Конденсатор. Клетка как конденсатор

Цель урока: Сформировать представление о связи физики и биологии на примере изучения клеточной мембраны как части «биологического» конденсатора.

Повторим 1.Что такое электрический ток? Электрический ток – это упорядоченное движение заряженных частиц. 2.Что такое ион? Атом, присоединивший или потерявший один или несколько электронов, называют ионом. 3.Что такое диэлектрик? Вещества, через которые электрические заряды не могут переходить от заряженного тела к незаряженному называют диэлектриками. 4.Дайте определение напряжению. Напряжение – физическая величина, равная отношению работы электрического поля по перемещению заряда к величине этого заряда на участке цепи.

СТРОЕНИЕ КЛЕТОЧНОЙ МЕМБРАНЫ ЛИПИДЫ: свойства и функции обеспечивают механическую стабильность клетки; не пропускают крупные молекулы, ионы (не проводят электрический ток). БЕЛКИ: свойства и функции служат катализаторами хими- ческих реакций в клетке (белки-ферменты); получают и преобразуют сигналы извне (белки- рецепторы); транспортируют многие вещества (глюкоза, аминокислоты, ионы).

ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ КЛЕТОЧНОЙ МЕМБРАНЫ 1.Барьерная - мембрана отделяет клетку от окружающей среды; - защита клеток от чужеродных, токсических веществ; - сохранение внутри клеток определенных концентраций веществ, за счет ограничения перемещения веществ. 2.Механическая - сохраняет клетку целой, при умеренных механических нагрузках; - механическая стабильность. 3.Рецепторная - мембрана выполняет роль рецепторов; - узнавание веществ и клеток; - получение и преобразование сигналов извне. 4.Каталитическая - мембрана является катализатором для многих химических процессов клетки, протекающих примембранно. 5.Транспортная - связана с важнейшим свойством биологических мембран – избирательной проницаемостью: мембраны избирательно переносят различные вещества, такие как ионы, питательные вещества, различные продукты обмена.

Способность проводников накапливать определенное количество заряда характеризуют физической величиной, именуемой электрическая емкость. Конденсатор (от лат. Kondensator – уплотнять, сгущать) – это устройство, предназначенное для накопления заряда и энергии электрического поля.

электроемкость (емкость) плоского конденсатора Электроемкостью 1 Ф обладает такой конденсатор, напряжение между обкладками которого равно 1 В при сообщении обкладкам разноименных зарядов по 1 Кл.

где ε – диэлектрическая проницаемость (для воздуха ε = 1), ε 0 – диэлектрическая постоянная, S – площадь пластин, d – расстояние между пластинами.

Как Вы думаете, в чем сходство этих двух иллюстраций?

Примерная электрическая схема биологической ткани C RiRi ReRe C конденсатор, моделирующий мембраны клеток ткани; R i резистор, моделирующий цитоплазму этих клеток; R e резистор, моделирующий тканевую жидкость

Закрепим 1.В каком направлении будет течь ток в данной схеме? 2.Будет ли течь ток через конденсатор? 3.Если менять направление тока, будет ли конденсатор проводить ток? Если да, то почему?

Задача Ученые выяснили, что разность потенциалов на внешней и внутренней стороне мембраны клетки составляет крохотную величину, приблизительно 50 мВ. Скажите на самом ли деле клетку можно рассматривать как конденсатор? А где пластины у этого конденсатора? Будет ли влиять толщина мембраны на емкость такого конденсатора? Определите (приблизительно) электрическую емкость клетки, учитывая, что накопленный заряд клетки эквивалентен заряду 10 электронов.

Корзина Дано:СИ:Решение: U = 50 мВ q = 10·е е = 1,6· Кл 0,05 В С – ? Ответ:

Домашнее задание Выучить записи в тетради. Подумайте какие еще процессы, протекающие в нашем организме, можно было бы объяснить с точки зрения физики