b) Laske prosentteina, paljonko sydämen keskimääräinen teho muuttuu suhteessa tilanteeseen ennen saunomista. Käytä laskussa SI-yksiköitä.

Transkriptio

1 Lääketieteellisten alojen valintakokeen 009 esimerkkitehtäviä Tehtävä 4 8 pistettä Aineistossa mainitussa tutkimuksessa mukana olleilla suomalaisilla aikuisilla sydämen keskimääräinen minuuttitilavuus ennen saunomista on 5, l/min ja saunomisen aikana 9,6 l/min. Käytä tehtävässä näitä arvoja. Lisäksi voidaan olettaa aortan poikkileikkauksen pinta-alaksi,0 cm² sekä keskimääräiseksi aorttapaineeksi ennen saunomista ja saunomisen aikana 0 mmhg. a) Laske sydämen iskutilavuus ennen saunomista (syke 75 lyöntiä minuutissa) ja saunomisen aikana (syke 0 lyöntiä minuutissa). (4 p) inuuttitilavuus = syke iskutilavuus (sv) 5, l/min 9,6 l/min Ennen: sv 0,0708 l 7 ml, aikana: sv 0,076 l 76 ml 75/ min 0 / min b) Laske prosentteina, paljonko sydämen keskimääräinen teho muuttuu suhteessa tilanteeseen ennen saunomista. Käytä laskussa SI-yksiköitä. (6 p) Sydämen keskimääräinen teho,5 7 P q p q A 6 kg m Paine pascaleina: p Hg gh 600 9,8 0,0 m 475 Pa m s Ennen:,5 050 kg/m 5,0 m 7 kg 5,0 m P 475,49 W,4 W (0,000 m ) 60 s 6 m s 60 s Aikana:, 5050 kg/m 9,6 0 m 7 kg 9,6 0 m P 475,545 W,5 W (0,000 m ) 60 s 6 m s 60 s,545,49 uutos-%: 00 % 79,5 % 79 %,49 8 e D i m e n s i o 00

2 Lääketieteellisten alojen valintakokeen 009 esimerkkitehtäviä c) Laske kuvassa olevan mallin avulla, paljonko ihonalaiskudoksen virtausvastus muuttuu PRU-yksiköissä (perifeerinen vastusyksikkö) tilanteissa ennen saunomista ja saunomisen aikana. Saunomisen aikana perifeerinen kokonaisvirtausvastus laskee 4 % ja ennen saunomista verenvirtauksesta 6,0 % kulkee ihonalaiskudoksen kautta. Saunomisen aikana muun kehon perifeerinen vastus =, PRU. olemmissa tapauksissa keskimääräinen aortta- ja laskimopaineen ero p = 98 mmhg. Huomioi miten PRU-yksikkö on määritelty. (8 p) p sydän muu keho ihonalaiskudos Ihonalaiskudoksen virtaus, ennen: 50 ml ml 0,06 5, eli: 60 s s 98 mmhg PRUiho 8,456 PRU 5, ml/s 98 mmhg uun kudoksen virtaus, aikana: Q muu 89, 0909 ml/s 545 ml/min, PRU Ihon kautta: Q 960 ml/min 545 ml/min 85 ml/min eli: PRU iho iho 98 mmhg 60 s,54 PRU 85 ml PRU iho pienenee 8,456 PRU,54 PRU = 6,9 PRU 7 PRU (Tai muu loogisesti etenevä ja oikeaan tulokseen johtava ratkaisutapa) [Galenos: 406, 40, 40-4, ] e D i m e n s i o 00 9

3 Lääketieteellisten alojen valintakokeen 009 esimerkkitehtäviä Tehtävä 8 pistettä Normaalisti valtimoveren hiilidioksidiosapaine (pco ) on 5, kpa, ph 7,40 ja vetykarbonaatti-ionin konsentraatio 6,6 mmol/l. Saunomisen aikana hiilidioksidin osapaine voi kohota kapillaariveren plasmassa arvoon 7,5 kpa ja veren ph laskea arvoon 7,6. itkä ovat tällöin kapillaariveren plasmaan liuenneen hiilidioksidin ja vetykarbonaatti-ionin konsentraatiot (mmol/l)? uita mahdollisia veren ph-arvoon vaikuttavia tekijöitä ei oteta huomioon. pk a -arvo hiilidioksidi-vetykarbonaattipuskurijärjestelmälle voidaan ratkaista sijoittamalla normaalitilanteen arvot yhtälöön: ph pk pk a a A log HA A ph log pco H 6,6 7,40 log 6,0 (5, 0,5) Saunomisen aikana liuenneen CO :n konsentraatio kapillaariveressä: c CO = p CO H (Henryn vakio) c CO = 7,5 kpa 0,50 mmol/(l kpa) c CO =,79 mmol/l HCO : HCO 7,6 6,0 log,79 log HCO, 6,79 HCO 4, 45,79 [HCO ] = 5,9 mmol/l [Galenos: 59, 9, 90, 9] 0 e D i m e n s i o 00

4 Lääketieteellisten alojen valintakokeen 009 esimerkkitehtäviä Tehtävä 0 4 pistettä RIA on eräs klassinen tapa määrittää esim. veren hormonipitoisuus. RIA:aan tarvitaan hormonia spesifisesti sitova vasta-aine (A), radioaktiivisesti merkitty hormoni ( ) sekä näyte, jonka sisältämän hormonin () pitoisuus mitataan. Näytteen sisältämä hormoni kilpailee radioaktiivisen hormonin kanssa sitoutumisesta vasta-aineeseen. + A A () + A A () Voimassa ovat siis tasapainot A K ja K A A A Yksinkertaistuksen vuoksi oletamme, että jokainen vasta-ainemolekyyli sitoo vain yhden hormonimolekyylin. Kun reaktiot ovat saavuttaneet tasapainon, A eristetään ja sen pitoisuus ([ A]) määritetään radioaktiivisuuden mittauksen avulla. [ A] on em. reaktioiden pohjalta kääntäen verrannollinen näytteen sisältämän hormonin pitoisuuteen (mitä pienempi radioaktiivisuus, sitä suurempi näytteen hormonipitoisuus; ks. kuva 4). monipitoisuus näytteessä voidaan laskea, koska A:n ja :n pitoisuudet ja reaktioiden tasapainovakiot tunnetaan. Eräs koetilanne, jossa näytteen hormonikonsentraatio määritettiin: Reaktioseokset (kokonaistilavuus = V =,000 ml) verrokkiseos (ei näytettä): 0,800 ml puskuriliuosta, 0,00 ml vasta-ainetta sisältävää liuosta (A-liuos) ja 0,00 ml radioaktiivista hormonia sisältävää liuosta ( -liuos) näytteen sisältävä seos: 0,600 ml puskuriliuosta, 0,00 ml näytettä, 0,00 ml A-liuosta ja 0,00 ml -liuosta vasta-aineen kokonaiskonsentraatio (kummassakin seoksessa) = C A = [A] + [ A] + [A] =, mol/l Kuva 4. radioaktiivisen hormonin kokonaiskonsentraatio (kummassakin seoksessa) = C =, mol/l K = K =, l/mol e D i m e n s i o 00

5 Lääketieteellisten alojen valintakokeen 009 esimerkkitehtäviä Verrokkiseoksessa (ei näytettä; C = 0) [ A] = 4, mol/l (tasapainotila). Näytettä sisältävässä seoksessa [ A] =, mol/l (tasapainotila). Laske tehtävämonisteessa mainitussa koetilanteessa olevien vakioiden ja mittaustulosten perusteella alkuperäisen näytteen hormonikonsentraatio. Oleta, että vapaiden hormonien ( ja ) konsentraatio reaktioseoksessa ei muutu merkittävästi niiden sitoutuessa A:han (ylimäärä :a ja :a suhteessa A:han) eli C [ ] ja C []. Vihje: ratkaisu saadaan C A :n lausekkeesta. K A A A A A A K A K A K Yllä olevan perusteella saadaan A K A Sijoitetaan yhtälöön C A K A K A A A A CA K CA A K 6,00 0 mol l,00 0 7,74 0 mol l 0,69 0 mol l 0 A A A mol l,00 0 9,00 0 l mol Näyte laimeni, kun sitä lisättiin reaktioseokseen: alkuperäisen näytteen hormonikonsentraatio =,000 ml/0,00 ml [] =,000/0,00, mol/l = 8, mol/l 0 mol l [Galenos: 5-54, 75, 4, ] e D i m e n s i o 00

6 Lääketieteellisten alojen valintakokeen 009 esimerkkitehtäviä Tehtävä 8 pistettä Kun erästä saunaa, jonka tilavuus on 7,8 m³, lämmitetään koivuhaloilla, kestää saunan lämpötilan nousu huoneenlämmöstä ( ºC) saunomislämpötilaan (85 ºC) 65 min ja energiaa saunan lämmittämiseen kuluu J. a) Kiuas korvataan sähkökiukaalla, jossa kolme identtistä vastusta on kukin erikseen kytketty 0 V teholliseen jännitteeseen. Kuinka suuri pitää kunkin vastuksen resistanssin olla, jotta lämmitysaika pysyisi samana? (5 p) P = UI, U = RI I = U/R, P = U² /R, E/ = Pt = U² t/r R = U² t/e E = J = 0 6 J, U = 0 V. t = 65 min = s R = (0V) 6065 s 6 0 J = 8, 8 b) Jos saunan on täysin kuivaa ja npaine saunassa on 05 kpa kun saunomislämpötila saavutetaan, niin kuinka suuri osuus lämmitykseen käytetystä energiasta on kulunut sillä hetkellä saunassa olevan n lämmittämiseen? Tässä oletetaan, että n lämpötila on kaikkialla saunassa sama. c p, =,0 kj/(kg K), (85 ºC) =,0 kg/m (5 p) W = E, W = c T c m T c V T p, p, = 85 C C = 6 K, E = J = c p, =,0 kj/ (kg K) =,0 0 J/ K) (kg, 6 0 J, V = 7,8 m (85 C ) =,0 kg/ m E V p,,0 0 J/(kg K),0 kg/m 7,8 m 6 K = 0,06 0,0, % 6 0 J T e D i m e n s i o 00

7 Lääketieteellisten alojen valintakokeen 009 esimerkkitehtäviä c) ikäli kiukaalle heitetään,5 dl vettä ( ºC), joka höyrystyy kokonaan, ja oletetaan, ettei (hetkellisesti) pääse poistumaan saunasta sekä odotetaan, kunnes lämpötila ja nkosteus saunan sisällä ovat tasaantuneet, niin kuinka paljon npaine saunassa on noussut löylynheittoa edeltävään hetkeen verrattuna? Voit käsitellä sekä a että höyryä ideaalikaasuina ja voit olettaa niiden olevan kaikkialla saunassa 85 ºC lämpötilassa. (8 p) Dalton n höyry = p m tot p p p = höyry höyry m höyry V p höyry, phöyry V höyry = n höyry RT T = 85 C = (85+7,5) K = 58,5 K, R = 8,4 J/( mol K ), V höyry = 7,8 m V =,5 dl = 0,5 0 m, ( C ) =,0 0 kg/ m = H + O =, 0 g/mol + 6, 0 g/mol = 8,0 0 kg/mol V R T p p höyry = = V höyry,0 0 kg/m 0,50 8,0 0 m 8,4 J/(mol K) 58,5 K kg/mol7,8 m = 5, J/ m 5,7 kpa [Galenos: 7, 6, 75, 76, 79, 5, 5] 4 e D i m e n s i o 00