Електропровідність біологічних тканин ірідин
Багато біологічних середовищ (кров, спинномозкова рідина та інші) є електролітами. Як відомо, носії струму в електролітах - це позитивні і негативні іони, які виникають у результаті електролітичної дисоціації. Якщо густину струму для позитивних і негативних іонів згідно з (2.31) визначити як:
то загальна густина струму
де - відповідно концентрації та швидкості позитивних і негативних іонів.
Припустимо, що кожна нейтральна молекула дисоціює на два іони. Тоді концентрації позитивних та негативних іонів будуть однаковими п+ = п_ - а п, де а - коефіцієнт електролітичної дисоціації, п - число нейтральних молекул розчиненої речовини в одиниці об'єму. Звідси маємо:
(2.35)
Швидкість впорядкованого руху іонів прямо пропорційна до напруженості поля
(2.36)
Коефіцієнт пропорційності b називається рухливістю носіїв. Рухливість b чисельно дорівнює швидкості впорядкованого руху в полі з напруженістю :
Величина рухливості залежить від заряду носія його маси т, а також від часу вільного пробігу Значення рухливості для деяких іонів подані в табл. 2.3.
Таблиця 2.3.
Для іонів різного знака тоді для густини струму отримаємо
(2.37)
Порівнявши (2.37) з (2.34), бачимо, що питома електропровідність для електролітів:
(2.38)
Видно, що провідність зростає відповідно до зростання коефіцієнта дисоціації, концентрації молекул електроліту, заряду носіїв, рухливості іонів Із зростанням температури питомий опір електролітів зменшується. Це відбувається, по-перше, завдяки збільшенню коефіцієнта дисоціації з ростом температури; по-друге, завдяки зменшенню в'язкості рідин, в результаті чого збільшується рухливість іонів.
Визначення електропровідності біологічних тканин -непросте завдання. При цьому доводиться враховувати цілий ряд специфічних особливостей. Основу характерних лише для живих об'єктів властивостей (збудливість, скорочуваність) становлять ефекти, що мають електричну природу. Тому, опір живих клітин і тканин чутливий до дії електричного струму, особливо чутливі легко збудливі тканини: нерви і м'язи, а це означає, що при вимірюваннях потрібно використовувати досить низькі напруги. Електропровідність окремих ділянок залежить від опору шкіри і підшкірного шару в місцях накладання електродів. Опір шкіри, в свою чергу, визначається віком, товщиною, пітливістю тощо. Біологічні тканини мають досить неоднорідну електропровідність. В них складним чином чергуються ділянки з високою провідністю (біологічні рідини) і низькою (шкіра, кісткова і жирова тканини, мембрани клітин та клітинних органоїдів). Значення опору окремих тканин і рідин постійному струмові наведені в табл. 2.4.
Вимірювання електропровідності (кондуктометрія) широко використовується при вивченні процесів, які відбуваються в живих клітинах і тканинах під час зміни фізіологічного стану в результаті дії деяких хімічних речовин, а також за умови патологічних процесів. За динамікою зміни електричного опору шкіри судять про так звані шкірно-гальванічні реакції, в яких відображаються емоції, втома та інші стани організму. В області рефлексотерапії вимірюють електричний опір для знаходження "активних точок". З року в рік арсенал досліджень електричних властивостей біологічних тканин невпинно зростає.
Таблиця 2.4.
Особливо цікавою і складною задачею є дослідження електричних властивостей клітини. Не так давно вдалося виміряти електричний опір плазматичних мембран різних клітин. Будемо позначати опір одиниці мембранної поверхні незалежно від її товщини /, яку інколи неможливо виміряти точно (наприклад, при визначені трансмембранного опору), тобто - електроємність одиниці мембранної площі. Значення для різних біооб'єктів наведені в табл. 2.5.
Таблиця 2.5.
Від величин та суттєво залежать основні фізіологічні властивості клітинних структур, наприклад, швидкість поширення збудження, проникність мембрани тощо.
Дата добавления: 2015-03-03; просмотров: 3495;