Биоэлектрлік потенциалдар теориясы

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 7 бет
Таңдаулыға:

Биоэлектрлік потенциалдар теориясы.
Биоэлектрлік потенциалдар деп жануарлардың, адамдардың тканінде,
клеткаларында пайда болатын потенциалдар айырмасын айтамыз. Биоэлектрлік
потенциалдар өсімдіктерде де пайда болады. Тірі организмдегі потенциалдар
айырмасының қалай пайда болатынын түсіну үшін еретінділердегі
патенциалдардың қалай пайда болатынын қарастыра кетейік.
Ерітінділерде пайда болатын патенциалдар электронды және ионды болып екіге
бөлінеді. Айталық, еретіндіге мыс және мырыш (цинк) салынған екен десек.
Мыс еріген кезде бос электронды және ионды бөліп шығарып, өзі оң
зарядталса, мырыш ол электрондарды қабылдайды да теріс зарядталады. Сөйтіп,
ерітіндіде потенциалдар айырымы пайда болады. Ерітінділердегі иондардың
әсерінен пайда болатын потенциалдарды ион типті потенциалдар деп атайды.
Ион типті потенциалдар диффузиялық, мембраналық және фазааралық болып үшке
бөлінеді.
Диффузиялық потенциалдар концентрациялары: әр түрлі екі ерітіндінің
шекарасында байқалады. Айталық, бір ыдысқа әр түрлі концентрациялы екі
ерітінді құйылған делік. Анығырақ болу үшін тұз қышқылын алайық (HCl –
соляная кислота). Осыдан екі түрлі концентрация жасайық та, оларды ортасы
қалқамен бөлінген бір ыдысқа құялық. Сонда иондар концентрациясы жоғары
ерітіндіден концентрациясы төмен ерітіндіге қарай қозғала бастайды. Иондар
диффузиясының жылдамдығы олардың қозғалғыштығына тікелей байланысты болады.
Хлор ионының қозғалғыштығы – 65,5 см² · Омˉ¹ Г – экв, ал сутегі ионының
қозғалғыштығы –315 см² · Омˉ¹ Г – экв. Сутегі ионы хлор ионына қарағанда
тезірек қозғалады екен.
Олай болса, оң зарядталған сутегі ионы ыдысты бөліп тұрған қалқаның бір
жағына жиналады да, теріс зарядталған хлор ионы қалқаның екінші жағына
жиналады. Сөйтіп, қалқаның бір жағы оң зарядталған иондардан, екінші жағы
теріс зарядталған иондардан тұрады. Сөйтіп диффузиялық потенциалдар
айырмасы пайда болады (79-сурет). Ол Гендерсон формуласымен анықталады:

Eдиф·=Uк-Uа . RT ln С1
Uк+Uа ZF С2

Мұндағы Uк, Uа – катион мен анионның қозғалғыштығы (см²B), Т – Кельвин
шкаласындағы температура, R– универсал газ тұрақтысы, С1,С2– сұйық
концентрациясы , иондар валенттілігі.
Натурал логарифмді (ln) ондық логарифммен (log) ауыстырып ерітінді
температурасы Т=290 К деп алсақ (ол Цельсий шкаласында t=17ºС тең), онда
Гендерсон формуласы мынандай ықшам түрге енеді:

Eдиф·=Uк-Uа 0,058 log С1
Uк+Uа С2
формуладан көріп отырғанымыздай, электролит концентрациялары және иондардың
қозғалғыштығы белгілі болса, онда оп-оңай диффузиялық потенциалдар
айырмасын тауып алуға мүмкіндік бар екен.
Енді ыдыстағы қалқаның орнына мембрана орналастырайық. Мембрана өзі
арқылы әр түрлі иондарды түрліше өткізіп тұрады. Айталық, мембрана сутегі
ионын өзі арқылы өткізіп жіберсе, ал хлор иондарын өткізбейді делік (80-
сурет). Сонда мембранананың оң жағы оң зарядталады да, сол жағы теріс
зарядталады.
Сонда хлор иондарының қозғалғыштығы И а =0 болады да, (1) формула мына
түрге енеді:
E‗ RT ln С1

ZF С2

формула Нерист теңдеуі деп аталады.
Енді мысал келтірейік. Клеткалардың цитоплазмасында және сыртқы ортада
негізінен калий (К¯) натрий (Na‾), хлор (Cl‾) иондары және аминқышқыл
аниондары (R‾) жүреді. Айталық, клетканың ішінде калий, хлор және
аминқышқыл аниондары, ал клетканың сыртында калий (К¯), хлор (Cl‾) иондары
бар екен делік. Калий және хлор иондары мембрананың ішкі және сыртқы жағына
еркін өтіп жүретін болса, аминқышқыл иондары клетканың ішінде қалып қояды.
Мембрананың ішкі және сыртқы жағындағы иондардың концентрациясының
көбейтіндісі біріне-бірі тең болады да, оны Доннан тепе-теңдігі деп атайды,
яғни:

[Ki‾] · [Cli‾] = [Kс‾] · [Clс‾] немесе [Ki‾] ‗ [Clс‾]

[Kс‾] [Cli‾]
Мұндағы Ki‾, Cli‾ ― мембрананың ішіндегі калий және хлор иондары, ал
Kс‾, Clс‾ ― мембрананың сыртындағы калий және хлор иондары. Сонда Нернст
теңдеуі былайша өрнектеледі:

Eм‗ RT ln [Ki‾] ‗ RT ln
[Clс‾]
ZF
[Kс‾] ZF [Cli‾]

Есептеулерге қарағанда иттің бұлшық етінің мембраналық потенциялы Е=1-
3мВ (милливольт), құс қанатының бұлшық етінің мембраналық потенциялы 80-90
мВ, ал құрбақаның құйымшақ жүйкесінің мембраналық потенциялы 20-30 мВ.
Фазааралықпотенциалдар араласпайтын екі сұйықтық шек арасында
потенциалдар пайда болады. Клетканың цитоплазмасын көп фазалы
микрогетерогенді жүйке деп қарастыратын болсақ, онда фазалар шекарасында
потенциалдар айырмасы пайда болады. Оны фазааралық потенциалдар деп атайды.
Бұл потенциалдардың шамасы Гендерсон формуласымен анықталады.

Биопотенциалдардың қолданылуы
Организмде әр түрлі клеткалар, тканьдер қызмет атқарады. Олардың электр
активтілігі электр өрісінің пайда болуына мүмкіндік жасайды. Оны жоғарыдағы
әдіспен өлшейді. Осы патенциалдар айырмасының уақыт бойынша өзгеруін
электрограмма дейді. Бұл электрограмманы дененің қай органның шығарып
тұруына байланысты әр түрлі атайды. Жүректің биопатенциалдарының уақыт
бойынша өзгеруін электрокардиограмма (ЭКГ), бұлшық ет биопотенциалының
уақыт бойынша өзгеруін электромиограмма (ЭМГ), ал ми қабығының
биопотенциалының уақыт бойынша өзгеруін электроэнцефалограмма (ЭЭГ)
делінеді.
Жүректегі электр құбылыстарын дәйекті түрде осы ғасырдың басында В.
Эйнтговен, А.Ф. Самойлов зерттей бастады.
Жүректі ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.