Tanári klub - "én így tanítom:"

Tehát a fehérjék aminosavakból épülnek fel, amelyek peptid kötésekkel kapcsolódnak egymáshoz. A fehérjemolekula alapvető sajátossága, hogy hosszú, lineáris polipeptid láncból tekeredik felcsaknem 100 százalékos tékitöltésű tömör gombolyaggá. A hasonló aminosavkészletük ellenére a fehérjék nagyon különbözőek, mint ahogy az egyforma téglákból is -attól függően, hogy hogyan rakjuk egymás mellé- sokféle ház építhető.
A fehérjék a sejt szervesanyag állományának közel a felét teszik ki. Biológiai funkciójuk szerint csoportosíthatjuk őket:
- Enzimek: biokatalizátorként működnek, és védik a szervezetünket a betolakodóktól
- Hormonok: szabályozók: test megfelelő növekedése, cukor-anyagcsere (inzulin)
- Transzportfehérjék (hemoglobin): oxigén, vas,... szállítását végzik
- Vázfehérjék: csontunk keménységét-, bőrünk rugalmasságát (kollagén) biztosítják.
Egy emberben 40-50 ezer különböző fehérje lehet, ebből 20 ezret ismerünk.

De hogyan működnek a fehérjék a szervezetünkben?
Az élő szervezet átmeneti egyensúlyban van, ami a külső hatásokra reagálva mindig változik. A szervezetünk fehérjeszükségletét többféleképpen biztosítja:
- termeléssel: a szervezetünk az éppen szükséges fehérjéből töbet termel, a többit pedig alapszinten tarja
- aktivizálja az előre megtermelt inaktív fehérjéket (ez jóval gyorsabb, mint a termelés)
Ezt teszi akkor is, ha a termelés helyén kárt okoznának pl. az emésztőenzimek a hasnyálmirigyben keletkeznek, inaktív formában. Ha ott helyben aktivizálódnának, akkor hasnyálmirigy gyulladást okoznának.
Ugyancsak így jár el a betolakodók, pl. baktériumok elleni harcban is. Az immunrenszer által megjelölt baktériumnál láncreakciószerűen aktivizálódnak a fehérjebontó enzimeink.
Az emberi szervezet a fehérjéink hőérzékenysége miatt 36,6 Celsius-fokon működik optimálisan.

De mitől ilyen ügyesek ezek a fehérje molekulák?
Egy fehérjemolekula általában több 10.000 atomból áll. Gömbszerű felszínén (mert ilyenre tekeredik fel) sokféleképpen kötődhetnek más molekulák:
- illeszkedő felszíni formával
- kölcsönhatási mintázatokkal:
-- egymást vonzó ellentétes töltésekkel
-- hidrogénhídképző partnerekkel, ...
A leendő partnerek találkozását a véletlenszerű hőmozgás biztosítja. A molekulák másodpercenként több miliárdszor próbálnak kapcsolódni, ennyi próbálkozás bőven elég ahhoz, hogy az egymáshoz illő molekulák "egymásra találjanak", és egymáshoz kapcsolódjanak.

Honnan ez a nagy változatosság?
Azt már tudjuk, hogy a fehéjék lineáris láncmolekulák, amelyek 20 féle aminosavból állnak össze. Egy átlagos méretű fehérje kb. 300 építőelemet, azaz aminosav molekulát tartalmaz,és mind a 300 helyre húsz aminosav kerülhet.
Tehát a matematika nyelvén ez azt jelenti, hogy mind a háromszáz helyen egymástól függetlenül (ez fontos, mert így szorzással kell számolnunk) húsz féle lehetőség lehet. Tehát a lehetőségek száma: 20x20x20x20x20x ...és így tovább háromszáz tagig, azaz = 20³⁰⁰. De ez a húsz a háromszázadikon olyan nagy szám, hogy az ismert világegyetem összes anyaga sem lenne elég ahhoz, hogy legyártsuk az összes elméletileg lehetséges fehérjét. Így láthatjuk, hogy ez a hatalmas földi változatosság (ember, kutya, baktérium, ...) milyen csekély része a világegyetemben előfordulhatónak, és az elvi lehetőségeknek.

Az atomok atommagból és elektronokból állnak. A semleges atomban az elektronok száma megegyezik a rendszámmal, azaz a magban lévő protonok számával. Az atomok szerkezetét igen jó közelítéssel írhatjuk le, ha feltételezzük, hogy az atomok elektronjai atompályákon(az a térrész, amelyen belül az elektronok 90%-os valószínűséggel tartózkodnak) mozognak. A Schrödinger féle hullámegyenletekből meghatározhatjuk az atompályákat jellemző függvényekt. Ez az összefüggés az atommag erőterében kialakuló háromdimenziós állóhullámokat írja le.
Az állóhullámokat egy kifeszített, és megpendített húrral szokták szemléltetni. Amikor az alaphang szól, akkor a húr minden pontja részt vesz a rezgőmozgásban, a két rögzítési pontja kivételével. A húr minden pontja azonos fázisban rezeg. (Alakja ekkor egy ellaposodott félkörhöz hasonlít)
Megszólalhatnak felhangok is ezen a húron. ( Ha egy un. csomópontja van, akkor egy színusz görbéhez hasonlít.) Ha több csomópontja van, akkor a húr a csomópont két oldalán ellenkező irányú (előjelű) rezgőmozgást végez. (Ekkor mintha egy színusz görbéből több részt látnánk.) De egy meghatározott húron nem akármilyen állóhullám alakuhat ki, nem akármilyen rezgésszámú hang szólalhat meg. A húr hosszának egyenlőnek kell lennie a hullámhossz felének egész számú többszörösével.
A H atomnál látható, hogy az 1s pályához (az alpállapotú hidrogénatomban az elektron ezen a legalacsonyabb szintű pályán tartózkodik) nem tartozik csomófelület , ugyanis Ψ értéke véges távolságban sehol sem zérus. A 2s-pálya egy csomófelülete a magtól két egységnyi távolságban lévő gömbfelület. A 2p pályák csomófelülete az atommagon átmenő síklap.
A főkvantumszám növekedésével párhuzamosan a pályák csomófelületeinek száma is nő, ami a pályák energiaszintjének növekedésével jár együtt. A hullámfüggvény négyzete (Ψ²) az elektron előfordulási valószínűségét, az elektronsűrűséget adja meg. A magasabb rendszámú elemek atomjaiban (pl:szénatom) az elektronok a hidrogénatom pályáihoz hasonló pályákon helyezkednek el, csak az azonos főkvantumszámú pályák energiaszintjei már nem azonosak vele.

Szén: Gyémánt:A szén természetes állapotban ritkábban előforduló módosulata a gyémánt. A kristályrácsát alkotó atomok egymástól egyenlő távolságra helyezkednek el. Ezt a távolságot(154,4 pm) nevezzük a szén-szén kötéshossznak. Minden szénatomnak négy közvetlen szomszédja van. A szénatomok egy képzeletbeli szabályos tetraéder csúcsain helyezkednek el, a kiválasztott atom pedig a teraéder középpontját foglalja el. Mindegyik szénatom négy kötést létesít, a kötésszög 109,5 foknak jön ki. A szénatom köruli tetraéderes elrendeződés a vegyületek nagyrészére jellemző.
Grafit: A szén a természetben leggyakrabban előforduló módosulata a grafit. Réteges felépítésű. A rétegek közötti közötti távolság 335,5 pm (van der Waals kötéshossz) jóval nagyobb, mint a rétegen belüli kovalens kötéshossz. A szomszédos rétegeket csak a van der Waals-kötőerők tartják össze, ezért a rétegek könnyen el is csúszhatnak egymáson. A grafit az elektromosságot jól vezeti, színe fekete.

Hidrogén A szerves vegyületek nagyobb részében a szén mellett második alkotórészként a hidrogén szerepel. Közönséges hőmérsékleten és nyomáson gáz halmazállapotú.

Szintén gyakran előfordulnak a szerves vegyületekben: Oxigén, Nitrogén, Fluor, Kén, Klór, ...:

Elem	Név	Rendszám	Az elektronok száma az atompályákon
			1s	2s	2p	3s	3p	3d	4s	4p
H	Hidrogén	1	1	.	.	.	.	.	.	.
C	Szén	6	2	2	2	.	.	.	.	.
N	Nitrogén	7	2	2	3	.	.	.	.	.
O	Oxigén	8	2	2	4	.	.	.	.	.
F	Fluor	9	2	2	5	.	.	.	.	.
S	Kén	16	2	2	6	2	4	.	.	.
Cl	Klór	17	2	2	6	2	5	.	.	.
Br	Bróm	35	2	2	6	2	6	10	2	5

Összegképlete:	Neve	Szerkezete
CH4	metán	CH4
C2H6	etán	CH3 - CH3
C3H8	propán	CH3 - CH2 - CH3
C4H10	bután	CH3 - CH2 - CH2 - CH3
C4H10	izobután	CH3 - CH - CH3, és a középső szénhez kapcsolódik: - CH3
C5H12	pentán	CH3 - CH2 - CH2 - CH2 - CH3
C5H12	izopentán	CH3 - CH - CH2 - CH3, a második szénhez kapcsolódik: - CH3
C5H12	neopentán	CH3 - C - CH3, a második szénhez kapcsolódnak: - CH3, és - CH3
C6H14	hexán
C8H18	oktán
C10H22	dekán
C40H82	tetrakontán

Bármelyik (eggyel nagyobb szénatomszámú) két sor különbsége: - CH₂. Tehát a paraffinok általános képlete: C_nH_2n+2. Láthatjuk, hogy a háromnál nagyobb szénszámú paraffinoknál már fellép az izoméria jelensége, azaz egy összegképlethez több eltérő szerkezetű vegyület tartozik, s az izomerek száma rohamosan nől a szénatomszámmal.

Az adott elemszámú részhalmaz kiválasztására példa a lottójáték. Itt 90 elemű a halmazunk, ebből kell az 5 elemű részhalmazok számát meghatároznunk.

A fenti képletből: 90 alatt az öt, azaz 90 x 89 x 88 x 87 x 86 / 1 x 2 x 3 x 4 x 5 = 43 949 268 Tehát majdnem 44 milló darabot kellene kitöltenünk ahhoz, hogy biztos ötösünk legyen.
A felső sorból (90 x 89 x 88 x 87x 86) látható, hogy az első szám húzásánál még 90 szám közül választhatunk, a másodiknál (mivel egy már kiesett ezért) már csak 89 szám közül, és így tovább, ... Szorzás pedig azért van közöttük, mert ezek (a számok húzása) egymástól független események.

Megint az előző képletet alkalmazva: 45 alatt a 6, mivel negyvenöt szám van ebből kell hatot eltalálni.
Tehát: 45 x 44 x 43 x 42 x 41 x 40, és ezt kell osztani 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 -tal = 8145060. Tehát 8 millónál is többet kellene kitöltenünk, hogy biztos hatosunk legyen.

A megismert módon 35 alatt a 7 -et = 35 x 34 x 33 x 32 x 31 x 30 x 29 / 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 x 7 = 6724520.

Lottóhúzáskor öt számot húznak véletlenszerűen. Előbb kiszámoltuk, hogy a lehetséges esetek száma (az elemi események száma) "90 alatt az öt" = 43 949 268.
Ötös találatnál egy kedvező eset van ránk nézve. Tehát annak valószínűsége, hogy ötösünk lesz:
P₅= 1 / 43949268 = 0, 000 000 02.

Itt ránk nézve a kedvező esetek száma= 5 x 85 = 425, mert:
az öt számból négyet ötféleképpen választhatunk, és ehhez egyet a maradék 85 szám közül 85 féle módon választhatunk. Mivel ezek egymástól függetlenek, ezért kapcsolódnak szorzással. (Másként 5 alatt a 4 szozozva 85 alatt az 1) Így 425 -ször nagyobb a valószínűsége annak, hogy négyesünk legyen, mint ötösünk.
Tehát a négyesünk valószínűsége: 425 x P₅ = 425 x 0,00000002 = 0, 000 0097

Itt a kedvező esetek száma: öt alatt a három szorozva nyolcvanöt alatt a kettő = 35700 (mert az első azt mutatja meg, hogy öt számból hármat hogyan választhatunk ki, a második pedig azt, hogy a maradék két számot a fennmaradó nyolcvanötből hogyan lehet kiválasztani)
Tehát a hármas találat valószínűsége: P₃ = 35700 x P₅ = 0,0008

Hasonlóan a kettes találaté: 5 alatt a 2 szorozva 85 alatt a 3-mal ( =987700) szorozva 0,00000002 -vel = 0,022

A hatos, hetes lottó valószínűségei is ezzel a módszerrel számíthatók ki.

A GUT(Great Unification Theory) a a Nagy Egyesítés elmélete feleletet adott néhány megválaszolatlan kérdésre. Pl: lehetséges az átmenet a leptonok, és a hadronok között. Ebből pedig az következik, hogy a proton instabil. Kiszámolták, hogy az élettartama 10³⁰ év. A felezési ideje tehát 20 nagyságrenddel nagyobb mint az univerzum életkora. (de 1 kg anyagban 10²⁷ nukleon van, akkor 1000 tonna anyagban 2-3 bomlás megy végbe naponta.)

A másik elmélet a Superstring szuperhúr elmélet, TOE = Theory of Everything (Mindenség elmélete) Ez már igazi filozófiai megközelítés. Az elmélet szerint a világunk valójában 9 dimenziós, de ebből hatot nem észlelünk, mert ezek egy Planck-hossz (10^-33 cm) méretre vannak feltekeredve.
A másik sikeres egyszerűsítése, hogy a részecskék nem pontszerűek, hanem húrok. A húrok a kilencdimenziós térben felvett rezgési formái határozzák meg a részecskék jellegét, azaz, hogy fotont, vagy kvarkot, ... észlelünk.

A standardelmélet két csoportra osztja a részecskéket. A fermionok az anyag építőkövei, feles spinű részecskék. A bozonok feladata a fermionok közötti erőhatás közvetítése, ezek egész spinű részecskék.

A fermionok három csoportba rendeződnek, mindegyikben van két nehéz részecske (kvarkok), és két könnyű részecske (lepton): egy neutrínó, és egy elektronhoz hasonló töltött rész:
I: elektron + elektron-neutrínó + u(up: fel) - kvark + d(down: le) - kvark
II: müon + müon - neutrínó + C(charmed: bájos) - kvark + s(strange: ritka) - kvark +
III: tauon + tauon - neutrínó + t(top: tető) - kvark + b(beauty: szépség) - kvark.

A bozonok:
foton (elektromágneses kölcsönhatás):
Spin = 1
W-bozon (gyenge kölcsönhatás):
Spin = 1
Z - bozon (gyenge kölcsönhatás):
Spin = 1
gluon (erős kölcsönhatás):
Spin = 1
graviton (gravitációs kölcsönhatás):
Spin = 2

Az erős kölcsönhatásnál a kvarkok mindegyikének 3 féle színtöltése lehet. A hadronokban (proton, neutron, mezon) ezek a "színerők" tartják össze a kvarkokat. A hadronok színtöltése nulla: a protonokban, és a neutronokban a három szín szuperpozíciója, a mezonokban a szín-antiszín kombináció gondoskodik a "színtelenségről".

Az elektrosztatikus, és a gravitációs erő nagysága között lévő különbség érzékeltetésére számítsuk ki, hogy mekkora két elektron között ható elektrosztatikus és gravitációs erő aránya:
Két töltés között ható Coulomb erő: Fe = k x Q₁x Q₂/r² ahol k = 9 x 10⁹ x N x m²/C²
A két töltés között ható gravitációs erő pedig: Fg = f x m²/r²
ahol az általános tömegvonzási együttható: f = 6,67 x 10^-11 N x m² x kg^-2
Az elektron töltése: e = 1,6 x 10^-19C
Behelyettesítve, megkapjuk a két erő arányát:
F_{elektrosztatikus}/F_{gravitációs} = k x e²/fm² = 9 x 10⁹ x 1,6² x 10^-38/6,67 x 10^-11 x 9,1² x 10^-62 = 4,2 x 10⁴²
(Azért csak egy tizedesjegyig számolunk, mert a kiindulási adataink is ilyen pontosak, szerencsére az elektron sugara kiesett, és értelem szerűen a mértékegységek is, így csak a keresett arányszámunk maradt).
Tehát - láthatjuk, hogy - az elektronok közötti elektromos kölcsönhatás több mint 42 nagyságrenddel nagyobb, mint a köztük ható gravitációs erő. Így már érthető, hogy a -nagynak tűnő- Föld gravitációs erejének hatására, miért nem kezdünk zuhanni a Föld középpontja felé, miért tudja ezt megakadályozni a talpunk, és a talaj azonos töltésű részecskéi között ható taszító erő.

Beépített blokkok száma: 4

Egy blokk összefoglaló adatai:

névleges teljesítmény:	440 MW
ideális állapotra vonatkozó bruttó körfolyamat hatásfok :	31,83%
villamos összfogyasztás	5,4%
állandósult ciklusban átlagos körülmények között kiadható villamos energia	2,782x106 MWh
állandósult ciklusban ideális körülmények között effektív kiégetési óra szám:	7.000 h

Reaktor

típus:	VVER 440-V-213
hőteljesítmény:	1375 MW
hűtőközeg mennyiség	43.000 m3/h
hűtőközeg nyomása:	125 kp/cm2
hűtőközeg átlagos felmelegítése	28 Co
kilépő hűtőközeg átlagos hőmérséklete	295 Co
aktív zóna U-töltete	42 t
kötegek száma	349 db
ebből fűtőelem köteg	312 db
fűtőelemek száma a kötegben:	126 db
üzemanyag tabletta anyaga	UO2
urándúsítás U 235 izotópban:
első töltet	%1,6/2,4/3,6
utántöltet	%2,4/3,6
átlagos kiégetési szint	28,6 MWnap/kgU
szabályzókötegek száma	37 db
szabályzóköteg csoport száma	6 db

Turbina

mennyiség blokkonként	2 db
felépítés	egy nagynyomású ház
	két kisnyomású ház
névleges teljesítémény	220 MW
fajlagos hőfogyasztás	2670 kcal/kWh
gőznyomás	44 kp/cm2
gőzhőmérséklet	255 Co
megcsapolások száma:	8 db
kondenzátorok száma	4 db
kondenzátor nyomás:	0,036 kp/cm2
kondenzvíz hőmérséklet	26,4 Co

Gőzfejlesztő

mennyiség blokkonként	6 db
hőátadó felület	2510 m2
gőzteljesítmény	452 t/h

Generátor

mennyiség blokkonként	2 db
hatásos teljesítmény	220 MW
hatásfok	98,6%
fázistényező (cos- φ)	0,85
kapocsfeszültség:	15,75 KV
állórész hűtése tekercs	H2O
állórész hűtése vastest	H2
forgórész hűtése	H2

BWR:
Forralóvizes reaktor

PWR:
Nyomottvizes reaktor

Sugárdózisok (millisievert)

0,01	fogröntgen
2,5	átlagos éves sugárdózis
7	mellkasröntgen
100	megnől a rák veszélye
350	Csernobil lakóit ért sugárzás
700	hajhullás 3 héten belül
3000	50%-os a túlélési esély
6000	1 hónapon belül meghalnak
10000	2 héten belül meghalnak