Электропроводность крови уменьшается в процессе свертывания

Электрический ток и электрическая проводимость тканей широко используется не только для диагностики, но и в лечебной практике. На электрической проводимости основаны такие физиотерапевтические методы лечения, как ионофорез, электростимуляция, диатермия, ультравысокочастотная терапия и т.д.

13.. Представления об окислительно–восстановительных потенциалах необходимы для изучения окислительно–восстановительных процессов в организме.

Биологическое окисление является основным источником энергии в организме и имеет многоступенчатый характер. В организме окислительно–восстановительные реакции могут осуществляться путем переноса либо электронов, либо электронов и протонов одновременно. Большинство биохимических окислительно–восстановительных реакций протекает с участием ионов водорода. Например, окисление молочной кислоты до пировиноградной можно описать следующим уравнением:

СН3 – СН – СООН=СН3 – С – СООН + 2Н⁺+2е

OHOH

Молочн.к-та Пировиногр.к-та

Окислительно–восстановительный потенциал для этой системы будет зависеть не только от соотношения концентраций пировиноградной (окисленная форма) и молочной (восстановленная форма) кислот, но и от концентрации ионов водорода:

Окислительно–восстановительные потенциалы биологических систем представляют большой интерес. Последовательность окислительно–восстановительных реакций в организме определяется уровнями потенциалов окислительно–восстановительных систем. Окислительно–восстановительные процессы происходят при окислении субстратов в митохондриях.Они образуют систему клеточной дыхательной цепи, с помощью которой происходит эстафетная передача электронов и катионов водорода от субстрата молекулам кислорода, доставленным гемоглобином к клетке.

Каждый компонент клеточной дыхательной цепи – участник окислительно–восстановительного процесса – характеризуется определенным значением окислительно–восстановительного потенциала. Стандартные окислительно–восстановительные потенциалы берутся в стандартных

биологических условиях, т.е. при 370С и в растворах с рН=7,4. Стандартные окислительно–восстановительные потенциалы (Е0) биологической дыхательной цепи приведены в таблицах.

Изменение окислительно–восстановительного потенциала в виде небольших перепадов и свободной энергии – небольшими порциями имеют, видимо, биологический смысл, состоящий в том, что эффективность использования энергии при этом возрастает по сравнению с однократной разностью потенциалов между субстратом и кислородом. Энергия, выделяемая в процессах биологического окисления, накапливается в клетках за счет синтеза молекул аденозинтрифостфата АТФ.Протекание многих биологических процессов связано с изменением концентраций ионов в клетках и тканях живых организмов. Неравномерное распределение ионов в какой–либо жидкой среде обычно приводит к возникновению диффузионного потенциала.

Диффузионным называется потенциал, возникающий на границе раздела двух растворов, содержащих один и тот же электролит различной концентрации вследствие различия в подвижности их катионов и анионов.

Рассмотрим процесс, протекающий на границе двух растворов соляной кислоты разной концентрации. При соприкосновении растворов ионы Н+и Cl^–из более концентрированного раствора благодаря диффузии будут перемещаться в разбавленный раствор. Поскольку известно, что подвижность ионов Н+значительно больше, чем ионов Cl ^–, то в разбавленный раствор в единицу времени ионов Н+переместится больше, чем ионов Cl^–. В результате этого разбавленный раствор у поверхности раздела зарядится положительно за счет более быстрых ионов (Н⁺), а концентрированный – отрицательно за счет медленных ионов (Cl^–). Т.о., на границе раздела двух растворов HClобразуется двойной электрический слой, который постепенно движется в сторону разбавленного раствора и существует до тех пор, пока концентрации ионов не выравнятся по всему объему.Величина диффузионного потенциала ЕДобычно невелика и не превышает 0,1 В. если подвижности катионов и анионов близки, то ЕД→ 0. В биологических системах диффузионный потенциал проявляется при механическом повреждении клеток. Из места повреждения ионы перемещаются в межклеточную жидкость, за счет чего возникает диффузионный потенциал.

Мембранный потенциал. Величина диффузионного потенциала на границе двух растворов постепенно уменьшается в результате выравнивания концентраций. Стабилизировать потенциал, возникающий на границе раздела жидкость – жидкость можно, если соприкасающиеся растворы разделить мембраной с избирательной проницаемостью (полупроницаемой). Такая мембрана способна избирательнопропускать те или иные ионы и молекулы, в результате чего возникает мембранный потенциал Е_м= где С1и С2– концентрации ионов по разные стороны мембраны; С2>С1.

14. По современным представлениям биопотенциалы по своей природе являются мембранными.

Причиной возникновения биопотенциалов является неравномерное распределение ионов калия и натрия между содержимым клетки и окружающей средой. Содержание ионов калия внутри клеток в 20–40 раз выше, чем в околоклеточной жидкости. Содержание ионов натрия, наоборот, в 10–20 раз выше в межклеточной жидкости, чем в клетке. Внутри клетки существует высокая концентрация крупных анионов, главным образом белков А–, которые не способны проникать через мембрану (или проникают через нее очень медленно) и поэтому являются фиксированным компонентом внутри клеток. Чтобы уравновесить заряд этих анионов необходимо равное количество катионов. Благодаря действию Na / K насоса этими катионами в основном оказываются ионы калия.

Через клеточную мембрану ионы K⁺и Na⁺ самопроизвольно передвигаются по ионным каналам в соответствии с градиентом концентраций. В состоянии покоя в мембране в основном открыты каналы для прохождения ионов К⁺и практически закрыты натриевые каналы. При возбуждении наоборот: открыты главным образом каналы для ионов Na⁺и почти полностью закрыты для ионов K+. Таким образом, проницаемость клеточной мембраны для ионов K⁺и Na⁺зависит от ее состояния – покой или возбуждение. Избирательная проницаемость клеточной мембраны и разница в концентрации ионов Na⁺и K⁺по обе стороны от нее приводят к установлению мембранного потенциала. В покое ионы К⁺из внутриклеточного раствора переходят через клеточную мембрану в наружный раствор. При этом наружная поверхность мембраны заряжается положительно за счет перешедших ионов К⁺, а внутренняя поверхность – отрицательно за счет избытка органических анионов, оставшихся внутри клетки. В результате этого на мембране возникает разность потенциалов. Внутриклеточный отрицательный заряд препятствует выходу из клетки новых ионовкалия, а те ионы, которые все же выйдут из клетки, еще больше увеличат заряд на мембране. Таким образом, возникает мембранный потенциал покоя ЕП.

Потенциалом покоя называется мембранный потенциал, возникающий между внутренней и наружной сторонами клеточной мембраны, находящейся в невозбужденном состоянии.

Определить потенциал покоя можно с помощью двух микроэлектродов, вводимых внутрь клетки и в наружный раствор. Измеренная величина E_n для разных клеток лежит в пределах от –70 до –90 мВ. Знакминус говорит о том, что внутренняя поверхность мембраны заряжается отрицательно по отношению к наружной. Величину потенциала покоя можно рассчитать по уравнению Нернста для

концентрационной цепи:

Е_п= *ln* где индексы кл. и внекл. соответственно означают «клетки» и «внеклеточной жидкости».