Добавлен: 12.12.2023
Просмотров: 69
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Ставропольский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Кафедра физики и математики
РЕФЕРАТ
по дисциплине «Физика»
Тема: «Механические свойства биологических тканей»
Выполнил обучающийся
Аракелян Катрин Араиковна
Специальность
Лечебное дело
1 курс 112 группа
Проверил: _______________________
(ФИО)
дата проверки _______________
оценка_______________
_______________
(подпись)
Ставрополь 2021
Содержание
Введение…………………………………………………....... 3
1.Механические свойства биологических тканей……………………... ………………………………… 3
2.Мышцы………………….………………………………… 4
3.Кожа………….…………………………………………… 6
4.Костная ткань……………….……………………..……… 7
5.Сосудистая ткань……………………………………….… 8
Заключение………………………………………………… 11
Литература………………………………………………… 11
Введение
Биологические мембраны являются важной частью клетки. Они ограничивают клетку от окружающей среды, защищает её от вредных внешних воздействий, формируют структуру клетки. Нарушение функции клеточной и внутриклеточных мембран лежит в основе необратимого повреждения клеток.
1.Механические свойства биологических тканей
Механические свойства биологических тканей, благодаря которым осуществляются разнообразные механические явления, например, функционирование опорно-двигательного аппарата, процессы деформаций тканей и клеток, сокращения и расслабление мышц, движение жидких и газообразных биологических сред и пр:
-
упругость – способность тел мгновенно восстанавливать свою форму и объем после прекращения действия внешних сил;
-
жесткость – способность твёрдого тела сопротивляться деформации при внешнем воздействии;
-
прочность – способность тел противодействовать разрушению под действием внешних сил;
-
эластичность – способность материала изменять размеры под действием внешних нагрузок;
-
пластичность – способность материала без разрушения получать большие остаточные деформации;
-
хрупкость – способность материала разрушаться без образования заметных остаточных деформаций;
-
вязкость – возникновение сил трения между слоями вещества, перемещающимися параллельно друг другу с различными скоростями ;
-
текучесть – свойство тел пластически или вязко деформироваться под действием напряжений;
2.Мышцы
Основная функция мышц состоит в преобразовании химической энергии в механическую работу или силу. При возбуждении мышцы изменяется ее механическое состояние; эти изменения называют сокращением. Оно проявляется в изменении натяжения и длины мышцы, а также других ее механических свойств. Механические свойства мышц сложны и зависят от механических свойств элементов, образующих мышцу (мышечные волокна, соединительные образования и т.п.), и состояния мышцы (возбуждения, утомления и пр.).
Понять многие из механических свойств мышцы помогает упрощенная модель ее строения - в виде комбинации упругих и сократительных компонентов. Упругие компоненты по механическим свойствам аналогичны пружинам: чтобы их растянуть, нужно приложить силу. Различают:
а) параллельные упругие компоненты (ПарК) - соединительнотканные образования, составляющие оболочку мышечных волокон и их пучков;
б) последовательные упругие компоненты (ПосК) - сухожилия мышцы, места перехода миофибрилл в соединительную ткань;
Сократительные компоненты соответствуют тем участкам саркомеров мышцы, где актиновые и миозиновые миофиламенты перекрывают друг друга. В этих участках при возбуждении мышцы происходит механическое взаимодействие между актиновыми и миозиновыми филаментами, приводящее к изменению натяжения и длины мышцы.
Поскольку каждая миофибрилла состоит из большого числа (n) последовательно расположенных саркомеров, то величина и скорость изменения длины миофибриллы в n раз больше, чем у одного саркомера. Сила, развиваемая каждым из них, одинакова и равна силе, регистрируемой на конце миофибриллы.
Покоящаяся мышца обладает упругими свойствами: если к ее концу приложена внешняя сила, мышца растягивается (ее длина увеличивается), а после снятия внешней нагрузки восстанавливает свою исходную длину. Зависимость между величиной нагрузки и удлинением мышцы непропорциональна (не подчиняется закону Гука)
Сначала мышца растягивается легко, а затем даже для небольшого удлинения надо прикладывать все большую. Если мышцу растягивать повторно через небольшие интервалы Времени, то ее длина увеличится больше, чем при однократном содействии. Это свойство мышц широко используется в практике при выполнении упражнений на гибкость.
Механическое поведение скелетной мышцы следующее: при быстром растяжении мышц на определенную величину напряжение резко возрастает, а затем уменьшается. При большей деформации происходит увеличение межатомных расстояний в молекулах.
Для мышц характерно также такое свойство, как релаксация – снижение силы упругой деформации с течением времени. При отталкивании в прыжках с места сразу после быстрого приседания прыжок будет выше, чем при отталкивании после паузы в низшей точке подседа: после паузы упругие силы, возникшие при быстром приседании, вследствие релаксации не используются.
Релаксация напряжения в гладких мышцах представлена на рисунке ниже. Гладкие мышцы могут значительно растягиваться без особого напряжения, что способствует увеличению объема полых органов, например, мочевого пузыря
.
В реальных полимерах вязкоупругая деформация обычно происходит сразу же после приложения нагрузки. Если мгновенно создать в такой системе напряжение:
3.Кожа
Кожа представляет собой не только совершенный покров тела, но является сложным органом, выполняющим важные функции:
-
поддержание гомеостаза; -
участие в процессе терморегуляции, -
регуляция общего обмена веществ в организме, -
секреторная функция (работа сальных и потовых желез), -
защита от повреждающего действия механических, физических, химических, инфекционных агентов.
Кожа представлена тремя слоями: наружным – эпидермисом, основным или собственно дермой и подкожной жировой клетчаткой. Наружный роговой слой, состоящий из мертвых клеток, богатых кератином(может составлять 85% всех белков в слое). Ниже находится роговой слой. Из-за плотной упаковки он имеет значительную прочность и играет роль механического барьера. Под эпидермисом располагается дерма, имеющая на два слоя: поверхностный, в котором имеются кровеносные сосуды и нервы, и более глубокий слой, в
котором находятся белковые волокна, обеспечивающие эластичность кожи. Волокна, в основном, содержат белки коллаген и эластин. Коллаген составляет около 75 % сухой массы, а эластин – около 4 %. Эластин растягивается очень сильно (до 200–300 %), примерно как резина. Коллаген может растягиваться до 10 %, что соответствует капроновому волокну. Наличие в коже многих слоев, обладающих своими собственными характеристиками, определяет гетерогенность ее механических свойств. Дерма плавно переходит в подкожную или жировую клетчатку, которая служит для защиты тела от травм, от переохлаждения, а также представляет собой питательный запас организма.
Таким образом, кожа является вязкоупругим материалом с высокоэластическими свойствами, она хорошо растягивается и удлиняется.
4.Костная ткань
Кость — основной материал опорно-двигательного аппарата. Так, в скелете человека более 200 костей. Скелет является опорой тела и способствует передвижению. У взрослого человека скелет весит около 12 кг и занимает около 18% от общего веса.
В компактной костной ткани половину объема составляет неорганический материал, минеральное вещество кости — гидроксилапатит. Это вещество представлено в форме микроскопических кристалликов. Другая часть объема состоит из органического материала, главным образом коллагена. Способность кости к упругой деформации реализуется за счет минерального вещества, а ползучесть — за счет коллагена.
Одной из важных особенностей конструкции костей скелета является галтельность, т. е. скругление внутренних и внешних углов. Галтельность повышает прочность и снижает внутренние напряжения в местах резкого перехода.
Кости обладают различной прочностью в зависимости от функции, которую выполняют. Бедренная кость в вертикальном положении выдерживает нагрузку до 1,5 т, а большая берцовая кость до 1,8 т (это в 25—30 раз больше веса нормального человека).
Установлено, что в соответствии с выполнением физиологических задач по реализации опорных и локомоторных функций согласно распределению силовых нагрузок в костях формируются зоны разной твердости.
Механические свойства костной ткани зависят от многих факторов: возраста, заболевания, а также индивидуальных условий роста. Запас механической прочности кости весьма значителен и заметно превышает нагрузки, с которыми она встречается в обычных жизненных условиях
5.Сосудистая ткань
Механические свойства кровеносных сосудов
определяются главным образом свойствами коллагена, эластина и гладких мышечных волокон. Так как стенки кровеносных сосудов построены из высокоэластического материала, то они способны к значительным обратимым изменениям размера при действии на них деформирующей силы. Деформирующая сила создается внутренним давлением.
Эластические свойства сосудов или отделов сосудистой системы часто характеризуются такой величиной, как растяжимость, которая отражает, насколько изменяется их объем в ответ на определенное изменение. Трансмуральное давление представляет собой разность между внутренним и внешним давлением на сосудистую стенку.
Эластические свойства вен важны для их функции по депонированию крови. Вены более растяжимы, чем артерии.
Эластические свойства артерий позволяют им функционировать в качестве резервуара в промежутке между сокращениями сердца. Артерии играют важную роль в превращении пульсирующего потока крови, изгоняемого из сердца, в постоянный поток через сосудистое русло системных органов. С этой точки зрения, артерии выполняют функцию буфера. В начале фазы быстрого изгнания объем артериальной крови увеличивается, так как кровь поступает в 1 аорту быстрее, чем она проходит в просвет системных артериол. Таким образом, часть той работы, которую сердце выполняет при выбросе крови, уходит на растяжение эластических стенок артерий. Ближе к концу систолы и на протяжении диастолы, артериальный объем уменьшается, поскольку кровоток, выходящий из артерий, превышает кровоток, поступающий в аорту. Находящаяся в растянутом состоянии артериальная стенка сокращается и при этом утрачивает накопленную потенциальную энергию. Данная энергия, перешедшая из одной формы в другую, и обеспечивает работу по продвижению крови через периферическое сосудистое русло во время диастолы. Если бы артерии представляли собой жесткие трубки, не способные аккумулировать энергию за счет эластического растяжения, артериальное давлением немедленно падало бы до нуля при окончании процесса каждого сердечного выброса.
Таким образом, эластические свойства артерий и вен являются весьма важным фактором, влияющим на деятельность сердечно-сосудистой системы, так как эти сосуды могут функционировать как резервуары, и в них могут быть накоплены существенные количества крови.