Биоэлектрлік потенциал
Биологиялық мембрананың ең негізгі атқаратын функциясының бірі – биопотенциалдарды генерациялау мен оларды жеткізіп беру болып табылады. Бұл құбылыс клеткалардың қозу негізінде жүзеге асады, оларға клетка ішінде өтетін процестердің реттелуі, нерв жүйесінің жұмысы, бұлшық еттер жиырылуы мен рецепция жатады. Медицинада органдар мен (ткань) ұлпалардың биопотенциалының пайда болуы нәтижесінде олардың электр өрістерін зерттеу емдеу (диагностика) әдістерінің негізі болып табылады. Оларға электрокардиография, электроэнцефалография, электромиография және т.б. жатады. Ұлпалар мен мүшелерге емдік әсер ету электростимуляция кезінде сыртқы электр импульстары арқылы жүзеге асады. Өмір сүру процесі кезінде жасуша мен ұлпаларда электр потенциалдарының айрымы пайда болуы мүмкін. Олар 2 жолмен өтеді. 1. Бір молекуладан – 2 ші бір молекулаға электрондардың тасымалдануы нәтижесінде тотығу – тұрақтану потенциалы жүреді (окислительно – востановительная). 2. Мембрана арқылы иондардың тасымалдануы яғни иондардың концентрация градиентінің пайда болуы нәтижесінде мембрандық потенциал пайда болады. Организмде тіркелген биопотенциалдар – бұлар негізінен мембрандық потенциалдар. Мембрандық потенциалдар деп цитоплазманың ішкі және сыртқы беттерінің арасында пайда болатын потенциалдар айырмын айтамыз. ∆φМ = φіш - φсырт (1) Биопотенцияалдарды зерттеу негізінен 3 –түрлі жолмен жүзеге асады: 1. Клетка ішілік потенциалдарды өлшеуге арналған Микроэлектродтық әдісі арқылы. 2. Биопотенциалдарды күшейтетін арнайы күшейткіштер арқылы. 3. Зерттеуге қолайлы үлкен клетка таңдалынып алынды – солардың ішінде Кальмар аксонын пайдаланып жүргізілген тәжірбиелер арқылы. Кальмар аксонының диаметрі - 0,5 мм жетеді, бұл омыртқалы жануарлар мен адам аксонынан 100 -1000 есе үлкен. Осы үлкен гиганттық аксонның маңызды физиологиялық қасиеті - оның нерв импульсінің нерв тамырлары арқылы таралуы өте жылдам өтеді. Биофизика үшін Кальмар аксоны биологиялық өте құнды модельдік материал болды, сондықтан құрбақа (Париж), ит (С. Петербург) сияқты ғылымға сіңірген еңбегі үшін оған да ескерткіш орнату туралы ұсыныстар болды. Гиганттық Кальмар аксонына оның ешқандайда құрылымын өзгертпей Микроэлектродтарды енгізуге болды. Шыныдан жасаған микроэлектрод ұш жағы ұзартылған шыны микропипеткаға ұқсас болып келеді. (5.1-сурет)
5.1-сурет. Биопотенциалдарды өлшеудің микроэлектродтық әдісі а) Шыны микропипетка б) Шыны микроэлектрод в) Мембрана потенциалын тіркеу схемасы.
Шыны микроэлектродтық ұшының қалындығына сәйкес келетін Меттал электрод – пластикалық иілгіш болып клетканың мембранасын тесіп өте алмайды, сонымен қатар ол поляризацияиаланады. Электродтың поляризациясынан құтылу үшін поляризацияланбайтын электродтар қолданылады. Мысалы: Сырты AgCl - тұзымен қапталған күміс сым – электрод КCl немесе NaCl – ертіндісіне толтырылған микроэлектродқа батырылды (желатинизированный агар-агаром) (5.1-б-сурет) 2-ші электрод салыстыру үшін клетканың сыртқы бетіне орналастырылды. (5.1-в-сурет) Тұрақты ток күшейткішінен тұратын регистрация – тіркегіш Р – қондырғы – мембрананың потенциалын өлшейді. ∆φМ = φіш - φсырт Микроэлектродтық өлшеу әдісі тек қана үлкен Кальмар аксонының биопотенциалын өлшеп ғана қоймай, сонымен қатар қалыпты өлшемдегі клеткалардың, басқада жануарлардың нервтік талшықтары мен скелеттік бұлшық еттерінде, миокарда клеткаларында биопотенциалдарды өлшеуге қолданылады.
|
