Мембранний транспорт.

Озн. Перенесення речовин через мембрану називається мембранним транспортом.

Розрізняють пасивний і активний транспорт.

I. Пасивний транспорт – не зв’язаний з витратами енергії.

Види:

1. Проста дифузія і з області з більшою концентрацією в область з меншою.

Мембрана напівпроникнена для різних іонів. Коефіцієнти проникненості відносяться, як:

Р_к: Р_Na: Р_Cℓ = 1: 0,04: 0,45

Іони калія в 20 разів краще проходять через мембрану, ніж іони натрія

К⁺ N^{+ (в 8-10 разів більше зовн.)}

К⁺ (в 20-50р. більше всередині). N⁺

У стані спокою, коли закриті всі канали, за рахунок дифузії іонів калія і різної їх концентрації зовнішня поверхня мембрани зарядж. +, внутр. -, утворюється різниця потенціалів, яка називається потенціал спокою (всі рівняння: М., 4.2.1).

Виникне електричне поле, завдяки якому встановлюється динамічна рівновага руху К⁺.

Існує незначна дифузія іонів Na⁺ і Cℓ^-.

Таким чином, внаслідок дифузії іонів К⁺ зовнішня поверхня мембрани заряджена «+», а внутрішня «-», утворюється електричне поле і різниця потенціалів між поверхнями, яка називається потенціал спокою.

Приклад: ПСп (волокно міокарда) = -90 мВ.

ПСп (нерв.вол.) = -80 мВ

Навіщо потрібен ПСп? Для перенесення деяких речовин через мембрану за допомогою електричного транспорту.

Приклад: існують білки – переносники цукру: білок приєднує іон Na⁺ і цукор і втягується всередину клітини електричним полем.

білок – карета

цукор – сідок

Na⁺ - кінь

Завдяки дифузії через мембрану проникає кисень.

Цікаво: на поверхні мембрани може бути адсорбція (налипання) молекул, утворюються примембранні шари молекул білків, що погіршує проникненість. При деяких патологічних процесах уповільнюється циркуляція міжклітинної рідини і цитоплазми, тоді використовують ультразвук для активізації руху цитоплазми і міжклітинної рідини.

2. Переніс молекул через пори –нерозчинні в ліпідах цукри, амінокислоти, спирти.

3. Переніс іонів через іонні канали. Існують натрієві, калієві, кальцієві і протонні канали. Канали бувають:

а) потенціалзалежні – відкриваються при певній різниці потенціалів;

б) хемізбуджувані – відкриваються певними хімічними речовинами.

Найкраще через канали проходять іони, які підходять за діаметром, але можуть і інші.

Кожному каналу відповідає свій іонний насос, який відновлює різницю концентрацій іонів всередині і поза клітиною.

Іонні блокатори.

Приклади: варапаміл, інфедипін – на деякий час блокують канали Са²⁺, чим знижують м’язовий тонус судин.

Паралітичні яди:

тетродотоксин – блокує канали Nа⁺

(3 риби)

тетраетил амоній – К⁺

Є активатори каналів,

приклад: міноксіділ – активує канали К⁺

4. Перенесення іонів рухомими переносниками.

Приклад: антибіотик валіноміцин має всередині порожнину, захвачує в неї іон К⁺ на одній стороні мембрани, переносить на іншу, проникненість зростає в 400 разів.

всеред.

Існують переносчики для глюкози, лактози, амінокислот, гліцерола, нуклеотидів тощо

зовні.

5.Естафетне перенесення.

Приклад: антибіотик граміцидін захвачує іон Na⁺ на зовнішній стороні мембрани, далі дифундує вздовж мембрани, зустрічає іншу молекулу, що знаходиться на внутрішній стороні мембрани, передає їй іон Na⁺, який викидається всередину клітини – порушується нормальне функціонування клітин, тому використовується у вигляді мазі як контрацептив, що блокує функціонування сперматозоїдів і яйцеклітин.

зовні Na⁺

всередині.

Речовини, що полегшують переніс іонів через мембрану, називається іонофорами (нон актин, валіноміцин, граміцидін, мон актин тощо).

6. Електричний транспорт – див. вище.

II. Активний транспорт – відбувається при витраті хімічної енергії.

Звідки береться енергія:

а) хімічна енергія виділяється при гідролізі АТФ (аденозин три фосфорна кислота)

АТО + Н₂О → АДФ + Ф + Q

^фосфат

За добу утворюється АТФ за вагою ½ від ваги людини.

б) 30-40% всієї енергії отримується при переносі електронів по дихальному ланцюгу мітохондрій:

4 Н⁺ + 4 ē + Q₂ → 2 Н₂О + Q

Ця енергія іде на синтез АТФ.

Приклади активного транспорта:

1) АТФаза – фермент – білок переносить іони за рахунок енергії АТФ в бік більшого електрохімічного потенціалу (аденозинтрифосфатаза – АТФаза).

Існує 3 іонних насоса:

а) натрій-калієва помпа К⁺ - Na⁺ - АТФаза (в клітину переноситься 2 іона К⁺ і виноситься 3 іона Na⁺)

зовні 3 Na⁺

всеред. 2К⁺

б) Са²⁺ - АТФаза – зовні виноситься 2 іона Са²⁺

в) протонна помпа – викидає 2Н⁺ назовні.

2) Крім АТФази існує вторинно-активний транспорт (уніпорт, симпорт і анти порт), при якому застосовується не енергія АТФ чи інші види енергії, а градієнт, тобто різниця концентрацій різних іонів.

Приклад: всмоктування глюкози в стінках кліток – розглянуте раніше всмоктування глюкози.

Самостійна робота №7.

Тема: «Обладнання (електроди та датчики) для реєстрації медико – біологічної інформації».

Література: М. гл. 9.1.

Питання.

1.Блок – схема діагностичної апаратури.

2.Два види пристроїв для знімання інформації, їх означення.

3.Види електродів.

4.Приклади різних видів датчиків.

5.Що таке радіотелеметрія?

Теоретичні відомості.

Блок –схема діагностичної апаратури:

Пристрої знімання інформації. (датчики або електроди)

Пристрої реєстрації і відображення інформації

Пристрої передачі інформації (підсилювачі)

Передача інформації може здійснюватись на значні відстані,наприклад,з сільської лікарні в центральний консультативний пункт лікарні для отримання більш кваліфікованого діагностичного вердикту.Передача інформації може здійснюватись як по проводам, так за допомогою радіо-зв’язку.

Пристрої знімання інформації

Ці пристрої контактують або взаємодіють з організмом. За звичай, вони бувають двох видів:електроди і датчики.

1).Електроди:

Електроди - це провідники спеціальної форми, які з’єднують вимірювальне коло з біологічною системою.

В залежності від призначення електроди виготовляють з нержавіючої сталі, свинцю, золота, платини,срібла, паладія тощо. Їх застосовують для знімання електричної інформації та для підведення зовнішньої напруги при діагностиці, терапії або хірургії.

Види електродів:

а) електроди для багаторазового короткочасного використання:

-пластинки,

-електроди-присмоктувачі,

-електроди-зажими.

б) електроди для довгострокового неперервного спостереження або реєстрації біопотенціалів. Іх іноді називають монітроди, застосовуються в реанімації.

Озн. Моніторингом або моніторуванням називається довгострокове неперервневне або періодичне спостереження якого-небудь параметра (електрокардіограми, холтеровське моніторування артеріального тиску, температури тощо).

Схема монітрода:

1-сітка з хлористого срібла знаходиться в провідниковій пасті 4. Паста вміщена в тарілкоподібний пластиковий корпус, з сіткою 1 з’єднана копка 2, на яку надівається кліпса 3 з відводячим потенціал провідником.

в) електроди для динамічного спостереження в умовах спортивних навантажень (в спортивній медицині)- голчасті ін’єкційні електроди, що складаються з голки 1,всередині якої знаходиться частина електрода 2, що вступає в контакт з тілом (виготовлена з нержавіючої сталі чи платини). Після введення в тіло голка виймається, а дротина залишається в тілі.

г) електроди для екстренного застосування, наприклад, в умовах швидкої допомоги – плоскі або овальні електроди, які мають короткі голки (1-2 мм)- одно- і багатоточкові

2). Давачі або датчики.

Озн. Датчик – це пристрій, що перетворює вимірювану величину на електричний сигнал, зручний для передачі, перетворення або реєстрації.

Давачі поділяються на біокеровані і енергетичні.

- Біокеровані: зміна характеристик датчика відбувається за рахунок енергії досліджуваного об’єкта. Ці датчики поділяються на генераторні (активні) і параметричні(пасивні)

1) генераторні – це датчики, в яких енергія сигнала, який несе інформацію (вхідна величина), перетворюється в е.р.с.(вихідна величина)

Приклади:

давач при механокардіографії.

Механокардіографія – це реєстрація механічних коливань грудної клітини, зв’язаних з скороченням серця

Дротяна котушка 1, всередині якої знаходиться постійний магніт 2, закріплений на пружині. При роботі серця виникають поштовхи грудної клітини і відносний рух магніта і котушки, за рахунок явища електромагнітної індукції в котушці виникає змінна е.р.с, що реєструється на носій.

Сфігмографія - реєстрація часової залежності пульса, тобто місцевого розширення судини при проходженні пульсової хвилі.

Прилад для запису сфігмограм називається сфігмографом. Ми вже розглянули ємнісний давач сфігмографа. Розглянемо інший тип давача, дія якого базується на явищі п’єзоефекта

Давач розташовується над артерією 1.В держатель давача 2 вставлена п’єзопластинка3,яка при згибі за рахунок п’єзоєфекта генерує різницю потенціалів U,пропорційну деформації. Кнопка 4 встановлена на проекцію артерії

Якщо записати дві сфігмограми в двох точках артеріальної магістралі, то швидкість хвилі знаходиться за формулою:

С =

l- Відстань між точкам

2) параметричні - давачі, в яких під дією енергії вимірюваного сигнала змінюються їх електричні параметри:опір, ємність, індуктивність,тощо.

Приклад: ємнісний давач для зняття пульсацій тиску, застосовується для зняття сфігмограм („інфратон”)-це невеликий конденсатор ємністю 10³ пф, обкладинки якого 6 пересипанні тонким шаром ізолюючого порошку.

Корпус 2 має три шари:зовнішнє покриття, срібне і внутрішнє гумове покриття, всередині знаходяться обкладинки 6, стрижень 7, зверху зовнішній контакт 8.Власна частота давача близько 500 Гц. Зовнішня обкладинка 4 нерухома, а мембрана 3 сприймає пульсації тиску. Давач включається. у схему, де відбувається перетворення. тиску на частоту, т.я. при зміні відстані між обкладинками 3 і 4 змінюється ємність конденсатора. Чутливість – 0,003- 0,03 мВ/мм рт.ст.

Енергетичні -мають власне джерело енергії, що створює енергетичний потік через об’єкт дослідження, після чого ці давачі сприймають цей потік чутливим елементом.

Схема:

Джерело енергії 1 створює потік енергії, який проходить через об’єкт 3 і попадає на чутливий елемент 2, що перетворює його на електричний сигнал.

Приклад: оксигемометр – прилад для визначення ступеня насичення крові киснем. Світло проходить через тіло людини і попадає на фотоелемент 5, який перетворює світло в струм. Зміна спектра поглинання крові викликає зміну струму в електричному колі фотоелемента.

Пристрої реєстрації і відображення інформації

Діляться на:

1) аналогові – неперервне відображення інформації:

- -світочутливі– фотопапір;

- -самопишущі (пір’єві,струйні – чорнило під тиском 15 атм подається на капіляр);

- -теплові – чорний папір покривається парафіном, перо нагрівається струмом і розплавляє парафін;

- -магнітні – на магнітну плівку;

- - показуючі – осцилографи, стрілочні прилади.

2) дискретні пристрої – реєструють періодично:

- -цифрово – друкуючі пристрої (ЦДП)

- -цифроіндикатори:монітори артеріального тиску – через певний час накачують манжету і вимірюють артеріальний тиск за методом Короткова. Потім результат, наприклад, добового моніторування роздруковуються в цифровому виді за допомогою встроєного в прилад ЦДП. Крім того паралельно здійснюється показ результатів вимірювання тиску на рідкокристалічних індикаторах.

Радіотелеметрія.

Озн. Радіотелеметрією називається засіб зв’язку між пристроєм знімання інформації і реєструючим пристроєм за допомогою радіохвиль.

Застосовується, наприклад, в спортивній і космічній медицині для ендорадіозондування травного тракту: за допомогою ендорадіозондів проводять вимірювання кислотності, виявляють місце кровотечі.

Ендорадіозонд – невеликий пристрій у вигляді капсули, яку ковтає пацієнт. Буває активний і пасивний.

В активному є джерело живлення і передатчик.

Пасивний зонд для оцінки травного середовища:

складається з коливального контура, індуктивність якого визначається котушкою і пігулкою (виготовлена з білків або жирів, в які додають феромагнітний порошок). Передатчик подає ззовні на зонд електромагнітні хвилі в імпульсному режимі, іх частота повинна змінюватись в певному діапазоні, т.я власна частота контура змінюється при зміні індуктивності за рахунок розчинення пігулки. Коливальний контур резонує на частоту передатчика і перевипромінює хвилі, які сприймаються приймачем. Ці хвилі затухаючі з кофіцієнтом згасання:

β =

R – активний опір контура

L – індуктивність зонда

Коли зонд рухається по тракту, пігулка розчиняється і індуктивність зменшується, що приводить до зростання β, а швидкість і степень згасання свідчать про інтенсивність переварювання.

Тема №4 «Фізичні основи методів електролікування».

Лекція №4.

Тема: «Фізичні основи методів електролікування».

Марценюк п.5.1.1, п.5.3.1 – 5.3.6

Шевченко §65-71,76-77,78,81-84,93-105,117,121

Постійний та змінний струм.

Озн. Струмом провідності називається напрямлений рух вільних зарядів(напрямок-це напрямок руху «+» зарядів і протилежний «-» зарядам)

«+» частинки рух. до від ємного електрода(катода)

«-» до «+» електрода(анода)

Струм в організмі не прямолінійний. Опір тканин(питомий) ρ: (R= p [Ом]).

1.Спиномозкова рідина – 0.55 Ом. м.

2.Кров – 1.66 Ом. м.

3.М язи – 2 Ом. м.

4.Мозкова і нервова тканина – 14.3 Ом. м.

5.Жирова – 33.3 Ом. м.

6.Суха шкіра - Ом. м.

7.Кістка - Ом. м.

Опір тіла вцілому залежить від опору шкіри,що залежить від товщі шкіри, вологості, емоційного стану, сп’яніння.

В середині тіла струм проходить по кровоносним та лімфатичним судинах, м язах, оболонках нервових волокон.

Характеристика струму:

а)сила струму – заряд,що проходить через поперечний переріз провідника за 1 сек.:

I= .

б)густина струму – струм,що проходить через одиничний переріз за 1 сек.:

j= [ ]; [ ]

Закон Ома: I=

Озн. Постійним називається струм з постійною величиною і напрямком,в усіх інших випадках маємо змінний струм.

В колах змінного струму існує 3 види опору:

а)активний – у звичайному смислі, Ra;

б)індуктивний – котушки, ;

в)ємнісний – конденсатори .

Озн. Конденсатор – система двух провідників, розділених тонким шаром діелектрика.

В живих організмах ємність мають мембрани, жирові тканини між м’язовими, індуктивних властивостей практично немає,тому повний опір – імпеданс тканин:

Z= (Z= ).

Імпеданс здорових,хворих і мертвих тканин відрізняється. Він змінюється при наповненні кровоносних судин, тобто є діагностичним показником стану судин.

Дія струмів на людину

1. Постійний струм – проходить через весь переріз. Утворюється, в основному, іонами.

В шкіру проникає через вивідні протоки потових і сальних залоз. Викликає нагрів,зміну концентрації іонів в клітинах і міжклітинному середовищі,електроліз тощо.

Озн. Гальванізація – лікування постійним струмом малої сили(до 50 мА) і низької напруги(30-80В).

Місцеві реакції:зміна проникненості клітинних мембран, прискорення кровотоку,підвищення проникненості судинних стінок,утворення біологічно-активних речовин (серотонін,гистомін),нервові імпульси при подразненні струмом передаються в ЦНС і викликають складні реакції органів і систем,зв’язаних з ділянкою.

2. Струм низької частоти (50-10000 Гц.). Як і постійний, викликає нагрів, проходить через весь переріз,але чим більше частота,тим більшу роль грає поляризація в діелектричних тканинах.

Озн. Поляризацією називається зміщення зв’язаних зарядів у діелектрику під дією електричного поля.

Види поляризації:

1)електронна-зміщення електронних оболонок.

2)дипольна-орієнтація полярних молекул за силовими лініями.

3)іонна-зміщення іонів відносно кристалічної решітки.

4)макроструктурна поляризація-виникає під дією електричного поля внаслідок неоднорідності електричних властивостей речовини.

В тканинах існують шари з різною електропровідністю. Під дією електричного поля вільні іони і електрони переміщуються в границях провідникового шару і концентруються на межах:

- провідникове включення перетворюється в гігантський диполь

5)поверхнева поляризація на поверхнях.

6)електролітична поляризація-біля електродів.

-при гальванізації сила струму спочатку більше,потім зменшується.

Озн. Імпульсні струми -це струми,при яких чергуються короткочасна дія (імпульс)струмом низької напруги і низької частоти з паузами.

Вони різняться за формою,довжиною,частотою,можуть або здійснювати збудження –для електростимуляції,або гальмування –для електросну. Застосовують при діадинамотерапії, ампліпульстерапії.

3. Змінні струми високої, ультрависокої частоти.

Високочастотна терапія: дарсонвалізація, індуктотерапія, ВЧ-терапія.

Ультрависокочастотна терапія:- -терапія, дія електромагнітними полями ультрависокої частоти-НВЧ-терапія (ДМВ і СМВ-терапія)

Процеси:

а)в провідникових середовищах-коливання іонів,нагрів.

б)в діелектричних-осциляторний ефект.

Озн. Осциляторний ефект-це коливання дипольних молекул тканин організму під дією змінного електричного поля,при цьому розхитуються бічні ланцюги великих органічних молекул і змінюються фізико-хімічні властивості тканин,відбувається нагрів.

---

Дата добавления: 2015-09-03