterizovanyacute určityacutemi termodynamickyacutemi vlastnosťami ktoreacute sa nazyacutevajuacute stavoveacute veličiny

Bunka ndash orgaacuten ndash organizmus predstavujuacute hranice systeacutemu cez ktoruacute sa mocircže vymieňať laacutetka a energie vo forme tepla a praacutece Biologickeacute systeacutemy suacute otvoreneacute termodynamickeacute systeacutemy ktoreacute vymieňajuacute s okoliacutem laacutetku aj energiu

Homeostaacuteza ndash stav termodynamickej rovnovaacutehy Biologickyacute systeacutem sa nachaacutedza v ustaacutelenom stave (angl steady state) - homeostaze

ak hodnoty termodynamickyacutech parametrov sa nemenia ale existuje tam tok laacutetky a energie medzi systeacutemom a okoliacutem (zdravyacute organizmus)

Tlak Objem Teplota Energia Laacutetkoveacute množstvo

TERMODYNAMICKEacute ZAacuteKONY

Tzv nultyacute zaacutekon termodynamiky (zaacutekon tepelnej rovnovaacutehy)

Ak objekt A je v tepelnej rovnovaacutehe s objektom B a objekt B sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom C tak potom aj objekt C sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom A

Inyacutemi slovami ak termodynamickeacute systeacutemy suacute vo fyzikaacutelnom kontakte tak v rovnovaacutežnom stave je teplota tyacutechto systeacutemov rovnakaacute

I TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ZACHOVANIA ENERGIE) Energia sa mocircže zmeniť z jednej formy na inuacute ale nemocircže samovoľne

vznikať ani zanikať (tento zaacutekon je empirickyacute) I termodynamickyacute zaacutekon daacuteva do suacutevisu teplo (Q) praacutecu (W) a vnuacutetornuacute

energiu (E) systeacutemu

∆ E = Q + W

alebo

d E = dQ + dW Teplo (Q) a praacuteca (W) - formy energie prostredniacutectvom ktoryacutech systeacutem

meniacute svoju vnuacutetornuacute energiu Teplo ndash neusporiadanaacute forma energie Praacuteca ndash usporiadanaacute forma energie (mechanickaacute chemickaacute elektrickaacute)

ENTALPIA Entalpia je stavovaacute funkcia determinujuacuteca teplo ktoreacute sa uvoľniacute resp absorbuje počas

reakcie pri konštantnom tlaku pričom nezaacutevisiacute od konkreacutetneho priebehu reakcie ale len od počiatočneacuteho a konečneacuteho stavu (Hessov zaacutekon)

p = konšt Qp = ∆ H entalpia H = E + pV

Zmeny entalpie A rarr B rArr ∆HAB = HB - HA A rarr B rarr C rArr ∆H = HC - HA = (HC - HB) + (HB - HA) = ∆HAB + HBC ΔH gt 0 - endotermickyacute proces ΔH lt 0 - exotermickyacute proces Štandardnaacute entalpia molekuacutel H0 Entalpia 1 molu molekuacutel pri štandardnyacutech podmienkach (

t=25deg C p=100 kPa) Tieto hodnoty suacute uvedeneacute v tabuľkaacutech Využitie tyacutechto hodnocirct pri určovaniacute zmien entalpie v chemickyacutech reakciaacutech

Reakčneacute teplo (∆HdegR298) sa rovnaacute suacutečtu zlučovaciacutech tepiel produktov (Σνi ∆Hdegzl298PROD) zmenšeneacutemu o suacutečet zlučovaciacutech tepiel reaktantov

(Σνi ∆Hdegzl298REAKT)

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 32: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

DREŇ NADOBLIČIEK Chromafiacutenovaacute bunka

Exocytoacuteza

Tyroziacutenovyacute metabolizmus

SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU

Tyroziacuten je metabolizovanyacute na L-DOPA naacutesledne cez dopamiacuten na nor-epinefriacuten Tento proces prebieha za priacutetomnosti molekulaacuterneho kysliacuteka O2 (označeneacute šiacutepkami )

REGULAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU

Nervovaacute regulaacutecia Ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu rovnako ako jeho sila suacute v raacutemci dvoch kardiovaskulaacuternych centier autonoacutemneho nervoveacuteho systeacutemu Tieto centraacute suacute umiestneneacute v hornej časti ventraacutelnej steny predĺženej miechy Hormonaacutelna regulaacutecia Skladaacute sa z dvoch amiacutenovyacutech hormoacutenov - epinefriacutenu (adrenaliacuten) a norepinefriacutenu

(noradrenaliacuten) ktoreacute suacute vylučovaneacute z drene nadobličiek Oba hormoacuteny akcelerujuacute ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu ale pocircsobia v rocircznych

podmienkach Epinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep počas bdquonuacutedzovyacutechldquo podmienok zatiaľčo norepinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep za normaacutelnych podmienok

ZAacuteKONY

POUŽITEacute PRI VYacutePOČTE

CHEMICKYacuteCH A FYZIOLOGICKYacuteCH

PARAMETROV KRVI

A JEDNOTLIVYacuteCH ORGAacuteNOV

RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY Fyzikaacutelna cheacutemia skuacutema ryacutechlosti prebiehajuacutecich chemickyacutech zmien (reakcii) a faktory vplyacutevajuacutece na

tuacuteto ryacutechlosť ndash chemickaacute kinetika

aA + bB rarr dD + fF Všeobecne sa akceptuje pojem že ryacutechlosť charakterizujeme zmenou parametra v čase Pri chemickej

reakcii prebieha zmena množstva laacutetok ni Ak chceme vedieť či danaacute reakcia prebieha v reaktore ndash bunke

Molaacuterna koncentracia Сi = niV Potom ryacutechlosť chemickej reakcii i-komponentu ri - sa doteraz nazyacutevala reakčnou ryacutechlosťou V suacutečasnosti sa pre tuacuteto veličinu zaviedlo označenie

ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky A a zaacutevisiacute od povahy reagujuacutecich laacutetok (skupenstvo) od teploty a od koncentraacutecie V reakčnej kinetike sa zaviedol spocircsob vyjadrovať chemickeacute rovnice v anulovanom tvare ktoryacute vo

všeobecnosti maacute tvar

νAA + νBB + νDD + = 0 ν - stechiometrickyacute koeficient pri vyacutechodickovyacutech laacutetkach majuacute (-) hodnotu

LAacuteTKA ndash SUacuteSTAVA

Jednou z foriem existencie hmoty je laacutetka Laacutetka sa skladaacute z častiacutec ktoreacute majuacute určituacute pokojovuacute hmotnosť alebo inak za laacutetku považujeme suacutebor elementaacuternych častiacutec (elektroacutenov protoacutenov neutroacutenov a i) zoskupenia atoacutemov molekuacutel a ioacutenov koloidneacute častice a rocirczne makroskopickeacute uacutetvary v rozličnyacutech skupenskyacutech stavoch

Množstvo laacutetky priestorovo ohraničeneacute vyznačujuacutece sa určityacutem geometrickyacutem tvarom je teleso

Suacutestava (systeacutem) je časť priestoru oddelenaacute od okolia skutočnyacutem alebo myslenyacutem rozhraniacutem V suacutestave mocircže byť laacutetka alebo zmes chemickyacutech laacutetok ktoreacute predstavujuacute jej zložky Suacutestava je definovanaacute tyacutem že udaacuteme čo do nej patriacute Suacutestavy mocircžu byť homogeacutenne alebo heterogeacutenne

Faacuteza je homogeacutenna časť heterogeacutennej suacutestavy od inej časti fyzikaacutelne oddelenaacute a ohraničenaacute rozhraniacutem

Chemicky čistaacute laacutetka alebo chemickeacute indiviacuteduum je chemickaacute laacutetka určityacutech fyzikaacutelnych a chemickyacutech vlastnostiacute ktoreacute sa nemenia a jeho zloženie je vyjadreneacute chemickyacutem vzorcom

ZAacuteKON UacuteČINKU HMOTNOSTI (GULDBERG-WAAGOV ZAacuteKON) zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

homogeacutenna reakcia v plynnej faacuteze alebo v roztoku

A + B rarr C Ak maacute taacuteto reakcia prebiehať je nevyhnutneacute aby sa častice laacutetok A a B stretli Ryacutechlosť

priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C bude prirodzene tyacutem vyššia čiacutem tieto stretnutia bude častejšie (aktiacutevna zražka) Ak zvyacutešime n-kraacutet koncentraacuteciu laacutetky A (alebo B) pri nezmenenej koncentraacutecii laacutetky B (alebo A) zvyacutešime n-kraacutet aj pravdepodobnosť stretnutia častiacutec A a B a ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C sa n-kraacutet zvyacuteši Ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C je priamo uacutemernaacute suacutečinu koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

rc = k[A][B] k - koeficient uacutemernosti je veličina pri danej teplote staacutela a označuje sa ako ryacutechlostnaacute

konštanta Jej hodnota udaacuteva ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C pri jednotkovej koncentraacutecii vyacutechodiskovyacutech laacutetok

[B] - koncentraacutecie priacuteslušnyacutech laacutetok v danom okamihu

Uvažujme o vratnej reakcii ktoraacute prebieha v roztoku medzi vyacutechodiskovyacutemi laacutetkami A a B za vzniku reakčnyacutech produktov C a D

A + B C + D Protismerneacute šiacutepky vyjadrujuacute že reakcia prebieha suacutečasne obidvoma smermi Podľa zaacutekona uacutečinku

hmotnosti platiacute pre ryacutechlosť r+1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky A a B

r+1 = k+1[A][B] a pre ryacutechlosť r-1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky C a D

r-1 = k-1[C][D] Koncentraacutecia jednotlivyacutech laacutetok sa v priebehu reakcie plynulo meniacute rarr musia sa meniť aj ryacutechlosti r+1 a

r-1 Koncentraacutecia vyacutechodiskovyacutech laacutetok A a B sa postupne zmenšuje preto sa ryacutechlosť r+1 znižuje Koncentraacutecia reakčnyacutech produktov C a D sa zvaumlčšuje takže ryacutechlosť r-1 sa zvyšuje Ak sa ryacutechlosti obidvoch protichodnyacutech reakciiacute vyrovnajuacute ustaacuteli sa chemickaacute rovnovaacuteha pri ktorej za časovuacute jednotku vznikne takeacute množstvo reakčnyacutech produktov C a D akeacute sa opaumltovne rozložiacute na vyacutechodiskoveacute laacutetky A a B Z rovnovaacutežnej podmienky r+1 = r-1 vyplyacuteva pre koncentraacutecie všetkyacutech reakčnyacutech zložiek za rovnovaacutežneho stavu vzťah

k+1[A][B] = k-1[C][D] ktoryacute sa mocircže piacutesať v tvare

Taacuteto rovnica vyjadruje že pomer suacutečinu rovnovaacutežnych koncentraacuteciiacute reakčnyacutech produktov a suacutečinu koncentraacuteciiacute vyacutechodiskovyacutech laacutetok maacute za danej teploty konštantnuacute hodnotu (Guldberg-Waagov zaacutekon) Kc - definovanaacute rovnovaacutežnymi koncentraacuteciami a nazyacuteva sa rovnovaacutežna konštanta Jej hodnota pre danuacute chemickuacute reakciu zaacutevisiacute iba od teploty pri ktorej reakcia prebieha

ZAacuteVISLOSŤ RYacuteCHLOSTI REAKCIE OD TEPLOTY Mimoriadne docircležityacutem činiteľom ktoryacute ovplyvňuje ryacutechlosť chemickyacutech reakciiacute je teplota Vzrast ryacutechlosti reakcie so

zvyšovaniacutem teploty je spocircsobenyacute vzrastom ryacutechlosti neusporiadaneacuteho pohybu molekuacutel a tyacutem aj pravdepodobnosť ich vzaacutejomnyacutech zraacutežok Avšak podľa kinetickej teoacuterie plynov je počet zraacutežok uacutemernyacute odmocnine z absoluacutetnej teploty kyacutem ryacutechlosť reakcie rastie s teplotou exponenciaacutelne teda oveľa ryacutechlejšie Tento zdanlivyacute nesuacutelad sa vysvetľuje tyacutem že molekuly mocircžu pri zraacutežke reagovať jedine vtedy ak majuacute určityacute minimaacutelny obsah energie ktoryacute sa nazyacuteva aktivačnaacute energia Ea

Vzťah medzi aktivačnou energiou a reakčnou ryacutechlosťou našiel v r 1899 Arrhenius definovaniacutem ryacutechlostnej konštanty k

k = A e- (Ea RT)

lnk = lnA - EaRT A R a Ea suacute konštanty ktoreacute nezaacutevisia od teploty

R - univerzaacutelna plynovaacute konštanta

Ea - experimentaacutelna aktivačnaacute energia

(nutnaacute energia ktoruacute musiacute mať časticamolekula

aby mohla za danyacutech podmienok vstuacutepiť do

reakcie) [kJmol]

T - absoluacutetna teplota

e - zaacuteklad prirodzeneacuteho logaritmu Arrhenius

lnk = f (1T) tgα = - ЕaR

HETEROGEacuteNNE PROCESY D rarr S rarr R rarr P Charakteristickou črtou postupnyacutech procesov je to že celkovaacute ryacutechlosť procesu je

determinovanaacute ryacutechlosťou najpomalšieho štaacutedia ndash limitujuacutece štaacutedium Ak chceme s intenziacutevniť naacuteslednosť postupnyacutech procesov je nevyhnutne zvyacutešiť ryacutechlosť ich limitujuacutecich štaacutediiacute

Prveacute štaacutedium heterogeacutenneho chemickeacuteho procesu (D) ndash Difuacutezia Difuacutezia ndash samovoľnyacute proces premiestnenia častiacutec z oblasti vyššej koncentraacutecie do oblasti s nižšou koncentraacuteciou na uacutekor ich chaotickeacuteho pohybu Otaacutezka ndash zodpovedaacute tento proces II počiatku termodynamiky

Druheacute štaacutedium heterogeacutenneho procesu (S) ndash proces sorpcie (pohltenia) Absorpcia ndash keď hranica rozdielu faacutez v systeacuteme je kvapalina Adsorpcia ndash na povrchu tuhej laacutetky

Tretie štaacutedium heterogeacutenneho procesu (R) je chemickaacute reakcia medzi absorbovanyacutemiadsorbovanyacutemi molekulami

RYacuteCHLOSŤ PROCESU DIFUacuteZIE JE DEFINOVANAacute PRVYacuteM ZAacuteKONOM FICKA

dn dt = -DS dC dx Fickov zaacutekon je empirickyacute zaacutekon ktoryacute vyjadruje skutočnosť že tok častiacutec cez povrch je priamo

uacutemernyacute koncentračneacutemu gradientu D - difuacutezny koeficient ([D]=m2s-1) je zaacutevislyacute len od teploty analogickyacute ako rovnica Arheniusa

pričom energia aktivaacutecii difuacutezie ED je menšia než energia aktivaacutecie chemickej reakcie EA

Difuacutezia v jednom smere J = -Dpartcpartx Difuacutezia v 3D priestore J = -Dgrad c Priacutebuzneacute zaacutekony Fourierov - tok tepla je uacutemernyacute gradientu teploty Ohmov - elektrickyacute pruacuted je uacutemernyacute rozdielu elektrickyacutech potenciaacutelov Všetky tri zaacutekony suacute empirickeacute a vyjadrujuacute skutočnosť že tok častiacutec (tepla pruacutedu) je lineaacuterne zaacutevislyacute od hnacej sily (z angl driving force) ktoraacute ho vyvolaacuteva

J = Lf f - hnacia sila L-koeficient uacutemernosti

Adolf Fick

ZAacuteKON ZACHOVANIA HMOTNOSTI Experimenty dokaacutezali že hmotnosť uzavretej (izolovanej)

suacutestavy je konštantnaacute a nezaacutevisiacute od zmien ktoreacute v tejto suacutestave prebiehajuacute

Celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v reaktantoch musiacute byť rovnakyacute ako celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v produktoch

Je to jeden z najvyacuteznamnejšiacutech a najvšeobecnejšiacutech priacuterodnyacutech zaacutekonov Pocircvodne ho nezaacutevisle od seba formulovali Lomonosov a Lavoisier ako zaacutekon zachovania vaacutehy laacutetok v chemickyacutech reakciaacutech

Chemickou reakciou hmota nezanikaacute ani nevznikaacute iba meniacute svoju formu

Zaacutekon zachovania hmotnosti sum m = konšt

Michail V Lomonosov

Antoine L Lavoisier

ZAacuteKON STAacuteLYCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov bol objavenyacute v roku 1799 - francuacutezsky chemik Joseph Louis Proust

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov hovoriacute

K tomuto zaacuteveru J L Proust dospel na zaacuteklade synteacutez a analyacutez množstva chemickyacutech zluacutečeniacuten Nezaacutevisle od J L Prousta ho v roku 1803 sformuloval a vysvetlil aj Angličan J Dalton

Zloženie chemickej zluacutečeniny je vždy rovnakeacute a nezaacutevisiacute od spocircsobu priacutepravy danej zluacutečeniny

Joseph L Proust

ZAacuteKON NAacuteSOBNYacuteCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV V roku 1803 J Dalton vyjadril zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov

Zistil že prvky sa mocircžu zlučovať v jednom dvoch alebo viaceryacutech pomeroch svojich hmotnostiacute

Priacuteklad oxidy dusiacuteka N2O ndash oxid dusnyacute N O = 1 0571 NO ndash oxid dusnatyacute N O = 1 1142 pomer 0571 1142 = 1 2 N2O3 ndash oxid dusityacute N O = 1 1713 pomer 0571 1713 = 1 3 Na jednotkovuacute hmotnosť dusiacuteka N v jednotlivyacutech oxidoch pripadaacute určityacute počet jednotiek hmotnosti kysliacuteka O

Ak dva prvky tvoria navzaacutejom niekoľko zluacutečeniacuten hmotnosti jedneacuteho prvku pripadajuacutece v nich na jednu a tuacute istuacute hmotnosť druheacuteho prvku suacute v pomere malyacutech celyacutech čiacutesiel

TERMODYNAMIKA V BIOLOGICKYacuteCH SYSTEacuteMOCH ndash REFERENČNEacute BODY

A Einstein bdquoKlasickaacute termodynamika je jedinaacute univerzaacutelna fyzikaacutelna teoacuteria v ktorej aplikovateľnosť jej zaacutekladnyacutech konceptov nebude nikdy narušenaacuteldquo

AS Eddington bdquoAk Vaša teoacuteria nie je v suacutelade s druhyacutem termodynamickyacutem zaacutekonom tak tuacuteto teoacuteriu nečakaacute nič ineacute len hlbokyacute neuacutespechldquo

MV Volkenstein bdquoFyzikaacutelne uvažovanie o ľubovoľnom systeacuteme vraacutetane biologickeacuteho začiacutena jeho fenomenologickyacutem termodynamickyacutem popisomldquo

Termodynamika študuje transformaacuteciu energie v makroskopickyacutech systeacutemoch a suacutečasne neposkytuje žiadne informaacutecie o mikroskopickom stave hmoty ani o ryacutechlosti procesov v systeacuteme

Termodynamickyacute popis systeacutemu je založenyacute na niekoľkyacutech relatiacutevne jednoduchyacutech zaacutekonoch

TERMODYNAMICKYacute SYSTEacuteM ndash BUNKA ndash ORGAacuteN ndash ORGANIZMUS Pod termodynamickyacutem systeacutemom rozumieme časť vesmiacuteru ktoryacute je ohraničenyacute

nejakou hranicou a je charakterizovanyacute určityacutemi termodynamickyacutemi vlastnosťami ktoreacute sa nazyacutevajuacute stavoveacute veličiny

Bunka ndash orgaacuten ndash organizmus predstavujuacute hranice systeacutemu cez ktoruacute sa mocircže vymieňať laacutetka a energie vo forme tepla a praacutece Biologickeacute systeacutemy suacute otvoreneacute termodynamickeacute systeacutemy ktoreacute vymieňajuacute s okoliacutem laacutetku aj energiu

Homeostaacuteza ndash stav termodynamickej rovnovaacutehy Biologickyacute systeacutem sa nachaacutedza v ustaacutelenom stave (angl steady state) - homeostaze

ak hodnoty termodynamickyacutech parametrov sa nemenia ale existuje tam tok laacutetky a energie medzi systeacutemom a okoliacutem (zdravyacute organizmus)

Tlak Objem Teplota Energia Laacutetkoveacute množstvo

TERMODYNAMICKEacute ZAacuteKONY

Tzv nultyacute zaacutekon termodynamiky (zaacutekon tepelnej rovnovaacutehy)

Ak objekt A je v tepelnej rovnovaacutehe s objektom B a objekt B sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom C tak potom aj objekt C sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom A

Inyacutemi slovami ak termodynamickeacute systeacutemy suacute vo fyzikaacutelnom kontakte tak v rovnovaacutežnom stave je teplota tyacutechto systeacutemov rovnakaacute

I TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ZACHOVANIA ENERGIE) Energia sa mocircže zmeniť z jednej formy na inuacute ale nemocircže samovoľne

vznikať ani zanikať (tento zaacutekon je empirickyacute) I termodynamickyacute zaacutekon daacuteva do suacutevisu teplo (Q) praacutecu (W) a vnuacutetornuacute

energiu (E) systeacutemu

∆ E = Q + W

alebo

d E = dQ + dW Teplo (Q) a praacuteca (W) - formy energie prostredniacutectvom ktoryacutech systeacutem

meniacute svoju vnuacutetornuacute energiu Teplo ndash neusporiadanaacute forma energie Praacuteca ndash usporiadanaacute forma energie (mechanickaacute chemickaacute elektrickaacute)

ENTALPIA Entalpia je stavovaacute funkcia determinujuacuteca teplo ktoreacute sa uvoľniacute resp absorbuje počas

reakcie pri konštantnom tlaku pričom nezaacutevisiacute od konkreacutetneho priebehu reakcie ale len od počiatočneacuteho a konečneacuteho stavu (Hessov zaacutekon)

p = konšt Qp = ∆ H entalpia H = E + pV

Zmeny entalpie A rarr B rArr ∆HAB = HB - HA A rarr B rarr C rArr ∆H = HC - HA = (HC - HB) + (HB - HA) = ∆HAB + HBC ΔH gt 0 - endotermickyacute proces ΔH lt 0 - exotermickyacute proces Štandardnaacute entalpia molekuacutel H0 Entalpia 1 molu molekuacutel pri štandardnyacutech podmienkach (

t=25deg C p=100 kPa) Tieto hodnoty suacute uvedeneacute v tabuľkaacutech Využitie tyacutechto hodnocirct pri určovaniacute zmien entalpie v chemickyacutech reakciaacutech

Reakčneacute teplo (∆HdegR298) sa rovnaacute suacutečtu zlučovaciacutech tepiel produktov (Σνi ∆Hdegzl298PROD) zmenšeneacutemu o suacutečet zlučovaciacutech tepiel reaktantov

(Σνi ∆Hdegzl298REAKT)

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 33: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU

Tyroziacuten je metabolizovanyacute na L-DOPA naacutesledne cez dopamiacuten na nor-epinefriacuten Tento proces prebieha za priacutetomnosti molekulaacuterneho kysliacuteka O2 (označeneacute šiacutepkami )

REGULAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU

Nervovaacute regulaacutecia Ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu rovnako ako jeho sila suacute v raacutemci dvoch kardiovaskulaacuternych centier autonoacutemneho nervoveacuteho systeacutemu Tieto centraacute suacute umiestneneacute v hornej časti ventraacutelnej steny predĺženej miechy Hormonaacutelna regulaacutecia Skladaacute sa z dvoch amiacutenovyacutech hormoacutenov - epinefriacutenu (adrenaliacuten) a norepinefriacutenu

(noradrenaliacuten) ktoreacute suacute vylučovaneacute z drene nadobličiek Oba hormoacuteny akcelerujuacute ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu ale pocircsobia v rocircznych

podmienkach Epinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep počas bdquonuacutedzovyacutechldquo podmienok zatiaľčo norepinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep za normaacutelnych podmienok

ZAacuteKONY

POUŽITEacute PRI VYacutePOČTE

CHEMICKYacuteCH A FYZIOLOGICKYacuteCH

PARAMETROV KRVI

A JEDNOTLIVYacuteCH ORGAacuteNOV

RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY Fyzikaacutelna cheacutemia skuacutema ryacutechlosti prebiehajuacutecich chemickyacutech zmien (reakcii) a faktory vplyacutevajuacutece na

tuacuteto ryacutechlosť ndash chemickaacute kinetika

aA + bB rarr dD + fF Všeobecne sa akceptuje pojem že ryacutechlosť charakterizujeme zmenou parametra v čase Pri chemickej

reakcii prebieha zmena množstva laacutetok ni Ak chceme vedieť či danaacute reakcia prebieha v reaktore ndash bunke

Molaacuterna koncentracia Сi = niV Potom ryacutechlosť chemickej reakcii i-komponentu ri - sa doteraz nazyacutevala reakčnou ryacutechlosťou V suacutečasnosti sa pre tuacuteto veličinu zaviedlo označenie

ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky A a zaacutevisiacute od povahy reagujuacutecich laacutetok (skupenstvo) od teploty a od koncentraacutecie V reakčnej kinetike sa zaviedol spocircsob vyjadrovať chemickeacute rovnice v anulovanom tvare ktoryacute vo

všeobecnosti maacute tvar

νAA + νBB + νDD + = 0 ν - stechiometrickyacute koeficient pri vyacutechodickovyacutech laacutetkach majuacute (-) hodnotu

LAacuteTKA ndash SUacuteSTAVA

Jednou z foriem existencie hmoty je laacutetka Laacutetka sa skladaacute z častiacutec ktoreacute majuacute určituacute pokojovuacute hmotnosť alebo inak za laacutetku považujeme suacutebor elementaacuternych častiacutec (elektroacutenov protoacutenov neutroacutenov a i) zoskupenia atoacutemov molekuacutel a ioacutenov koloidneacute častice a rocirczne makroskopickeacute uacutetvary v rozličnyacutech skupenskyacutech stavoch

Množstvo laacutetky priestorovo ohraničeneacute vyznačujuacutece sa určityacutem geometrickyacutem tvarom je teleso

Suacutestava (systeacutem) je časť priestoru oddelenaacute od okolia skutočnyacutem alebo myslenyacutem rozhraniacutem V suacutestave mocircže byť laacutetka alebo zmes chemickyacutech laacutetok ktoreacute predstavujuacute jej zložky Suacutestava je definovanaacute tyacutem že udaacuteme čo do nej patriacute Suacutestavy mocircžu byť homogeacutenne alebo heterogeacutenne

Faacuteza je homogeacutenna časť heterogeacutennej suacutestavy od inej časti fyzikaacutelne oddelenaacute a ohraničenaacute rozhraniacutem

Chemicky čistaacute laacutetka alebo chemickeacute indiviacuteduum je chemickaacute laacutetka určityacutech fyzikaacutelnych a chemickyacutech vlastnostiacute ktoreacute sa nemenia a jeho zloženie je vyjadreneacute chemickyacutem vzorcom

ZAacuteKON UacuteČINKU HMOTNOSTI (GULDBERG-WAAGOV ZAacuteKON) zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

homogeacutenna reakcia v plynnej faacuteze alebo v roztoku

A + B rarr C Ak maacute taacuteto reakcia prebiehať je nevyhnutneacute aby sa častice laacutetok A a B stretli Ryacutechlosť

priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C bude prirodzene tyacutem vyššia čiacutem tieto stretnutia bude častejšie (aktiacutevna zražka) Ak zvyacutešime n-kraacutet koncentraacuteciu laacutetky A (alebo B) pri nezmenenej koncentraacutecii laacutetky B (alebo A) zvyacutešime n-kraacutet aj pravdepodobnosť stretnutia častiacutec A a B a ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C sa n-kraacutet zvyacuteši Ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C je priamo uacutemernaacute suacutečinu koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

rc = k[A][B] k - koeficient uacutemernosti je veličina pri danej teplote staacutela a označuje sa ako ryacutechlostnaacute

konštanta Jej hodnota udaacuteva ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C pri jednotkovej koncentraacutecii vyacutechodiskovyacutech laacutetok

[B] - koncentraacutecie priacuteslušnyacutech laacutetok v danom okamihu

Uvažujme o vratnej reakcii ktoraacute prebieha v roztoku medzi vyacutechodiskovyacutemi laacutetkami A a B za vzniku reakčnyacutech produktov C a D

A + B C + D Protismerneacute šiacutepky vyjadrujuacute že reakcia prebieha suacutečasne obidvoma smermi Podľa zaacutekona uacutečinku

hmotnosti platiacute pre ryacutechlosť r+1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky A a B

r+1 = k+1[A][B] a pre ryacutechlosť r-1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky C a D

r-1 = k-1[C][D] Koncentraacutecia jednotlivyacutech laacutetok sa v priebehu reakcie plynulo meniacute rarr musia sa meniť aj ryacutechlosti r+1 a

r-1 Koncentraacutecia vyacutechodiskovyacutech laacutetok A a B sa postupne zmenšuje preto sa ryacutechlosť r+1 znižuje Koncentraacutecia reakčnyacutech produktov C a D sa zvaumlčšuje takže ryacutechlosť r-1 sa zvyšuje Ak sa ryacutechlosti obidvoch protichodnyacutech reakciiacute vyrovnajuacute ustaacuteli sa chemickaacute rovnovaacuteha pri ktorej za časovuacute jednotku vznikne takeacute množstvo reakčnyacutech produktov C a D akeacute sa opaumltovne rozložiacute na vyacutechodiskoveacute laacutetky A a B Z rovnovaacutežnej podmienky r+1 = r-1 vyplyacuteva pre koncentraacutecie všetkyacutech reakčnyacutech zložiek za rovnovaacutežneho stavu vzťah

k+1[A][B] = k-1[C][D] ktoryacute sa mocircže piacutesať v tvare

Taacuteto rovnica vyjadruje že pomer suacutečinu rovnovaacutežnych koncentraacuteciiacute reakčnyacutech produktov a suacutečinu koncentraacuteciiacute vyacutechodiskovyacutech laacutetok maacute za danej teploty konštantnuacute hodnotu (Guldberg-Waagov zaacutekon) Kc - definovanaacute rovnovaacutežnymi koncentraacuteciami a nazyacuteva sa rovnovaacutežna konštanta Jej hodnota pre danuacute chemickuacute reakciu zaacutevisiacute iba od teploty pri ktorej reakcia prebieha

ZAacuteVISLOSŤ RYacuteCHLOSTI REAKCIE OD TEPLOTY Mimoriadne docircležityacutem činiteľom ktoryacute ovplyvňuje ryacutechlosť chemickyacutech reakciiacute je teplota Vzrast ryacutechlosti reakcie so

zvyšovaniacutem teploty je spocircsobenyacute vzrastom ryacutechlosti neusporiadaneacuteho pohybu molekuacutel a tyacutem aj pravdepodobnosť ich vzaacutejomnyacutech zraacutežok Avšak podľa kinetickej teoacuterie plynov je počet zraacutežok uacutemernyacute odmocnine z absoluacutetnej teploty kyacutem ryacutechlosť reakcie rastie s teplotou exponenciaacutelne teda oveľa ryacutechlejšie Tento zdanlivyacute nesuacutelad sa vysvetľuje tyacutem že molekuly mocircžu pri zraacutežke reagovať jedine vtedy ak majuacute určityacute minimaacutelny obsah energie ktoryacute sa nazyacuteva aktivačnaacute energia Ea

Vzťah medzi aktivačnou energiou a reakčnou ryacutechlosťou našiel v r 1899 Arrhenius definovaniacutem ryacutechlostnej konštanty k

k = A e- (Ea RT)

lnk = lnA - EaRT A R a Ea suacute konštanty ktoreacute nezaacutevisia od teploty

R - univerzaacutelna plynovaacute konštanta

Ea - experimentaacutelna aktivačnaacute energia

(nutnaacute energia ktoruacute musiacute mať časticamolekula

aby mohla za danyacutech podmienok vstuacutepiť do

reakcie) [kJmol]

T - absoluacutetna teplota

e - zaacuteklad prirodzeneacuteho logaritmu Arrhenius

lnk = f (1T) tgα = - ЕaR

HETEROGEacuteNNE PROCESY D rarr S rarr R rarr P Charakteristickou črtou postupnyacutech procesov je to že celkovaacute ryacutechlosť procesu je

determinovanaacute ryacutechlosťou najpomalšieho štaacutedia ndash limitujuacutece štaacutedium Ak chceme s intenziacutevniť naacuteslednosť postupnyacutech procesov je nevyhnutne zvyacutešiť ryacutechlosť ich limitujuacutecich štaacutediiacute

Prveacute štaacutedium heterogeacutenneho chemickeacuteho procesu (D) ndash Difuacutezia Difuacutezia ndash samovoľnyacute proces premiestnenia častiacutec z oblasti vyššej koncentraacutecie do oblasti s nižšou koncentraacuteciou na uacutekor ich chaotickeacuteho pohybu Otaacutezka ndash zodpovedaacute tento proces II počiatku termodynamiky

Druheacute štaacutedium heterogeacutenneho procesu (S) ndash proces sorpcie (pohltenia) Absorpcia ndash keď hranica rozdielu faacutez v systeacuteme je kvapalina Adsorpcia ndash na povrchu tuhej laacutetky

Tretie štaacutedium heterogeacutenneho procesu (R) je chemickaacute reakcia medzi absorbovanyacutemiadsorbovanyacutemi molekulami

RYacuteCHLOSŤ PROCESU DIFUacuteZIE JE DEFINOVANAacute PRVYacuteM ZAacuteKONOM FICKA

dn dt = -DS dC dx Fickov zaacutekon je empirickyacute zaacutekon ktoryacute vyjadruje skutočnosť že tok častiacutec cez povrch je priamo

uacutemernyacute koncentračneacutemu gradientu D - difuacutezny koeficient ([D]=m2s-1) je zaacutevislyacute len od teploty analogickyacute ako rovnica Arheniusa

pričom energia aktivaacutecii difuacutezie ED je menšia než energia aktivaacutecie chemickej reakcie EA

Difuacutezia v jednom smere J = -Dpartcpartx Difuacutezia v 3D priestore J = -Dgrad c Priacutebuzneacute zaacutekony Fourierov - tok tepla je uacutemernyacute gradientu teploty Ohmov - elektrickyacute pruacuted je uacutemernyacute rozdielu elektrickyacutech potenciaacutelov Všetky tri zaacutekony suacute empirickeacute a vyjadrujuacute skutočnosť že tok častiacutec (tepla pruacutedu) je lineaacuterne zaacutevislyacute od hnacej sily (z angl driving force) ktoraacute ho vyvolaacuteva

J = Lf f - hnacia sila L-koeficient uacutemernosti

Adolf Fick

ZAacuteKON ZACHOVANIA HMOTNOSTI Experimenty dokaacutezali že hmotnosť uzavretej (izolovanej)

suacutestavy je konštantnaacute a nezaacutevisiacute od zmien ktoreacute v tejto suacutestave prebiehajuacute

Celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v reaktantoch musiacute byť rovnakyacute ako celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v produktoch

Je to jeden z najvyacuteznamnejšiacutech a najvšeobecnejšiacutech priacuterodnyacutech zaacutekonov Pocircvodne ho nezaacutevisle od seba formulovali Lomonosov a Lavoisier ako zaacutekon zachovania vaacutehy laacutetok v chemickyacutech reakciaacutech

Chemickou reakciou hmota nezanikaacute ani nevznikaacute iba meniacute svoju formu

Zaacutekon zachovania hmotnosti sum m = konšt

Michail V Lomonosov

Antoine L Lavoisier

ZAacuteKON STAacuteLYCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov bol objavenyacute v roku 1799 - francuacutezsky chemik Joseph Louis Proust

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov hovoriacute

K tomuto zaacuteveru J L Proust dospel na zaacuteklade synteacutez a analyacutez množstva chemickyacutech zluacutečeniacuten Nezaacutevisle od J L Prousta ho v roku 1803 sformuloval a vysvetlil aj Angličan J Dalton

Zloženie chemickej zluacutečeniny je vždy rovnakeacute a nezaacutevisiacute od spocircsobu priacutepravy danej zluacutečeniny

Joseph L Proust

ZAacuteKON NAacuteSOBNYacuteCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV V roku 1803 J Dalton vyjadril zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov

Zistil že prvky sa mocircžu zlučovať v jednom dvoch alebo viaceryacutech pomeroch svojich hmotnostiacute

Priacuteklad oxidy dusiacuteka N2O ndash oxid dusnyacute N O = 1 0571 NO ndash oxid dusnatyacute N O = 1 1142 pomer 0571 1142 = 1 2 N2O3 ndash oxid dusityacute N O = 1 1713 pomer 0571 1713 = 1 3 Na jednotkovuacute hmotnosť dusiacuteka N v jednotlivyacutech oxidoch pripadaacute určityacute počet jednotiek hmotnosti kysliacuteka O

Ak dva prvky tvoria navzaacutejom niekoľko zluacutečeniacuten hmotnosti jedneacuteho prvku pripadajuacutece v nich na jednu a tuacute istuacute hmotnosť druheacuteho prvku suacute v pomere malyacutech celyacutech čiacutesiel

TERMODYNAMIKA V BIOLOGICKYacuteCH SYSTEacuteMOCH ndash REFERENČNEacute BODY

A Einstein bdquoKlasickaacute termodynamika je jedinaacute univerzaacutelna fyzikaacutelna teoacuteria v ktorej aplikovateľnosť jej zaacutekladnyacutech konceptov nebude nikdy narušenaacuteldquo

AS Eddington bdquoAk Vaša teoacuteria nie je v suacutelade s druhyacutem termodynamickyacutem zaacutekonom tak tuacuteto teoacuteriu nečakaacute nič ineacute len hlbokyacute neuacutespechldquo

MV Volkenstein bdquoFyzikaacutelne uvažovanie o ľubovoľnom systeacuteme vraacutetane biologickeacuteho začiacutena jeho fenomenologickyacutem termodynamickyacutem popisomldquo

Termodynamika študuje transformaacuteciu energie v makroskopickyacutech systeacutemoch a suacutečasne neposkytuje žiadne informaacutecie o mikroskopickom stave hmoty ani o ryacutechlosti procesov v systeacuteme

Termodynamickyacute popis systeacutemu je založenyacute na niekoľkyacutech relatiacutevne jednoduchyacutech zaacutekonoch

TERMODYNAMICKYacute SYSTEacuteM ndash BUNKA ndash ORGAacuteN ndash ORGANIZMUS Pod termodynamickyacutem systeacutemom rozumieme časť vesmiacuteru ktoryacute je ohraničenyacute

nejakou hranicou a je charakterizovanyacute určityacutemi termodynamickyacutemi vlastnosťami ktoreacute sa nazyacutevajuacute stavoveacute veličiny

Bunka ndash orgaacuten ndash organizmus predstavujuacute hranice systeacutemu cez ktoruacute sa mocircže vymieňať laacutetka a energie vo forme tepla a praacutece Biologickeacute systeacutemy suacute otvoreneacute termodynamickeacute systeacutemy ktoreacute vymieňajuacute s okoliacutem laacutetku aj energiu

Homeostaacuteza ndash stav termodynamickej rovnovaacutehy Biologickyacute systeacutem sa nachaacutedza v ustaacutelenom stave (angl steady state) - homeostaze

ak hodnoty termodynamickyacutech parametrov sa nemenia ale existuje tam tok laacutetky a energie medzi systeacutemom a okoliacutem (zdravyacute organizmus)

Tlak Objem Teplota Energia Laacutetkoveacute množstvo

TERMODYNAMICKEacute ZAacuteKONY

Tzv nultyacute zaacutekon termodynamiky (zaacutekon tepelnej rovnovaacutehy)

Ak objekt A je v tepelnej rovnovaacutehe s objektom B a objekt B sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom C tak potom aj objekt C sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom A

Inyacutemi slovami ak termodynamickeacute systeacutemy suacute vo fyzikaacutelnom kontakte tak v rovnovaacutežnom stave je teplota tyacutechto systeacutemov rovnakaacute

I TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ZACHOVANIA ENERGIE) Energia sa mocircže zmeniť z jednej formy na inuacute ale nemocircže samovoľne

vznikať ani zanikať (tento zaacutekon je empirickyacute) I termodynamickyacute zaacutekon daacuteva do suacutevisu teplo (Q) praacutecu (W) a vnuacutetornuacute

energiu (E) systeacutemu

∆ E = Q + W

alebo

d E = dQ + dW Teplo (Q) a praacuteca (W) - formy energie prostredniacutectvom ktoryacutech systeacutem

meniacute svoju vnuacutetornuacute energiu Teplo ndash neusporiadanaacute forma energie Praacuteca ndash usporiadanaacute forma energie (mechanickaacute chemickaacute elektrickaacute)

ENTALPIA Entalpia je stavovaacute funkcia determinujuacuteca teplo ktoreacute sa uvoľniacute resp absorbuje počas

reakcie pri konštantnom tlaku pričom nezaacutevisiacute od konkreacutetneho priebehu reakcie ale len od počiatočneacuteho a konečneacuteho stavu (Hessov zaacutekon)

p = konšt Qp = ∆ H entalpia H = E + pV

Zmeny entalpie A rarr B rArr ∆HAB = HB - HA A rarr B rarr C rArr ∆H = HC - HA = (HC - HB) + (HB - HA) = ∆HAB + HBC ΔH gt 0 - endotermickyacute proces ΔH lt 0 - exotermickyacute proces Štandardnaacute entalpia molekuacutel H0 Entalpia 1 molu molekuacutel pri štandardnyacutech podmienkach (

t=25deg C p=100 kPa) Tieto hodnoty suacute uvedeneacute v tabuľkaacutech Využitie tyacutechto hodnocirct pri určovaniacute zmien entalpie v chemickyacutech reakciaacutech

Reakčneacute teplo (∆HdegR298) sa rovnaacute suacutečtu zlučovaciacutech tepiel produktov (Σνi ∆Hdegzl298PROD) zmenšeneacutemu o suacutečet zlučovaciacutech tepiel reaktantov

(Σνi ∆Hdegzl298REAKT)

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 34: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

REGULAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU

Nervovaacute regulaacutecia Ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu rovnako ako jeho sila suacute v raacutemci dvoch kardiovaskulaacuternych centier autonoacutemneho nervoveacuteho systeacutemu Tieto centraacute suacute umiestneneacute v hornej časti ventraacutelnej steny predĺženej miechy Hormonaacutelna regulaacutecia Skladaacute sa z dvoch amiacutenovyacutech hormoacutenov - epinefriacutenu (adrenaliacuten) a norepinefriacutenu

(noradrenaliacuten) ktoreacute suacute vylučovaneacute z drene nadobličiek Oba hormoacuteny akcelerujuacute ryacutechlosť srdcoveacuteho tepu ale pocircsobia v rocircznych

podmienkach Epinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep počas bdquonuacutedzovyacutechldquo podmienok zatiaľčo norepinefriacuten zvyšuje srdcovyacute tep za normaacutelnych podmienok

ZAacuteKONY

POUŽITEacute PRI VYacutePOČTE

CHEMICKYacuteCH A FYZIOLOGICKYacuteCH

PARAMETROV KRVI

A JEDNOTLIVYacuteCH ORGAacuteNOV

RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY Fyzikaacutelna cheacutemia skuacutema ryacutechlosti prebiehajuacutecich chemickyacutech zmien (reakcii) a faktory vplyacutevajuacutece na

tuacuteto ryacutechlosť ndash chemickaacute kinetika

aA + bB rarr dD + fF Všeobecne sa akceptuje pojem že ryacutechlosť charakterizujeme zmenou parametra v čase Pri chemickej

reakcii prebieha zmena množstva laacutetok ni Ak chceme vedieť či danaacute reakcia prebieha v reaktore ndash bunke

Molaacuterna koncentracia Сi = niV Potom ryacutechlosť chemickej reakcii i-komponentu ri - sa doteraz nazyacutevala reakčnou ryacutechlosťou V suacutečasnosti sa pre tuacuteto veličinu zaviedlo označenie

ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky A a zaacutevisiacute od povahy reagujuacutecich laacutetok (skupenstvo) od teploty a od koncentraacutecie V reakčnej kinetike sa zaviedol spocircsob vyjadrovať chemickeacute rovnice v anulovanom tvare ktoryacute vo

všeobecnosti maacute tvar

νAA + νBB + νDD + = 0 ν - stechiometrickyacute koeficient pri vyacutechodickovyacutech laacutetkach majuacute (-) hodnotu

LAacuteTKA ndash SUacuteSTAVA

Jednou z foriem existencie hmoty je laacutetka Laacutetka sa skladaacute z častiacutec ktoreacute majuacute určituacute pokojovuacute hmotnosť alebo inak za laacutetku považujeme suacutebor elementaacuternych častiacutec (elektroacutenov protoacutenov neutroacutenov a i) zoskupenia atoacutemov molekuacutel a ioacutenov koloidneacute častice a rocirczne makroskopickeacute uacutetvary v rozličnyacutech skupenskyacutech stavoch

Množstvo laacutetky priestorovo ohraničeneacute vyznačujuacutece sa určityacutem geometrickyacutem tvarom je teleso

Suacutestava (systeacutem) je časť priestoru oddelenaacute od okolia skutočnyacutem alebo myslenyacutem rozhraniacutem V suacutestave mocircže byť laacutetka alebo zmes chemickyacutech laacutetok ktoreacute predstavujuacute jej zložky Suacutestava je definovanaacute tyacutem že udaacuteme čo do nej patriacute Suacutestavy mocircžu byť homogeacutenne alebo heterogeacutenne

Faacuteza je homogeacutenna časť heterogeacutennej suacutestavy od inej časti fyzikaacutelne oddelenaacute a ohraničenaacute rozhraniacutem

Chemicky čistaacute laacutetka alebo chemickeacute indiviacuteduum je chemickaacute laacutetka určityacutech fyzikaacutelnych a chemickyacutech vlastnostiacute ktoreacute sa nemenia a jeho zloženie je vyjadreneacute chemickyacutem vzorcom

ZAacuteKON UacuteČINKU HMOTNOSTI (GULDBERG-WAAGOV ZAacuteKON) zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

homogeacutenna reakcia v plynnej faacuteze alebo v roztoku

A + B rarr C Ak maacute taacuteto reakcia prebiehať je nevyhnutneacute aby sa častice laacutetok A a B stretli Ryacutechlosť

priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C bude prirodzene tyacutem vyššia čiacutem tieto stretnutia bude častejšie (aktiacutevna zražka) Ak zvyacutešime n-kraacutet koncentraacuteciu laacutetky A (alebo B) pri nezmenenej koncentraacutecii laacutetky B (alebo A) zvyacutešime n-kraacutet aj pravdepodobnosť stretnutia častiacutec A a B a ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C sa n-kraacutet zvyacuteši Ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C je priamo uacutemernaacute suacutečinu koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

rc = k[A][B] k - koeficient uacutemernosti je veličina pri danej teplote staacutela a označuje sa ako ryacutechlostnaacute

konštanta Jej hodnota udaacuteva ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C pri jednotkovej koncentraacutecii vyacutechodiskovyacutech laacutetok

[B] - koncentraacutecie priacuteslušnyacutech laacutetok v danom okamihu

Uvažujme o vratnej reakcii ktoraacute prebieha v roztoku medzi vyacutechodiskovyacutemi laacutetkami A a B za vzniku reakčnyacutech produktov C a D

A + B C + D Protismerneacute šiacutepky vyjadrujuacute že reakcia prebieha suacutečasne obidvoma smermi Podľa zaacutekona uacutečinku

hmotnosti platiacute pre ryacutechlosť r+1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky A a B

r+1 = k+1[A][B] a pre ryacutechlosť r-1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky C a D

r-1 = k-1[C][D] Koncentraacutecia jednotlivyacutech laacutetok sa v priebehu reakcie plynulo meniacute rarr musia sa meniť aj ryacutechlosti r+1 a

r-1 Koncentraacutecia vyacutechodiskovyacutech laacutetok A a B sa postupne zmenšuje preto sa ryacutechlosť r+1 znižuje Koncentraacutecia reakčnyacutech produktov C a D sa zvaumlčšuje takže ryacutechlosť r-1 sa zvyšuje Ak sa ryacutechlosti obidvoch protichodnyacutech reakciiacute vyrovnajuacute ustaacuteli sa chemickaacute rovnovaacuteha pri ktorej za časovuacute jednotku vznikne takeacute množstvo reakčnyacutech produktov C a D akeacute sa opaumltovne rozložiacute na vyacutechodiskoveacute laacutetky A a B Z rovnovaacutežnej podmienky r+1 = r-1 vyplyacuteva pre koncentraacutecie všetkyacutech reakčnyacutech zložiek za rovnovaacutežneho stavu vzťah

k+1[A][B] = k-1[C][D] ktoryacute sa mocircže piacutesať v tvare

Taacuteto rovnica vyjadruje že pomer suacutečinu rovnovaacutežnych koncentraacuteciiacute reakčnyacutech produktov a suacutečinu koncentraacuteciiacute vyacutechodiskovyacutech laacutetok maacute za danej teploty konštantnuacute hodnotu (Guldberg-Waagov zaacutekon) Kc - definovanaacute rovnovaacutežnymi koncentraacuteciami a nazyacuteva sa rovnovaacutežna konštanta Jej hodnota pre danuacute chemickuacute reakciu zaacutevisiacute iba od teploty pri ktorej reakcia prebieha

ZAacuteVISLOSŤ RYacuteCHLOSTI REAKCIE OD TEPLOTY Mimoriadne docircležityacutem činiteľom ktoryacute ovplyvňuje ryacutechlosť chemickyacutech reakciiacute je teplota Vzrast ryacutechlosti reakcie so

zvyšovaniacutem teploty je spocircsobenyacute vzrastom ryacutechlosti neusporiadaneacuteho pohybu molekuacutel a tyacutem aj pravdepodobnosť ich vzaacutejomnyacutech zraacutežok Avšak podľa kinetickej teoacuterie plynov je počet zraacutežok uacutemernyacute odmocnine z absoluacutetnej teploty kyacutem ryacutechlosť reakcie rastie s teplotou exponenciaacutelne teda oveľa ryacutechlejšie Tento zdanlivyacute nesuacutelad sa vysvetľuje tyacutem že molekuly mocircžu pri zraacutežke reagovať jedine vtedy ak majuacute určityacute minimaacutelny obsah energie ktoryacute sa nazyacuteva aktivačnaacute energia Ea

Vzťah medzi aktivačnou energiou a reakčnou ryacutechlosťou našiel v r 1899 Arrhenius definovaniacutem ryacutechlostnej konštanty k

k = A e- (Ea RT)

lnk = lnA - EaRT A R a Ea suacute konštanty ktoreacute nezaacutevisia od teploty

R - univerzaacutelna plynovaacute konštanta

Ea - experimentaacutelna aktivačnaacute energia

(nutnaacute energia ktoruacute musiacute mať časticamolekula

aby mohla za danyacutech podmienok vstuacutepiť do

reakcie) [kJmol]

T - absoluacutetna teplota

e - zaacuteklad prirodzeneacuteho logaritmu Arrhenius

lnk = f (1T) tgα = - ЕaR

HETEROGEacuteNNE PROCESY D rarr S rarr R rarr P Charakteristickou črtou postupnyacutech procesov je to že celkovaacute ryacutechlosť procesu je

determinovanaacute ryacutechlosťou najpomalšieho štaacutedia ndash limitujuacutece štaacutedium Ak chceme s intenziacutevniť naacuteslednosť postupnyacutech procesov je nevyhnutne zvyacutešiť ryacutechlosť ich limitujuacutecich štaacutediiacute

Prveacute štaacutedium heterogeacutenneho chemickeacuteho procesu (D) ndash Difuacutezia Difuacutezia ndash samovoľnyacute proces premiestnenia častiacutec z oblasti vyššej koncentraacutecie do oblasti s nižšou koncentraacuteciou na uacutekor ich chaotickeacuteho pohybu Otaacutezka ndash zodpovedaacute tento proces II počiatku termodynamiky

Druheacute štaacutedium heterogeacutenneho procesu (S) ndash proces sorpcie (pohltenia) Absorpcia ndash keď hranica rozdielu faacutez v systeacuteme je kvapalina Adsorpcia ndash na povrchu tuhej laacutetky

Tretie štaacutedium heterogeacutenneho procesu (R) je chemickaacute reakcia medzi absorbovanyacutemiadsorbovanyacutemi molekulami

RYacuteCHLOSŤ PROCESU DIFUacuteZIE JE DEFINOVANAacute PRVYacuteM ZAacuteKONOM FICKA

dn dt = -DS dC dx Fickov zaacutekon je empirickyacute zaacutekon ktoryacute vyjadruje skutočnosť že tok častiacutec cez povrch je priamo

uacutemernyacute koncentračneacutemu gradientu D - difuacutezny koeficient ([D]=m2s-1) je zaacutevislyacute len od teploty analogickyacute ako rovnica Arheniusa

pričom energia aktivaacutecii difuacutezie ED je menšia než energia aktivaacutecie chemickej reakcie EA

Difuacutezia v jednom smere J = -Dpartcpartx Difuacutezia v 3D priestore J = -Dgrad c Priacutebuzneacute zaacutekony Fourierov - tok tepla je uacutemernyacute gradientu teploty Ohmov - elektrickyacute pruacuted je uacutemernyacute rozdielu elektrickyacutech potenciaacutelov Všetky tri zaacutekony suacute empirickeacute a vyjadrujuacute skutočnosť že tok častiacutec (tepla pruacutedu) je lineaacuterne zaacutevislyacute od hnacej sily (z angl driving force) ktoraacute ho vyvolaacuteva

J = Lf f - hnacia sila L-koeficient uacutemernosti

Adolf Fick

ZAacuteKON ZACHOVANIA HMOTNOSTI Experimenty dokaacutezali že hmotnosť uzavretej (izolovanej)

suacutestavy je konštantnaacute a nezaacutevisiacute od zmien ktoreacute v tejto suacutestave prebiehajuacute

Celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v reaktantoch musiacute byť rovnakyacute ako celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v produktoch

Je to jeden z najvyacuteznamnejšiacutech a najvšeobecnejšiacutech priacuterodnyacutech zaacutekonov Pocircvodne ho nezaacutevisle od seba formulovali Lomonosov a Lavoisier ako zaacutekon zachovania vaacutehy laacutetok v chemickyacutech reakciaacutech

Chemickou reakciou hmota nezanikaacute ani nevznikaacute iba meniacute svoju formu

Zaacutekon zachovania hmotnosti sum m = konšt

Michail V Lomonosov

Antoine L Lavoisier

ZAacuteKON STAacuteLYCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov bol objavenyacute v roku 1799 - francuacutezsky chemik Joseph Louis Proust

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov hovoriacute

K tomuto zaacuteveru J L Proust dospel na zaacuteklade synteacutez a analyacutez množstva chemickyacutech zluacutečeniacuten Nezaacutevisle od J L Prousta ho v roku 1803 sformuloval a vysvetlil aj Angličan J Dalton

Zloženie chemickej zluacutečeniny je vždy rovnakeacute a nezaacutevisiacute od spocircsobu priacutepravy danej zluacutečeniny

Joseph L Proust

ZAacuteKON NAacuteSOBNYacuteCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV V roku 1803 J Dalton vyjadril zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov

Zistil že prvky sa mocircžu zlučovať v jednom dvoch alebo viaceryacutech pomeroch svojich hmotnostiacute

Priacuteklad oxidy dusiacuteka N2O ndash oxid dusnyacute N O = 1 0571 NO ndash oxid dusnatyacute N O = 1 1142 pomer 0571 1142 = 1 2 N2O3 ndash oxid dusityacute N O = 1 1713 pomer 0571 1713 = 1 3 Na jednotkovuacute hmotnosť dusiacuteka N v jednotlivyacutech oxidoch pripadaacute určityacute počet jednotiek hmotnosti kysliacuteka O

Ak dva prvky tvoria navzaacutejom niekoľko zluacutečeniacuten hmotnosti jedneacuteho prvku pripadajuacutece v nich na jednu a tuacute istuacute hmotnosť druheacuteho prvku suacute v pomere malyacutech celyacutech čiacutesiel

TERMODYNAMIKA V BIOLOGICKYacuteCH SYSTEacuteMOCH ndash REFERENČNEacute BODY

A Einstein bdquoKlasickaacute termodynamika je jedinaacute univerzaacutelna fyzikaacutelna teoacuteria v ktorej aplikovateľnosť jej zaacutekladnyacutech konceptov nebude nikdy narušenaacuteldquo

AS Eddington bdquoAk Vaša teoacuteria nie je v suacutelade s druhyacutem termodynamickyacutem zaacutekonom tak tuacuteto teoacuteriu nečakaacute nič ineacute len hlbokyacute neuacutespechldquo

MV Volkenstein bdquoFyzikaacutelne uvažovanie o ľubovoľnom systeacuteme vraacutetane biologickeacuteho začiacutena jeho fenomenologickyacutem termodynamickyacutem popisomldquo

Termodynamika študuje transformaacuteciu energie v makroskopickyacutech systeacutemoch a suacutečasne neposkytuje žiadne informaacutecie o mikroskopickom stave hmoty ani o ryacutechlosti procesov v systeacuteme

Termodynamickyacute popis systeacutemu je založenyacute na niekoľkyacutech relatiacutevne jednoduchyacutech zaacutekonoch

TERMODYNAMICKYacute SYSTEacuteM ndash BUNKA ndash ORGAacuteN ndash ORGANIZMUS Pod termodynamickyacutem systeacutemom rozumieme časť vesmiacuteru ktoryacute je ohraničenyacute

nejakou hranicou a je charakterizovanyacute určityacutemi termodynamickyacutemi vlastnosťami ktoreacute sa nazyacutevajuacute stavoveacute veličiny

Bunka ndash orgaacuten ndash organizmus predstavujuacute hranice systeacutemu cez ktoruacute sa mocircže vymieňať laacutetka a energie vo forme tepla a praacutece Biologickeacute systeacutemy suacute otvoreneacute termodynamickeacute systeacutemy ktoreacute vymieňajuacute s okoliacutem laacutetku aj energiu

Homeostaacuteza ndash stav termodynamickej rovnovaacutehy Biologickyacute systeacutem sa nachaacutedza v ustaacutelenom stave (angl steady state) - homeostaze

ak hodnoty termodynamickyacutech parametrov sa nemenia ale existuje tam tok laacutetky a energie medzi systeacutemom a okoliacutem (zdravyacute organizmus)

Tlak Objem Teplota Energia Laacutetkoveacute množstvo

TERMODYNAMICKEacute ZAacuteKONY

Tzv nultyacute zaacutekon termodynamiky (zaacutekon tepelnej rovnovaacutehy)

Ak objekt A je v tepelnej rovnovaacutehe s objektom B a objekt B sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom C tak potom aj objekt C sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom A

Inyacutemi slovami ak termodynamickeacute systeacutemy suacute vo fyzikaacutelnom kontakte tak v rovnovaacutežnom stave je teplota tyacutechto systeacutemov rovnakaacute

I TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ZACHOVANIA ENERGIE) Energia sa mocircže zmeniť z jednej formy na inuacute ale nemocircže samovoľne

vznikať ani zanikať (tento zaacutekon je empirickyacute) I termodynamickyacute zaacutekon daacuteva do suacutevisu teplo (Q) praacutecu (W) a vnuacutetornuacute

energiu (E) systeacutemu

∆ E = Q + W

alebo

d E = dQ + dW Teplo (Q) a praacuteca (W) - formy energie prostredniacutectvom ktoryacutech systeacutem

meniacute svoju vnuacutetornuacute energiu Teplo ndash neusporiadanaacute forma energie Praacuteca ndash usporiadanaacute forma energie (mechanickaacute chemickaacute elektrickaacute)

ENTALPIA Entalpia je stavovaacute funkcia determinujuacuteca teplo ktoreacute sa uvoľniacute resp absorbuje počas

reakcie pri konštantnom tlaku pričom nezaacutevisiacute od konkreacutetneho priebehu reakcie ale len od počiatočneacuteho a konečneacuteho stavu (Hessov zaacutekon)

p = konšt Qp = ∆ H entalpia H = E + pV

Zmeny entalpie A rarr B rArr ∆HAB = HB - HA A rarr B rarr C rArr ∆H = HC - HA = (HC - HB) + (HB - HA) = ∆HAB + HBC ΔH gt 0 - endotermickyacute proces ΔH lt 0 - exotermickyacute proces Štandardnaacute entalpia molekuacutel H0 Entalpia 1 molu molekuacutel pri štandardnyacutech podmienkach (

t=25deg C p=100 kPa) Tieto hodnoty suacute uvedeneacute v tabuľkaacutech Využitie tyacutechto hodnocirct pri určovaniacute zmien entalpie v chemickyacutech reakciaacutech

Reakčneacute teplo (∆HdegR298) sa rovnaacute suacutečtu zlučovaciacutech tepiel produktov (Σνi ∆Hdegzl298PROD) zmenšeneacutemu o suacutečet zlučovaciacutech tepiel reaktantov

(Σνi ∆Hdegzl298REAKT)

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 35: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

ZAacuteKONY

POUŽITEacute PRI VYacutePOČTE

CHEMICKYacuteCH A FYZIOLOGICKYacuteCH

PARAMETROV KRVI

A JEDNOTLIVYacuteCH ORGAacuteNOV

RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY Fyzikaacutelna cheacutemia skuacutema ryacutechlosti prebiehajuacutecich chemickyacutech zmien (reakcii) a faktory vplyacutevajuacutece na

tuacuteto ryacutechlosť ndash chemickaacute kinetika

aA + bB rarr dD + fF Všeobecne sa akceptuje pojem že ryacutechlosť charakterizujeme zmenou parametra v čase Pri chemickej

reakcii prebieha zmena množstva laacutetok ni Ak chceme vedieť či danaacute reakcia prebieha v reaktore ndash bunke

Molaacuterna koncentracia Сi = niV Potom ryacutechlosť chemickej reakcii i-komponentu ri - sa doteraz nazyacutevala reakčnou ryacutechlosťou V suacutečasnosti sa pre tuacuteto veličinu zaviedlo označenie

ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky A a zaacutevisiacute od povahy reagujuacutecich laacutetok (skupenstvo) od teploty a od koncentraacutecie V reakčnej kinetike sa zaviedol spocircsob vyjadrovať chemickeacute rovnice v anulovanom tvare ktoryacute vo

všeobecnosti maacute tvar

νAA + νBB + νDD + = 0 ν - stechiometrickyacute koeficient pri vyacutechodickovyacutech laacutetkach majuacute (-) hodnotu

LAacuteTKA ndash SUacuteSTAVA

Jednou z foriem existencie hmoty je laacutetka Laacutetka sa skladaacute z častiacutec ktoreacute majuacute určituacute pokojovuacute hmotnosť alebo inak za laacutetku považujeme suacutebor elementaacuternych častiacutec (elektroacutenov protoacutenov neutroacutenov a i) zoskupenia atoacutemov molekuacutel a ioacutenov koloidneacute častice a rocirczne makroskopickeacute uacutetvary v rozličnyacutech skupenskyacutech stavoch

Množstvo laacutetky priestorovo ohraničeneacute vyznačujuacutece sa určityacutem geometrickyacutem tvarom je teleso

Suacutestava (systeacutem) je časť priestoru oddelenaacute od okolia skutočnyacutem alebo myslenyacutem rozhraniacutem V suacutestave mocircže byť laacutetka alebo zmes chemickyacutech laacutetok ktoreacute predstavujuacute jej zložky Suacutestava je definovanaacute tyacutem že udaacuteme čo do nej patriacute Suacutestavy mocircžu byť homogeacutenne alebo heterogeacutenne

Faacuteza je homogeacutenna časť heterogeacutennej suacutestavy od inej časti fyzikaacutelne oddelenaacute a ohraničenaacute rozhraniacutem

Chemicky čistaacute laacutetka alebo chemickeacute indiviacuteduum je chemickaacute laacutetka určityacutech fyzikaacutelnych a chemickyacutech vlastnostiacute ktoreacute sa nemenia a jeho zloženie je vyjadreneacute chemickyacutem vzorcom

ZAacuteKON UacuteČINKU HMOTNOSTI (GULDBERG-WAAGOV ZAacuteKON) zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

homogeacutenna reakcia v plynnej faacuteze alebo v roztoku

A + B rarr C Ak maacute taacuteto reakcia prebiehať je nevyhnutneacute aby sa častice laacutetok A a B stretli Ryacutechlosť

priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C bude prirodzene tyacutem vyššia čiacutem tieto stretnutia bude častejšie (aktiacutevna zražka) Ak zvyacutešime n-kraacutet koncentraacuteciu laacutetky A (alebo B) pri nezmenenej koncentraacutecii laacutetky B (alebo A) zvyacutešime n-kraacutet aj pravdepodobnosť stretnutia častiacutec A a B a ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C sa n-kraacutet zvyacuteši Ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C je priamo uacutemernaacute suacutečinu koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

rc = k[A][B] k - koeficient uacutemernosti je veličina pri danej teplote staacutela a označuje sa ako ryacutechlostnaacute

konštanta Jej hodnota udaacuteva ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C pri jednotkovej koncentraacutecii vyacutechodiskovyacutech laacutetok

[B] - koncentraacutecie priacuteslušnyacutech laacutetok v danom okamihu

Uvažujme o vratnej reakcii ktoraacute prebieha v roztoku medzi vyacutechodiskovyacutemi laacutetkami A a B za vzniku reakčnyacutech produktov C a D

A + B C + D Protismerneacute šiacutepky vyjadrujuacute že reakcia prebieha suacutečasne obidvoma smermi Podľa zaacutekona uacutečinku

hmotnosti platiacute pre ryacutechlosť r+1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky A a B

r+1 = k+1[A][B] a pre ryacutechlosť r-1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky C a D

r-1 = k-1[C][D] Koncentraacutecia jednotlivyacutech laacutetok sa v priebehu reakcie plynulo meniacute rarr musia sa meniť aj ryacutechlosti r+1 a

r-1 Koncentraacutecia vyacutechodiskovyacutech laacutetok A a B sa postupne zmenšuje preto sa ryacutechlosť r+1 znižuje Koncentraacutecia reakčnyacutech produktov C a D sa zvaumlčšuje takže ryacutechlosť r-1 sa zvyšuje Ak sa ryacutechlosti obidvoch protichodnyacutech reakciiacute vyrovnajuacute ustaacuteli sa chemickaacute rovnovaacuteha pri ktorej za časovuacute jednotku vznikne takeacute množstvo reakčnyacutech produktov C a D akeacute sa opaumltovne rozložiacute na vyacutechodiskoveacute laacutetky A a B Z rovnovaacutežnej podmienky r+1 = r-1 vyplyacuteva pre koncentraacutecie všetkyacutech reakčnyacutech zložiek za rovnovaacutežneho stavu vzťah

k+1[A][B] = k-1[C][D] ktoryacute sa mocircže piacutesať v tvare

Taacuteto rovnica vyjadruje že pomer suacutečinu rovnovaacutežnych koncentraacuteciiacute reakčnyacutech produktov a suacutečinu koncentraacuteciiacute vyacutechodiskovyacutech laacutetok maacute za danej teploty konštantnuacute hodnotu (Guldberg-Waagov zaacutekon) Kc - definovanaacute rovnovaacutežnymi koncentraacuteciami a nazyacuteva sa rovnovaacutežna konštanta Jej hodnota pre danuacute chemickuacute reakciu zaacutevisiacute iba od teploty pri ktorej reakcia prebieha

ZAacuteVISLOSŤ RYacuteCHLOSTI REAKCIE OD TEPLOTY Mimoriadne docircležityacutem činiteľom ktoryacute ovplyvňuje ryacutechlosť chemickyacutech reakciiacute je teplota Vzrast ryacutechlosti reakcie so

zvyšovaniacutem teploty je spocircsobenyacute vzrastom ryacutechlosti neusporiadaneacuteho pohybu molekuacutel a tyacutem aj pravdepodobnosť ich vzaacutejomnyacutech zraacutežok Avšak podľa kinetickej teoacuterie plynov je počet zraacutežok uacutemernyacute odmocnine z absoluacutetnej teploty kyacutem ryacutechlosť reakcie rastie s teplotou exponenciaacutelne teda oveľa ryacutechlejšie Tento zdanlivyacute nesuacutelad sa vysvetľuje tyacutem že molekuly mocircžu pri zraacutežke reagovať jedine vtedy ak majuacute určityacute minimaacutelny obsah energie ktoryacute sa nazyacuteva aktivačnaacute energia Ea

Vzťah medzi aktivačnou energiou a reakčnou ryacutechlosťou našiel v r 1899 Arrhenius definovaniacutem ryacutechlostnej konštanty k

k = A e- (Ea RT)

lnk = lnA - EaRT A R a Ea suacute konštanty ktoreacute nezaacutevisia od teploty

R - univerzaacutelna plynovaacute konštanta

Ea - experimentaacutelna aktivačnaacute energia

(nutnaacute energia ktoruacute musiacute mať časticamolekula

aby mohla za danyacutech podmienok vstuacutepiť do

reakcie) [kJmol]

T - absoluacutetna teplota

e - zaacuteklad prirodzeneacuteho logaritmu Arrhenius

lnk = f (1T) tgα = - ЕaR

HETEROGEacuteNNE PROCESY D rarr S rarr R rarr P Charakteristickou črtou postupnyacutech procesov je to že celkovaacute ryacutechlosť procesu je

determinovanaacute ryacutechlosťou najpomalšieho štaacutedia ndash limitujuacutece štaacutedium Ak chceme s intenziacutevniť naacuteslednosť postupnyacutech procesov je nevyhnutne zvyacutešiť ryacutechlosť ich limitujuacutecich štaacutediiacute

Prveacute štaacutedium heterogeacutenneho chemickeacuteho procesu (D) ndash Difuacutezia Difuacutezia ndash samovoľnyacute proces premiestnenia častiacutec z oblasti vyššej koncentraacutecie do oblasti s nižšou koncentraacuteciou na uacutekor ich chaotickeacuteho pohybu Otaacutezka ndash zodpovedaacute tento proces II počiatku termodynamiky

Druheacute štaacutedium heterogeacutenneho procesu (S) ndash proces sorpcie (pohltenia) Absorpcia ndash keď hranica rozdielu faacutez v systeacuteme je kvapalina Adsorpcia ndash na povrchu tuhej laacutetky

Tretie štaacutedium heterogeacutenneho procesu (R) je chemickaacute reakcia medzi absorbovanyacutemiadsorbovanyacutemi molekulami

RYacuteCHLOSŤ PROCESU DIFUacuteZIE JE DEFINOVANAacute PRVYacuteM ZAacuteKONOM FICKA

dn dt = -DS dC dx Fickov zaacutekon je empirickyacute zaacutekon ktoryacute vyjadruje skutočnosť že tok častiacutec cez povrch je priamo

uacutemernyacute koncentračneacutemu gradientu D - difuacutezny koeficient ([D]=m2s-1) je zaacutevislyacute len od teploty analogickyacute ako rovnica Arheniusa

pričom energia aktivaacutecii difuacutezie ED je menšia než energia aktivaacutecie chemickej reakcie EA

Difuacutezia v jednom smere J = -Dpartcpartx Difuacutezia v 3D priestore J = -Dgrad c Priacutebuzneacute zaacutekony Fourierov - tok tepla je uacutemernyacute gradientu teploty Ohmov - elektrickyacute pruacuted je uacutemernyacute rozdielu elektrickyacutech potenciaacutelov Všetky tri zaacutekony suacute empirickeacute a vyjadrujuacute skutočnosť že tok častiacutec (tepla pruacutedu) je lineaacuterne zaacutevislyacute od hnacej sily (z angl driving force) ktoraacute ho vyvolaacuteva

J = Lf f - hnacia sila L-koeficient uacutemernosti

Adolf Fick

ZAacuteKON ZACHOVANIA HMOTNOSTI Experimenty dokaacutezali že hmotnosť uzavretej (izolovanej)

suacutestavy je konštantnaacute a nezaacutevisiacute od zmien ktoreacute v tejto suacutestave prebiehajuacute

Celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v reaktantoch musiacute byť rovnakyacute ako celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v produktoch

Je to jeden z najvyacuteznamnejšiacutech a najvšeobecnejšiacutech priacuterodnyacutech zaacutekonov Pocircvodne ho nezaacutevisle od seba formulovali Lomonosov a Lavoisier ako zaacutekon zachovania vaacutehy laacutetok v chemickyacutech reakciaacutech

Chemickou reakciou hmota nezanikaacute ani nevznikaacute iba meniacute svoju formu

Zaacutekon zachovania hmotnosti sum m = konšt

Michail V Lomonosov

Antoine L Lavoisier

ZAacuteKON STAacuteLYCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov bol objavenyacute v roku 1799 - francuacutezsky chemik Joseph Louis Proust

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov hovoriacute

K tomuto zaacuteveru J L Proust dospel na zaacuteklade synteacutez a analyacutez množstva chemickyacutech zluacutečeniacuten Nezaacutevisle od J L Prousta ho v roku 1803 sformuloval a vysvetlil aj Angličan J Dalton

Zloženie chemickej zluacutečeniny je vždy rovnakeacute a nezaacutevisiacute od spocircsobu priacutepravy danej zluacutečeniny

Joseph L Proust

ZAacuteKON NAacuteSOBNYacuteCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV V roku 1803 J Dalton vyjadril zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov

Zistil že prvky sa mocircžu zlučovať v jednom dvoch alebo viaceryacutech pomeroch svojich hmotnostiacute

Priacuteklad oxidy dusiacuteka N2O ndash oxid dusnyacute N O = 1 0571 NO ndash oxid dusnatyacute N O = 1 1142 pomer 0571 1142 = 1 2 N2O3 ndash oxid dusityacute N O = 1 1713 pomer 0571 1713 = 1 3 Na jednotkovuacute hmotnosť dusiacuteka N v jednotlivyacutech oxidoch pripadaacute určityacute počet jednotiek hmotnosti kysliacuteka O

Ak dva prvky tvoria navzaacutejom niekoľko zluacutečeniacuten hmotnosti jedneacuteho prvku pripadajuacutece v nich na jednu a tuacute istuacute hmotnosť druheacuteho prvku suacute v pomere malyacutech celyacutech čiacutesiel

TERMODYNAMIKA V BIOLOGICKYacuteCH SYSTEacuteMOCH ndash REFERENČNEacute BODY

A Einstein bdquoKlasickaacute termodynamika je jedinaacute univerzaacutelna fyzikaacutelna teoacuteria v ktorej aplikovateľnosť jej zaacutekladnyacutech konceptov nebude nikdy narušenaacuteldquo

AS Eddington bdquoAk Vaša teoacuteria nie je v suacutelade s druhyacutem termodynamickyacutem zaacutekonom tak tuacuteto teoacuteriu nečakaacute nič ineacute len hlbokyacute neuacutespechldquo

MV Volkenstein bdquoFyzikaacutelne uvažovanie o ľubovoľnom systeacuteme vraacutetane biologickeacuteho začiacutena jeho fenomenologickyacutem termodynamickyacutem popisomldquo

Termodynamika študuje transformaacuteciu energie v makroskopickyacutech systeacutemoch a suacutečasne neposkytuje žiadne informaacutecie o mikroskopickom stave hmoty ani o ryacutechlosti procesov v systeacuteme

Termodynamickyacute popis systeacutemu je založenyacute na niekoľkyacutech relatiacutevne jednoduchyacutech zaacutekonoch

TERMODYNAMICKYacute SYSTEacuteM ndash BUNKA ndash ORGAacuteN ndash ORGANIZMUS Pod termodynamickyacutem systeacutemom rozumieme časť vesmiacuteru ktoryacute je ohraničenyacute

nejakou hranicou a je charakterizovanyacute určityacutemi termodynamickyacutemi vlastnosťami ktoreacute sa nazyacutevajuacute stavoveacute veličiny

Bunka ndash orgaacuten ndash organizmus predstavujuacute hranice systeacutemu cez ktoruacute sa mocircže vymieňať laacutetka a energie vo forme tepla a praacutece Biologickeacute systeacutemy suacute otvoreneacute termodynamickeacute systeacutemy ktoreacute vymieňajuacute s okoliacutem laacutetku aj energiu

Homeostaacuteza ndash stav termodynamickej rovnovaacutehy Biologickyacute systeacutem sa nachaacutedza v ustaacutelenom stave (angl steady state) - homeostaze

ak hodnoty termodynamickyacutech parametrov sa nemenia ale existuje tam tok laacutetky a energie medzi systeacutemom a okoliacutem (zdravyacute organizmus)

Tlak Objem Teplota Energia Laacutetkoveacute množstvo

TERMODYNAMICKEacute ZAacuteKONY

Tzv nultyacute zaacutekon termodynamiky (zaacutekon tepelnej rovnovaacutehy)

Ak objekt A je v tepelnej rovnovaacutehe s objektom B a objekt B sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom C tak potom aj objekt C sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom A

Inyacutemi slovami ak termodynamickeacute systeacutemy suacute vo fyzikaacutelnom kontakte tak v rovnovaacutežnom stave je teplota tyacutechto systeacutemov rovnakaacute

I TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ZACHOVANIA ENERGIE) Energia sa mocircže zmeniť z jednej formy na inuacute ale nemocircže samovoľne

vznikať ani zanikať (tento zaacutekon je empirickyacute) I termodynamickyacute zaacutekon daacuteva do suacutevisu teplo (Q) praacutecu (W) a vnuacutetornuacute

energiu (E) systeacutemu

∆ E = Q + W

alebo

d E = dQ + dW Teplo (Q) a praacuteca (W) - formy energie prostredniacutectvom ktoryacutech systeacutem

meniacute svoju vnuacutetornuacute energiu Teplo ndash neusporiadanaacute forma energie Praacuteca ndash usporiadanaacute forma energie (mechanickaacute chemickaacute elektrickaacute)

ENTALPIA Entalpia je stavovaacute funkcia determinujuacuteca teplo ktoreacute sa uvoľniacute resp absorbuje počas

reakcie pri konštantnom tlaku pričom nezaacutevisiacute od konkreacutetneho priebehu reakcie ale len od počiatočneacuteho a konečneacuteho stavu (Hessov zaacutekon)

p = konšt Qp = ∆ H entalpia H = E + pV

Zmeny entalpie A rarr B rArr ∆HAB = HB - HA A rarr B rarr C rArr ∆H = HC - HA = (HC - HB) + (HB - HA) = ∆HAB + HBC ΔH gt 0 - endotermickyacute proces ΔH lt 0 - exotermickyacute proces Štandardnaacute entalpia molekuacutel H0 Entalpia 1 molu molekuacutel pri štandardnyacutech podmienkach (

t=25deg C p=100 kPa) Tieto hodnoty suacute uvedeneacute v tabuľkaacutech Využitie tyacutechto hodnocirct pri určovaniacute zmien entalpie v chemickyacutech reakciaacutech

Reakčneacute teplo (∆HdegR298) sa rovnaacute suacutečtu zlučovaciacutech tepiel produktov (Σνi ∆Hdegzl298PROD) zmenšeneacutemu o suacutečet zlučovaciacutech tepiel reaktantov

(Σνi ∆Hdegzl298REAKT)

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 36: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY Fyzikaacutelna cheacutemia skuacutema ryacutechlosti prebiehajuacutecich chemickyacutech zmien (reakcii) a faktory vplyacutevajuacutece na

tuacuteto ryacutechlosť ndash chemickaacute kinetika

aA + bB rarr dD + fF Všeobecne sa akceptuje pojem že ryacutechlosť charakterizujeme zmenou parametra v čase Pri chemickej

reakcii prebieha zmena množstva laacutetok ni Ak chceme vedieť či danaacute reakcia prebieha v reaktore ndash bunke

Molaacuterna koncentracia Сi = niV Potom ryacutechlosť chemickej reakcii i-komponentu ri - sa doteraz nazyacutevala reakčnou ryacutechlosťou V suacutečasnosti sa pre tuacuteto veličinu zaviedlo označenie

ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky A a zaacutevisiacute od povahy reagujuacutecich laacutetok (skupenstvo) od teploty a od koncentraacutecie V reakčnej kinetike sa zaviedol spocircsob vyjadrovať chemickeacute rovnice v anulovanom tvare ktoryacute vo

všeobecnosti maacute tvar

νAA + νBB + νDD + = 0 ν - stechiometrickyacute koeficient pri vyacutechodickovyacutech laacutetkach majuacute (-) hodnotu

LAacuteTKA ndash SUacuteSTAVA

Jednou z foriem existencie hmoty je laacutetka Laacutetka sa skladaacute z častiacutec ktoreacute majuacute určituacute pokojovuacute hmotnosť alebo inak za laacutetku považujeme suacutebor elementaacuternych častiacutec (elektroacutenov protoacutenov neutroacutenov a i) zoskupenia atoacutemov molekuacutel a ioacutenov koloidneacute častice a rocirczne makroskopickeacute uacutetvary v rozličnyacutech skupenskyacutech stavoch

Množstvo laacutetky priestorovo ohraničeneacute vyznačujuacutece sa určityacutem geometrickyacutem tvarom je teleso

Suacutestava (systeacutem) je časť priestoru oddelenaacute od okolia skutočnyacutem alebo myslenyacutem rozhraniacutem V suacutestave mocircže byť laacutetka alebo zmes chemickyacutech laacutetok ktoreacute predstavujuacute jej zložky Suacutestava je definovanaacute tyacutem že udaacuteme čo do nej patriacute Suacutestavy mocircžu byť homogeacutenne alebo heterogeacutenne

Faacuteza je homogeacutenna časť heterogeacutennej suacutestavy od inej časti fyzikaacutelne oddelenaacute a ohraničenaacute rozhraniacutem

Chemicky čistaacute laacutetka alebo chemickeacute indiviacuteduum je chemickaacute laacutetka určityacutech fyzikaacutelnych a chemickyacutech vlastnostiacute ktoreacute sa nemenia a jeho zloženie je vyjadreneacute chemickyacutem vzorcom

ZAacuteKON UacuteČINKU HMOTNOSTI (GULDBERG-WAAGOV ZAacuteKON) zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

homogeacutenna reakcia v plynnej faacuteze alebo v roztoku

A + B rarr C Ak maacute taacuteto reakcia prebiehať je nevyhnutneacute aby sa častice laacutetok A a B stretli Ryacutechlosť

priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C bude prirodzene tyacutem vyššia čiacutem tieto stretnutia bude častejšie (aktiacutevna zražka) Ak zvyacutešime n-kraacutet koncentraacuteciu laacutetky A (alebo B) pri nezmenenej koncentraacutecii laacutetky B (alebo A) zvyacutešime n-kraacutet aj pravdepodobnosť stretnutia častiacutec A a B a ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C sa n-kraacutet zvyacuteši Ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C je priamo uacutemernaacute suacutečinu koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

rc = k[A][B] k - koeficient uacutemernosti je veličina pri danej teplote staacutela a označuje sa ako ryacutechlostnaacute

konštanta Jej hodnota udaacuteva ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C pri jednotkovej koncentraacutecii vyacutechodiskovyacutech laacutetok

[B] - koncentraacutecie priacuteslušnyacutech laacutetok v danom okamihu

Uvažujme o vratnej reakcii ktoraacute prebieha v roztoku medzi vyacutechodiskovyacutemi laacutetkami A a B za vzniku reakčnyacutech produktov C a D

A + B C + D Protismerneacute šiacutepky vyjadrujuacute že reakcia prebieha suacutečasne obidvoma smermi Podľa zaacutekona uacutečinku

hmotnosti platiacute pre ryacutechlosť r+1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky A a B

r+1 = k+1[A][B] a pre ryacutechlosť r-1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky C a D

r-1 = k-1[C][D] Koncentraacutecia jednotlivyacutech laacutetok sa v priebehu reakcie plynulo meniacute rarr musia sa meniť aj ryacutechlosti r+1 a

r-1 Koncentraacutecia vyacutechodiskovyacutech laacutetok A a B sa postupne zmenšuje preto sa ryacutechlosť r+1 znižuje Koncentraacutecia reakčnyacutech produktov C a D sa zvaumlčšuje takže ryacutechlosť r-1 sa zvyšuje Ak sa ryacutechlosti obidvoch protichodnyacutech reakciiacute vyrovnajuacute ustaacuteli sa chemickaacute rovnovaacuteha pri ktorej za časovuacute jednotku vznikne takeacute množstvo reakčnyacutech produktov C a D akeacute sa opaumltovne rozložiacute na vyacutechodiskoveacute laacutetky A a B Z rovnovaacutežnej podmienky r+1 = r-1 vyplyacuteva pre koncentraacutecie všetkyacutech reakčnyacutech zložiek za rovnovaacutežneho stavu vzťah

k+1[A][B] = k-1[C][D] ktoryacute sa mocircže piacutesať v tvare

Taacuteto rovnica vyjadruje že pomer suacutečinu rovnovaacutežnych koncentraacuteciiacute reakčnyacutech produktov a suacutečinu koncentraacuteciiacute vyacutechodiskovyacutech laacutetok maacute za danej teploty konštantnuacute hodnotu (Guldberg-Waagov zaacutekon) Kc - definovanaacute rovnovaacutežnymi koncentraacuteciami a nazyacuteva sa rovnovaacutežna konštanta Jej hodnota pre danuacute chemickuacute reakciu zaacutevisiacute iba od teploty pri ktorej reakcia prebieha

ZAacuteVISLOSŤ RYacuteCHLOSTI REAKCIE OD TEPLOTY Mimoriadne docircležityacutem činiteľom ktoryacute ovplyvňuje ryacutechlosť chemickyacutech reakciiacute je teplota Vzrast ryacutechlosti reakcie so

zvyšovaniacutem teploty je spocircsobenyacute vzrastom ryacutechlosti neusporiadaneacuteho pohybu molekuacutel a tyacutem aj pravdepodobnosť ich vzaacutejomnyacutech zraacutežok Avšak podľa kinetickej teoacuterie plynov je počet zraacutežok uacutemernyacute odmocnine z absoluacutetnej teploty kyacutem ryacutechlosť reakcie rastie s teplotou exponenciaacutelne teda oveľa ryacutechlejšie Tento zdanlivyacute nesuacutelad sa vysvetľuje tyacutem že molekuly mocircžu pri zraacutežke reagovať jedine vtedy ak majuacute určityacute minimaacutelny obsah energie ktoryacute sa nazyacuteva aktivačnaacute energia Ea

Vzťah medzi aktivačnou energiou a reakčnou ryacutechlosťou našiel v r 1899 Arrhenius definovaniacutem ryacutechlostnej konštanty k

k = A e- (Ea RT)

lnk = lnA - EaRT A R a Ea suacute konštanty ktoreacute nezaacutevisia od teploty

R - univerzaacutelna plynovaacute konštanta

Ea - experimentaacutelna aktivačnaacute energia

(nutnaacute energia ktoruacute musiacute mať časticamolekula

aby mohla za danyacutech podmienok vstuacutepiť do

reakcie) [kJmol]

T - absoluacutetna teplota

e - zaacuteklad prirodzeneacuteho logaritmu Arrhenius

lnk = f (1T) tgα = - ЕaR

HETEROGEacuteNNE PROCESY D rarr S rarr R rarr P Charakteristickou črtou postupnyacutech procesov je to že celkovaacute ryacutechlosť procesu je

determinovanaacute ryacutechlosťou najpomalšieho štaacutedia ndash limitujuacutece štaacutedium Ak chceme s intenziacutevniť naacuteslednosť postupnyacutech procesov je nevyhnutne zvyacutešiť ryacutechlosť ich limitujuacutecich štaacutediiacute

Prveacute štaacutedium heterogeacutenneho chemickeacuteho procesu (D) ndash Difuacutezia Difuacutezia ndash samovoľnyacute proces premiestnenia častiacutec z oblasti vyššej koncentraacutecie do oblasti s nižšou koncentraacuteciou na uacutekor ich chaotickeacuteho pohybu Otaacutezka ndash zodpovedaacute tento proces II počiatku termodynamiky

Druheacute štaacutedium heterogeacutenneho procesu (S) ndash proces sorpcie (pohltenia) Absorpcia ndash keď hranica rozdielu faacutez v systeacuteme je kvapalina Adsorpcia ndash na povrchu tuhej laacutetky

Tretie štaacutedium heterogeacutenneho procesu (R) je chemickaacute reakcia medzi absorbovanyacutemiadsorbovanyacutemi molekulami

RYacuteCHLOSŤ PROCESU DIFUacuteZIE JE DEFINOVANAacute PRVYacuteM ZAacuteKONOM FICKA

dn dt = -DS dC dx Fickov zaacutekon je empirickyacute zaacutekon ktoryacute vyjadruje skutočnosť že tok častiacutec cez povrch je priamo

uacutemernyacute koncentračneacutemu gradientu D - difuacutezny koeficient ([D]=m2s-1) je zaacutevislyacute len od teploty analogickyacute ako rovnica Arheniusa

pričom energia aktivaacutecii difuacutezie ED je menšia než energia aktivaacutecie chemickej reakcie EA

Difuacutezia v jednom smere J = -Dpartcpartx Difuacutezia v 3D priestore J = -Dgrad c Priacutebuzneacute zaacutekony Fourierov - tok tepla je uacutemernyacute gradientu teploty Ohmov - elektrickyacute pruacuted je uacutemernyacute rozdielu elektrickyacutech potenciaacutelov Všetky tri zaacutekony suacute empirickeacute a vyjadrujuacute skutočnosť že tok častiacutec (tepla pruacutedu) je lineaacuterne zaacutevislyacute od hnacej sily (z angl driving force) ktoraacute ho vyvolaacuteva

J = Lf f - hnacia sila L-koeficient uacutemernosti

Adolf Fick

ZAacuteKON ZACHOVANIA HMOTNOSTI Experimenty dokaacutezali že hmotnosť uzavretej (izolovanej)

suacutestavy je konštantnaacute a nezaacutevisiacute od zmien ktoreacute v tejto suacutestave prebiehajuacute

Celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v reaktantoch musiacute byť rovnakyacute ako celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v produktoch

Je to jeden z najvyacuteznamnejšiacutech a najvšeobecnejšiacutech priacuterodnyacutech zaacutekonov Pocircvodne ho nezaacutevisle od seba formulovali Lomonosov a Lavoisier ako zaacutekon zachovania vaacutehy laacutetok v chemickyacutech reakciaacutech

Chemickou reakciou hmota nezanikaacute ani nevznikaacute iba meniacute svoju formu

Zaacutekon zachovania hmotnosti sum m = konšt

Michail V Lomonosov

Antoine L Lavoisier

ZAacuteKON STAacuteLYCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov bol objavenyacute v roku 1799 - francuacutezsky chemik Joseph Louis Proust

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov hovoriacute

K tomuto zaacuteveru J L Proust dospel na zaacuteklade synteacutez a analyacutez množstva chemickyacutech zluacutečeniacuten Nezaacutevisle od J L Prousta ho v roku 1803 sformuloval a vysvetlil aj Angličan J Dalton

Zloženie chemickej zluacutečeniny je vždy rovnakeacute a nezaacutevisiacute od spocircsobu priacutepravy danej zluacutečeniny

Joseph L Proust

ZAacuteKON NAacuteSOBNYacuteCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV V roku 1803 J Dalton vyjadril zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov

Zistil že prvky sa mocircžu zlučovať v jednom dvoch alebo viaceryacutech pomeroch svojich hmotnostiacute

Priacuteklad oxidy dusiacuteka N2O ndash oxid dusnyacute N O = 1 0571 NO ndash oxid dusnatyacute N O = 1 1142 pomer 0571 1142 = 1 2 N2O3 ndash oxid dusityacute N O = 1 1713 pomer 0571 1713 = 1 3 Na jednotkovuacute hmotnosť dusiacuteka N v jednotlivyacutech oxidoch pripadaacute určityacute počet jednotiek hmotnosti kysliacuteka O

Ak dva prvky tvoria navzaacutejom niekoľko zluacutečeniacuten hmotnosti jedneacuteho prvku pripadajuacutece v nich na jednu a tuacute istuacute hmotnosť druheacuteho prvku suacute v pomere malyacutech celyacutech čiacutesiel

TERMODYNAMIKA V BIOLOGICKYacuteCH SYSTEacuteMOCH ndash REFERENČNEacute BODY

A Einstein bdquoKlasickaacute termodynamika je jedinaacute univerzaacutelna fyzikaacutelna teoacuteria v ktorej aplikovateľnosť jej zaacutekladnyacutech konceptov nebude nikdy narušenaacuteldquo

AS Eddington bdquoAk Vaša teoacuteria nie je v suacutelade s druhyacutem termodynamickyacutem zaacutekonom tak tuacuteto teoacuteriu nečakaacute nič ineacute len hlbokyacute neuacutespechldquo

MV Volkenstein bdquoFyzikaacutelne uvažovanie o ľubovoľnom systeacuteme vraacutetane biologickeacuteho začiacutena jeho fenomenologickyacutem termodynamickyacutem popisomldquo

Termodynamika študuje transformaacuteciu energie v makroskopickyacutech systeacutemoch a suacutečasne neposkytuje žiadne informaacutecie o mikroskopickom stave hmoty ani o ryacutechlosti procesov v systeacuteme

Termodynamickyacute popis systeacutemu je založenyacute na niekoľkyacutech relatiacutevne jednoduchyacutech zaacutekonoch

TERMODYNAMICKYacute SYSTEacuteM ndash BUNKA ndash ORGAacuteN ndash ORGANIZMUS Pod termodynamickyacutem systeacutemom rozumieme časť vesmiacuteru ktoryacute je ohraničenyacute

nejakou hranicou a je charakterizovanyacute určityacutemi termodynamickyacutemi vlastnosťami ktoreacute sa nazyacutevajuacute stavoveacute veličiny

Bunka ndash orgaacuten ndash organizmus predstavujuacute hranice systeacutemu cez ktoruacute sa mocircže vymieňať laacutetka a energie vo forme tepla a praacutece Biologickeacute systeacutemy suacute otvoreneacute termodynamickeacute systeacutemy ktoreacute vymieňajuacute s okoliacutem laacutetku aj energiu

Homeostaacuteza ndash stav termodynamickej rovnovaacutehy Biologickyacute systeacutem sa nachaacutedza v ustaacutelenom stave (angl steady state) - homeostaze

ak hodnoty termodynamickyacutech parametrov sa nemenia ale existuje tam tok laacutetky a energie medzi systeacutemom a okoliacutem (zdravyacute organizmus)

Tlak Objem Teplota Energia Laacutetkoveacute množstvo

TERMODYNAMICKEacute ZAacuteKONY

Tzv nultyacute zaacutekon termodynamiky (zaacutekon tepelnej rovnovaacutehy)

Ak objekt A je v tepelnej rovnovaacutehe s objektom B a objekt B sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom C tak potom aj objekt C sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom A

Inyacutemi slovami ak termodynamickeacute systeacutemy suacute vo fyzikaacutelnom kontakte tak v rovnovaacutežnom stave je teplota tyacutechto systeacutemov rovnakaacute

I TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ZACHOVANIA ENERGIE) Energia sa mocircže zmeniť z jednej formy na inuacute ale nemocircže samovoľne

vznikať ani zanikať (tento zaacutekon je empirickyacute) I termodynamickyacute zaacutekon daacuteva do suacutevisu teplo (Q) praacutecu (W) a vnuacutetornuacute

energiu (E) systeacutemu

∆ E = Q + W

alebo

d E = dQ + dW Teplo (Q) a praacuteca (W) - formy energie prostredniacutectvom ktoryacutech systeacutem

meniacute svoju vnuacutetornuacute energiu Teplo ndash neusporiadanaacute forma energie Praacuteca ndash usporiadanaacute forma energie (mechanickaacute chemickaacute elektrickaacute)

ENTALPIA Entalpia je stavovaacute funkcia determinujuacuteca teplo ktoreacute sa uvoľniacute resp absorbuje počas

reakcie pri konštantnom tlaku pričom nezaacutevisiacute od konkreacutetneho priebehu reakcie ale len od počiatočneacuteho a konečneacuteho stavu (Hessov zaacutekon)

p = konšt Qp = ∆ H entalpia H = E + pV

Zmeny entalpie A rarr B rArr ∆HAB = HB - HA A rarr B rarr C rArr ∆H = HC - HA = (HC - HB) + (HB - HA) = ∆HAB + HBC ΔH gt 0 - endotermickyacute proces ΔH lt 0 - exotermickyacute proces Štandardnaacute entalpia molekuacutel H0 Entalpia 1 molu molekuacutel pri štandardnyacutech podmienkach (

t=25deg C p=100 kPa) Tieto hodnoty suacute uvedeneacute v tabuľkaacutech Využitie tyacutechto hodnocirct pri určovaniacute zmien entalpie v chemickyacutech reakciaacutech

Reakčneacute teplo (∆HdegR298) sa rovnaacute suacutečtu zlučovaciacutech tepiel produktov (Σνi ∆Hdegzl298PROD) zmenšeneacutemu o suacutečet zlučovaciacutech tepiel reaktantov

(Σνi ∆Hdegzl298REAKT)

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 37: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

LAacuteTKA ndash SUacuteSTAVA

Jednou z foriem existencie hmoty je laacutetka Laacutetka sa skladaacute z častiacutec ktoreacute majuacute určituacute pokojovuacute hmotnosť alebo inak za laacutetku považujeme suacutebor elementaacuternych častiacutec (elektroacutenov protoacutenov neutroacutenov a i) zoskupenia atoacutemov molekuacutel a ioacutenov koloidneacute častice a rocirczne makroskopickeacute uacutetvary v rozličnyacutech skupenskyacutech stavoch

Množstvo laacutetky priestorovo ohraničeneacute vyznačujuacutece sa určityacutem geometrickyacutem tvarom je teleso

Suacutestava (systeacutem) je časť priestoru oddelenaacute od okolia skutočnyacutem alebo myslenyacutem rozhraniacutem V suacutestave mocircže byť laacutetka alebo zmes chemickyacutech laacutetok ktoreacute predstavujuacute jej zložky Suacutestava je definovanaacute tyacutem že udaacuteme čo do nej patriacute Suacutestavy mocircžu byť homogeacutenne alebo heterogeacutenne

Faacuteza je homogeacutenna časť heterogeacutennej suacutestavy od inej časti fyzikaacutelne oddelenaacute a ohraničenaacute rozhraniacutem

Chemicky čistaacute laacutetka alebo chemickeacute indiviacuteduum je chemickaacute laacutetka určityacutech fyzikaacutelnych a chemickyacutech vlastnostiacute ktoreacute sa nemenia a jeho zloženie je vyjadreneacute chemickyacutem vzorcom

ZAacuteKON UacuteČINKU HMOTNOSTI (GULDBERG-WAAGOV ZAacuteKON) zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

homogeacutenna reakcia v plynnej faacuteze alebo v roztoku

A + B rarr C Ak maacute taacuteto reakcia prebiehať je nevyhnutneacute aby sa častice laacutetok A a B stretli Ryacutechlosť

priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C bude prirodzene tyacutem vyššia čiacutem tieto stretnutia bude častejšie (aktiacutevna zražka) Ak zvyacutešime n-kraacutet koncentraacuteciu laacutetky A (alebo B) pri nezmenenej koncentraacutecii laacutetky B (alebo A) zvyacutešime n-kraacutet aj pravdepodobnosť stretnutia častiacutec A a B a ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C sa n-kraacutet zvyacuteši Ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C je priamo uacutemernaacute suacutečinu koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

rc = k[A][B] k - koeficient uacutemernosti je veličina pri danej teplote staacutela a označuje sa ako ryacutechlostnaacute

konštanta Jej hodnota udaacuteva ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C pri jednotkovej koncentraacutecii vyacutechodiskovyacutech laacutetok

[B] - koncentraacutecie priacuteslušnyacutech laacutetok v danom okamihu

Uvažujme o vratnej reakcii ktoraacute prebieha v roztoku medzi vyacutechodiskovyacutemi laacutetkami A a B za vzniku reakčnyacutech produktov C a D

A + B C + D Protismerneacute šiacutepky vyjadrujuacute že reakcia prebieha suacutečasne obidvoma smermi Podľa zaacutekona uacutečinku

hmotnosti platiacute pre ryacutechlosť r+1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky A a B

r+1 = k+1[A][B] a pre ryacutechlosť r-1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky C a D

r-1 = k-1[C][D] Koncentraacutecia jednotlivyacutech laacutetok sa v priebehu reakcie plynulo meniacute rarr musia sa meniť aj ryacutechlosti r+1 a

r-1 Koncentraacutecia vyacutechodiskovyacutech laacutetok A a B sa postupne zmenšuje preto sa ryacutechlosť r+1 znižuje Koncentraacutecia reakčnyacutech produktov C a D sa zvaumlčšuje takže ryacutechlosť r-1 sa zvyšuje Ak sa ryacutechlosti obidvoch protichodnyacutech reakciiacute vyrovnajuacute ustaacuteli sa chemickaacute rovnovaacuteha pri ktorej za časovuacute jednotku vznikne takeacute množstvo reakčnyacutech produktov C a D akeacute sa opaumltovne rozložiacute na vyacutechodiskoveacute laacutetky A a B Z rovnovaacutežnej podmienky r+1 = r-1 vyplyacuteva pre koncentraacutecie všetkyacutech reakčnyacutech zložiek za rovnovaacutežneho stavu vzťah

k+1[A][B] = k-1[C][D] ktoryacute sa mocircže piacutesať v tvare

Taacuteto rovnica vyjadruje že pomer suacutečinu rovnovaacutežnych koncentraacuteciiacute reakčnyacutech produktov a suacutečinu koncentraacuteciiacute vyacutechodiskovyacutech laacutetok maacute za danej teploty konštantnuacute hodnotu (Guldberg-Waagov zaacutekon) Kc - definovanaacute rovnovaacutežnymi koncentraacuteciami a nazyacuteva sa rovnovaacutežna konštanta Jej hodnota pre danuacute chemickuacute reakciu zaacutevisiacute iba od teploty pri ktorej reakcia prebieha

ZAacuteVISLOSŤ RYacuteCHLOSTI REAKCIE OD TEPLOTY Mimoriadne docircležityacutem činiteľom ktoryacute ovplyvňuje ryacutechlosť chemickyacutech reakciiacute je teplota Vzrast ryacutechlosti reakcie so

zvyšovaniacutem teploty je spocircsobenyacute vzrastom ryacutechlosti neusporiadaneacuteho pohybu molekuacutel a tyacutem aj pravdepodobnosť ich vzaacutejomnyacutech zraacutežok Avšak podľa kinetickej teoacuterie plynov je počet zraacutežok uacutemernyacute odmocnine z absoluacutetnej teploty kyacutem ryacutechlosť reakcie rastie s teplotou exponenciaacutelne teda oveľa ryacutechlejšie Tento zdanlivyacute nesuacutelad sa vysvetľuje tyacutem že molekuly mocircžu pri zraacutežke reagovať jedine vtedy ak majuacute určityacute minimaacutelny obsah energie ktoryacute sa nazyacuteva aktivačnaacute energia Ea

Vzťah medzi aktivačnou energiou a reakčnou ryacutechlosťou našiel v r 1899 Arrhenius definovaniacutem ryacutechlostnej konštanty k

k = A e- (Ea RT)

lnk = lnA - EaRT A R a Ea suacute konštanty ktoreacute nezaacutevisia od teploty

R - univerzaacutelna plynovaacute konštanta

Ea - experimentaacutelna aktivačnaacute energia

(nutnaacute energia ktoruacute musiacute mať časticamolekula

aby mohla za danyacutech podmienok vstuacutepiť do

reakcie) [kJmol]

T - absoluacutetna teplota

e - zaacuteklad prirodzeneacuteho logaritmu Arrhenius

lnk = f (1T) tgα = - ЕaR

HETEROGEacuteNNE PROCESY D rarr S rarr R rarr P Charakteristickou črtou postupnyacutech procesov je to že celkovaacute ryacutechlosť procesu je

determinovanaacute ryacutechlosťou najpomalšieho štaacutedia ndash limitujuacutece štaacutedium Ak chceme s intenziacutevniť naacuteslednosť postupnyacutech procesov je nevyhnutne zvyacutešiť ryacutechlosť ich limitujuacutecich štaacutediiacute

Prveacute štaacutedium heterogeacutenneho chemickeacuteho procesu (D) ndash Difuacutezia Difuacutezia ndash samovoľnyacute proces premiestnenia častiacutec z oblasti vyššej koncentraacutecie do oblasti s nižšou koncentraacuteciou na uacutekor ich chaotickeacuteho pohybu Otaacutezka ndash zodpovedaacute tento proces II počiatku termodynamiky

Druheacute štaacutedium heterogeacutenneho procesu (S) ndash proces sorpcie (pohltenia) Absorpcia ndash keď hranica rozdielu faacutez v systeacuteme je kvapalina Adsorpcia ndash na povrchu tuhej laacutetky

Tretie štaacutedium heterogeacutenneho procesu (R) je chemickaacute reakcia medzi absorbovanyacutemiadsorbovanyacutemi molekulami

RYacuteCHLOSŤ PROCESU DIFUacuteZIE JE DEFINOVANAacute PRVYacuteM ZAacuteKONOM FICKA

dn dt = -DS dC dx Fickov zaacutekon je empirickyacute zaacutekon ktoryacute vyjadruje skutočnosť že tok častiacutec cez povrch je priamo

uacutemernyacute koncentračneacutemu gradientu D - difuacutezny koeficient ([D]=m2s-1) je zaacutevislyacute len od teploty analogickyacute ako rovnica Arheniusa

pričom energia aktivaacutecii difuacutezie ED je menšia než energia aktivaacutecie chemickej reakcie EA

Difuacutezia v jednom smere J = -Dpartcpartx Difuacutezia v 3D priestore J = -Dgrad c Priacutebuzneacute zaacutekony Fourierov - tok tepla je uacutemernyacute gradientu teploty Ohmov - elektrickyacute pruacuted je uacutemernyacute rozdielu elektrickyacutech potenciaacutelov Všetky tri zaacutekony suacute empirickeacute a vyjadrujuacute skutočnosť že tok častiacutec (tepla pruacutedu) je lineaacuterne zaacutevislyacute od hnacej sily (z angl driving force) ktoraacute ho vyvolaacuteva

J = Lf f - hnacia sila L-koeficient uacutemernosti

Adolf Fick

ZAacuteKON ZACHOVANIA HMOTNOSTI Experimenty dokaacutezali že hmotnosť uzavretej (izolovanej)

suacutestavy je konštantnaacute a nezaacutevisiacute od zmien ktoreacute v tejto suacutestave prebiehajuacute

Celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v reaktantoch musiacute byť rovnakyacute ako celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v produktoch

Je to jeden z najvyacuteznamnejšiacutech a najvšeobecnejšiacutech priacuterodnyacutech zaacutekonov Pocircvodne ho nezaacutevisle od seba formulovali Lomonosov a Lavoisier ako zaacutekon zachovania vaacutehy laacutetok v chemickyacutech reakciaacutech

Chemickou reakciou hmota nezanikaacute ani nevznikaacute iba meniacute svoju formu

Zaacutekon zachovania hmotnosti sum m = konšt

Michail V Lomonosov

Antoine L Lavoisier

ZAacuteKON STAacuteLYCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov bol objavenyacute v roku 1799 - francuacutezsky chemik Joseph Louis Proust

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov hovoriacute

K tomuto zaacuteveru J L Proust dospel na zaacuteklade synteacutez a analyacutez množstva chemickyacutech zluacutečeniacuten Nezaacutevisle od J L Prousta ho v roku 1803 sformuloval a vysvetlil aj Angličan J Dalton

Zloženie chemickej zluacutečeniny je vždy rovnakeacute a nezaacutevisiacute od spocircsobu priacutepravy danej zluacutečeniny

Joseph L Proust

ZAacuteKON NAacuteSOBNYacuteCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV V roku 1803 J Dalton vyjadril zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov

Zistil že prvky sa mocircžu zlučovať v jednom dvoch alebo viaceryacutech pomeroch svojich hmotnostiacute

Priacuteklad oxidy dusiacuteka N2O ndash oxid dusnyacute N O = 1 0571 NO ndash oxid dusnatyacute N O = 1 1142 pomer 0571 1142 = 1 2 N2O3 ndash oxid dusityacute N O = 1 1713 pomer 0571 1713 = 1 3 Na jednotkovuacute hmotnosť dusiacuteka N v jednotlivyacutech oxidoch pripadaacute určityacute počet jednotiek hmotnosti kysliacuteka O

Ak dva prvky tvoria navzaacutejom niekoľko zluacutečeniacuten hmotnosti jedneacuteho prvku pripadajuacutece v nich na jednu a tuacute istuacute hmotnosť druheacuteho prvku suacute v pomere malyacutech celyacutech čiacutesiel

TERMODYNAMIKA V BIOLOGICKYacuteCH SYSTEacuteMOCH ndash REFERENČNEacute BODY

A Einstein bdquoKlasickaacute termodynamika je jedinaacute univerzaacutelna fyzikaacutelna teoacuteria v ktorej aplikovateľnosť jej zaacutekladnyacutech konceptov nebude nikdy narušenaacuteldquo

AS Eddington bdquoAk Vaša teoacuteria nie je v suacutelade s druhyacutem termodynamickyacutem zaacutekonom tak tuacuteto teoacuteriu nečakaacute nič ineacute len hlbokyacute neuacutespechldquo

MV Volkenstein bdquoFyzikaacutelne uvažovanie o ľubovoľnom systeacuteme vraacutetane biologickeacuteho začiacutena jeho fenomenologickyacutem termodynamickyacutem popisomldquo

Termodynamika študuje transformaacuteciu energie v makroskopickyacutech systeacutemoch a suacutečasne neposkytuje žiadne informaacutecie o mikroskopickom stave hmoty ani o ryacutechlosti procesov v systeacuteme

Termodynamickyacute popis systeacutemu je založenyacute na niekoľkyacutech relatiacutevne jednoduchyacutech zaacutekonoch

TERMODYNAMICKYacute SYSTEacuteM ndash BUNKA ndash ORGAacuteN ndash ORGANIZMUS Pod termodynamickyacutem systeacutemom rozumieme časť vesmiacuteru ktoryacute je ohraničenyacute

nejakou hranicou a je charakterizovanyacute určityacutemi termodynamickyacutemi vlastnosťami ktoreacute sa nazyacutevajuacute stavoveacute veličiny

Bunka ndash orgaacuten ndash organizmus predstavujuacute hranice systeacutemu cez ktoruacute sa mocircže vymieňať laacutetka a energie vo forme tepla a praacutece Biologickeacute systeacutemy suacute otvoreneacute termodynamickeacute systeacutemy ktoreacute vymieňajuacute s okoliacutem laacutetku aj energiu

Homeostaacuteza ndash stav termodynamickej rovnovaacutehy Biologickyacute systeacutem sa nachaacutedza v ustaacutelenom stave (angl steady state) - homeostaze

ak hodnoty termodynamickyacutech parametrov sa nemenia ale existuje tam tok laacutetky a energie medzi systeacutemom a okoliacutem (zdravyacute organizmus)

Tlak Objem Teplota Energia Laacutetkoveacute množstvo

TERMODYNAMICKEacute ZAacuteKONY

Tzv nultyacute zaacutekon termodynamiky (zaacutekon tepelnej rovnovaacutehy)

Ak objekt A je v tepelnej rovnovaacutehe s objektom B a objekt B sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom C tak potom aj objekt C sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom A

Inyacutemi slovami ak termodynamickeacute systeacutemy suacute vo fyzikaacutelnom kontakte tak v rovnovaacutežnom stave je teplota tyacutechto systeacutemov rovnakaacute

I TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ZACHOVANIA ENERGIE) Energia sa mocircže zmeniť z jednej formy na inuacute ale nemocircže samovoľne

vznikať ani zanikať (tento zaacutekon je empirickyacute) I termodynamickyacute zaacutekon daacuteva do suacutevisu teplo (Q) praacutecu (W) a vnuacutetornuacute

energiu (E) systeacutemu

∆ E = Q + W

alebo

d E = dQ + dW Teplo (Q) a praacuteca (W) - formy energie prostredniacutectvom ktoryacutech systeacutem

meniacute svoju vnuacutetornuacute energiu Teplo ndash neusporiadanaacute forma energie Praacuteca ndash usporiadanaacute forma energie (mechanickaacute chemickaacute elektrickaacute)

ENTALPIA Entalpia je stavovaacute funkcia determinujuacuteca teplo ktoreacute sa uvoľniacute resp absorbuje počas

reakcie pri konštantnom tlaku pričom nezaacutevisiacute od konkreacutetneho priebehu reakcie ale len od počiatočneacuteho a konečneacuteho stavu (Hessov zaacutekon)

p = konšt Qp = ∆ H entalpia H = E + pV

Zmeny entalpie A rarr B rArr ∆HAB = HB - HA A rarr B rarr C rArr ∆H = HC - HA = (HC - HB) + (HB - HA) = ∆HAB + HBC ΔH gt 0 - endotermickyacute proces ΔH lt 0 - exotermickyacute proces Štandardnaacute entalpia molekuacutel H0 Entalpia 1 molu molekuacutel pri štandardnyacutech podmienkach (

t=25deg C p=100 kPa) Tieto hodnoty suacute uvedeneacute v tabuľkaacutech Využitie tyacutechto hodnocirct pri určovaniacute zmien entalpie v chemickyacutech reakciaacutech

Reakčneacute teplo (∆HdegR298) sa rovnaacute suacutečtu zlučovaciacutech tepiel produktov (Σνi ∆Hdegzl298PROD) zmenšeneacutemu o suacutečet zlučovaciacutech tepiel reaktantov

(Σνi ∆Hdegzl298REAKT)

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 38: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

ZAacuteKON UacuteČINKU HMOTNOSTI (GULDBERG-WAAGOV ZAacuteKON) zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

homogeacutenna reakcia v plynnej faacuteze alebo v roztoku

A + B rarr C Ak maacute taacuteto reakcia prebiehať je nevyhnutneacute aby sa častice laacutetok A a B stretli Ryacutechlosť

priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C bude prirodzene tyacutem vyššia čiacutem tieto stretnutia bude častejšie (aktiacutevna zražka) Ak zvyacutešime n-kraacutet koncentraacuteciu laacutetky A (alebo B) pri nezmenenej koncentraacutecii laacutetky B (alebo A) zvyacutešime n-kraacutet aj pravdepodobnosť stretnutia častiacutec A a B a ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C sa n-kraacutet zvyacuteši Ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie C je priamo uacutemernaacute suacutečinu koncentraacutecie reagujuacutecich laacutetok

rc = k[A][B] k - koeficient uacutemernosti je veličina pri danej teplote staacutela a označuje sa ako ryacutechlostnaacute

konštanta Jej hodnota udaacuteva ryacutechlosť priacuterastku koncentraacutecie laacutetky C pri jednotkovej koncentraacutecii vyacutechodiskovyacutech laacutetok

[B] - koncentraacutecie priacuteslušnyacutech laacutetok v danom okamihu

Uvažujme o vratnej reakcii ktoraacute prebieha v roztoku medzi vyacutechodiskovyacutemi laacutetkami A a B za vzniku reakčnyacutech produktov C a D

A + B C + D Protismerneacute šiacutepky vyjadrujuacute že reakcia prebieha suacutečasne obidvoma smermi Podľa zaacutekona uacutečinku

hmotnosti platiacute pre ryacutechlosť r+1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky A a B

r+1 = k+1[A][B] a pre ryacutechlosť r-1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky C a D

r-1 = k-1[C][D] Koncentraacutecia jednotlivyacutech laacutetok sa v priebehu reakcie plynulo meniacute rarr musia sa meniť aj ryacutechlosti r+1 a

r-1 Koncentraacutecia vyacutechodiskovyacutech laacutetok A a B sa postupne zmenšuje preto sa ryacutechlosť r+1 znižuje Koncentraacutecia reakčnyacutech produktov C a D sa zvaumlčšuje takže ryacutechlosť r-1 sa zvyšuje Ak sa ryacutechlosti obidvoch protichodnyacutech reakciiacute vyrovnajuacute ustaacuteli sa chemickaacute rovnovaacuteha pri ktorej za časovuacute jednotku vznikne takeacute množstvo reakčnyacutech produktov C a D akeacute sa opaumltovne rozložiacute na vyacutechodiskoveacute laacutetky A a B Z rovnovaacutežnej podmienky r+1 = r-1 vyplyacuteva pre koncentraacutecie všetkyacutech reakčnyacutech zložiek za rovnovaacutežneho stavu vzťah

k+1[A][B] = k-1[C][D] ktoryacute sa mocircže piacutesať v tvare

Taacuteto rovnica vyjadruje že pomer suacutečinu rovnovaacutežnych koncentraacuteciiacute reakčnyacutech produktov a suacutečinu koncentraacuteciiacute vyacutechodiskovyacutech laacutetok maacute za danej teploty konštantnuacute hodnotu (Guldberg-Waagov zaacutekon) Kc - definovanaacute rovnovaacutežnymi koncentraacuteciami a nazyacuteva sa rovnovaacutežna konštanta Jej hodnota pre danuacute chemickuacute reakciu zaacutevisiacute iba od teploty pri ktorej reakcia prebieha

ZAacuteVISLOSŤ RYacuteCHLOSTI REAKCIE OD TEPLOTY Mimoriadne docircležityacutem činiteľom ktoryacute ovplyvňuje ryacutechlosť chemickyacutech reakciiacute je teplota Vzrast ryacutechlosti reakcie so

zvyšovaniacutem teploty je spocircsobenyacute vzrastom ryacutechlosti neusporiadaneacuteho pohybu molekuacutel a tyacutem aj pravdepodobnosť ich vzaacutejomnyacutech zraacutežok Avšak podľa kinetickej teoacuterie plynov je počet zraacutežok uacutemernyacute odmocnine z absoluacutetnej teploty kyacutem ryacutechlosť reakcie rastie s teplotou exponenciaacutelne teda oveľa ryacutechlejšie Tento zdanlivyacute nesuacutelad sa vysvetľuje tyacutem že molekuly mocircžu pri zraacutežke reagovať jedine vtedy ak majuacute určityacute minimaacutelny obsah energie ktoryacute sa nazyacuteva aktivačnaacute energia Ea

Vzťah medzi aktivačnou energiou a reakčnou ryacutechlosťou našiel v r 1899 Arrhenius definovaniacutem ryacutechlostnej konštanty k

k = A e- (Ea RT)

lnk = lnA - EaRT A R a Ea suacute konštanty ktoreacute nezaacutevisia od teploty

R - univerzaacutelna plynovaacute konštanta

Ea - experimentaacutelna aktivačnaacute energia

(nutnaacute energia ktoruacute musiacute mať časticamolekula

aby mohla za danyacutech podmienok vstuacutepiť do

reakcie) [kJmol]

T - absoluacutetna teplota

e - zaacuteklad prirodzeneacuteho logaritmu Arrhenius

lnk = f (1T) tgα = - ЕaR

HETEROGEacuteNNE PROCESY D rarr S rarr R rarr P Charakteristickou črtou postupnyacutech procesov je to že celkovaacute ryacutechlosť procesu je

determinovanaacute ryacutechlosťou najpomalšieho štaacutedia ndash limitujuacutece štaacutedium Ak chceme s intenziacutevniť naacuteslednosť postupnyacutech procesov je nevyhnutne zvyacutešiť ryacutechlosť ich limitujuacutecich štaacutediiacute

Prveacute štaacutedium heterogeacutenneho chemickeacuteho procesu (D) ndash Difuacutezia Difuacutezia ndash samovoľnyacute proces premiestnenia častiacutec z oblasti vyššej koncentraacutecie do oblasti s nižšou koncentraacuteciou na uacutekor ich chaotickeacuteho pohybu Otaacutezka ndash zodpovedaacute tento proces II počiatku termodynamiky

Druheacute štaacutedium heterogeacutenneho procesu (S) ndash proces sorpcie (pohltenia) Absorpcia ndash keď hranica rozdielu faacutez v systeacuteme je kvapalina Adsorpcia ndash na povrchu tuhej laacutetky

Tretie štaacutedium heterogeacutenneho procesu (R) je chemickaacute reakcia medzi absorbovanyacutemiadsorbovanyacutemi molekulami

RYacuteCHLOSŤ PROCESU DIFUacuteZIE JE DEFINOVANAacute PRVYacuteM ZAacuteKONOM FICKA

dn dt = -DS dC dx Fickov zaacutekon je empirickyacute zaacutekon ktoryacute vyjadruje skutočnosť že tok častiacutec cez povrch je priamo

uacutemernyacute koncentračneacutemu gradientu D - difuacutezny koeficient ([D]=m2s-1) je zaacutevislyacute len od teploty analogickyacute ako rovnica Arheniusa

pričom energia aktivaacutecii difuacutezie ED je menšia než energia aktivaacutecie chemickej reakcie EA

Difuacutezia v jednom smere J = -Dpartcpartx Difuacutezia v 3D priestore J = -Dgrad c Priacutebuzneacute zaacutekony Fourierov - tok tepla je uacutemernyacute gradientu teploty Ohmov - elektrickyacute pruacuted je uacutemernyacute rozdielu elektrickyacutech potenciaacutelov Všetky tri zaacutekony suacute empirickeacute a vyjadrujuacute skutočnosť že tok častiacutec (tepla pruacutedu) je lineaacuterne zaacutevislyacute od hnacej sily (z angl driving force) ktoraacute ho vyvolaacuteva

J = Lf f - hnacia sila L-koeficient uacutemernosti

Adolf Fick

ZAacuteKON ZACHOVANIA HMOTNOSTI Experimenty dokaacutezali že hmotnosť uzavretej (izolovanej)

suacutestavy je konštantnaacute a nezaacutevisiacute od zmien ktoreacute v tejto suacutestave prebiehajuacute

Celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v reaktantoch musiacute byť rovnakyacute ako celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v produktoch

Je to jeden z najvyacuteznamnejšiacutech a najvšeobecnejšiacutech priacuterodnyacutech zaacutekonov Pocircvodne ho nezaacutevisle od seba formulovali Lomonosov a Lavoisier ako zaacutekon zachovania vaacutehy laacutetok v chemickyacutech reakciaacutech

Chemickou reakciou hmota nezanikaacute ani nevznikaacute iba meniacute svoju formu

Zaacutekon zachovania hmotnosti sum m = konšt

Michail V Lomonosov

Antoine L Lavoisier

ZAacuteKON STAacuteLYCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov bol objavenyacute v roku 1799 - francuacutezsky chemik Joseph Louis Proust

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov hovoriacute

K tomuto zaacuteveru J L Proust dospel na zaacuteklade synteacutez a analyacutez množstva chemickyacutech zluacutečeniacuten Nezaacutevisle od J L Prousta ho v roku 1803 sformuloval a vysvetlil aj Angličan J Dalton

Zloženie chemickej zluacutečeniny je vždy rovnakeacute a nezaacutevisiacute od spocircsobu priacutepravy danej zluacutečeniny

Joseph L Proust

ZAacuteKON NAacuteSOBNYacuteCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV V roku 1803 J Dalton vyjadril zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov

Zistil že prvky sa mocircžu zlučovať v jednom dvoch alebo viaceryacutech pomeroch svojich hmotnostiacute

Priacuteklad oxidy dusiacuteka N2O ndash oxid dusnyacute N O = 1 0571 NO ndash oxid dusnatyacute N O = 1 1142 pomer 0571 1142 = 1 2 N2O3 ndash oxid dusityacute N O = 1 1713 pomer 0571 1713 = 1 3 Na jednotkovuacute hmotnosť dusiacuteka N v jednotlivyacutech oxidoch pripadaacute určityacute počet jednotiek hmotnosti kysliacuteka O

Ak dva prvky tvoria navzaacutejom niekoľko zluacutečeniacuten hmotnosti jedneacuteho prvku pripadajuacutece v nich na jednu a tuacute istuacute hmotnosť druheacuteho prvku suacute v pomere malyacutech celyacutech čiacutesiel

TERMODYNAMIKA V BIOLOGICKYacuteCH SYSTEacuteMOCH ndash REFERENČNEacute BODY

A Einstein bdquoKlasickaacute termodynamika je jedinaacute univerzaacutelna fyzikaacutelna teoacuteria v ktorej aplikovateľnosť jej zaacutekladnyacutech konceptov nebude nikdy narušenaacuteldquo

AS Eddington bdquoAk Vaša teoacuteria nie je v suacutelade s druhyacutem termodynamickyacutem zaacutekonom tak tuacuteto teoacuteriu nečakaacute nič ineacute len hlbokyacute neuacutespechldquo

MV Volkenstein bdquoFyzikaacutelne uvažovanie o ľubovoľnom systeacuteme vraacutetane biologickeacuteho začiacutena jeho fenomenologickyacutem termodynamickyacutem popisomldquo

Termodynamika študuje transformaacuteciu energie v makroskopickyacutech systeacutemoch a suacutečasne neposkytuje žiadne informaacutecie o mikroskopickom stave hmoty ani o ryacutechlosti procesov v systeacuteme

Termodynamickyacute popis systeacutemu je založenyacute na niekoľkyacutech relatiacutevne jednoduchyacutech zaacutekonoch

TERMODYNAMICKYacute SYSTEacuteM ndash BUNKA ndash ORGAacuteN ndash ORGANIZMUS Pod termodynamickyacutem systeacutemom rozumieme časť vesmiacuteru ktoryacute je ohraničenyacute

nejakou hranicou a je charakterizovanyacute určityacutemi termodynamickyacutemi vlastnosťami ktoreacute sa nazyacutevajuacute stavoveacute veličiny

Bunka ndash orgaacuten ndash organizmus predstavujuacute hranice systeacutemu cez ktoruacute sa mocircže vymieňať laacutetka a energie vo forme tepla a praacutece Biologickeacute systeacutemy suacute otvoreneacute termodynamickeacute systeacutemy ktoreacute vymieňajuacute s okoliacutem laacutetku aj energiu

Homeostaacuteza ndash stav termodynamickej rovnovaacutehy Biologickyacute systeacutem sa nachaacutedza v ustaacutelenom stave (angl steady state) - homeostaze

ak hodnoty termodynamickyacutech parametrov sa nemenia ale existuje tam tok laacutetky a energie medzi systeacutemom a okoliacutem (zdravyacute organizmus)

Tlak Objem Teplota Energia Laacutetkoveacute množstvo

TERMODYNAMICKEacute ZAacuteKONY

Tzv nultyacute zaacutekon termodynamiky (zaacutekon tepelnej rovnovaacutehy)

Ak objekt A je v tepelnej rovnovaacutehe s objektom B a objekt B sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom C tak potom aj objekt C sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom A

Inyacutemi slovami ak termodynamickeacute systeacutemy suacute vo fyzikaacutelnom kontakte tak v rovnovaacutežnom stave je teplota tyacutechto systeacutemov rovnakaacute

I TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ZACHOVANIA ENERGIE) Energia sa mocircže zmeniť z jednej formy na inuacute ale nemocircže samovoľne

vznikať ani zanikať (tento zaacutekon je empirickyacute) I termodynamickyacute zaacutekon daacuteva do suacutevisu teplo (Q) praacutecu (W) a vnuacutetornuacute

energiu (E) systeacutemu

∆ E = Q + W

alebo

d E = dQ + dW Teplo (Q) a praacuteca (W) - formy energie prostredniacutectvom ktoryacutech systeacutem

meniacute svoju vnuacutetornuacute energiu Teplo ndash neusporiadanaacute forma energie Praacuteca ndash usporiadanaacute forma energie (mechanickaacute chemickaacute elektrickaacute)

ENTALPIA Entalpia je stavovaacute funkcia determinujuacuteca teplo ktoreacute sa uvoľniacute resp absorbuje počas

reakcie pri konštantnom tlaku pričom nezaacutevisiacute od konkreacutetneho priebehu reakcie ale len od počiatočneacuteho a konečneacuteho stavu (Hessov zaacutekon)

p = konšt Qp = ∆ H entalpia H = E + pV

Zmeny entalpie A rarr B rArr ∆HAB = HB - HA A rarr B rarr C rArr ∆H = HC - HA = (HC - HB) + (HB - HA) = ∆HAB + HBC ΔH gt 0 - endotermickyacute proces ΔH lt 0 - exotermickyacute proces Štandardnaacute entalpia molekuacutel H0 Entalpia 1 molu molekuacutel pri štandardnyacutech podmienkach (

t=25deg C p=100 kPa) Tieto hodnoty suacute uvedeneacute v tabuľkaacutech Využitie tyacutechto hodnocirct pri určovaniacute zmien entalpie v chemickyacutech reakciaacutech

Reakčneacute teplo (∆HdegR298) sa rovnaacute suacutečtu zlučovaciacutech tepiel produktov (Σνi ∆Hdegzl298PROD) zmenšeneacutemu o suacutečet zlučovaciacutech tepiel reaktantov

(Σνi ∆Hdegzl298REAKT)

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 39: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

Uvažujme o vratnej reakcii ktoraacute prebieha v roztoku medzi vyacutechodiskovyacutemi laacutetkami A a B za vzniku reakčnyacutech produktov C a D

A + B C + D Protismerneacute šiacutepky vyjadrujuacute že reakcia prebieha suacutečasne obidvoma smermi Podľa zaacutekona uacutečinku

hmotnosti platiacute pre ryacutechlosť r+1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky A a B

r+1 = k+1[A][B] a pre ryacutechlosť r-1 ktorou navzaacutejom reagujuacute laacutetky C a D

r-1 = k-1[C][D] Koncentraacutecia jednotlivyacutech laacutetok sa v priebehu reakcie plynulo meniacute rarr musia sa meniť aj ryacutechlosti r+1 a

r-1 Koncentraacutecia vyacutechodiskovyacutech laacutetok A a B sa postupne zmenšuje preto sa ryacutechlosť r+1 znižuje Koncentraacutecia reakčnyacutech produktov C a D sa zvaumlčšuje takže ryacutechlosť r-1 sa zvyšuje Ak sa ryacutechlosti obidvoch protichodnyacutech reakciiacute vyrovnajuacute ustaacuteli sa chemickaacute rovnovaacuteha pri ktorej za časovuacute jednotku vznikne takeacute množstvo reakčnyacutech produktov C a D akeacute sa opaumltovne rozložiacute na vyacutechodiskoveacute laacutetky A a B Z rovnovaacutežnej podmienky r+1 = r-1 vyplyacuteva pre koncentraacutecie všetkyacutech reakčnyacutech zložiek za rovnovaacutežneho stavu vzťah

k+1[A][B] = k-1[C][D] ktoryacute sa mocircže piacutesať v tvare

Taacuteto rovnica vyjadruje že pomer suacutečinu rovnovaacutežnych koncentraacuteciiacute reakčnyacutech produktov a suacutečinu koncentraacuteciiacute vyacutechodiskovyacutech laacutetok maacute za danej teploty konštantnuacute hodnotu (Guldberg-Waagov zaacutekon) Kc - definovanaacute rovnovaacutežnymi koncentraacuteciami a nazyacuteva sa rovnovaacutežna konštanta Jej hodnota pre danuacute chemickuacute reakciu zaacutevisiacute iba od teploty pri ktorej reakcia prebieha

ZAacuteVISLOSŤ RYacuteCHLOSTI REAKCIE OD TEPLOTY Mimoriadne docircležityacutem činiteľom ktoryacute ovplyvňuje ryacutechlosť chemickyacutech reakciiacute je teplota Vzrast ryacutechlosti reakcie so

zvyšovaniacutem teploty je spocircsobenyacute vzrastom ryacutechlosti neusporiadaneacuteho pohybu molekuacutel a tyacutem aj pravdepodobnosť ich vzaacutejomnyacutech zraacutežok Avšak podľa kinetickej teoacuterie plynov je počet zraacutežok uacutemernyacute odmocnine z absoluacutetnej teploty kyacutem ryacutechlosť reakcie rastie s teplotou exponenciaacutelne teda oveľa ryacutechlejšie Tento zdanlivyacute nesuacutelad sa vysvetľuje tyacutem že molekuly mocircžu pri zraacutežke reagovať jedine vtedy ak majuacute určityacute minimaacutelny obsah energie ktoryacute sa nazyacuteva aktivačnaacute energia Ea

Vzťah medzi aktivačnou energiou a reakčnou ryacutechlosťou našiel v r 1899 Arrhenius definovaniacutem ryacutechlostnej konštanty k

k = A e- (Ea RT)

lnk = lnA - EaRT A R a Ea suacute konštanty ktoreacute nezaacutevisia od teploty

R - univerzaacutelna plynovaacute konštanta

Ea - experimentaacutelna aktivačnaacute energia

(nutnaacute energia ktoruacute musiacute mať časticamolekula

aby mohla za danyacutech podmienok vstuacutepiť do

reakcie) [kJmol]

T - absoluacutetna teplota

e - zaacuteklad prirodzeneacuteho logaritmu Arrhenius

lnk = f (1T) tgα = - ЕaR

HETEROGEacuteNNE PROCESY D rarr S rarr R rarr P Charakteristickou črtou postupnyacutech procesov je to že celkovaacute ryacutechlosť procesu je

determinovanaacute ryacutechlosťou najpomalšieho štaacutedia ndash limitujuacutece štaacutedium Ak chceme s intenziacutevniť naacuteslednosť postupnyacutech procesov je nevyhnutne zvyacutešiť ryacutechlosť ich limitujuacutecich štaacutediiacute

Prveacute štaacutedium heterogeacutenneho chemickeacuteho procesu (D) ndash Difuacutezia Difuacutezia ndash samovoľnyacute proces premiestnenia častiacutec z oblasti vyššej koncentraacutecie do oblasti s nižšou koncentraacuteciou na uacutekor ich chaotickeacuteho pohybu Otaacutezka ndash zodpovedaacute tento proces II počiatku termodynamiky

Druheacute štaacutedium heterogeacutenneho procesu (S) ndash proces sorpcie (pohltenia) Absorpcia ndash keď hranica rozdielu faacutez v systeacuteme je kvapalina Adsorpcia ndash na povrchu tuhej laacutetky

Tretie štaacutedium heterogeacutenneho procesu (R) je chemickaacute reakcia medzi absorbovanyacutemiadsorbovanyacutemi molekulami

RYacuteCHLOSŤ PROCESU DIFUacuteZIE JE DEFINOVANAacute PRVYacuteM ZAacuteKONOM FICKA

dn dt = -DS dC dx Fickov zaacutekon je empirickyacute zaacutekon ktoryacute vyjadruje skutočnosť že tok častiacutec cez povrch je priamo

uacutemernyacute koncentračneacutemu gradientu D - difuacutezny koeficient ([D]=m2s-1) je zaacutevislyacute len od teploty analogickyacute ako rovnica Arheniusa

pričom energia aktivaacutecii difuacutezie ED je menšia než energia aktivaacutecie chemickej reakcie EA

Difuacutezia v jednom smere J = -Dpartcpartx Difuacutezia v 3D priestore J = -Dgrad c Priacutebuzneacute zaacutekony Fourierov - tok tepla je uacutemernyacute gradientu teploty Ohmov - elektrickyacute pruacuted je uacutemernyacute rozdielu elektrickyacutech potenciaacutelov Všetky tri zaacutekony suacute empirickeacute a vyjadrujuacute skutočnosť že tok častiacutec (tepla pruacutedu) je lineaacuterne zaacutevislyacute od hnacej sily (z angl driving force) ktoraacute ho vyvolaacuteva

J = Lf f - hnacia sila L-koeficient uacutemernosti

Adolf Fick

ZAacuteKON ZACHOVANIA HMOTNOSTI Experimenty dokaacutezali že hmotnosť uzavretej (izolovanej)

suacutestavy je konštantnaacute a nezaacutevisiacute od zmien ktoreacute v tejto suacutestave prebiehajuacute

Celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v reaktantoch musiacute byť rovnakyacute ako celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v produktoch

Je to jeden z najvyacuteznamnejšiacutech a najvšeobecnejšiacutech priacuterodnyacutech zaacutekonov Pocircvodne ho nezaacutevisle od seba formulovali Lomonosov a Lavoisier ako zaacutekon zachovania vaacutehy laacutetok v chemickyacutech reakciaacutech

Chemickou reakciou hmota nezanikaacute ani nevznikaacute iba meniacute svoju formu

Zaacutekon zachovania hmotnosti sum m = konšt

Michail V Lomonosov

Antoine L Lavoisier

ZAacuteKON STAacuteLYCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov bol objavenyacute v roku 1799 - francuacutezsky chemik Joseph Louis Proust

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov hovoriacute

K tomuto zaacuteveru J L Proust dospel na zaacuteklade synteacutez a analyacutez množstva chemickyacutech zluacutečeniacuten Nezaacutevisle od J L Prousta ho v roku 1803 sformuloval a vysvetlil aj Angličan J Dalton

Zloženie chemickej zluacutečeniny je vždy rovnakeacute a nezaacutevisiacute od spocircsobu priacutepravy danej zluacutečeniny

Joseph L Proust

ZAacuteKON NAacuteSOBNYacuteCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV V roku 1803 J Dalton vyjadril zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov

Zistil že prvky sa mocircžu zlučovať v jednom dvoch alebo viaceryacutech pomeroch svojich hmotnostiacute

Priacuteklad oxidy dusiacuteka N2O ndash oxid dusnyacute N O = 1 0571 NO ndash oxid dusnatyacute N O = 1 1142 pomer 0571 1142 = 1 2 N2O3 ndash oxid dusityacute N O = 1 1713 pomer 0571 1713 = 1 3 Na jednotkovuacute hmotnosť dusiacuteka N v jednotlivyacutech oxidoch pripadaacute určityacute počet jednotiek hmotnosti kysliacuteka O

Ak dva prvky tvoria navzaacutejom niekoľko zluacutečeniacuten hmotnosti jedneacuteho prvku pripadajuacutece v nich na jednu a tuacute istuacute hmotnosť druheacuteho prvku suacute v pomere malyacutech celyacutech čiacutesiel

TERMODYNAMIKA V BIOLOGICKYacuteCH SYSTEacuteMOCH ndash REFERENČNEacute BODY

A Einstein bdquoKlasickaacute termodynamika je jedinaacute univerzaacutelna fyzikaacutelna teoacuteria v ktorej aplikovateľnosť jej zaacutekladnyacutech konceptov nebude nikdy narušenaacuteldquo

AS Eddington bdquoAk Vaša teoacuteria nie je v suacutelade s druhyacutem termodynamickyacutem zaacutekonom tak tuacuteto teoacuteriu nečakaacute nič ineacute len hlbokyacute neuacutespechldquo

MV Volkenstein bdquoFyzikaacutelne uvažovanie o ľubovoľnom systeacuteme vraacutetane biologickeacuteho začiacutena jeho fenomenologickyacutem termodynamickyacutem popisomldquo

Termodynamika študuje transformaacuteciu energie v makroskopickyacutech systeacutemoch a suacutečasne neposkytuje žiadne informaacutecie o mikroskopickom stave hmoty ani o ryacutechlosti procesov v systeacuteme

Termodynamickyacute popis systeacutemu je založenyacute na niekoľkyacutech relatiacutevne jednoduchyacutech zaacutekonoch

TERMODYNAMICKYacute SYSTEacuteM ndash BUNKA ndash ORGAacuteN ndash ORGANIZMUS Pod termodynamickyacutem systeacutemom rozumieme časť vesmiacuteru ktoryacute je ohraničenyacute

nejakou hranicou a je charakterizovanyacute určityacutemi termodynamickyacutemi vlastnosťami ktoreacute sa nazyacutevajuacute stavoveacute veličiny

Bunka ndash orgaacuten ndash organizmus predstavujuacute hranice systeacutemu cez ktoruacute sa mocircže vymieňať laacutetka a energie vo forme tepla a praacutece Biologickeacute systeacutemy suacute otvoreneacute termodynamickeacute systeacutemy ktoreacute vymieňajuacute s okoliacutem laacutetku aj energiu

Homeostaacuteza ndash stav termodynamickej rovnovaacutehy Biologickyacute systeacutem sa nachaacutedza v ustaacutelenom stave (angl steady state) - homeostaze

ak hodnoty termodynamickyacutech parametrov sa nemenia ale existuje tam tok laacutetky a energie medzi systeacutemom a okoliacutem (zdravyacute organizmus)

Tlak Objem Teplota Energia Laacutetkoveacute množstvo

TERMODYNAMICKEacute ZAacuteKONY

Tzv nultyacute zaacutekon termodynamiky (zaacutekon tepelnej rovnovaacutehy)

Ak objekt A je v tepelnej rovnovaacutehe s objektom B a objekt B sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom C tak potom aj objekt C sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom A

Inyacutemi slovami ak termodynamickeacute systeacutemy suacute vo fyzikaacutelnom kontakte tak v rovnovaacutežnom stave je teplota tyacutechto systeacutemov rovnakaacute

I TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ZACHOVANIA ENERGIE) Energia sa mocircže zmeniť z jednej formy na inuacute ale nemocircže samovoľne

vznikať ani zanikať (tento zaacutekon je empirickyacute) I termodynamickyacute zaacutekon daacuteva do suacutevisu teplo (Q) praacutecu (W) a vnuacutetornuacute

energiu (E) systeacutemu

∆ E = Q + W

alebo

d E = dQ + dW Teplo (Q) a praacuteca (W) - formy energie prostredniacutectvom ktoryacutech systeacutem

meniacute svoju vnuacutetornuacute energiu Teplo ndash neusporiadanaacute forma energie Praacuteca ndash usporiadanaacute forma energie (mechanickaacute chemickaacute elektrickaacute)

ENTALPIA Entalpia je stavovaacute funkcia determinujuacuteca teplo ktoreacute sa uvoľniacute resp absorbuje počas

reakcie pri konštantnom tlaku pričom nezaacutevisiacute od konkreacutetneho priebehu reakcie ale len od počiatočneacuteho a konečneacuteho stavu (Hessov zaacutekon)

p = konšt Qp = ∆ H entalpia H = E + pV

Zmeny entalpie A rarr B rArr ∆HAB = HB - HA A rarr B rarr C rArr ∆H = HC - HA = (HC - HB) + (HB - HA) = ∆HAB + HBC ΔH gt 0 - endotermickyacute proces ΔH lt 0 - exotermickyacute proces Štandardnaacute entalpia molekuacutel H0 Entalpia 1 molu molekuacutel pri štandardnyacutech podmienkach (

t=25deg C p=100 kPa) Tieto hodnoty suacute uvedeneacute v tabuľkaacutech Využitie tyacutechto hodnocirct pri určovaniacute zmien entalpie v chemickyacutech reakciaacutech

Reakčneacute teplo (∆HdegR298) sa rovnaacute suacutečtu zlučovaciacutech tepiel produktov (Σνi ∆Hdegzl298PROD) zmenšeneacutemu o suacutečet zlučovaciacutech tepiel reaktantov

(Σνi ∆Hdegzl298REAKT)

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 40: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

ZAacuteVISLOSŤ RYacuteCHLOSTI REAKCIE OD TEPLOTY Mimoriadne docircležityacutem činiteľom ktoryacute ovplyvňuje ryacutechlosť chemickyacutech reakciiacute je teplota Vzrast ryacutechlosti reakcie so

zvyšovaniacutem teploty je spocircsobenyacute vzrastom ryacutechlosti neusporiadaneacuteho pohybu molekuacutel a tyacutem aj pravdepodobnosť ich vzaacutejomnyacutech zraacutežok Avšak podľa kinetickej teoacuterie plynov je počet zraacutežok uacutemernyacute odmocnine z absoluacutetnej teploty kyacutem ryacutechlosť reakcie rastie s teplotou exponenciaacutelne teda oveľa ryacutechlejšie Tento zdanlivyacute nesuacutelad sa vysvetľuje tyacutem že molekuly mocircžu pri zraacutežke reagovať jedine vtedy ak majuacute určityacute minimaacutelny obsah energie ktoryacute sa nazyacuteva aktivačnaacute energia Ea

Vzťah medzi aktivačnou energiou a reakčnou ryacutechlosťou našiel v r 1899 Arrhenius definovaniacutem ryacutechlostnej konštanty k

k = A e- (Ea RT)

lnk = lnA - EaRT A R a Ea suacute konštanty ktoreacute nezaacutevisia od teploty

R - univerzaacutelna plynovaacute konštanta

Ea - experimentaacutelna aktivačnaacute energia

(nutnaacute energia ktoruacute musiacute mať časticamolekula

aby mohla za danyacutech podmienok vstuacutepiť do

reakcie) [kJmol]

T - absoluacutetna teplota

e - zaacuteklad prirodzeneacuteho logaritmu Arrhenius

lnk = f (1T) tgα = - ЕaR

HETEROGEacuteNNE PROCESY D rarr S rarr R rarr P Charakteristickou črtou postupnyacutech procesov je to že celkovaacute ryacutechlosť procesu je

determinovanaacute ryacutechlosťou najpomalšieho štaacutedia ndash limitujuacutece štaacutedium Ak chceme s intenziacutevniť naacuteslednosť postupnyacutech procesov je nevyhnutne zvyacutešiť ryacutechlosť ich limitujuacutecich štaacutediiacute

Prveacute štaacutedium heterogeacutenneho chemickeacuteho procesu (D) ndash Difuacutezia Difuacutezia ndash samovoľnyacute proces premiestnenia častiacutec z oblasti vyššej koncentraacutecie do oblasti s nižšou koncentraacuteciou na uacutekor ich chaotickeacuteho pohybu Otaacutezka ndash zodpovedaacute tento proces II počiatku termodynamiky

Druheacute štaacutedium heterogeacutenneho procesu (S) ndash proces sorpcie (pohltenia) Absorpcia ndash keď hranica rozdielu faacutez v systeacuteme je kvapalina Adsorpcia ndash na povrchu tuhej laacutetky

Tretie štaacutedium heterogeacutenneho procesu (R) je chemickaacute reakcia medzi absorbovanyacutemiadsorbovanyacutemi molekulami

RYacuteCHLOSŤ PROCESU DIFUacuteZIE JE DEFINOVANAacute PRVYacuteM ZAacuteKONOM FICKA

dn dt = -DS dC dx Fickov zaacutekon je empirickyacute zaacutekon ktoryacute vyjadruje skutočnosť že tok častiacutec cez povrch je priamo

uacutemernyacute koncentračneacutemu gradientu D - difuacutezny koeficient ([D]=m2s-1) je zaacutevislyacute len od teploty analogickyacute ako rovnica Arheniusa

pričom energia aktivaacutecii difuacutezie ED je menšia než energia aktivaacutecie chemickej reakcie EA

Difuacutezia v jednom smere J = -Dpartcpartx Difuacutezia v 3D priestore J = -Dgrad c Priacutebuzneacute zaacutekony Fourierov - tok tepla je uacutemernyacute gradientu teploty Ohmov - elektrickyacute pruacuted je uacutemernyacute rozdielu elektrickyacutech potenciaacutelov Všetky tri zaacutekony suacute empirickeacute a vyjadrujuacute skutočnosť že tok častiacutec (tepla pruacutedu) je lineaacuterne zaacutevislyacute od hnacej sily (z angl driving force) ktoraacute ho vyvolaacuteva

J = Lf f - hnacia sila L-koeficient uacutemernosti

Adolf Fick

ZAacuteKON ZACHOVANIA HMOTNOSTI Experimenty dokaacutezali že hmotnosť uzavretej (izolovanej)

suacutestavy je konštantnaacute a nezaacutevisiacute od zmien ktoreacute v tejto suacutestave prebiehajuacute

Celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v reaktantoch musiacute byť rovnakyacute ako celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v produktoch

Je to jeden z najvyacuteznamnejšiacutech a najvšeobecnejšiacutech priacuterodnyacutech zaacutekonov Pocircvodne ho nezaacutevisle od seba formulovali Lomonosov a Lavoisier ako zaacutekon zachovania vaacutehy laacutetok v chemickyacutech reakciaacutech

Chemickou reakciou hmota nezanikaacute ani nevznikaacute iba meniacute svoju formu

Zaacutekon zachovania hmotnosti sum m = konšt

Michail V Lomonosov

Antoine L Lavoisier

ZAacuteKON STAacuteLYCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov bol objavenyacute v roku 1799 - francuacutezsky chemik Joseph Louis Proust

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov hovoriacute

K tomuto zaacuteveru J L Proust dospel na zaacuteklade synteacutez a analyacutez množstva chemickyacutech zluacutečeniacuten Nezaacutevisle od J L Prousta ho v roku 1803 sformuloval a vysvetlil aj Angličan J Dalton

Zloženie chemickej zluacutečeniny je vždy rovnakeacute a nezaacutevisiacute od spocircsobu priacutepravy danej zluacutečeniny

Joseph L Proust

ZAacuteKON NAacuteSOBNYacuteCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV V roku 1803 J Dalton vyjadril zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov

Zistil že prvky sa mocircžu zlučovať v jednom dvoch alebo viaceryacutech pomeroch svojich hmotnostiacute

Priacuteklad oxidy dusiacuteka N2O ndash oxid dusnyacute N O = 1 0571 NO ndash oxid dusnatyacute N O = 1 1142 pomer 0571 1142 = 1 2 N2O3 ndash oxid dusityacute N O = 1 1713 pomer 0571 1713 = 1 3 Na jednotkovuacute hmotnosť dusiacuteka N v jednotlivyacutech oxidoch pripadaacute určityacute počet jednotiek hmotnosti kysliacuteka O

Ak dva prvky tvoria navzaacutejom niekoľko zluacutečeniacuten hmotnosti jedneacuteho prvku pripadajuacutece v nich na jednu a tuacute istuacute hmotnosť druheacuteho prvku suacute v pomere malyacutech celyacutech čiacutesiel

TERMODYNAMIKA V BIOLOGICKYacuteCH SYSTEacuteMOCH ndash REFERENČNEacute BODY

A Einstein bdquoKlasickaacute termodynamika je jedinaacute univerzaacutelna fyzikaacutelna teoacuteria v ktorej aplikovateľnosť jej zaacutekladnyacutech konceptov nebude nikdy narušenaacuteldquo

AS Eddington bdquoAk Vaša teoacuteria nie je v suacutelade s druhyacutem termodynamickyacutem zaacutekonom tak tuacuteto teoacuteriu nečakaacute nič ineacute len hlbokyacute neuacutespechldquo

MV Volkenstein bdquoFyzikaacutelne uvažovanie o ľubovoľnom systeacuteme vraacutetane biologickeacuteho začiacutena jeho fenomenologickyacutem termodynamickyacutem popisomldquo

Termodynamika študuje transformaacuteciu energie v makroskopickyacutech systeacutemoch a suacutečasne neposkytuje žiadne informaacutecie o mikroskopickom stave hmoty ani o ryacutechlosti procesov v systeacuteme

Termodynamickyacute popis systeacutemu je založenyacute na niekoľkyacutech relatiacutevne jednoduchyacutech zaacutekonoch

TERMODYNAMICKYacute SYSTEacuteM ndash BUNKA ndash ORGAacuteN ndash ORGANIZMUS Pod termodynamickyacutem systeacutemom rozumieme časť vesmiacuteru ktoryacute je ohraničenyacute

nejakou hranicou a je charakterizovanyacute určityacutemi termodynamickyacutemi vlastnosťami ktoreacute sa nazyacutevajuacute stavoveacute veličiny

Bunka ndash orgaacuten ndash organizmus predstavujuacute hranice systeacutemu cez ktoruacute sa mocircže vymieňať laacutetka a energie vo forme tepla a praacutece Biologickeacute systeacutemy suacute otvoreneacute termodynamickeacute systeacutemy ktoreacute vymieňajuacute s okoliacutem laacutetku aj energiu

Homeostaacuteza ndash stav termodynamickej rovnovaacutehy Biologickyacute systeacutem sa nachaacutedza v ustaacutelenom stave (angl steady state) - homeostaze

ak hodnoty termodynamickyacutech parametrov sa nemenia ale existuje tam tok laacutetky a energie medzi systeacutemom a okoliacutem (zdravyacute organizmus)

Tlak Objem Teplota Energia Laacutetkoveacute množstvo

TERMODYNAMICKEacute ZAacuteKONY

Tzv nultyacute zaacutekon termodynamiky (zaacutekon tepelnej rovnovaacutehy)

Ak objekt A je v tepelnej rovnovaacutehe s objektom B a objekt B sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom C tak potom aj objekt C sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom A

Inyacutemi slovami ak termodynamickeacute systeacutemy suacute vo fyzikaacutelnom kontakte tak v rovnovaacutežnom stave je teplota tyacutechto systeacutemov rovnakaacute

I TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ZACHOVANIA ENERGIE) Energia sa mocircže zmeniť z jednej formy na inuacute ale nemocircže samovoľne

vznikať ani zanikať (tento zaacutekon je empirickyacute) I termodynamickyacute zaacutekon daacuteva do suacutevisu teplo (Q) praacutecu (W) a vnuacutetornuacute

energiu (E) systeacutemu

∆ E = Q + W

alebo

d E = dQ + dW Teplo (Q) a praacuteca (W) - formy energie prostredniacutectvom ktoryacutech systeacutem

meniacute svoju vnuacutetornuacute energiu Teplo ndash neusporiadanaacute forma energie Praacuteca ndash usporiadanaacute forma energie (mechanickaacute chemickaacute elektrickaacute)

ENTALPIA Entalpia je stavovaacute funkcia determinujuacuteca teplo ktoreacute sa uvoľniacute resp absorbuje počas

reakcie pri konštantnom tlaku pričom nezaacutevisiacute od konkreacutetneho priebehu reakcie ale len od počiatočneacuteho a konečneacuteho stavu (Hessov zaacutekon)

p = konšt Qp = ∆ H entalpia H = E + pV

Zmeny entalpie A rarr B rArr ∆HAB = HB - HA A rarr B rarr C rArr ∆H = HC - HA = (HC - HB) + (HB - HA) = ∆HAB + HBC ΔH gt 0 - endotermickyacute proces ΔH lt 0 - exotermickyacute proces Štandardnaacute entalpia molekuacutel H0 Entalpia 1 molu molekuacutel pri štandardnyacutech podmienkach (

t=25deg C p=100 kPa) Tieto hodnoty suacute uvedeneacute v tabuľkaacutech Využitie tyacutechto hodnocirct pri určovaniacute zmien entalpie v chemickyacutech reakciaacutech

Reakčneacute teplo (∆HdegR298) sa rovnaacute suacutečtu zlučovaciacutech tepiel produktov (Σνi ∆Hdegzl298PROD) zmenšeneacutemu o suacutečet zlučovaciacutech tepiel reaktantov

(Σνi ∆Hdegzl298REAKT)

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 41: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

HETEROGEacuteNNE PROCESY D rarr S rarr R rarr P Charakteristickou črtou postupnyacutech procesov je to že celkovaacute ryacutechlosť procesu je

determinovanaacute ryacutechlosťou najpomalšieho štaacutedia ndash limitujuacutece štaacutedium Ak chceme s intenziacutevniť naacuteslednosť postupnyacutech procesov je nevyhnutne zvyacutešiť ryacutechlosť ich limitujuacutecich štaacutediiacute

Prveacute štaacutedium heterogeacutenneho chemickeacuteho procesu (D) ndash Difuacutezia Difuacutezia ndash samovoľnyacute proces premiestnenia častiacutec z oblasti vyššej koncentraacutecie do oblasti s nižšou koncentraacuteciou na uacutekor ich chaotickeacuteho pohybu Otaacutezka ndash zodpovedaacute tento proces II počiatku termodynamiky

Druheacute štaacutedium heterogeacutenneho procesu (S) ndash proces sorpcie (pohltenia) Absorpcia ndash keď hranica rozdielu faacutez v systeacuteme je kvapalina Adsorpcia ndash na povrchu tuhej laacutetky

Tretie štaacutedium heterogeacutenneho procesu (R) je chemickaacute reakcia medzi absorbovanyacutemiadsorbovanyacutemi molekulami

RYacuteCHLOSŤ PROCESU DIFUacuteZIE JE DEFINOVANAacute PRVYacuteM ZAacuteKONOM FICKA

dn dt = -DS dC dx Fickov zaacutekon je empirickyacute zaacutekon ktoryacute vyjadruje skutočnosť že tok častiacutec cez povrch je priamo

uacutemernyacute koncentračneacutemu gradientu D - difuacutezny koeficient ([D]=m2s-1) je zaacutevislyacute len od teploty analogickyacute ako rovnica Arheniusa

pričom energia aktivaacutecii difuacutezie ED je menšia než energia aktivaacutecie chemickej reakcie EA

Difuacutezia v jednom smere J = -Dpartcpartx Difuacutezia v 3D priestore J = -Dgrad c Priacutebuzneacute zaacutekony Fourierov - tok tepla je uacutemernyacute gradientu teploty Ohmov - elektrickyacute pruacuted je uacutemernyacute rozdielu elektrickyacutech potenciaacutelov Všetky tri zaacutekony suacute empirickeacute a vyjadrujuacute skutočnosť že tok častiacutec (tepla pruacutedu) je lineaacuterne zaacutevislyacute od hnacej sily (z angl driving force) ktoraacute ho vyvolaacuteva

J = Lf f - hnacia sila L-koeficient uacutemernosti

Adolf Fick

ZAacuteKON ZACHOVANIA HMOTNOSTI Experimenty dokaacutezali že hmotnosť uzavretej (izolovanej)

suacutestavy je konštantnaacute a nezaacutevisiacute od zmien ktoreacute v tejto suacutestave prebiehajuacute

Celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v reaktantoch musiacute byť rovnakyacute ako celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v produktoch

Je to jeden z najvyacuteznamnejšiacutech a najvšeobecnejšiacutech priacuterodnyacutech zaacutekonov Pocircvodne ho nezaacutevisle od seba formulovali Lomonosov a Lavoisier ako zaacutekon zachovania vaacutehy laacutetok v chemickyacutech reakciaacutech

Chemickou reakciou hmota nezanikaacute ani nevznikaacute iba meniacute svoju formu

Zaacutekon zachovania hmotnosti sum m = konšt

Michail V Lomonosov

Antoine L Lavoisier

ZAacuteKON STAacuteLYCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov bol objavenyacute v roku 1799 - francuacutezsky chemik Joseph Louis Proust

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov hovoriacute

K tomuto zaacuteveru J L Proust dospel na zaacuteklade synteacutez a analyacutez množstva chemickyacutech zluacutečeniacuten Nezaacutevisle od J L Prousta ho v roku 1803 sformuloval a vysvetlil aj Angličan J Dalton

Zloženie chemickej zluacutečeniny je vždy rovnakeacute a nezaacutevisiacute od spocircsobu priacutepravy danej zluacutečeniny

Joseph L Proust

ZAacuteKON NAacuteSOBNYacuteCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV V roku 1803 J Dalton vyjadril zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov

Zistil že prvky sa mocircžu zlučovať v jednom dvoch alebo viaceryacutech pomeroch svojich hmotnostiacute

Priacuteklad oxidy dusiacuteka N2O ndash oxid dusnyacute N O = 1 0571 NO ndash oxid dusnatyacute N O = 1 1142 pomer 0571 1142 = 1 2 N2O3 ndash oxid dusityacute N O = 1 1713 pomer 0571 1713 = 1 3 Na jednotkovuacute hmotnosť dusiacuteka N v jednotlivyacutech oxidoch pripadaacute určityacute počet jednotiek hmotnosti kysliacuteka O

Ak dva prvky tvoria navzaacutejom niekoľko zluacutečeniacuten hmotnosti jedneacuteho prvku pripadajuacutece v nich na jednu a tuacute istuacute hmotnosť druheacuteho prvku suacute v pomere malyacutech celyacutech čiacutesiel

TERMODYNAMIKA V BIOLOGICKYacuteCH SYSTEacuteMOCH ndash REFERENČNEacute BODY

A Einstein bdquoKlasickaacute termodynamika je jedinaacute univerzaacutelna fyzikaacutelna teoacuteria v ktorej aplikovateľnosť jej zaacutekladnyacutech konceptov nebude nikdy narušenaacuteldquo

AS Eddington bdquoAk Vaša teoacuteria nie je v suacutelade s druhyacutem termodynamickyacutem zaacutekonom tak tuacuteto teoacuteriu nečakaacute nič ineacute len hlbokyacute neuacutespechldquo

MV Volkenstein bdquoFyzikaacutelne uvažovanie o ľubovoľnom systeacuteme vraacutetane biologickeacuteho začiacutena jeho fenomenologickyacutem termodynamickyacutem popisomldquo

Termodynamika študuje transformaacuteciu energie v makroskopickyacutech systeacutemoch a suacutečasne neposkytuje žiadne informaacutecie o mikroskopickom stave hmoty ani o ryacutechlosti procesov v systeacuteme

Termodynamickyacute popis systeacutemu je založenyacute na niekoľkyacutech relatiacutevne jednoduchyacutech zaacutekonoch

TERMODYNAMICKYacute SYSTEacuteM ndash BUNKA ndash ORGAacuteN ndash ORGANIZMUS Pod termodynamickyacutem systeacutemom rozumieme časť vesmiacuteru ktoryacute je ohraničenyacute

nejakou hranicou a je charakterizovanyacute určityacutemi termodynamickyacutemi vlastnosťami ktoreacute sa nazyacutevajuacute stavoveacute veličiny

Bunka ndash orgaacuten ndash organizmus predstavujuacute hranice systeacutemu cez ktoruacute sa mocircže vymieňať laacutetka a energie vo forme tepla a praacutece Biologickeacute systeacutemy suacute otvoreneacute termodynamickeacute systeacutemy ktoreacute vymieňajuacute s okoliacutem laacutetku aj energiu

Homeostaacuteza ndash stav termodynamickej rovnovaacutehy Biologickyacute systeacutem sa nachaacutedza v ustaacutelenom stave (angl steady state) - homeostaze

ak hodnoty termodynamickyacutech parametrov sa nemenia ale existuje tam tok laacutetky a energie medzi systeacutemom a okoliacutem (zdravyacute organizmus)

Tlak Objem Teplota Energia Laacutetkoveacute množstvo

TERMODYNAMICKEacute ZAacuteKONY

Tzv nultyacute zaacutekon termodynamiky (zaacutekon tepelnej rovnovaacutehy)

Ak objekt A je v tepelnej rovnovaacutehe s objektom B a objekt B sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom C tak potom aj objekt C sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom A

Inyacutemi slovami ak termodynamickeacute systeacutemy suacute vo fyzikaacutelnom kontakte tak v rovnovaacutežnom stave je teplota tyacutechto systeacutemov rovnakaacute

I TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ZACHOVANIA ENERGIE) Energia sa mocircže zmeniť z jednej formy na inuacute ale nemocircže samovoľne

vznikať ani zanikať (tento zaacutekon je empirickyacute) I termodynamickyacute zaacutekon daacuteva do suacutevisu teplo (Q) praacutecu (W) a vnuacutetornuacute

energiu (E) systeacutemu

∆ E = Q + W

alebo

d E = dQ + dW Teplo (Q) a praacuteca (W) - formy energie prostredniacutectvom ktoryacutech systeacutem

meniacute svoju vnuacutetornuacute energiu Teplo ndash neusporiadanaacute forma energie Praacuteca ndash usporiadanaacute forma energie (mechanickaacute chemickaacute elektrickaacute)

ENTALPIA Entalpia je stavovaacute funkcia determinujuacuteca teplo ktoreacute sa uvoľniacute resp absorbuje počas

reakcie pri konštantnom tlaku pričom nezaacutevisiacute od konkreacutetneho priebehu reakcie ale len od počiatočneacuteho a konečneacuteho stavu (Hessov zaacutekon)

p = konšt Qp = ∆ H entalpia H = E + pV

Zmeny entalpie A rarr B rArr ∆HAB = HB - HA A rarr B rarr C rArr ∆H = HC - HA = (HC - HB) + (HB - HA) = ∆HAB + HBC ΔH gt 0 - endotermickyacute proces ΔH lt 0 - exotermickyacute proces Štandardnaacute entalpia molekuacutel H0 Entalpia 1 molu molekuacutel pri štandardnyacutech podmienkach (

t=25deg C p=100 kPa) Tieto hodnoty suacute uvedeneacute v tabuľkaacutech Využitie tyacutechto hodnocirct pri určovaniacute zmien entalpie v chemickyacutech reakciaacutech

Reakčneacute teplo (∆HdegR298) sa rovnaacute suacutečtu zlučovaciacutech tepiel produktov (Σνi ∆Hdegzl298PROD) zmenšeneacutemu o suacutečet zlučovaciacutech tepiel reaktantov

(Σνi ∆Hdegzl298REAKT)

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 42: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

RYacuteCHLOSŤ PROCESU DIFUacuteZIE JE DEFINOVANAacute PRVYacuteM ZAacuteKONOM FICKA

dn dt = -DS dC dx Fickov zaacutekon je empirickyacute zaacutekon ktoryacute vyjadruje skutočnosť že tok častiacutec cez povrch je priamo

uacutemernyacute koncentračneacutemu gradientu D - difuacutezny koeficient ([D]=m2s-1) je zaacutevislyacute len od teploty analogickyacute ako rovnica Arheniusa

pričom energia aktivaacutecii difuacutezie ED je menšia než energia aktivaacutecie chemickej reakcie EA

Difuacutezia v jednom smere J = -Dpartcpartx Difuacutezia v 3D priestore J = -Dgrad c Priacutebuzneacute zaacutekony Fourierov - tok tepla je uacutemernyacute gradientu teploty Ohmov - elektrickyacute pruacuted je uacutemernyacute rozdielu elektrickyacutech potenciaacutelov Všetky tri zaacutekony suacute empirickeacute a vyjadrujuacute skutočnosť že tok častiacutec (tepla pruacutedu) je lineaacuterne zaacutevislyacute od hnacej sily (z angl driving force) ktoraacute ho vyvolaacuteva

J = Lf f - hnacia sila L-koeficient uacutemernosti

Adolf Fick

ZAacuteKON ZACHOVANIA HMOTNOSTI Experimenty dokaacutezali že hmotnosť uzavretej (izolovanej)

suacutestavy je konštantnaacute a nezaacutevisiacute od zmien ktoreacute v tejto suacutestave prebiehajuacute

Celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v reaktantoch musiacute byť rovnakyacute ako celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v produktoch

Je to jeden z najvyacuteznamnejšiacutech a najvšeobecnejšiacutech priacuterodnyacutech zaacutekonov Pocircvodne ho nezaacutevisle od seba formulovali Lomonosov a Lavoisier ako zaacutekon zachovania vaacutehy laacutetok v chemickyacutech reakciaacutech

Chemickou reakciou hmota nezanikaacute ani nevznikaacute iba meniacute svoju formu

Zaacutekon zachovania hmotnosti sum m = konšt

Michail V Lomonosov

Antoine L Lavoisier

ZAacuteKON STAacuteLYCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov bol objavenyacute v roku 1799 - francuacutezsky chemik Joseph Louis Proust

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov hovoriacute

K tomuto zaacuteveru J L Proust dospel na zaacuteklade synteacutez a analyacutez množstva chemickyacutech zluacutečeniacuten Nezaacutevisle od J L Prousta ho v roku 1803 sformuloval a vysvetlil aj Angličan J Dalton

Zloženie chemickej zluacutečeniny je vždy rovnakeacute a nezaacutevisiacute od spocircsobu priacutepravy danej zluacutečeniny

Joseph L Proust

ZAacuteKON NAacuteSOBNYacuteCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV V roku 1803 J Dalton vyjadril zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov

Zistil že prvky sa mocircžu zlučovať v jednom dvoch alebo viaceryacutech pomeroch svojich hmotnostiacute

Priacuteklad oxidy dusiacuteka N2O ndash oxid dusnyacute N O = 1 0571 NO ndash oxid dusnatyacute N O = 1 1142 pomer 0571 1142 = 1 2 N2O3 ndash oxid dusityacute N O = 1 1713 pomer 0571 1713 = 1 3 Na jednotkovuacute hmotnosť dusiacuteka N v jednotlivyacutech oxidoch pripadaacute určityacute počet jednotiek hmotnosti kysliacuteka O

Ak dva prvky tvoria navzaacutejom niekoľko zluacutečeniacuten hmotnosti jedneacuteho prvku pripadajuacutece v nich na jednu a tuacute istuacute hmotnosť druheacuteho prvku suacute v pomere malyacutech celyacutech čiacutesiel

TERMODYNAMIKA V BIOLOGICKYacuteCH SYSTEacuteMOCH ndash REFERENČNEacute BODY

A Einstein bdquoKlasickaacute termodynamika je jedinaacute univerzaacutelna fyzikaacutelna teoacuteria v ktorej aplikovateľnosť jej zaacutekladnyacutech konceptov nebude nikdy narušenaacuteldquo

AS Eddington bdquoAk Vaša teoacuteria nie je v suacutelade s druhyacutem termodynamickyacutem zaacutekonom tak tuacuteto teoacuteriu nečakaacute nič ineacute len hlbokyacute neuacutespechldquo

MV Volkenstein bdquoFyzikaacutelne uvažovanie o ľubovoľnom systeacuteme vraacutetane biologickeacuteho začiacutena jeho fenomenologickyacutem termodynamickyacutem popisomldquo

Termodynamika študuje transformaacuteciu energie v makroskopickyacutech systeacutemoch a suacutečasne neposkytuje žiadne informaacutecie o mikroskopickom stave hmoty ani o ryacutechlosti procesov v systeacuteme

Termodynamickyacute popis systeacutemu je založenyacute na niekoľkyacutech relatiacutevne jednoduchyacutech zaacutekonoch

TERMODYNAMICKYacute SYSTEacuteM ndash BUNKA ndash ORGAacuteN ndash ORGANIZMUS Pod termodynamickyacutem systeacutemom rozumieme časť vesmiacuteru ktoryacute je ohraničenyacute

nejakou hranicou a je charakterizovanyacute určityacutemi termodynamickyacutemi vlastnosťami ktoreacute sa nazyacutevajuacute stavoveacute veličiny

Bunka ndash orgaacuten ndash organizmus predstavujuacute hranice systeacutemu cez ktoruacute sa mocircže vymieňať laacutetka a energie vo forme tepla a praacutece Biologickeacute systeacutemy suacute otvoreneacute termodynamickeacute systeacutemy ktoreacute vymieňajuacute s okoliacutem laacutetku aj energiu

Homeostaacuteza ndash stav termodynamickej rovnovaacutehy Biologickyacute systeacutem sa nachaacutedza v ustaacutelenom stave (angl steady state) - homeostaze

ak hodnoty termodynamickyacutech parametrov sa nemenia ale existuje tam tok laacutetky a energie medzi systeacutemom a okoliacutem (zdravyacute organizmus)

Tlak Objem Teplota Energia Laacutetkoveacute množstvo

TERMODYNAMICKEacute ZAacuteKONY

Tzv nultyacute zaacutekon termodynamiky (zaacutekon tepelnej rovnovaacutehy)

Ak objekt A je v tepelnej rovnovaacutehe s objektom B a objekt B sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom C tak potom aj objekt C sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom A

Inyacutemi slovami ak termodynamickeacute systeacutemy suacute vo fyzikaacutelnom kontakte tak v rovnovaacutežnom stave je teplota tyacutechto systeacutemov rovnakaacute

I TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ZACHOVANIA ENERGIE) Energia sa mocircže zmeniť z jednej formy na inuacute ale nemocircže samovoľne

vznikať ani zanikať (tento zaacutekon je empirickyacute) I termodynamickyacute zaacutekon daacuteva do suacutevisu teplo (Q) praacutecu (W) a vnuacutetornuacute

energiu (E) systeacutemu

∆ E = Q + W

alebo

d E = dQ + dW Teplo (Q) a praacuteca (W) - formy energie prostredniacutectvom ktoryacutech systeacutem

meniacute svoju vnuacutetornuacute energiu Teplo ndash neusporiadanaacute forma energie Praacuteca ndash usporiadanaacute forma energie (mechanickaacute chemickaacute elektrickaacute)

ENTALPIA Entalpia je stavovaacute funkcia determinujuacuteca teplo ktoreacute sa uvoľniacute resp absorbuje počas

reakcie pri konštantnom tlaku pričom nezaacutevisiacute od konkreacutetneho priebehu reakcie ale len od počiatočneacuteho a konečneacuteho stavu (Hessov zaacutekon)

p = konšt Qp = ∆ H entalpia H = E + pV

Zmeny entalpie A rarr B rArr ∆HAB = HB - HA A rarr B rarr C rArr ∆H = HC - HA = (HC - HB) + (HB - HA) = ∆HAB + HBC ΔH gt 0 - endotermickyacute proces ΔH lt 0 - exotermickyacute proces Štandardnaacute entalpia molekuacutel H0 Entalpia 1 molu molekuacutel pri štandardnyacutech podmienkach (

t=25deg C p=100 kPa) Tieto hodnoty suacute uvedeneacute v tabuľkaacutech Využitie tyacutechto hodnocirct pri určovaniacute zmien entalpie v chemickyacutech reakciaacutech

Reakčneacute teplo (∆HdegR298) sa rovnaacute suacutečtu zlučovaciacutech tepiel produktov (Σνi ∆Hdegzl298PROD) zmenšeneacutemu o suacutečet zlučovaciacutech tepiel reaktantov

(Σνi ∆Hdegzl298REAKT)

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 43: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

ZAacuteKON ZACHOVANIA HMOTNOSTI Experimenty dokaacutezali že hmotnosť uzavretej (izolovanej)

suacutestavy je konštantnaacute a nezaacutevisiacute od zmien ktoreacute v tejto suacutestave prebiehajuacute

Celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v reaktantoch musiacute byť rovnakyacute ako celkovyacute počet atoacutemov jednotlivyacutech prvkov v produktoch

Je to jeden z najvyacuteznamnejšiacutech a najvšeobecnejšiacutech priacuterodnyacutech zaacutekonov Pocircvodne ho nezaacutevisle od seba formulovali Lomonosov a Lavoisier ako zaacutekon zachovania vaacutehy laacutetok v chemickyacutech reakciaacutech

Chemickou reakciou hmota nezanikaacute ani nevznikaacute iba meniacute svoju formu

Zaacutekon zachovania hmotnosti sum m = konšt

Michail V Lomonosov

Antoine L Lavoisier

ZAacuteKON STAacuteLYCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov bol objavenyacute v roku 1799 - francuacutezsky chemik Joseph Louis Proust

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov hovoriacute

K tomuto zaacuteveru J L Proust dospel na zaacuteklade synteacutez a analyacutez množstva chemickyacutech zluacutečeniacuten Nezaacutevisle od J L Prousta ho v roku 1803 sformuloval a vysvetlil aj Angličan J Dalton

Zloženie chemickej zluacutečeniny je vždy rovnakeacute a nezaacutevisiacute od spocircsobu priacutepravy danej zluacutečeniny

Joseph L Proust

ZAacuteKON NAacuteSOBNYacuteCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV V roku 1803 J Dalton vyjadril zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov

Zistil že prvky sa mocircžu zlučovať v jednom dvoch alebo viaceryacutech pomeroch svojich hmotnostiacute

Priacuteklad oxidy dusiacuteka N2O ndash oxid dusnyacute N O = 1 0571 NO ndash oxid dusnatyacute N O = 1 1142 pomer 0571 1142 = 1 2 N2O3 ndash oxid dusityacute N O = 1 1713 pomer 0571 1713 = 1 3 Na jednotkovuacute hmotnosť dusiacuteka N v jednotlivyacutech oxidoch pripadaacute určityacute počet jednotiek hmotnosti kysliacuteka O

Ak dva prvky tvoria navzaacutejom niekoľko zluacutečeniacuten hmotnosti jedneacuteho prvku pripadajuacutece v nich na jednu a tuacute istuacute hmotnosť druheacuteho prvku suacute v pomere malyacutech celyacutech čiacutesiel

TERMODYNAMIKA V BIOLOGICKYacuteCH SYSTEacuteMOCH ndash REFERENČNEacute BODY

A Einstein bdquoKlasickaacute termodynamika je jedinaacute univerzaacutelna fyzikaacutelna teoacuteria v ktorej aplikovateľnosť jej zaacutekladnyacutech konceptov nebude nikdy narušenaacuteldquo

AS Eddington bdquoAk Vaša teoacuteria nie je v suacutelade s druhyacutem termodynamickyacutem zaacutekonom tak tuacuteto teoacuteriu nečakaacute nič ineacute len hlbokyacute neuacutespechldquo

MV Volkenstein bdquoFyzikaacutelne uvažovanie o ľubovoľnom systeacuteme vraacutetane biologickeacuteho začiacutena jeho fenomenologickyacutem termodynamickyacutem popisomldquo

Termodynamika študuje transformaacuteciu energie v makroskopickyacutech systeacutemoch a suacutečasne neposkytuje žiadne informaacutecie o mikroskopickom stave hmoty ani o ryacutechlosti procesov v systeacuteme

Termodynamickyacute popis systeacutemu je založenyacute na niekoľkyacutech relatiacutevne jednoduchyacutech zaacutekonoch

TERMODYNAMICKYacute SYSTEacuteM ndash BUNKA ndash ORGAacuteN ndash ORGANIZMUS Pod termodynamickyacutem systeacutemom rozumieme časť vesmiacuteru ktoryacute je ohraničenyacute

nejakou hranicou a je charakterizovanyacute určityacutemi termodynamickyacutemi vlastnosťami ktoreacute sa nazyacutevajuacute stavoveacute veličiny

Bunka ndash orgaacuten ndash organizmus predstavujuacute hranice systeacutemu cez ktoruacute sa mocircže vymieňať laacutetka a energie vo forme tepla a praacutece Biologickeacute systeacutemy suacute otvoreneacute termodynamickeacute systeacutemy ktoreacute vymieňajuacute s okoliacutem laacutetku aj energiu

Homeostaacuteza ndash stav termodynamickej rovnovaacutehy Biologickyacute systeacutem sa nachaacutedza v ustaacutelenom stave (angl steady state) - homeostaze

ak hodnoty termodynamickyacutech parametrov sa nemenia ale existuje tam tok laacutetky a energie medzi systeacutemom a okoliacutem (zdravyacute organizmus)

Tlak Objem Teplota Energia Laacutetkoveacute množstvo

TERMODYNAMICKEacute ZAacuteKONY

Tzv nultyacute zaacutekon termodynamiky (zaacutekon tepelnej rovnovaacutehy)

Ak objekt A je v tepelnej rovnovaacutehe s objektom B a objekt B sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom C tak potom aj objekt C sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom A

Inyacutemi slovami ak termodynamickeacute systeacutemy suacute vo fyzikaacutelnom kontakte tak v rovnovaacutežnom stave je teplota tyacutechto systeacutemov rovnakaacute

I TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ZACHOVANIA ENERGIE) Energia sa mocircže zmeniť z jednej formy na inuacute ale nemocircže samovoľne

vznikať ani zanikať (tento zaacutekon je empirickyacute) I termodynamickyacute zaacutekon daacuteva do suacutevisu teplo (Q) praacutecu (W) a vnuacutetornuacute

energiu (E) systeacutemu

∆ E = Q + W

alebo

d E = dQ + dW Teplo (Q) a praacuteca (W) - formy energie prostredniacutectvom ktoryacutech systeacutem

meniacute svoju vnuacutetornuacute energiu Teplo ndash neusporiadanaacute forma energie Praacuteca ndash usporiadanaacute forma energie (mechanickaacute chemickaacute elektrickaacute)

ENTALPIA Entalpia je stavovaacute funkcia determinujuacuteca teplo ktoreacute sa uvoľniacute resp absorbuje počas

reakcie pri konštantnom tlaku pričom nezaacutevisiacute od konkreacutetneho priebehu reakcie ale len od počiatočneacuteho a konečneacuteho stavu (Hessov zaacutekon)

p = konšt Qp = ∆ H entalpia H = E + pV

Zmeny entalpie A rarr B rArr ∆HAB = HB - HA A rarr B rarr C rArr ∆H = HC - HA = (HC - HB) + (HB - HA) = ∆HAB + HBC ΔH gt 0 - endotermickyacute proces ΔH lt 0 - exotermickyacute proces Štandardnaacute entalpia molekuacutel H0 Entalpia 1 molu molekuacutel pri štandardnyacutech podmienkach (

t=25deg C p=100 kPa) Tieto hodnoty suacute uvedeneacute v tabuľkaacutech Využitie tyacutechto hodnocirct pri určovaniacute zmien entalpie v chemickyacutech reakciaacutech

Reakčneacute teplo (∆HdegR298) sa rovnaacute suacutečtu zlučovaciacutech tepiel produktov (Σνi ∆Hdegzl298PROD) zmenšeneacutemu o suacutečet zlučovaciacutech tepiel reaktantov

(Σνi ∆Hdegzl298REAKT)

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 44: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

ZAacuteKON STAacuteLYCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov bol objavenyacute v roku 1799 - francuacutezsky chemik Joseph Louis Proust

Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov hovoriacute

K tomuto zaacuteveru J L Proust dospel na zaacuteklade synteacutez a analyacutez množstva chemickyacutech zluacutečeniacuten Nezaacutevisle od J L Prousta ho v roku 1803 sformuloval a vysvetlil aj Angličan J Dalton

Zloženie chemickej zluacutečeniny je vždy rovnakeacute a nezaacutevisiacute od spocircsobu priacutepravy danej zluacutečeniny

Joseph L Proust

ZAacuteKON NAacuteSOBNYacuteCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV V roku 1803 J Dalton vyjadril zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov

Zistil že prvky sa mocircžu zlučovať v jednom dvoch alebo viaceryacutech pomeroch svojich hmotnostiacute

Priacuteklad oxidy dusiacuteka N2O ndash oxid dusnyacute N O = 1 0571 NO ndash oxid dusnatyacute N O = 1 1142 pomer 0571 1142 = 1 2 N2O3 ndash oxid dusityacute N O = 1 1713 pomer 0571 1713 = 1 3 Na jednotkovuacute hmotnosť dusiacuteka N v jednotlivyacutech oxidoch pripadaacute určityacute počet jednotiek hmotnosti kysliacuteka O

Ak dva prvky tvoria navzaacutejom niekoľko zluacutečeniacuten hmotnosti jedneacuteho prvku pripadajuacutece v nich na jednu a tuacute istuacute hmotnosť druheacuteho prvku suacute v pomere malyacutech celyacutech čiacutesiel

TERMODYNAMIKA V BIOLOGICKYacuteCH SYSTEacuteMOCH ndash REFERENČNEacute BODY

A Einstein bdquoKlasickaacute termodynamika je jedinaacute univerzaacutelna fyzikaacutelna teoacuteria v ktorej aplikovateľnosť jej zaacutekladnyacutech konceptov nebude nikdy narušenaacuteldquo

AS Eddington bdquoAk Vaša teoacuteria nie je v suacutelade s druhyacutem termodynamickyacutem zaacutekonom tak tuacuteto teoacuteriu nečakaacute nič ineacute len hlbokyacute neuacutespechldquo

MV Volkenstein bdquoFyzikaacutelne uvažovanie o ľubovoľnom systeacuteme vraacutetane biologickeacuteho začiacutena jeho fenomenologickyacutem termodynamickyacutem popisomldquo

Termodynamika študuje transformaacuteciu energie v makroskopickyacutech systeacutemoch a suacutečasne neposkytuje žiadne informaacutecie o mikroskopickom stave hmoty ani o ryacutechlosti procesov v systeacuteme

Termodynamickyacute popis systeacutemu je založenyacute na niekoľkyacutech relatiacutevne jednoduchyacutech zaacutekonoch

TERMODYNAMICKYacute SYSTEacuteM ndash BUNKA ndash ORGAacuteN ndash ORGANIZMUS Pod termodynamickyacutem systeacutemom rozumieme časť vesmiacuteru ktoryacute je ohraničenyacute

nejakou hranicou a je charakterizovanyacute určityacutemi termodynamickyacutemi vlastnosťami ktoreacute sa nazyacutevajuacute stavoveacute veličiny

Bunka ndash orgaacuten ndash organizmus predstavujuacute hranice systeacutemu cez ktoruacute sa mocircže vymieňať laacutetka a energie vo forme tepla a praacutece Biologickeacute systeacutemy suacute otvoreneacute termodynamickeacute systeacutemy ktoreacute vymieňajuacute s okoliacutem laacutetku aj energiu

Homeostaacuteza ndash stav termodynamickej rovnovaacutehy Biologickyacute systeacutem sa nachaacutedza v ustaacutelenom stave (angl steady state) - homeostaze

ak hodnoty termodynamickyacutech parametrov sa nemenia ale existuje tam tok laacutetky a energie medzi systeacutemom a okoliacutem (zdravyacute organizmus)

Tlak Objem Teplota Energia Laacutetkoveacute množstvo

TERMODYNAMICKEacute ZAacuteKONY

Tzv nultyacute zaacutekon termodynamiky (zaacutekon tepelnej rovnovaacutehy)

Ak objekt A je v tepelnej rovnovaacutehe s objektom B a objekt B sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom C tak potom aj objekt C sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom A

Inyacutemi slovami ak termodynamickeacute systeacutemy suacute vo fyzikaacutelnom kontakte tak v rovnovaacutežnom stave je teplota tyacutechto systeacutemov rovnakaacute

I TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ZACHOVANIA ENERGIE) Energia sa mocircže zmeniť z jednej formy na inuacute ale nemocircže samovoľne

vznikať ani zanikať (tento zaacutekon je empirickyacute) I termodynamickyacute zaacutekon daacuteva do suacutevisu teplo (Q) praacutecu (W) a vnuacutetornuacute

energiu (E) systeacutemu

∆ E = Q + W

alebo

d E = dQ + dW Teplo (Q) a praacuteca (W) - formy energie prostredniacutectvom ktoryacutech systeacutem

meniacute svoju vnuacutetornuacute energiu Teplo ndash neusporiadanaacute forma energie Praacuteca ndash usporiadanaacute forma energie (mechanickaacute chemickaacute elektrickaacute)

ENTALPIA Entalpia je stavovaacute funkcia determinujuacuteca teplo ktoreacute sa uvoľniacute resp absorbuje počas

reakcie pri konštantnom tlaku pričom nezaacutevisiacute od konkreacutetneho priebehu reakcie ale len od počiatočneacuteho a konečneacuteho stavu (Hessov zaacutekon)

p = konšt Qp = ∆ H entalpia H = E + pV

Zmeny entalpie A rarr B rArr ∆HAB = HB - HA A rarr B rarr C rArr ∆H = HC - HA = (HC - HB) + (HB - HA) = ∆HAB + HBC ΔH gt 0 - endotermickyacute proces ΔH lt 0 - exotermickyacute proces Štandardnaacute entalpia molekuacutel H0 Entalpia 1 molu molekuacutel pri štandardnyacutech podmienkach (

t=25deg C p=100 kPa) Tieto hodnoty suacute uvedeneacute v tabuľkaacutech Využitie tyacutechto hodnocirct pri určovaniacute zmien entalpie v chemickyacutech reakciaacutech

Reakčneacute teplo (∆HdegR298) sa rovnaacute suacutečtu zlučovaciacutech tepiel produktov (Σνi ∆Hdegzl298PROD) zmenšeneacutemu o suacutečet zlučovaciacutech tepiel reaktantov

(Σνi ∆Hdegzl298REAKT)

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 45: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

ZAacuteKON NAacuteSOBNYacuteCH ZLUČOVACIacuteCH POMEROV V roku 1803 J Dalton vyjadril zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov

Zistil že prvky sa mocircžu zlučovať v jednom dvoch alebo viaceryacutech pomeroch svojich hmotnostiacute

Priacuteklad oxidy dusiacuteka N2O ndash oxid dusnyacute N O = 1 0571 NO ndash oxid dusnatyacute N O = 1 1142 pomer 0571 1142 = 1 2 N2O3 ndash oxid dusityacute N O = 1 1713 pomer 0571 1713 = 1 3 Na jednotkovuacute hmotnosť dusiacuteka N v jednotlivyacutech oxidoch pripadaacute určityacute počet jednotiek hmotnosti kysliacuteka O

Ak dva prvky tvoria navzaacutejom niekoľko zluacutečeniacuten hmotnosti jedneacuteho prvku pripadajuacutece v nich na jednu a tuacute istuacute hmotnosť druheacuteho prvku suacute v pomere malyacutech celyacutech čiacutesiel

TERMODYNAMIKA V BIOLOGICKYacuteCH SYSTEacuteMOCH ndash REFERENČNEacute BODY

A Einstein bdquoKlasickaacute termodynamika je jedinaacute univerzaacutelna fyzikaacutelna teoacuteria v ktorej aplikovateľnosť jej zaacutekladnyacutech konceptov nebude nikdy narušenaacuteldquo

AS Eddington bdquoAk Vaša teoacuteria nie je v suacutelade s druhyacutem termodynamickyacutem zaacutekonom tak tuacuteto teoacuteriu nečakaacute nič ineacute len hlbokyacute neuacutespechldquo

MV Volkenstein bdquoFyzikaacutelne uvažovanie o ľubovoľnom systeacuteme vraacutetane biologickeacuteho začiacutena jeho fenomenologickyacutem termodynamickyacutem popisomldquo

Termodynamika študuje transformaacuteciu energie v makroskopickyacutech systeacutemoch a suacutečasne neposkytuje žiadne informaacutecie o mikroskopickom stave hmoty ani o ryacutechlosti procesov v systeacuteme

Termodynamickyacute popis systeacutemu je založenyacute na niekoľkyacutech relatiacutevne jednoduchyacutech zaacutekonoch

TERMODYNAMICKYacute SYSTEacuteM ndash BUNKA ndash ORGAacuteN ndash ORGANIZMUS Pod termodynamickyacutem systeacutemom rozumieme časť vesmiacuteru ktoryacute je ohraničenyacute

nejakou hranicou a je charakterizovanyacute určityacutemi termodynamickyacutemi vlastnosťami ktoreacute sa nazyacutevajuacute stavoveacute veličiny

Bunka ndash orgaacuten ndash organizmus predstavujuacute hranice systeacutemu cez ktoruacute sa mocircže vymieňať laacutetka a energie vo forme tepla a praacutece Biologickeacute systeacutemy suacute otvoreneacute termodynamickeacute systeacutemy ktoreacute vymieňajuacute s okoliacutem laacutetku aj energiu

Homeostaacuteza ndash stav termodynamickej rovnovaacutehy Biologickyacute systeacutem sa nachaacutedza v ustaacutelenom stave (angl steady state) - homeostaze

ak hodnoty termodynamickyacutech parametrov sa nemenia ale existuje tam tok laacutetky a energie medzi systeacutemom a okoliacutem (zdravyacute organizmus)

Tlak Objem Teplota Energia Laacutetkoveacute množstvo

TERMODYNAMICKEacute ZAacuteKONY

Tzv nultyacute zaacutekon termodynamiky (zaacutekon tepelnej rovnovaacutehy)

Ak objekt A je v tepelnej rovnovaacutehe s objektom B a objekt B sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom C tak potom aj objekt C sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom A

Inyacutemi slovami ak termodynamickeacute systeacutemy suacute vo fyzikaacutelnom kontakte tak v rovnovaacutežnom stave je teplota tyacutechto systeacutemov rovnakaacute

I TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ZACHOVANIA ENERGIE) Energia sa mocircže zmeniť z jednej formy na inuacute ale nemocircže samovoľne

vznikať ani zanikať (tento zaacutekon je empirickyacute) I termodynamickyacute zaacutekon daacuteva do suacutevisu teplo (Q) praacutecu (W) a vnuacutetornuacute

energiu (E) systeacutemu

∆ E = Q + W

alebo

d E = dQ + dW Teplo (Q) a praacuteca (W) - formy energie prostredniacutectvom ktoryacutech systeacutem

meniacute svoju vnuacutetornuacute energiu Teplo ndash neusporiadanaacute forma energie Praacuteca ndash usporiadanaacute forma energie (mechanickaacute chemickaacute elektrickaacute)

ENTALPIA Entalpia je stavovaacute funkcia determinujuacuteca teplo ktoreacute sa uvoľniacute resp absorbuje počas

reakcie pri konštantnom tlaku pričom nezaacutevisiacute od konkreacutetneho priebehu reakcie ale len od počiatočneacuteho a konečneacuteho stavu (Hessov zaacutekon)

p = konšt Qp = ∆ H entalpia H = E + pV

Zmeny entalpie A rarr B rArr ∆HAB = HB - HA A rarr B rarr C rArr ∆H = HC - HA = (HC - HB) + (HB - HA) = ∆HAB + HBC ΔH gt 0 - endotermickyacute proces ΔH lt 0 - exotermickyacute proces Štandardnaacute entalpia molekuacutel H0 Entalpia 1 molu molekuacutel pri štandardnyacutech podmienkach (

t=25deg C p=100 kPa) Tieto hodnoty suacute uvedeneacute v tabuľkaacutech Využitie tyacutechto hodnocirct pri určovaniacute zmien entalpie v chemickyacutech reakciaacutech

Reakčneacute teplo (∆HdegR298) sa rovnaacute suacutečtu zlučovaciacutech tepiel produktov (Σνi ∆Hdegzl298PROD) zmenšeneacutemu o suacutečet zlučovaciacutech tepiel reaktantov

(Σνi ∆Hdegzl298REAKT)

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 46: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

TERMODYNAMIKA V BIOLOGICKYacuteCH SYSTEacuteMOCH ndash REFERENČNEacute BODY

A Einstein bdquoKlasickaacute termodynamika je jedinaacute univerzaacutelna fyzikaacutelna teoacuteria v ktorej aplikovateľnosť jej zaacutekladnyacutech konceptov nebude nikdy narušenaacuteldquo

AS Eddington bdquoAk Vaša teoacuteria nie je v suacutelade s druhyacutem termodynamickyacutem zaacutekonom tak tuacuteto teoacuteriu nečakaacute nič ineacute len hlbokyacute neuacutespechldquo

MV Volkenstein bdquoFyzikaacutelne uvažovanie o ľubovoľnom systeacuteme vraacutetane biologickeacuteho začiacutena jeho fenomenologickyacutem termodynamickyacutem popisomldquo

Termodynamika študuje transformaacuteciu energie v makroskopickyacutech systeacutemoch a suacutečasne neposkytuje žiadne informaacutecie o mikroskopickom stave hmoty ani o ryacutechlosti procesov v systeacuteme

Termodynamickyacute popis systeacutemu je založenyacute na niekoľkyacutech relatiacutevne jednoduchyacutech zaacutekonoch

TERMODYNAMICKYacute SYSTEacuteM ndash BUNKA ndash ORGAacuteN ndash ORGANIZMUS Pod termodynamickyacutem systeacutemom rozumieme časť vesmiacuteru ktoryacute je ohraničenyacute

nejakou hranicou a je charakterizovanyacute určityacutemi termodynamickyacutemi vlastnosťami ktoreacute sa nazyacutevajuacute stavoveacute veličiny

Bunka ndash orgaacuten ndash organizmus predstavujuacute hranice systeacutemu cez ktoruacute sa mocircže vymieňať laacutetka a energie vo forme tepla a praacutece Biologickeacute systeacutemy suacute otvoreneacute termodynamickeacute systeacutemy ktoreacute vymieňajuacute s okoliacutem laacutetku aj energiu

Homeostaacuteza ndash stav termodynamickej rovnovaacutehy Biologickyacute systeacutem sa nachaacutedza v ustaacutelenom stave (angl steady state) - homeostaze

ak hodnoty termodynamickyacutech parametrov sa nemenia ale existuje tam tok laacutetky a energie medzi systeacutemom a okoliacutem (zdravyacute organizmus)

Tlak Objem Teplota Energia Laacutetkoveacute množstvo

TERMODYNAMICKEacute ZAacuteKONY

Tzv nultyacute zaacutekon termodynamiky (zaacutekon tepelnej rovnovaacutehy)

Ak objekt A je v tepelnej rovnovaacutehe s objektom B a objekt B sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom C tak potom aj objekt C sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom A

Inyacutemi slovami ak termodynamickeacute systeacutemy suacute vo fyzikaacutelnom kontakte tak v rovnovaacutežnom stave je teplota tyacutechto systeacutemov rovnakaacute

I TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ZACHOVANIA ENERGIE) Energia sa mocircže zmeniť z jednej formy na inuacute ale nemocircže samovoľne

vznikať ani zanikať (tento zaacutekon je empirickyacute) I termodynamickyacute zaacutekon daacuteva do suacutevisu teplo (Q) praacutecu (W) a vnuacutetornuacute

energiu (E) systeacutemu

∆ E = Q + W

alebo

d E = dQ + dW Teplo (Q) a praacuteca (W) - formy energie prostredniacutectvom ktoryacutech systeacutem

meniacute svoju vnuacutetornuacute energiu Teplo ndash neusporiadanaacute forma energie Praacuteca ndash usporiadanaacute forma energie (mechanickaacute chemickaacute elektrickaacute)

ENTALPIA Entalpia je stavovaacute funkcia determinujuacuteca teplo ktoreacute sa uvoľniacute resp absorbuje počas

reakcie pri konštantnom tlaku pričom nezaacutevisiacute od konkreacutetneho priebehu reakcie ale len od počiatočneacuteho a konečneacuteho stavu (Hessov zaacutekon)

p = konšt Qp = ∆ H entalpia H = E + pV

Zmeny entalpie A rarr B rArr ∆HAB = HB - HA A rarr B rarr C rArr ∆H = HC - HA = (HC - HB) + (HB - HA) = ∆HAB + HBC ΔH gt 0 - endotermickyacute proces ΔH lt 0 - exotermickyacute proces Štandardnaacute entalpia molekuacutel H0 Entalpia 1 molu molekuacutel pri štandardnyacutech podmienkach (

t=25deg C p=100 kPa) Tieto hodnoty suacute uvedeneacute v tabuľkaacutech Využitie tyacutechto hodnocirct pri určovaniacute zmien entalpie v chemickyacutech reakciaacutech

Reakčneacute teplo (∆HdegR298) sa rovnaacute suacutečtu zlučovaciacutech tepiel produktov (Σνi ∆Hdegzl298PROD) zmenšeneacutemu o suacutečet zlučovaciacutech tepiel reaktantov

(Σνi ∆Hdegzl298REAKT)

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 47: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

TERMODYNAMICKYacute SYSTEacuteM ndash BUNKA ndash ORGAacuteN ndash ORGANIZMUS Pod termodynamickyacutem systeacutemom rozumieme časť vesmiacuteru ktoryacute je ohraničenyacute

nejakou hranicou a je charakterizovanyacute určityacutemi termodynamickyacutemi vlastnosťami ktoreacute sa nazyacutevajuacute stavoveacute veličiny

Bunka ndash orgaacuten ndash organizmus predstavujuacute hranice systeacutemu cez ktoruacute sa mocircže vymieňať laacutetka a energie vo forme tepla a praacutece Biologickeacute systeacutemy suacute otvoreneacute termodynamickeacute systeacutemy ktoreacute vymieňajuacute s okoliacutem laacutetku aj energiu

Homeostaacuteza ndash stav termodynamickej rovnovaacutehy Biologickyacute systeacutem sa nachaacutedza v ustaacutelenom stave (angl steady state) - homeostaze

ak hodnoty termodynamickyacutech parametrov sa nemenia ale existuje tam tok laacutetky a energie medzi systeacutemom a okoliacutem (zdravyacute organizmus)

Tlak Objem Teplota Energia Laacutetkoveacute množstvo

TERMODYNAMICKEacute ZAacuteKONY

Tzv nultyacute zaacutekon termodynamiky (zaacutekon tepelnej rovnovaacutehy)

Ak objekt A je v tepelnej rovnovaacutehe s objektom B a objekt B sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom C tak potom aj objekt C sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom A

Inyacutemi slovami ak termodynamickeacute systeacutemy suacute vo fyzikaacutelnom kontakte tak v rovnovaacutežnom stave je teplota tyacutechto systeacutemov rovnakaacute

I TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ZACHOVANIA ENERGIE) Energia sa mocircže zmeniť z jednej formy na inuacute ale nemocircže samovoľne

vznikať ani zanikať (tento zaacutekon je empirickyacute) I termodynamickyacute zaacutekon daacuteva do suacutevisu teplo (Q) praacutecu (W) a vnuacutetornuacute

energiu (E) systeacutemu

∆ E = Q + W

alebo

d E = dQ + dW Teplo (Q) a praacuteca (W) - formy energie prostredniacutectvom ktoryacutech systeacutem

meniacute svoju vnuacutetornuacute energiu Teplo ndash neusporiadanaacute forma energie Praacuteca ndash usporiadanaacute forma energie (mechanickaacute chemickaacute elektrickaacute)

ENTALPIA Entalpia je stavovaacute funkcia determinujuacuteca teplo ktoreacute sa uvoľniacute resp absorbuje počas

reakcie pri konštantnom tlaku pričom nezaacutevisiacute od konkreacutetneho priebehu reakcie ale len od počiatočneacuteho a konečneacuteho stavu (Hessov zaacutekon)

p = konšt Qp = ∆ H entalpia H = E + pV

Zmeny entalpie A rarr B rArr ∆HAB = HB - HA A rarr B rarr C rArr ∆H = HC - HA = (HC - HB) + (HB - HA) = ∆HAB + HBC ΔH gt 0 - endotermickyacute proces ΔH lt 0 - exotermickyacute proces Štandardnaacute entalpia molekuacutel H0 Entalpia 1 molu molekuacutel pri štandardnyacutech podmienkach (

t=25deg C p=100 kPa) Tieto hodnoty suacute uvedeneacute v tabuľkaacutech Využitie tyacutechto hodnocirct pri určovaniacute zmien entalpie v chemickyacutech reakciaacutech

Reakčneacute teplo (∆HdegR298) sa rovnaacute suacutečtu zlučovaciacutech tepiel produktov (Σνi ∆Hdegzl298PROD) zmenšeneacutemu o suacutečet zlučovaciacutech tepiel reaktantov

(Σνi ∆Hdegzl298REAKT)

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 48: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

TERMODYNAMICKEacute ZAacuteKONY

Tzv nultyacute zaacutekon termodynamiky (zaacutekon tepelnej rovnovaacutehy)

Ak objekt A je v tepelnej rovnovaacutehe s objektom B a objekt B sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom C tak potom aj objekt C sa nachaacutedza v tepelnej rovnovaacutehe s objektom A

Inyacutemi slovami ak termodynamickeacute systeacutemy suacute vo fyzikaacutelnom kontakte tak v rovnovaacutežnom stave je teplota tyacutechto systeacutemov rovnakaacute

I TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ZACHOVANIA ENERGIE) Energia sa mocircže zmeniť z jednej formy na inuacute ale nemocircže samovoľne

vznikať ani zanikať (tento zaacutekon je empirickyacute) I termodynamickyacute zaacutekon daacuteva do suacutevisu teplo (Q) praacutecu (W) a vnuacutetornuacute

energiu (E) systeacutemu

∆ E = Q + W

alebo

d E = dQ + dW Teplo (Q) a praacuteca (W) - formy energie prostredniacutectvom ktoryacutech systeacutem

meniacute svoju vnuacutetornuacute energiu Teplo ndash neusporiadanaacute forma energie Praacuteca ndash usporiadanaacute forma energie (mechanickaacute chemickaacute elektrickaacute)

ENTALPIA Entalpia je stavovaacute funkcia determinujuacuteca teplo ktoreacute sa uvoľniacute resp absorbuje počas

reakcie pri konštantnom tlaku pričom nezaacutevisiacute od konkreacutetneho priebehu reakcie ale len od počiatočneacuteho a konečneacuteho stavu (Hessov zaacutekon)

p = konšt Qp = ∆ H entalpia H = E + pV

Zmeny entalpie A rarr B rArr ∆HAB = HB - HA A rarr B rarr C rArr ∆H = HC - HA = (HC - HB) + (HB - HA) = ∆HAB + HBC ΔH gt 0 - endotermickyacute proces ΔH lt 0 - exotermickyacute proces Štandardnaacute entalpia molekuacutel H0 Entalpia 1 molu molekuacutel pri štandardnyacutech podmienkach (

t=25deg C p=100 kPa) Tieto hodnoty suacute uvedeneacute v tabuľkaacutech Využitie tyacutechto hodnocirct pri určovaniacute zmien entalpie v chemickyacutech reakciaacutech

Reakčneacute teplo (∆HdegR298) sa rovnaacute suacutečtu zlučovaciacutech tepiel produktov (Σνi ∆Hdegzl298PROD) zmenšeneacutemu o suacutečet zlučovaciacutech tepiel reaktantov

(Σνi ∆Hdegzl298REAKT)

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 49: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

I TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ZACHOVANIA ENERGIE) Energia sa mocircže zmeniť z jednej formy na inuacute ale nemocircže samovoľne

vznikať ani zanikať (tento zaacutekon je empirickyacute) I termodynamickyacute zaacutekon daacuteva do suacutevisu teplo (Q) praacutecu (W) a vnuacutetornuacute

energiu (E) systeacutemu

∆ E = Q + W

alebo

d E = dQ + dW Teplo (Q) a praacuteca (W) - formy energie prostredniacutectvom ktoryacutech systeacutem

meniacute svoju vnuacutetornuacute energiu Teplo ndash neusporiadanaacute forma energie Praacuteca ndash usporiadanaacute forma energie (mechanickaacute chemickaacute elektrickaacute)

ENTALPIA Entalpia je stavovaacute funkcia determinujuacuteca teplo ktoreacute sa uvoľniacute resp absorbuje počas

reakcie pri konštantnom tlaku pričom nezaacutevisiacute od konkreacutetneho priebehu reakcie ale len od počiatočneacuteho a konečneacuteho stavu (Hessov zaacutekon)

p = konšt Qp = ∆ H entalpia H = E + pV

Zmeny entalpie A rarr B rArr ∆HAB = HB - HA A rarr B rarr C rArr ∆H = HC - HA = (HC - HB) + (HB - HA) = ∆HAB + HBC ΔH gt 0 - endotermickyacute proces ΔH lt 0 - exotermickyacute proces Štandardnaacute entalpia molekuacutel H0 Entalpia 1 molu molekuacutel pri štandardnyacutech podmienkach (

t=25deg C p=100 kPa) Tieto hodnoty suacute uvedeneacute v tabuľkaacutech Využitie tyacutechto hodnocirct pri určovaniacute zmien entalpie v chemickyacutech reakciaacutech

Reakčneacute teplo (∆HdegR298) sa rovnaacute suacutečtu zlučovaciacutech tepiel produktov (Σνi ∆Hdegzl298PROD) zmenšeneacutemu o suacutečet zlučovaciacutech tepiel reaktantov

(Σνi ∆Hdegzl298REAKT)

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 50: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

ENTALPIA Entalpia je stavovaacute funkcia determinujuacuteca teplo ktoreacute sa uvoľniacute resp absorbuje počas

reakcie pri konštantnom tlaku pričom nezaacutevisiacute od konkreacutetneho priebehu reakcie ale len od počiatočneacuteho a konečneacuteho stavu (Hessov zaacutekon)

p = konšt Qp = ∆ H entalpia H = E + pV

Zmeny entalpie A rarr B rArr ∆HAB = HB - HA A rarr B rarr C rArr ∆H = HC - HA = (HC - HB) + (HB - HA) = ∆HAB + HBC ΔH gt 0 - endotermickyacute proces ΔH lt 0 - exotermickyacute proces Štandardnaacute entalpia molekuacutel H0 Entalpia 1 molu molekuacutel pri štandardnyacutech podmienkach (

t=25deg C p=100 kPa) Tieto hodnoty suacute uvedeneacute v tabuľkaacutech Využitie tyacutechto hodnocirct pri určovaniacute zmien entalpie v chemickyacutech reakciaacutech

Reakčneacute teplo (∆HdegR298) sa rovnaacute suacutečtu zlučovaciacutech tepiel produktov (Σνi ∆Hdegzl298PROD) zmenšeneacutemu o suacutečet zlučovaciacutech tepiel reaktantov

(Σνi ∆Hdegzl298REAKT)

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 51: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

ENTALPIA ΔH lt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH lt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = -Δ H

ΔH gt 0

HP ndash entalpia produktov

HR ndash entalpia reaktantov

ΔH = HP ndash HR

ΔH gt 0

pre reakčneacute teplo platiacute Q = Δ H

Termochemickeacute zaacutekony

Prvyacute termochemickyacute zaacutekon objavili v roku 1780 Lavoiser a Laplace

Hodnota reakčneacuteho tepla priamej a spaumltnej reakcie je rovnakaacute a liacuteši sa len znamienkom

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 52: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

II TERMODYNAMICKYacute ZAacuteKON (ZAacuteKON ENTROPIE RESP ZAacuteKON SPONTAacuteNNOSTI PROCESOV)

Nie je možneacute zostrojiť permanentne pracujuacuteci cyklickyacute stroj ktoryacute by prijateacute množstvo tepla z okolia uacuteplne premenil na praacutecu alebo teplo nemocircže samovoľne prechaacutedzať z telesa chladnejšieho na teleso teplejšie

Entropia je termodynamickaacute stavovaacute funkcia ktoraacute dosahuje maximum v rovnovaacutežnom stave izolovaneacuteho systeacutemu Vyjadruje stupeň neusporiadanosti daneacuteho systeacutemu

vratneacute procesy dS = dQT resp ∆S = QT nevratneacute procesy dS gt dQT resp ∆S gt QT

Pre spontaacutenne procesy platiacute ∆ Ssysteacutem + ∆ Sokolie = ∆ Svesmiacuter gt 0 Clausiusova nerovnosť ∆ Ssysteacutem ge Q T Teplotnaacute zaacutevislosť entropie v priacutepade ak cp nie je funkciou teploty

S(T2) = S(T1) + cpln(T2T1) rArr Entropia a procesy v biologickyacutech systeacutemoch Nevratnosť biologickyacutech procesov je docircsledkom II termodynamickeacuteho zaacutekona nakoľko

biologickeacute organizmy suacute otvoreneacute systeacutemy v ktoryacutech sa mocircžu pri spontaacutennych procesoch vytvaacuterať usporiadaneacute štruktuacutery Zvyacutešenie usporiadanosti v živyacutech systeacutemoch je kompenzovaneacute zvyacutešeniacutem entropie okolia biologickeacuteho systeacutemu

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 53: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

GIBBSOVA VOĽNAacute ENERGIA Termodynamickaacute stavovaacute funkcia umožňujuacuteca predpovedať smer fyzikaacutelno-chemickyacutech procesov pri konštantnom tlaku a teplote sa nazyacuteva Gibbsova voľnaacute energia (G)

G = H minus TS (dG)Tp le 0 ndash pri spontaacutennych procesoch

ΔG lt 0 ndash exergonickeacute procesy ΔG gt 0 ndash endergonickeacute procesy ΔG predstavuje maximaacutelne množstvo neexpanziacutevnej praacutece ktoraacute mocircže byť systeacutemom

vykonanaacute pri konštantnom tlaku a teplote pri prechode systeacutemu z nerovnovaacutežneho do rovnovaacutežneho stavu

A + B harr C + D ΔG lt 0 Pre každyacute spontaacutenny proces pri konštantnom tlaku a teplote je ΔGlt0

Hodnota ΔG určuje veľkosť bdquohnacejldquo sily nejakeacuteho procesu avšak neposkytuje žiadne informaacutecie o ryacutechlosti tohto procesu

Vlastnosti Gibbsovej energie dG = dH ndash TdS ndash SdT dH = dE + pdV + Vdp

J Willard Gibbs

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 54: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

ROVNOVAacuteŽNA KONŠTANTA CHEMICKEJ REAKCIE

aA +bB harr cC + dD

∆G = ∆G0 + RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) [A] [B] ndash koncentraacutecie molekuacutel A a B

V rovnovaacutežnom stave ΔG = 0 rArr

∆G0 = -RTln([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) = -RTlnKeq

Keq = ([ C]ceq[D]d

eq [ A]aeq[ B]b

eq) - rovnovaacutežna konštanta reakcie procesu

ΔG0 - zmena štandardnej Gibbsovej energie

Vplyv teploty na Keq

lnKeq = - ∆G0RT = - (∆H0R)(1T) + ∆S0R

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 55: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

bdquoŽIVEacute = NEŽIVEacute + INFORMAacuteCIAldquo

Generaacutecie fyzikov ktoriacute sa zaoberali biologickyacutemi javmi v docircsledku kvantovej mechaniky konštatovali že k pochopeniu života je nielen potrebneacute pochopiť tok energie (ako v neživyacutech systeacutemoch) ale aj tok informaacuteciiacute

Takmer všetky učebnice štatistickej mechaniky uvaacutedzajuacute že entropia plynu je mierou nedostatku informaacuteciiacute o mikroskopickom stave molekuacutel avšak často je toto spojenie ponechaneacute trochu vaacutegne alebo kvalitatiacutevne

V roku 1948 Shannon potvrdil teoreacutemu ktoraacute robiacute prepojenie presnyacutem Entropia je unikaacutetna miera dostupnyacutech informaacuteciiacute existujuacuteca v suacutelade s istyacutemi jednoduchyacutemi a vierohodnyacutemi požiadavkami Entropia ďalej tiež odpovedaacute na praktickeacute otaacutezky a to akyacute veľkyacute priestor musiacuteme použiť na napiacutesanie opisu signaacutelov alebo stavov ktoreacute pozorujeme

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 56: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA Keď sa snažiacuteme pochopiť pojem informaacutecia musiacuteme spomenuacuteť aj pojem entropia

Claude Shannon (1948) prvyacutekraacutet spojil chaacutepanie pojmov entropia a informaacutecia

Shannon použil entropiu ako mieru pozitiacutevnej informaacutecie v procesoch prenosu signaacutelov Pod pojmom informaacutecia Shannon chaacutepal potrebneacute signaacutely ktoreacute suacute vhodneacute pre prijiacutemateľa Nepotrebnyacute signaacutel predstavoval šum a rušenie

Keď signaacutel na vyacutestupe kanaacutela spojenia je presnou koacutepiou signaacutelu na vstupe to z pohľadu teoacuterie informaacuteciiacute znamenaacute nepriacutetomnosť entropie Nepriacutetomnosť šumu znamenaacute maximum informaacutecie Previazanosť entropie a informaacuteciiacute je vyjadrenaacute v rovnici

H + Y = 1

H ndash entropia Y ndash informaacutecia

Tento kvantitatiacutevny zaacutever predložil Brillyen

Shannon pre vyacutepočet entropie predložil rovnicu H = sumPi log2 1Pi = -sumPi log2 Pi

ktoraacute priacutepomiacutena klasickyacute vyacuteraz entropie navrhnutej Bolzmanom

Shannon

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 57: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

ENTROPIA A INFORMAacuteCIA

Pokuacutesime sa objasniť akyacute vzťah je medzi entropiou Shannona a termodynamicky chaacutepanou entropiou podľa Clausiusa a Boltzmanna

Clausius 1865 entropiu chaacutepal ako funkciu termodynamickeacuteho stavu systeacutemy

S = QT (Q ndash teplo T - teplota) Klasiky nespaacutejali entropiu s informaacuteciou

Boltzman 1872 metodami štatistickej fyziky odvodil teoretickyacute vyacuteraz pre entropiu S = K lnΩ

Ω ndash termodynamickaacute pravdepodobnosť K - konštanta

Boltzmann

Gibbs

Shannon

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 58: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

BOLTZMANN ndash GIBBS - SHANNON

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 59: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

Biologicko-anatomickeacute predpoklady

kvantifikaacutecia chemickyacutech

procesov

Termo- dynamickyacute

popis

Vyacutestup informaacuteciiacute

AMP neinvaziacutevny analyzaacutetor

MATERIAacuteLOVO ndash ENERGETICKAacute ndash INFORMAČNAacute BILANCIA

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60
Page 60: NEINVAZÍVNY ANALYZÁTOR KRVI AMP - alterummedica.skalterummedica.sk/wp-content/uploads/2016/05/jusko-AMP.pdf · AMP XXXIII. Konsolidačná výročná konferencia SSVPL SLS, Starý

Že jde v přiacutepadě AMP analyzaacutetoru o nesmysl pochopiacute snad každyacute kdo chodil do zaacutekladniacute školy

Prof MUDr Jiřiacute Heřt DrSc

Zaacutekladnaacute škola na to v žiadnom priacutepade stačiť nebude Ing Peter Jusko

bdquoУчиться Учиться Учитьсяldquo Učiť sa učiť sa učiť sa

Vladimiacuter Iľjič Lenin

  • NEINVAZIacuteVNY ANALYZAacuteTOR KRVI AMP
  • Teoacuteria (hypoteacuteza) ndash matematika ndash štatistika
  • Metodoloacutegia - Metodika - Metoacuteda
  • Karl Raimund Popper (1902-1994)
  • Priama a nepriama metoacuteda v mediciacuteneMeranie tlaku
  • Priama a nepriama metoacuteda merania viskozity a hematokrytu krvi
  • Biochemickaacute analyacuteza krvi ndash bdquosuacutečasnyacute zlatyacute štandardldquo
  • Neinvaziacutevna analyacuteza krvi
  • Metoacuteda Dr AKAD A Malychina
  • PrincIacutep metOacutedY
  • PODMIENKY NA MERANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 12
  • Zloženie vzduchu v ProSTREDIacute
  • Senzor na meranie teploty
  • SLEDOVANIE DYNAMIKY PARAMETROV
  • Ukaacutežka vyacutesledkov AMP
  • SpochybŇOVANIE
  • Sniacutemka čiacuteslo 18
  • REFERENČNeacute bdquobioaktIacutevnE bodyldquo
  • Bifurkaacutecie pravej a ľavej krčnej tepny
  • Karotiacutedne teliesko
  • Chemoreceptor karoTIacuteDne teliesko
  • NeuraacuteLNA REGULAacuteCIA dyacutechania
  • REGULAacuteCIA HOMEOSTAacuteZY PROSTREDNIacuteCTVOM KAROTIacuteDNEHO TELIESKA
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoh2sldquo
  • plYNNYacute MESSENGER bdquoCOldquo
  • PLYNNYacute MESSENGER bdquoNOldquo
  • NO CO H2S ndash plynnEacute MESSENGERY ndash akuacutetna regulaacutecia o2 - karOTIacuteDNE TELIESKO
  • Sniacutemka čiacuteslo 29
  • O2 verzus tb
  • ParaUmbilikum
  • DREŇ NADOBLIČIEK
  • SCHEacuteMA METABOLIZMU TYROZIacuteNU
  • RegulAacuteCIA SRDCOVEacuteHO PULZU
  • ZAacuteKony použiteacute pri vyacutepočte CHEMICkYacuteCH a Fyziologickyacutech parametrov krvi a jednotlivyacutecH orgaacutenov
  • RYacuteCHLOSŤ PRIacuteRASTKU KONCENTRAacuteCIE LAacuteTKY
  • Laacutetka ndash suacutestava
  • Zaacutekon uacutečinku hmotnosti (Guldberg-Waagov zaacutekon)
  • Sniacutemka čiacuteslo 39
  • Zaacutevislosť ryacutechlosti reakcie od teploty
  • Heterogeacutenne procesy
  • Ryacutechlosť procesu difuacutezie je definovanaacute prvyacutem zaacutekonom Ficka
  • Zaacutekon zachovania hmotnosti
  • Zaacutekon staacutelych zlučovaciacutech pomerov
  • Zaacutekon naacutesobnyacutech zlučovaciacutech pomerov
  • Termodynamika v biologickyacutech systeacutemoch ndash referenčneacute body
  • Termodynamickyacute systeacutem ndash bunka ndash orgaacuten ndash organizmus
  • Termodynamickeacute zaacutekony
  • I termodynamickyacute zaacutekon (zaacutekon zachovania energie)
  • Entalpia
  • entalpia
  • II Termodynamickyacute zaacutekon(zaacutekon entropie resp zaacutekon spontaacutennosti procesov)
  • Gibbsova voľnaacute energia
  • Rovnovaacutežna konštanta chemickej reakcie
  • bdquoŽiveacute = neživeacute + informaacutecialdquo
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • ENTROPIA a INFORMAacuteCIA
  • Boltzmann ndash Gibbs - SHANNON
  • Materiaacutelovo ndash energetickaacute ndash iNformačnaacute bilancia
  • Sniacutemka čiacuteslo 60