- •1.Биофизика как наука. Определение, предмет, основные разделы.
- •2. Структурные основы цитоплазматической мембраны её биологическое значение.
- •3. Физические параметры, влияющие на формирование структуры и функции мембраны. Физические свойства мембраны как фазы (формула – электростатической ёмкости).
- •4. Трансмембранный перенос веществ. Пассивный перенос веществ через биомембраны. Основные механизмы пассивного транспорта.
- •5. Основное уравнение диффузии веществ через мембрану (электродиффузное уравнение Нернста-Планка и уравнение Фика). Транспорт веществ через поры (уравнение).
- •8. Диффузный и равновесный потенциалы, механизм формирования потенциалов и их величины (уравнение Гендерсона и Нернста).
- •9. Стационарный потенциал Гольдмана-Ходжкина, механизм формирования и его величина (уравнение Гольдмана-Ходжкина-Катца).
- •10. Электрогенез потенциала действия (графическое изображение, характер направления ионных потоков).
- •11. Понятие авс и их свойства. Распространение волн возбуждения по нервному волокну.
- •12. Модель распространения возбуждения в сердечной мышце. Трансформация волн возбуждения в сердце.
- •13. Характеристики электрического поля точечного заряда (напряжённость, силовые линии, потенциал, эквипотенциальные поверхности).
- •14. Диполь. Характеристика поля диполя (распределение силовых линий, дипольный момент, потенциал диполя).
- •15. Понятие токового диполя. Его потенциал.
- •16. Электрическая модель сердца: а) эквивалентный электрический генератор сердца; б) потенциал поля, создаваемого сердцем; в) модель треугольника Эйнтховена.
- •17. Электропроводность клеток и тканей для цепи постоянного тока. Электрическая поляризация. Виды электрической поляризации.
- •18. Электропроводность клеток и тканей для цепи переменного тока. Импеданс клеток и тканей.
- •19. Исследование биологических объектов с помощью постоянного и переменного электрического тока.
- •20. Структурные и функциональные особенности скелетной мышцы. Модель скользящих нитей.
- •21. Механические свойства мышц.
- •22.Уравнение Хилла. Работа одиночного сокращения.
- •23. Термодинамическая оценка работы мышцы. К.П.Д.
17. Электропроводность клеток и тканей для цепи постоянного тока. Электрическая поляризация. Виды электрической поляризации.
При приложении постоянной разности потенциалов к тканям организма в них наблюдается два явления:
1) Постоянный электрический ток в проводящих тканях;
2) Различные виды поляризации в диэлектрических тканях. Величина тока в тканях определяется по закону Ома для участка цепи, однако для электролитов, а следовательно и биообъектов, закон имеет своеобразный вид: I = , гдеU – приложенное к участку ткани напряжение, R – активное сопротивление этого участка, - ЭДС поляризации, которая возникает в результате поляризационных явлений как на электродах, так и внутри ткани на полупроницаемых и непроницаемых для ионов перегородках. ЭДС поляризации со временем возрастает, а ток в тканях уменьшается и при длительном воздействии становится равным нулю. В диэлектриках заряды связаны, однако они перемещаются при наложении внешнего электрического поля внутри микроструктуры: атома, молекулы, клетки или в пределах границы проводящей и непроводящей среды. Для каждого вида поляризации характерно своё время релаксации τ. Время релаксации – это время, в течении которого поляризация увеличивается от нуля до максимума, с момента приложения внешнего напряжения.
Виды поляризации:
1) При электронной деформации под действием внешнего электрического поля происходит деформация электронных орбиталей атомов, ориентированных вдоль поля.
Время релаксации =10-16-10-14 c.
2) При ионной поляризации происходит смещение ионов в кристаллической решётке вдоль направления электрического поля.
Время релаксации =10-8-10-3 c
3) Дипольно-ориентационная поляризация происходит в структурах, в которых имеются полярные молекулы – диполи, ориентированные хаотично. Под действием электрического поля они выстраиваются вдоль поля.
Время релаксации =10-13-10-7 c
4) При микроструктурной поляризации происходит перераспределение ионов в результате электрического поля на различных полупроницаемых и непроницаемых для ионов перегородках. В результате этого возникает структура, подобная гигантской поляризованной молекуле.
Время релаксации =10-8-10-3 c
5) Электролитическая поляризация возникает между электродами, опущенными в электролит. Ионы, подходящие к электродам, не полностью успевают нейтрализоваться по причине вторичных реакций на электродах и неодинаковой подвижности ионов. В результате, вокруг каждого электрода возникает облако зарядов противоположного знака, что ведёт к образованию поля, направленного противоположно внешнему и постепенному уменьшению тока, проходящего через электролит.
Время релаксации =10-3-102 c
6) Поверхностная поляризация возникает на образованиях, имеющих ДЭС. Ионы дисперсионной части двойного электрического слоя связаны с атомами поверхности и не являются свободными. Диффузузионный слой образуется за счёт притяжения ионами дисперсионного слоя. При приложении внешнего поля происходит частичное смещение ионов обеих слоёв, образуются так называемые наведённые диполи.
Время релаксации =10-3-1 c
Все рассмотренные явления поляризации в той или иной степени присущи биологическим объектам. При приложении внешнего поля в тканях индуцируется противоположно направленное поле за счет поляризационных явлений, которое уменьшается внешнее поле и обуславливает высокое удельное сопротивление тканей постоянному току.