– Anatomi og Fysiologi jeg (Norsk)

stoffet i universet, fra et sandkorn til en stjerne er kalt saken., Forskere definere saken som noe som opptar plass og har masse. En legemets masse og dets vekt er beslektede begreper, men ikke helt den samme. Et objekt er massen er mengden av materie som finnes i objektet og objektets masse er den samme enten det objektet som er på Jorden eller i vektløst miljø i verdensrommet. Et objekt i vekt, på den annen side, er dens masse som er påvirket av tyngdekraften. Der tyngdekraften sterkt trekker på et objekt masse vekten er større enn det er der tyngdekraften er mindre sterk., Et objekt av en bestemt masse veier mindre på månen, for eksempel, enn det gjør på Jorden fordi tyngdekraften på månen er mindre enn Jorden. Med andre ord, vekt er variabel, og er påvirket av tyngdekraften. Et stykke ost som veier en halv kilo på Jorden veier bare noen gram på månen.

– Elementer og Forbindelser

Hele saken i den naturlige verden er sammensatt av en eller flere av de 92 grunnleggende stoffer som kalles elementer., Et element er et rent stoff som skiller seg fra alle andre spørsmål ved det faktum at det ikke kan opprettes eller brytes ned av vanlige kjemiske midler. Mens kroppen kan sette sammen mange av de kjemiske forbindelsene som er nødvendig for livet fra sine bestanddeler, det kan ikke gjøre elementer. De må komme fra omgivelsene. Et kjent eksempel på et element som du må ta i, er kalsium (Ca++). Kalsium er viktig for menneskekroppen; den er absorbert, og brukes i en rekke prosesser, herunder å styrke bein., Når du spiser meieriprodukter din fordøyelseskanal systemet bryter ned maten i komponenter som er små nok til å krysse inn i blodbanen. Blant disse er kalsium, som, fordi det er et element, kan ikke bli brutt ned ytterligere. Elemental kalsium i ost, derfor er den samme som for kalsium som danner skjelettet. Noen andre elementer som du kanskje er kjent med er oksygen, natrium og jern. Elementene i den menneskelige kroppen er vist i Tabell 1, som begynner med den mest tallrike: oksygen (O), karbon (C), hydrogen (H) og nitrogen (N)., Hvert element navn, kan bli erstattet av en en – eller to-brevet symbol, vil du bli kjent med noen av disse i løpet av dette kurset. Alle elementene i kroppen er avledet fra maten du spiser og luften du puster inn.

I naturen, elementene forekommer sjelden alene. I stedet, de kombineres for å danne forbindelser. Et stoff er et stoff som består av to eller flere elementer som er knyttet sammen med kjemiske bindinger. For eksempel, det sammensatte glukose er en viktig kroppens drivstoff. Det er alltid sammensatt av de samme tre elementer: karbon, hydrogen og oksygen., Videre, de elementer som utgjør et gitt stoff som forekommer alltid i samme relative mengder. I glukose, det er alltid seks karbon og seks oksygen enheter for hver tolv hydrogen enheter. Men nøyaktig hva er det disse «delene» av elementer?

Atomer og Subatomære Partikler

Et atom er den minste mengde av et element som beholder de unike egenskapene til elementet. Med andre ord, et atom av hydrogen er en enhet av hydrogen—den minste mengden av hydrogen som kan eksistere. Som du kan gjette, atomer er nesten unfathomably små., Perioden på slutten av denne setningen er millioner av atomer bredt.

Atom-Strukturen og Energi

Atomer er bygd opp av enda mindre subatomære partikler, tre typer som er viktig: proton, nøytron og elektron. Antallet av positivt ladede protoner og ikke-ladet («nøytral») nøytroner, som gir massen til et atom, og antall av hver i kjernen av atomet bestemme element. Antallet av negativt ladede elektroner som «spinn» rundt kjernen i nær lysets hastighet er lik antall protoner., Et elektron har ca 1/2000. massen til et proton eller nøytron.

Figur 1 viser to modeller som kan hjelpe deg med å forestille struktur av atom—i dette tilfellet, helium (he). I planetarisk modell, helium er to elektroner er vist sirkle kjernen i en fast bane avbildet som en ring. Selv om denne modellen er nyttig for å visualisere atom-strukturen, i virkeligheten, elektroner ikke reise i faste baner, men suse rundt kjernen seg i en såkalt electron skyen.

Figur 1. To Modeller av Atom-Strukturen., (en) I planetarisk modell, elektronene av helium er vist i faste baner, avbildet som ringer, på en nøyaktig avstand fra kjernen, noe som planeter som går i bane rundt solen. (b) I elektron cloud-modell, elektronene av karbon er vist i forskjellige steder ville de ha på ulike avstander fra kjernen over tid.

Et atom er protoner og elektroner bære elektriske ladninger. Protoner, med sine positive ladningen, er utpekt p+. Elektroner, som har negativ ladning, er utpekt e–. Et atom er nøytroner har ingen kostnad: de er elektrisk nøytral., Akkurat som en magnet fester seg til en stål kjøleskap fordi deres motsatte ladninger tiltrekker, den positivt ladede protoner tiltrekke seg de negativt ladede elektroner. Dette gjensidig tiltrekning gir atom noen strukturell stabilitet. Tiltrekningen av positivt ladd kjerne bidrar til å holde elektronene fra avvik langt. Antall protoner og elektroner i et nøytralt atom er like, derfor atom samlet kostnad er balansert.

atomnummer og nukleontall

Et atom av karbon er unik for karbon, men en proton av karbon er ikke., Ett proton er det samme som en annen, enten det er funnet i et atom av karbon, natrium (Na), eller jern (Fe). Det samme er sant for nøytroner og elektroner. Så, hva gir et element sin karakteristiske egenskaper—hva gjør carbon så forskjellige fra natrium eller jern? Svaret er unik antall protoner hver inneholder. Karbon per definisjon er et element som inneholder atomer seks protoner. Ingen andre element har nøyaktig seks protoner i atomer. Dessuten, alle atomer av karbon, om funnet i leveren eller i en klump av kull, inneholder seks protoner., Dermed atomnummeret, som er antall protoner i kjernen av et atom, identifiserer element. Fordi et atom har vanligvis like mange elektroner som protoner, atom-nummeret identifiserer den vanlige antall elektroner som godt.

I sin vanligste form, mange elementer som også inneholder det samme antall nøytroner som protoner. Den vanligste formen for karbon, for eksempel, har seks nøytroner, samt seks protoner, for en sum av 12 subatomære partikler i sin kjerne. Et element er masse tall er summen av antall protoner og nøytroner i sin kjerne., Så den mest vanlige formen for karbon er masse tall er 12. (Elektroner har så liten masse at de ikke merkbart bidra til massen av et atom.) Karbon er en relativt lys element. Uran (U), i kontrast, har en masse antall 238 og er referert til som et heavy metal. Dens atomnummer er 92 (det har 92 protoner), men den inneholder 146 nøytroner, det har de masse av alle naturlig forekommende elementer.,

Den periodiske tabell over elementene, vist i Figur 2, er et diagram som identifiserer 92 elementer som finnes i naturen, samt flere større og mer ustabile elementer oppdaget eksperimentelt. Elementer som er ordnet i rekkefølge etter atomnummer, med hydrogen og helium på toppen av tabellen, og mer massive elementene nedenfor. Den periodiske tabellen er en nyttig enhet fordi for hvert element, det identifiserer kjemisk symbol, atomnummer, og nukleontall, mens organisere elementer i henhold til deres tilbøyelighet til å reagere med andre elementer., Antall protoner og elektroner i et element er lik. Antall protoner og nøytroner kan være lik for noen elementer, men er ikke lik for alle.

Figur 2. Periodisk Tabell over Elementene. (credit: R. A. Dragoset, A. Musgrove, C. W. Clark, W. C. Martin)

Isotoper

Selv om hvert element har en unik antall protoner, kan det finnes forskjellige isotoper. En isotop er en av de forskjellige former av et element, og de skiller seg fra hverandre med forskjellig antall nøytroner. Standard isotop av karbon er 12C, ofte kalt carbon tolv. 12C har seks protoner og seks nøytroner, for en masse nummer tolv., Alle isotoper av karbon har samme antall protoner, derfor, 13C har sju nøytroner, og 14C har åtte nøytroner. De forskjellige isotoper av et grunnstoff kan også være indisert med nukleontall bindestreker (for eksempel C-12 i stedet for 12C). Hydrogen har tre felles isotoper, vist i Figur 3.

Figur 3. Isotoper av Hydrogen. Protium, utpekt 1H, har ett proton og ingen nøytroner. Det er langt den mest tallrike isotop av hydrogen i naturen. Deuterium, utpekt 2H, har ett proton og ett nøytron., Tritium, utpekt 3H, har to nøytroner.

En isotop som inneholder mer enn vanlig antall nøytroner er referert til som en tunge isotopen. Et eksempel er 14C. Tunge isotoper har en tendens til å være ustabil, og ustabile isotoper er radioaktive. En radioaktiv isotop er en isotop som kjernen lett henfaller, å gi av subatomære partikler og elektromagnetisk energi. Forskjellige radioaktive isotoper (også kalt radioisotopes) skiller i sin half-life, den tid det tar for halvparten av alle størrelser for eksempel av en isotop til forfall., For eksempel half-life av tritium—en radioisotop av hydrogen—er om 12 år, som indikerer at det tar 12 år for halvparten av tritium kjerner i en prøve å forfalle. Overdreven eksponering for radioaktive isotoper kan skade humane celler og til og med forårsake kreft og misdannelser, men når eksponeringen er kontrollert, noen radioaktive isotoper kan være nyttig i medisin. For mer informasjon, se Karriere-Tilkoblinger.

Karriere Tilkobling: Intervensjonsradiologi Radiolog

Den kontrollerte bruken av radioisotopes har avansert medisinsk diagnose og behandling av sykdom., Intervensjonsradiologi radiologer er leger som behandler sykdommen ved å bruke minimalt invasive teknikker som involverer stråling. Mange forhold kan når bare bli behandlet med en lang og traumatisk drift kan nå behandles ikke-kirurgisk, redusere kostnadene, smerte, liggetid, og utvinning tid for pasientene. For eksempel, i det siste, den eneste muligheten for en pasient med en eller flere svulster i leveren var kirurgi og kjemoterapi (administrasjon av legemidler til å behandle kreft)., Noen lever-svulster, men er vanskelig å få kirurgisk, og andre kan kreve at kirurgen å fjerne for mye av leveren. Videre, kjemoterapi er svært giftig for leveren, og visse svulster ikke svarer godt til det uansett. I noen slike tilfeller, en intervensjonsradiologi radiolog kan behandle svulster ved å ødelegge deres blod forsyning, som de trenger hvis de skal fortsette å vokse. I denne prosedyren, kalt radioembolization, radiolog tilgang til leveren med en tynn nål, tredd gjennom ett av pasientens blodårer., Radiolog deretter setter inn små radioaktive «frø» i blodårene som forsyner svulster. I dagene og ukene etter inngrepet, den strålingen fra frø som ødelegger blodårene og direkte dreper kreftceller, i nærheten av behandling.

Radioisotopes avgir subatomære partikler som kan bli registrert og sporet av imaging technologies., En av de mest avanserte bruker av radioisotopes i medisin er den positron emisjon tomografi (PET) skanner, som registrerer aktivitet i kroppen av en svært liten injeksjon av radioaktivt glukose, den enkle sukker som cellene bruker for energi. PET-kamera avslører til det medisinske teamet som av pasientens vev er å ta opp de mest glukose. Dermed, de metabolically aktivt vev dukke opp som lyse «hot spots» på bildene (Figur 4). KJÆLEDYR kan avsløre noen cancerous massene fordi kreftceller bruker glukose på en høy pris for å fremme sine rask reproduksjon.,

Figur 4. PET-Skanning. PET høydepunkter områder på kroppen hvor det er relativt høy glukose bruk, som er karakteristisk for cancerous vev. Denne PET-skanning viser områder for spredning av en stor primærtumor til andre nettsteder.

Oppførsel av Elektroner

I den menneskelige kroppen, atomer ikke eksistere som selvstendige enheter. Snarere, de er stadig reagerer med andre atomer til å danne og å bryte ned mer komplekse stoffer., Å fullt ut forstå anatomi og fysiologi må du forstå hvordan atomer delta i slike reaksjoner. Nøkkelen er å forstå virkemåten av elektroner.

Selv om elektronene følger ikke stiv går i bane rundt en angitt avstand fra atom kjernen, de har en tendens til å holde seg innenfor visse regioner av plass kalt electron skjell. Et elektron shell er laget av elektroner som omkranser kjernen i en distinkt energi nivå.,

atomene av de elementene som finnes i den menneskelige kroppen har fra ett til fem electron skjell, og alle electron skjell hold åtte elektroner med unntak av den første shell, som kan bare holde to. Denne konfigurasjonen av elektron skjell er den samme for alle atomer. Den nøyaktige antall skjell avhenger av antall elektroner i et atom. Hydrogen og helium har bare ett og to elektroner, henholdsvis., Hvis du tar en titt på den periodiske tabell over elementene, vil du legge merke til at hydrogen og helium er plassert alene på begge sider av den øverste rad, de er de eneste elementene som har bare ett elektron shell (Figur 5). En annen shell er nødvendig å holde elektronene i alle elementer som er større enn hydrogen og helium.

Figur 5. Electron Skjell. Elektroner i bane rundt atomkjernen på forskjellige nivåer av energi kalt electron skjell. (a) Med ett elektron -, hydrogen-bare halvparten-fyller sin elektronet skallet., Helium har også et enkelt shell, men det er to elektroner helt å fylle den. (b) elektronene av karbon helt fylle sin første elektronet skallet, men bare halvparten-fyller sin andre. (c) Neon, som er et element som ikke forekommer i kroppen, har 10 elektroner, fylle begge sine electron skjell.

Litium (Li), som har atomnummer 3, har tre elektroner. To av disse fylle den første elektronet skallet, og den tredje smitter over i andre shell. Det andre elektronet skallet kan romme så mange som åtte elektroner., Karbon, med sine seks elektroner, helt fyller sin første shell, og halv-fyller sin andre. Med ti elektroner, neon (Ne) helt fyller sine to elektron skjell. Igjen, en titt på den periodiske tabellen viser at alle elementene i andre rad, fra litium til neon, har bare to elektron skjell. Atomer med flere enn ti elektroner kreve mer enn to skjell. Disse elementene okkupere den tredje og påfølgende rader av den periodiske tabellen.

Den faktoren som mest sterkt gjelder tendensen til et atom til å delta i kjemiske reaksjoner som er antall elektroner i sitt valence shell., En valence shell er en atom ytterste elektronet skallet. Hvis valence skallet er fullt, atom er stabil; det vil si at elektroner er lite sannsynlig å bli trukket bort fra kjernen av elektrisk ladning av andre atomer. Hvis valence shell er ikke full, atom er reaktiv, altså at det har en tendens til å reagere med andre atomer på måter som gjør det valence shell full. Vurdere hydrogen, med sin ett elektron bare halvparten-fylle sin valence shell. Dette ene elektronet er sannsynlig å bli trukket inn i relasjoner med atomer av andre grunnstoffer, slik at hydrogen er enkelt valence shell kan være stabilisert.,

Alle atomer (unntatt hydrogen og helium med sitt enkelt elektron skjell) er mest stabile når det er nøyaktig åtte elektroner i sitt valence shell. Dette prinsippet er referert til som octet-regelen, og den sier at et atom vil gi opp, få, eller dele elektroner med et annet atom, slik at det ender opp med åtte elektroner i sitt eget valence shell. For eksempel oksygen, med seks elektroner i sitt valence shell, er sannsynlig å reagere med andre atomer på en måte som resulterer i tillegg av to elektroner til oksygen er valence shell, noe som nummer åtte., Når to hydrogen atomer hver dele sine enkelt elektron med oksygen, covalent obligasjoner er dannet, noe som resulterer i et molekyl vann, H2O.

I naturen, atomer av ett element har en tendens til å bli med atomer av andre elementer i karakteristiske måter. For eksempel, karbon ofte fyller sin valence shell ved å koble opp med fire atomer av hydrogen. Dermed, de to elementene utgjør den enkleste av organiske molekyler, metan, som også er en av de mest tallrike og stabile karbon-som inneholder stoffer på Jorden. Som nevnt ovenfor, et annet eksempel er vann, oksygen trenger to elektroner for å fylle sin valence shell., Det som ofte samhandler med to atomer av hydrogen, forming H2O. Forresten, navnet «hydrogen», gjenspeiler dens bidrag til vann (hydro- = «vann»; -gen = «maker»). Dermed hydrogen er «vann-og tekoker.”