Biofizyka molekularna Flashcards
Malejąca masa spoczynkowa
n-p-e
Która cząsteczka o energii 1 MeV przebiegnie największą drogą w materii?
neutron
Rozpad izotopu promieniotwórczego (λ – stała rozpadu, T1/2 – czas półzaniku, Ta – średni
czas życia)
- Ta jest zawsze większa od T1/2
* Większa wartość λ odpowiada mniejszej wartości T1/2
210Po jest radioizotopem (T1/2 = 130 d) trudno wykrywalnym w organizmie człowieka,
ponieważ:
W wyniku rozpadu emituje tylko promieniowanie α
Rozpad β+
Z jądra atomu jest emitowany pozyton
Izotop emituje pozytony :
· Można jednoznacznie określić maksymalną energię pozytonów
· Minimalna energia emitowanych pozytonów = 0
Izotop β+ promieniotwórczy umieszczono w naczyniu z wodą. Proszę wybrać
wszystkie efekty fizyczne, które wystąpią w naczyniu:
- Radioliza wody
* Podwyższenie temperatury wody
Izotopy o stałej rozpadu λ – które są użyteczne do celów diagnostycznych (s – sekunda, d –
dzień, h – godzina):
• 10-2 d-1
• 10-3 h-1
• 10-1 d-1
Użyteczne są te z t1/2 od kilku minut do maksymalnie kilku dni
Izotop odkładający się selektywnie w wątrobie; energia promieniowania użyteczna
diagnostycznie:
(50 – 200 keV):
• 50 keV
• 100 keV
• 200 keV
Dla przeprowadzenia badania diagnostycznego w ciele pacjenta powinna zostać
zgromadzona aktywność poniżej 1 mCi izotopu o stałej rozpadu = 0,7 d-1 . Pacjentowi
podano izotop 2 d przed badaniem. Z podanych aktywności proszę wybrać wszystkie te,
które spełniają podane warunki przeprowadzenia badania:
3 mCi
4 mCi
Aktywność izotopów, których nie podajemy ze względu na możliwości pomiarowe lub
narażanie na promieniowanie jonizujące:
- 10 Bq
- 0,37 kBq
- 10 GBq
- 1 Ci
Izotop promieniotwórczy w diagnostyce mózgu; rodzaje promieniowania izotopu, które
umożliwiają badanie:
· β+ o energii 0,2 MeV
· β+ o energii 0,5 MeV
· γ o energii 1,3 MeV
Musimy wybudować osłonę przed neutronami. Uwzględniając mechanizm
oddziaływania neutronów z materią proszę wybrać z podanych wszystkie materiały, które
zdecydowanie nie nadają się do budowy osłony:
Pb, W
Zakładamy, że izotop emituje β- i γ . Poprawne:
Widmo kwantów skłąda się z skończonej liczby lini
Izotop odkładający się w wątrobie :
· Promieniowanie β+
· Promieniowanie γ
Idealny izotop promieniotwórczy gamma do celów brachyterapii :
· T1/2 powinien być najdłuższy
· Energia kwantów gamma powinna wynosić kilkadziesiąt keV
Promieniowanie w porządku malejącej energii kwantów:
· Promieniowanie X, nadfiolet, VIS, IR, mikrofale
· Promieniowanie gamma, nadfiolet, światło żółte, podczerwień, mikrofale, fale radiowe
· Nadfiolet, światło niebieskie, światło żółte, światło czerwone, fale radiowe
Barwy podstawowe:
· 470 nm
· 610 nm
· 710 nm
Promieniowanie γ:
· Jest przykładem promieniowania elektromagnetycznego
· Kwanty promieniowania γ charakteryzuje zerowa masa spoczynkowa
Pacjent naświetlany cząstkami lub kwantami o energii 0,075 MeV; największy zasięg w ciele
pacjenta mają (3):
· n
· Promieniowanie X
· Promieniowanie gamma
Wartość współczynnika osłabienia dla promieniowania EM jest funkcją efektywnej liczby
atomowej; trzy substancje o największej efektywnej liczbie atomowej:
· Tkanka mięśniowa
· Kość
· Ca10(PO4)6(OH)2
Istotne oddziaływania promieniowania X z lampy rentgenowskiej z materią:
· Efekt fotoelektryczny
· Rozpraszanie koherentne
· Rozpraszanie niekoherentne
Najintensywniejsze efekty termiczne w ciele pacjenta dla częstotliwości fali EM:
· 30 MHz
· 3 GHz (wybrano największe podane)
Energia fotonów promieniowania elektromagnetycznego:
· Energia fotonów jest odwrotnie proporcjonalna do długości fali
· Energia fotonów rośnie, gdy rośnie prędkość propagacji fali elektromagnetycznej
Lekarz otrzymuje (efektywny równoważnik dawki) 0,1mSv tygodniowo. Poprawne (1 Gy = 1 Sv):
· Dawka nie przekracza rocznej dozwolonej dawki (dopuszczalna roczna dawka wynosi 50 mSv)
· Dawka przekracza tło promieniowania naturalnego (tło chyba coś 2,4 – 3,3 mSv)
· Dawka przekracza roczną dawkę dozwoloną dla osób niemających zawodowego kontaktu z
promieniowaniem
Dawka w ochronie radiologicznej (jednostka)
· Gy
· J/kg
Przez 5 dni otrzymujemy równoważniki dawki 0,1 mSv, 0,2 mSv, 0,3 mSv, 0,4 mSv, 0,5
mSv; sumaryczny efekt równoważnika dawki:
Wynosi 1,5 mSv
Największa wrażliwość na promieniowanie jonizujące:
· Gruczoły płciowe
· Szpik kostny
· Jelito grube
Odtwarzanie zniszczonej dokumentacji. Mamy parametr charakteryzujący działanie
czynnika
zewnętrznego na organizm w jednostce mW/g. Jaki to może być parametr?
- Moc dawki
- SAR
- Moc równoważnika dawki
Po zaplanowaniu radioterapii, guz trzeba naświetlić sumaryczną dawką
promieniowania jonizującego = 60 Gy (=60Sv)
*zastosowanie takiej dawki jest możliwe wtedy, gdy równoważnik dawki jest mniejszy od
LD50
*Zastosowanie takiej dawki jest możliwe wtedy, gdy naświetlaniu poddamy (…) gałki
ocznej
*Zastosowanie takiej dawki jest możliwe wtedy, gdy naświetlaniu poddamy nowotwór
mózgu
Z podanych wartości mocy efektywnego równoważnika dawki wybrać wszystkie
dopuszczalne dla personelu zatrudnionego w pracowni radiologicznej (pan R przyjął 8 godzinny
czas pracy):
- 10 mikroSv/d
- 1 mikroSv/h
- 5 mikroSv/h
- 50 mikroSv/d
Proszę wybrać wartości, które są dopuszczalne dla personelu pracowni RTG (roczna dawka
to 20mSv)
· 10 μSv/h,
· 1 μSv/h,
· 5 μSv/h
Jaka moc równoważnika dawki zmierzona w pracowni radiologicznej świadczy o awarii ?
· 10-5Sv/h
· 2*10-5Sv/h
Efekt cieplarniany lub dziura ozonowa:
· CO2
· CCl2F2
Trzy gazy, które najlepiej się rozpuszczają w wodzie:
· O2
· CO2
· N2
Gazy szlachetne wykorzystuje się w:
· Pomiar objętości zalegającej
· Nurkowanie na dużych głębokościach
Prężność pary nasyconej zależy:
· Ciśnienie
· Temperatura
Żelazna płytka o temperaturze T w naczyniu z powietrzem o wilgotności względnej WG;
nastąpiło skroplenie wody na płytce; aby wyeliminować efekt należy:
· Zwiększyć T
· Zmniejszyć WG
W łazience kropelki wody na lustrze; aby to wyeliminować:
· Ogrzać pomieszczenie
· Wstawić do pomieszczenia otwarte naczynie z solą
Energia wiązania biomolekuł może wynosić:
· 3 eV
· 500 kJ/mol
· 0,2 eV
Struktury ciekłokrystaliczne:
· Nematyk
· Cholesteryk
· Smektytk
Są ciałem pośrednim między kryształami a cieczami, inaczej zwane cieczami
anizotropowymi; zbudowane są z wydłużonych, sztywnych molekuł, które oddziaływują
między sobą siłami van der Waalsa. Ich podział w zależności od stopnia orientacji molekuł
w próbce.
Pary, w których może powstać podwójne wiązanie kowalencyjne:
· C + C
· C + O
· O + O
Może powstać potrójne wiązanie kowalencyjne:
· C + C
Wiązania chemiczne niezwiązane z modyfikacją powłok elektronowych:
· Wodorowe
· Van der Waalsa
Z polarności cząsteczki wody wynika:
· Hydrofilność
· Hydrofobowość
· Hydroliza
Cząsteczka NaCl:
· Między atomami Na i Cl wytwarza się wiązanie jonowe
Rozważmy wiązanie jonowe dwóch atomów X i Y. Wskaż poprawne:
a) energia wiązania zależy od ośrodka, w którym się znajduje
Wiązanie kowalencyjne atomów X i Y:
· Jest możliwe, gdy X i Y to identyczne atomy
· Jest możliwe, gdy oba atomy posiadają parzystą liczbę elektronów
· Cząsteczka XY jest polarna, gdy X i Y są różne
· Masa cząsteczki jest mniejsza od sumy mas atomów X i Y
Rozważmy wiązanie kowalencyjne (WK) 2 atomów X i Y. Z podanych
stwierdzeń proszę wybrać wszystkie poprawne:
WK może być spolaryzowane
Powstawanie otoczek hydratacyjnych jest istotne w:
· Przepływie prądu w przewodnikach drugiego rodzaju
· Dyfuzji jonów w roztworze wodnym
· Obniżeniu energii wiązań jonowych w roztworach rozpuszczalników polarnych
Otoczki hydratacyjne
- tworzą się wokół jonów
- tworzą się wokół cząsteczek
- ich promień rośnie wraz ze wzrostem ładunku jonu
- wpływają na dyfuzję
Ciśnienie (jednostki)
· N/m2
· J/m3
· N/cm2
Jednostki podstawowe SI:
· Kilogram
· Amper
· Kelwin
Też: metr, sekunda, kandela, mol
Natężenie pola elektrycznego (jednostki)
· V/m
· V/cm
Lepkość i napięcie powierzchniowe można wyrazić w (jednostki)
· Pa*s
· N/m
Z podanych par jednostek wybrać poprawne lepkości i napięcia powierzchniowego (jednostki)
- Pa*s, N/m
* N*s/m^2, N/m (bo N/m^2 = Pa)
Gęstość i napięcie powierzchniowe krwi (jednostki)
· Kg/m3
· N/m
Podaj jednostki w jakich wyraża się opór naczyniowy
- cmH2O*min/ml
- Pa*s/L
Jednostki ciśnienia tętniczego krwi :
· Cm H2O
· N/m
· J/m3
Jednostki energii cieplnej:
· J
· Kcal
Podatność płuc – jednostki:
· ml/cmH2O
· ml/mmHg
· ml/cmHg
Jednostki w jakich wyraża się podatność :
· L/cmHg,
· L/cmH2O
Wszystkie wielkości wyrażane w J/mol:
· Potencjał chemiczny
· Potencjał elektrochemiczny
· Entalpia
· Entalpia swobodna
SAR – określa efekty cieplne związane z naświetlaniem obiektów falami
elektromagnetycznymi wyrazić można w:
· W/kg
· mW/g
Z podanych proszę wybrać jednostki SAR:
- mW/g
- W/kg
- J/s*kg
Jednostki Entropii i entalpii swobodnej :
· Entropia= cal/K
· Entalpia swobodna= J
Indukcja pola magnetycznego w odległości 0,5 m wynosi 64 mT; w odległościach 1 i 2 m:
· 32 mT
· 16 mT
Indukcja pola magnetycznego na osi cewki w odległości 2 m od środka wynosi
1mT. Z podanych wartości proszę wybrać te, które określają pole na osi w odległości 1 m
i 0,5 m od środka:
- 8mT
* 64mT
Pomiar indukcji pola magnetycznego wykorzystuje:
· Zjawisko indukcji elektromagnetycznej
· Efekt Halla
Wartości indukcji pola magnetycznego stosowane w terapii i diagnostyce:
· 10 μT · 100 Gs · 100 mT · 0,5 Gs · 100 μT
Pola magnetyczne stosujemy do:
· Terapii
· Wykonywania obrazów tomograficznych
· Oznaczania poziomu hemoglobiny
W praktyce lekarskiej nie stosujemy do celów diagnostycznych pomiarów pól
magnetycznych:
- PM generowane w organizmie mają małe nateżęnia i są trudno mierzalne
- skomplikowany rozkład przestrzenny i trudności w interpretacji
Magnetyczne własności ciał – przenikalność μ oraz podatność χ; paramagnetyk:
· μ > 1
· χ = 0,05
· χ > 0
Diamagnetyk (μ – przenikalność magnetyczna, χ – podatność magnetyczna):
· μ
Rozważmy własności magnetyczne tkanek człowieka:
a) Dla tkanki w organizmie podatność magnetyczna
W magnetoterapii stosujemy pola o częstotliwości mniejszej niż 3 kHz; które długości fali
można spotkać w magnetoterapii
· 200 km
Promieniowanie ciała doskonale czarnego CDC (temperatura – T):
- Intensywność promieniowania CDC jest proporcjonalna do T4
· Zakres promieniowania widzialnego wynika z temperatury powierzchni słońca
· Maksimum promieniowania żarówki wypada w podczerwieni
Ciało człowieka – ciało doskonale czarne:
· Straty rosną proporcjonalnie do czwartej potęgi temperatury ciała
· Straty rosną proporcjonalnie do powierzchni ciała
Załóżmy, że ciało ludzkie można traktować jako ciało doskonale czarne:
· Maksimum widma promieniowanej energii przypada w zakresie promieniowania IR ,
· Rozkład widmowy emitowanego promieniowania jest typowy dla ciała o temp. 310K
Źródło promieniowania przybliżamy ciałem doskonale czarnym:
· Ilość wypromieniowanej energii jest proporcjonalna do T3
· Odwrotnie proporcjonalna do R4-r4
Emisja promieniowania przez skórę opisuje promieniowanie ciała doskonale czarnego :
· Maksimum widma wypada na podczerwień,
· Widmo promieniowania jest widmem ciągłym
Człowiek o temperaturze 310 K leży w wannie o temperaturze T; straty ciepła przez
promieniowanie:
· Jeśli T
Do zabiegu chirurgicznego obniżono tempareturę pacjenta do 303 K
- Spada ciśnienie osmotyczne płynów ustrojowych
- Zmalała produkcja CO₂ w organiźmie
- Wzrosła lepkość krwi
W medycynie stosujemy:
· Akceleratory protonów (ale najczęściej stosowane są akceleratory elektronów)
· Akceleratory są najczęściej stosowane w terapii nowotworów
Akceleratory w medycynie
- w medycynie najczęściej stosuje się liniowy AKC elektronów
* W medycynie stos się AKC cząstek w diagnostyce nowotworów
Możliwość wykonania prześwietlenia złamanej kończyny gdy dysponujemy akceleratorem
elektronów:
- teoretycznie takie badanie jest możliwe
* wiązki elektronów można zmienić na promieniowanie hamowania
Cząstki przyspieszane w cyklotronie:
- p
- D
- Cząstki α
Antena pętlowa powoduje
znacznie słabsze efekty termiczne dla pól EM wysokich
częstotliwości (>100 MHz) niż antena dipolowa
Spacer w lesie. Wybrać natężenia pól elektrycznych i magnetycznych, które mogą być
najbardziej prawdopodobnym wynikiem pomiarów w trakcie spacerów :
· 100 V/m
· 0,5 Gs
Izobary:
· 13C, 13N
· 29Al, 29Si
· 131Xe, 131I
Izotop 13C:
· Liczba neutronów 7
· Liczba protonów 6
99mTc:
- Izotopy 99Tc i 99mTc określamy mianem izomerów
· Jądro 99mTc emituje w wyniku rozpadu promieniowanie γ
· Jądro 99mTc można traktować jako stan wzbudzony jądra 99Tc
· Powstaje w wyniku rozpadu jądra o Z = 42
Mieszanina dwóch izotopów 125I (T1/2 = 60 d) oraz 131I (T1/2 = 8 d) o identycznej
aktywności 1 MBq:
· Po czasie 10 d aktywność mieszaniny będzie mniejsza od 1,5 MBq
· Po czasie 10 d aktywność 131I będzie mniejsza od 0,5 MBq
Jądro o nieparzystej liczbie nukleonów; poprawne stwierdzenia dotyczące wartości
bezwzględnej wektora momentu magnetycznego:
· Zależy w taki sam sposób od protonów, jaki i neutronów
