Hiện tượng điện sinh học

Hiện tượng điện sinh học

Nghiên cứu về hiện tượng điện xảy ra trong các mô sống bắt đầu từ nửa sau thế kỷ 18, khi người ta phát hiện ra rằng một số loài cá (cá đuối điện, lươn điện) sử dụng phóng điện khi săn mồi, làm choáng và bất động con mồi. Có ý kiến ​​cho rằng sự lan truyền xung thần kinh là dòng chảy của một “chất lỏng điện” đặc biệt dọc theo dây thần kinh. Năm 1791-1792 Các nhà khoa học Ý L. Galvani và A. Volta là những người đầu tiên đưa ra lời giải thích khoa học về hiện tượng “điện động vật”. Với những thí nghiệm cổ điển hiện nay, họ đã chứng minh một cách đáng tin cậy sự thật về sự tồn tại của các hiện tượng điện trong cơ thể sống. Sau đó, hiện tượng điện sinh học được phát hiện ở mô thực vật.

Từ quan điểm của những ý tưởng hiện đại về hiện tượng điện sinh học, rõ ràng là tất cả các quá trình sống đều gắn bó chặt chẽ với các dạng điện sinh học khác nhau. Đặc biệt, hiện tượng điện sinh học quyết định sự xuất hiện của sự kích thích và sự dẫn truyền của nó dọc theo các sợi thần kinh, gây ra các quá trình co rút của các sợi cơ của cơ xương, cơ trơn và cơ tim, chức năng bài tiết của tế bào tuyến, v.v.. Hiện tượng điện sinh học làm nền tảng cho quá trình hấp thụ ở đường tiêu hóa, nhận thức về vị giác và khứu giác, hoạt động của tất cả các máy phân tích, v.v. Không có quá trình sinh lý nào trong cơ thể sống mà không gắn liền với điện sinh học ở dạng này hay dạng khác.

Nhưng chính xác hiện tượng điện sinh học là gì, chúng đến từ đâu, chúng tham gia vào quá trình sống như thế nào? Để tạo điều kiện cho sự hiểu biết về bản chất của hiện tượng điện sinh học, bất kỳ sinh vật sống nào cũng có thể được biểu diễn dưới dạng hỗn hợp phức tạp của chất lỏng và các hợp chất hóa học khác nhau. Nhiều hợp chất trong số này (cả những hợp chất đi vào cơ thể dưới dạng thức ăn, những hợp chất được phân lập từ nó trong quá trình trao đổi chất và các chất trung gian được hình thành trong quá trình trao đổi chất) đều ở dạng các hạt tích điện dương hoặc âm - các ion.

Sự phân phối lại các ion này và sự vận chuyển của chúng liên tục diễn ra trong quá trình sống là nguyên nhân dẫn đến sự xuất hiện của các hiện tượng điện sinh học. Trong thực tế, mọi hiện tượng điện sinh học đều được xác định thông qua sự chênh lệch điện thế giữa hai điểm của mô sống, có thể ghi lại bằng thiết bị điện đặc biệt - điện kế. Ví dụ, bằng cách sử dụng các vi điện cực, có thể đo được sự chênh lệch điện thế giữa mặt ngoài và mặt trong của màng tế bào (màng).

Sự chênh lệch điện thế này được gọi là điện thế nghỉ hoặc điện thế màng. Sự hiện diện của nó là do sự phân bố không đồng đều của các ion (chủ yếu là ion natri và kali) giữa các chất bên trong tế bào (tế bào chất của nó) và môi trường xung quanh tế bào. Độ lớn của điện thế màng là khác nhau: đối với tế bào thần kinh là 60-80 mV, đối với sợi cơ vân - 80-90 mV, đối với sợi cơ tim - 90-95 mV và đối với từng loại tế bào ở mức phần còn lại giá trị tiềm năng được xác định chặt chẽ và phản ánh cường độ của quá trình trao đổi chất xảy ra trong tế bào này.

Trong một tế bào bị kích thích, một loại điện thế khác được ghi lại - gọi là điện thế hoạt động, không giống như điện thế nghỉ, di chuyển dưới dạng sóng kích thích dọc theo bề mặt tế bào với tốc độ lên tới vài chục mét mỗi giây . Trong mỗi vùng bị kích thích, điện thế có dấu ngược lại. Sự xuất hiện của điện thế hoạt động có liên quan đến sự gia tăng có chọn lọc tính thấm của màng tế bào đối với các ion natri.

Có nhiều loại tiềm năng khác, đặc biệt là cái gọi là tiềm năng thiệt hại hoặc tiềm năng phân định ranh giới. Loại hoạt động điện này được ghi lại giữa các vùng mô bị tổn thương và nguyên vẹn (không bị hư hại). Có thể giả định rằng sự xuất hiện của nó sẽ kích thích khả năng dự trữ phục hồi (tái tạo) của tế bào (mô).

Hiện tượng điện sinh học (theo