31. Биоэлектрические потенциалы. Потенциал покоя. Механизм генерации потенциала действия.
Биоэлектрический потенциал – разность потенциалов между двумя точками живой ткани, определяющая ее биоэлектрическую активность. Биопотенциал имеет мембранную природу.
Потенциал покоя – разность потенциалов между цитоплазмой и окружающей средой в нормально функционирующей клетке.
Потенциал, определяемый данной формулой,называют равновесным потенциалом. Расчеты, выполненные по этой формуле, существенно расходятся с экспериментальными данными при низких концентрациях К+. Это указывает на то, что «калиевая» теория потенциала несовершенна.
Причина отклонения равновесного потенциала от опытных данных заключается в проницаемости мембраны и для других ионов, которые вносят свой вклад в образование мембранного потенциала. Основной вклад в суммарный поток зарядов, а следовательно, в создание и поддержание потенциала покоя, помимо К+, вносят ионы Na+, Cl-. Суммарная плотность потока этих ионов с учетом их знаков равна
Знак « – » перед JCl- указывает на отрицательный заряд.
В стационарном состоянии (когда параметры системы не изменяются) суммарная плотность потока равна нулю, т.е. число различных ионов, проходящих в единицу времени через мембрану внутрь клетки, равно числу ионов, выходящих из клетки через мембрану: J = 0
Общее изменение разности потенциалов между клеткой и средой, происходящее при пороговом и сверхпороговом возбуждении клеток, называется потенциалом действия.
Потенциалы действия обеспечивают проведение возбуждения по нервным волокнам и инициируют процессы сокращения мышечных и секреции железистых клеток.
Формирование потенциала действия обусловлено двумя ионными потоками через мембрану: поток ионов натрия внутрь клетки приводит к перезарядке мембраны, а противоположно направленный поток ионов калия обусловливает восстановление исходного потенциала покоя.
Потоки приблизительно равны по величине, но сдвинуты во времени. Благодаря этому сдвигу во времени и возможно появление потенциала действия.
Потенциал действия, возникнув в одном участке нервной клетки, быстро распространяется по всей ее поверхности.
Распространение потенциала действия обусловлено возникновением локальных токов, циркулирующих между возбужденным и невозбужденным участками клетки.
32. Переменный ток. Полное сопротивление в цепи переменного тока. Импеданс тканей организма. Дисперсия импеданса.
Переменным называется ток, мгновенные значения которых периодически изменяются по величине и направлению.
Переменный ток представляет собой вынужденные электромагнитные колебания, которые возникают при подключении какого-либо прибора к сети переменного напряжения:
В цепи постоянного тока отношение напряжения к силе тока называется сопротивлением участка цепи (R = U/I). Аналогично вводят понятие сопротивления и для цепи переменного тока. Его величина обозначается буквой Х.
Сопротивление участка цепи в сети переменного тока равно отношению амплитудного значения переменного напряжения на этом участке к амплитудному значению силы тока в нем:
Максимальное значение переменного тока (Imax) и его начальная фаза зависят от свойств элементов, входящих в электрическую схему прибора. Рассмотрим протекание переменного тока по таким элементам.
Импеданс – это полное сопротивление цепи переменного тока.
Импеданс электрический живых тканей – Z, где
Z = R + Xc + Ri, где R – резистанс (электрическое сопротивление живых тканей),
Xc – сопротивление емкостное живых тканей,
Ri – сопротивление индуктивное живых тканей (в живых тканях мало, и поэтому практически не учитывается),
Зависит от степени жизнедеятельности (повреждения) живой ткани и отражает широкий круг электромагнитных процессов, в том числе и индуктивных, в биологических объектах, служит показателем уровня обмена (жизнеспособности) ткани:
- в трансплантологии (для оценки жизнеспособности тканевых трансплантатов);
- в хирургии (для определения зоны некроза ткани).
Импеданс кожных покровов сильно зависит от эмоций, влажности кожи.
Дисперсия импеданса живых тканей – зависимость импеданса живых тканей (биологических систем) от частоты переменного тока (с ростом частоты внешнего переменного тока уменьшается импеданс живых тканей).