С.Лек №3.Електричні властивості клітин


Лекція №3
Тема. Електричні властивості клітин, тканин і органів та деякі методи реєстрації медичної і біологічної інформації
Види потенціалів. Біоелектричні потенціали зумовлені потенціалами, що переважно виникають внаслідок нерівномірного розподілу іонів. Такими потенціалами є дифузійні, мембранні та фазові.
Дифузійні потенціали виникають на межі двох середовищ з різною рухливістю іонів або на межі двох розчинів одного й того ж електроліту з різною концентрацією.
Якщо ці два розчини розділені між собою мембраною, тобто поруватою перегородкою, проникною лише для іонів одного виду, то біопотенціали називають мембранними. Причиною виникнення таких біопотенціалів може бути різниця в діаметрах іонів, внаслідок чого великі іони не пройдуть через пори мембрани. Можливе також електричне відштовхування іонів одного знаку зарядженими кінцями дипольних молекул, що розміщені на поверхні мембран.
Фазові потенціали виникають на межі двох фаз, які не змішуються. Такі потенціали виникають у клітинах на межі поділу різних фаз. За величиною вони незначні.
Потенціал спокою.
Різницю потенціалів між зовнішньою та внутрішньою поверхнями мембрани під час фізіологічного спокою клітини називають потенціалом спокою.
Потенціал дії - швидке коливання величини мембранного потенціалу, викликане дією на збудливу клітину електричного або іншого подразників. На рис. 1 показаний потенціал дії нервової клітини, записаний за допомогою мікроелектроду. Якщо до клітини прикладають короткочасний електричний стимул, мембранний потенціал зменшується швидко до нуля. Це відхилення характеризують як фазу деполяризації. Протягом короткого часу внутрішнє середовище клітини стає електропозитивним по відношенню до зовнішньої (фаза реверсії мембранного потенціалу, або овершут). Потім мембранний потенціал повертається до рівня мембранного потенціалу спокою (етап реполяризації)
Електричні властивості біологічних систем.
Кров, цитоплазма та різні тканинні рідини – це розчини електролітів. Наприклад, у плазмі крові міститься 0,32% кухонної солі. Можна було б стверджувати, що такі системи містять багато вільних іонів і завдяки цьому мають велику питому електропровідність. Проте результати досліджень свідчать, що опір цитоплазми, живих клітин і деяких тканин великий. Це можна пояснити тим, що на електричні параметри клітин впливають властивості їхніх мембран (діелектрик). Властивості ж тканин зумовлені властивостями не лише електролітів, а й інших речовин, які входять до складу тканини: жирів, вуглеводів, інших органічних речовин з властивостями діелектриків та напівпровідників. З цієї причини електропровідність різних тканин суттєво відрізняється. Найкраще проводить струм спинномозкова рідина, кров, лімфа, дещо гірше — м'язи, печінка, серцевий м'яз, легенева тканина, найгірше — жирова, кісткова тканини та шкіра (табл. 1).
Клітинна мембрана має діелектричні властивості, тому така система протилежних за знаком зарядів, розділених діелектриком, нагадує своєрідний конденсатор, ємність якого дорівнює:С = ∆q/∆ϕ ,
де ∆q - заряд на поверхні мембрани; ∆ϕ — різниця потенціалів між протилежними поверхнями мембрани.
Закон Ома для біологічних систем записують так: , де Ɛt- е.р.с. поляризації.
ВИДИ ПОЛЯРИЗАЦІЇЗміщення зв'язаних зарядів під впливом електричного поля і виникнення внаслідок цього різниці потенціалів називають поляризацією.
Відомі декілька видів поляризації. Речовини, молекули яких мають симетричну структуру, тобто за відсутності зовнішнього поля центри "тяжіння" позитивних та негативних зарядів збігаються і дипольний момент молекули Р дорівнює нулю, є неполярними діелектриками. Під впливом зовнішнього електричного поля заряди таких неполярних молекул зміщуються в протилежні боки і молекула набуває дипольного моменту, тобто індукується дипольний момент внаслідок деформації електронних орбіт. Така поляризація називається електронною або деформаційною.
Другу групу діелектриків становлять речовини, молекули яких мають асиметричну будову, тобто центри "тяжіння" позитивних і негативних зарядів не збігаються. Молекули таких діелектриків називають дипольними. За відсутності зовнішнього поля дипольні моменти полярних молекул внаслідок теплового руху орієнтовані в просторі хаотично. Якщо ж такий діелектрик розмістити в зовнішньому полі, то сили поля орієнтують диполі вздовж поля. Така поляризація діелектриків називається орієнтаційною або дипольною.
Третій вид поляризації — іонна поляризація діелектриків. Іонна поляризація властива речовинам, молекули яких мають іонну будову (NаСl, КСl). Якщо кристал розмістити в електричному полі, то відбувається деяка деформація кристалічної гратки або відносне зміщення підграток, що і зумовлює виникнення дипольних моментів.
Ступінь поляризації характеризується діелектричною проникністю є, яка вказує на послаблення електричного поля в речовині порівняно з вакуумом:
ε=Е0Еде Е0 — напруженість однорідного поля у вакуумі; Е — напруженість поля в речовині.
Проходження змінного струму в колі описується законом Ома: І=UZ,
де Z - повний опір кола (імпеданс).
У результаті досліджень з'ясовано:
1. Опір біологічного об'єкта при змінному струмі менший, ніж при постійному.
2. Опір зменшується під час збільшення частоти змінного струму до деякого значення, після чого залишається практично сталим. Це явище називається дисперсією імпедансу. Воно зумовлене залежністю ємнісного опору від частоти, а також поляризаційними процесами, які внаслідок інерції іонів послаблюються за високих частот. Опір більшості тканин мінімальний при частотах змінного струму - 106 Гц, а нерва —. - 109 Гц.
3. За певної частоти опір біологічного об'єкта залишається сталим, якщо не змінюється його фізіологічний стан. Внаслідок ушкодження тканини опір її зменшується до певного мінімального значення, яке буде відповідати її відмиранню. Дисперсія імпедансу спостерігається лише в живих тканинах. Після відмирання тканини опір від частоти не залежить
Реоенцефалографія — це метод дослідження мозкового кровообігу, який грунтується на реєстрації пульсових коливань імпедансу головного мозку під час проходження через нього струму високої частоти, але малої сили та напруги. Цим методом визначають стан гемодинаміки, характер пульсового кровонаповнення окремих ділянок головного мозку, стан стінок судин та венозного кровообігу.
ЕЛЕКТРИЧНІ ЯВИЩА В СЕРЦЕВОМУ М'ЯЗІ
Електричний диполь — це система з двох рівних за модулем, але протилежних за знаком точкових зарядів, розміщених на відстані І один від одного.
Характерстикою електричного диполя є дипольний момент: р=ql, де l – вектор, спрямований від від’ємного до додатного заряду.
Диполь створює своє поле. У вакуумі диполь зберігається як завгодно довго, а у провідному середовищі він або екранується або нейтралізується. При під'єднанні до диполя джерела постійного струму він буде зберігатися. Така двополюсна система називається дипольним електричним генератором або струмовим диполем.
Дипольний момент струмового диполя дорівнює:
р = І∙l,де І — сила струму; l — відстань між електродами.
Електрокардіографія (ЕКГ) — дослідження функціонального стану різних відділів серця, його автоматизму, збудливості й провідності графічною реєстрацією зміни електричних потенціалів, які виникають у серцевому м'язі під час його збудження і проведення збудження.
РЕЄСТРАЦІЯ БІОПОТЕНЦІАЛІВ СЕРЦЯ
Електрокардіограма — це графічне зображення зміни сумарного електричного потенціалу, який виникає під час збудження і його проведення в сукупності міокардіальних клітин, за кардіоцикл.
Для запису електрокардіограми використовують електрокардіограф. Він складається із вхідного пристрою, блоку підсилення та реєструючого пристрою.
.Для здійснення ЕКГ звичайно використовують 12 загальноприйнятих відведень: 6 від кінцівок і 6 грудних. Відведення — це різниця потенціалів між двома точками на тілі людини. Перші три стандартні відведення були запропоновані Ейнтговеном. Електроди при цьому накладають так:
відведення, ліва рука (+) і права рука (-);
відведення: ліва нога (+) і права рука (-);
відведення: ліва нога (+) і ліва рука (-)..
КОМПОНЕНТИ НОРМАЛЬНОЇ ЕЛЕКТРОКАРДІОГРАМИ
Форма електрокардіограми під час синхронного запису з різних ділянок тіла різна. Зубці та хвилі електрокардіограми характеризують значення, знак і локалізацію потенціалів серця.
Відрізки на електрокардіограмі, розміщені між зубцями, називають сегментами, а відрізки, що складаються зі сегмента і зубця, — інтервалами.
Діагностичними показниками електрокардіо грам є форма, висота зубців та інтервали між ними. Висоту (амплітуду) зубців вимірюють в мм (мВ). Тривалість сегментів та інтервалів кривої по горизонталі — у частках секунди.
ТЕОРІЯ ЕЙНТХОВЕНА ПРО ГЕНЕЗИЗ ЕКГ
І концепція – серце як електричний диполь (теорія Ейнтховена). Основні положення теорії Ейнтховена.
1. Серце являє собою диполь.
2. Диполь розміщений в однорідному діелектрику, тобто струми в такому середовищі відсутні, і електричне поле розглядається як статичне.
3. Вибір стандартної системи відведень
ІІ концепція – серце як сукупність струмових електричних генераторів, які знаходяться в електропровідному середовищі.

Приложенные файлы

  • docx 16115690
    Размер файла: 30 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий