Bioelektrické jevy

Bioelektrické jevy

Počátek studia elektrických jevů vyskytujících se v živých tkáních spadá do 2. poloviny 18. století, kdy bylo zjištěno, že některé ryby (trnuch elektrický, úhoř elektrický) využívají při lovu, omračování a znehybňování kořisti elektrické výboje. Bylo navrženo, že šíření nervového impulsu je tok speciální „elektrické tekutiny“ podél nervu. V letech 1791-1792 Italští vědci L. Galvani a A. Volta byli prvními, kdo podali vědecké vysvětlení fenoménu „živočišné elektřiny“. Svými dnes již klasickými experimenty spolehlivě prokázali existenci elektrických jevů v živém těle. Později byly v rostlinných tkáních objeveny bioelektrické jevy.

Z hlediska moderních představ o bioelektrických jevech je zřejmé, že všechny životní procesy jsou neoddělitelně spjaty s různými formami bioelektřiny. Bioelektrické jevy určují zejména výskyt vzruchu a jeho vedení po nervových vláknech, způsobují procesy kontrakce svalových vláken kosterních, hladkých a srdečních svalů, vylučovací funkci žlázových buněk atd. Bioelektrické jevy jsou základem absorpčních procesů v gastrointestinálním traktu, vnímání chuti a vůně, činnosti všech analyzátorů atd. V živém organismu neexistuje žádný fyziologický proces, který by nebyl spojen s bioelektřinou v té či oné formě.

Co to ale vlastně jsou bioelektrické jevy, odkud pocházejí, jaká je jejich účast na životních procesech? Pro usnadnění pochopení podstaty bioelektrických jevů může být jakýkoli živý organismus reprezentován jako komplexní směs kapalin a různých chemických sloučenin. Mnohé z těchto sloučenin (jak těch, které se do těla dostávají ve formě potravy, tak těch, které jsou z něj izolované během metabolismu, a intermediárních látek vznikajících při metabolismu) jsou ve formě kladně nebo záporně nabitých částic - iontů.

Redistribuce těchto iontů a jejich transport, který neustále probíhá v procesu života, je důvodem vzniku bioelektrických jevů. V praxi se všechny bioelektrické jevy určují prostřednictvím rozdílu elektrického potenciálu mezi dvěma body živé tkáně, který lze zaznamenat speciálními elektrickými přístroji - galvanometry. Pomocí mikroelektrod je například možné měřit rozdíl potenciálů mezi vnější a vnitřní stranou buněčné membrány (membrány).

Tento potenciálový rozdíl se nazývá klidový potenciál nebo membránový potenciál. Jeho přítomnost je způsobena nerovnoměrnou distribucí iontů (především sodných a draselných iontů) mezi vnitřním obsahem buňky (její cytoplazmou) a prostředím obklopujícím buňku. Velikost membránového potenciálu je různá: pro nervovou buňku je to 60-80 milivoltů (mV), pro příčně pruhovaná svalová vlákna - 80-90 mV, pro vlákna srdečního svalu - 90-95 mV a pro každý typ buňky při v klidu je hodnota potenciálu přesně definována a odráží intenzitu metabolických procesů probíhajících v této buňce.

V excitované buňce je zaznamenáván další typ potenciálu - tzv. akční potenciál, který se na rozdíl od klidového potenciálu pohybuje ve formě excitační vlny po povrchu buňky rychlostí až několika desítek metrů. za sekundu. V každé excitované oblasti získává potenciál opačné znaménko. Výskyt akčního potenciálu je spojen se selektivním zvýšením permeability buněčné membrány pro sodíkové ionty.

Existují další typy potenciálů, zejména tzv. potenciál poškození neboli demarkační potenciál. Tento typ elektrické aktivity se zaznamenává mezi poškozenou a intaktní (nepoškozenou) oblastí tkáně. Lze předpokládat, že jeho výskyt stimuluje obnovu (regeneraci) zásob buňky (tkáně).

Bioelektrické jevy (podle