Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Засвоїти матеріал навчальної програми
|
|
Поняття про природу електропровідності в розчинах електролітів. Електропровідність різних біологічних рідин. Застосування кондуктометрії в медицині. Механізм виникнення електродних потенціалів. Мембранний потенціал.
Блок інформації:
Електрохімія – розділ фізичної хімії, в якому вивчають фізико – хімічні властивості розчинів, що містять заряджені частинки – йони та виникнення потенціалів. Електрохімічні явища супроводжують більшість, якщо не всі, біологічних процесів: скорочення м´ язів і серця, проведення нервового імпульсу тощо. Електрохімічні явища використовують як для діагностики, так і лікування хвороб. Електропровідність – здатність речовин проводити електричний струм під дією зовнішнього електричного поля. У металах (провідниках першого роду) електропровідність забезпечують електрони, в розчинах електролітів (провідниках другого роду) – іони. Електропровідність розчинів електролітів L виражається як величина, зворотна електричному опору: L = 1/R (Ом–1). Біологічні системи мають різний ступінь електропровідності. Тому метод визначення електропровідності біологічних систем широко застосовується для вирішення діагностичних та дослідницьких задач.
| Тканина або рідина | Питомий опір, Ом·м |
| Спинномозкова рідина | 0, 55 |
| Кров | 1, 66 |
| М΄ язи | |
| Мозкова і нервова тканини | 14, 3 |
| Жирова тканина | 33, 3 |
| Суха шкіра | 105 |
| Кістка | 107 |
Метод фізико-хімічного дослідження, оснований на вимірюванні електричної провідності розчинів, називається кондуктометрією. Методи кондуктометрії застосовують для швидкого визначення клінічного стану організму. Так, у нормі питома електропровідність сечі людини знаходиться у межах 165–299 см∙ м-1. При захворюваннях нирок (нефрит, нефросклероз) електропровідність сечі знижується до 86-138 см∙ м-1. У хворих на діабет електропровідність сечі також знижена (90-144 см∙ м-1) у наслідок збільшення вмісту цукру. Зниження електропровідності крові спостерігається при пневмоніях, діабеті та жовтусі.
Мембранний потенціал.
Мембранним називають потенціал, що виникає в результаті йонного обміну між мембраною, яка вибірково пропускає іони певного знака, і навколишнім розчином.
Мембранний та дифузійний потенціали виникають у клітинах рослинних і тваринних організмах і спричиняють утворенню різних біопотенціалів і біострумів. Мембранний потенціал Е для певного іона, наприклад для калію, можна обрахувати за рівнянням Нернста, що має наступний вигляд:
,
де R — універсальна газова стала, Т — абсолютна температура (по шкалі Кельвіна), z — заряд іона, F — число Фарадея, [K+]o, [K+]i — концентрація калію зовні та всередині клітини відповідно.
Рівняння Нернста виражає залежність електродного потенціалу від температури та активності йонів. Як відомо, нервова клітина людини складається з тіла клітини та одного довгого відростка, який називається аксоном. Різна концентрація йонів по обидва боки мембрани нервової клітини спричинює виникнення мембранного потенціалу спокою. Потенціал спокою різних клітин становить -50…- 100 мВ. Якщо нервову клітину подразнювати, то мембрана клітини стає більш проникненню для йонів Натрію, ніж для Калію, Йони Натрію починають проникати всередину клітини, і внутрішня обкладка клітини набуде позитивного заряду, а зовнішня – негативного, що зумовлює зміну потенціалу до приблизно + 50 мВ. Таким чином, упродовж короткого часу (приблизно 10-4 с) мембранний потенціал змінюється з від΄ ємного на додатний (від -75 до +50 мВ). Така різка зміна мембранного потенціалу відповідає виникненню потенціалу дії.Отже, в основі виникнення біопотенціалів лежить калій – натрієвий механізм. Натрій – калієва помпа (насос) здатна генерувати кілька сотень тисяч потенціалів дії. Потенцали дії створюють струм, тому два електроди, прикладені до різних ділянок тіла, реєструють різницю потенціалів. Вимірювання електродних потенціалів покладено в основу таких важливих діагностичних методів, як електрокардіографія, електроенцефалографія, електроміографія. Дія електричного струму на організм людини. Проходження постійного електричного струму крізь тканини організму супроводжуються цілою низкою фізіологічних явищ. Під дією постійного електричного струму збільшується швидкість руху крові і лімфи, прискорюється обмін речовин і енергії в тканинах організму, поліпшується кровопостачання в окремих органах тіла, прискорюються процеси відтоку продуктів розпаду й регенерації ушкоджених тканин. Постійний струм використовують з лікувальною метою. Метод лікування за допомогою постійного струму малої сили (до 50 мА) називають гальванізацією. Під час гальванізації на ділянку тіла, що підлягає лікуванню, накладають дві прокладки, змочені фізіологічним розчином, або водою, та щільно притискують до тіла електродами. При гальванізації під час проходження електричного струму крізь тканини організму в клітинах відбувається зміна звичної концентрації йонів. Функціональний стан клітини змінюється, чим зумовлюється терапевтична дія постійного струму. Одним з різновидів гальванізації є електрофорез – електролітичне введення лікарських речовин в організм через шкіру або слизові оболонки за допомогою електричного струму. В цьому випадку прокладки змочують розчином лікарської речовини. Струм силою понад 50 мА небезпечний для життя людини. Мінімальна напруга, безпечна для людини, становить 50 В. За вищої напруги може статися ушкодження тканин.
Завдання для позаудиторної самостійної роботи:
Дати письмові відповіді на завдання:
1. Як поділяються усі речовини за здатністю проводити електричний струм? Які бувають провідники струму? 2. Що таке електрична провідність і як називається метод її вимірювання? 3. Як застосовують кондуктометричні методи аналізу в біологічних і клінічних дослідженнях? 4. Що виражає рівняння Нернста? 5.Схарактеризуйте мембранний (спокою і дії) потенціал, його виникнення та значення в медицині.6. Що покладено в основу діагностичних методів захворювання? 7. Схарактеризуйте методи лікування за допомогою електричного струму.
Зміст і методика проведення аудиторного заняття
План проведення заняття
1. Дати відповіді на питання вихідного рівня знань: 1. Як поділяються усі речовини за здатністю проводити електричний струм? Які бувають провідники струму? 2. Що таке електрична провідність і як називається метод її вимірювання? 3. Як застосовують кондуктометричні методи аналізу в біологічних і клінічних дослідженнях? 4. Що виражає рівняння Нернста? 5.Схарактеризуйте мембранний (спокою і дії) потенціал, його виникнення та значення в медицині.6. Що покладено в основу діагностичних методів захворювання? 7. Схарактеризуйте методи лікування за допомогою електричного струму.