Сделай Сам Свою Работу на 5

Как появляется электричество в клетке?





Содержание.

Введение ……………………………………………………………………….....3

Рождения гения ………………………………………………………………......4

Предыстория открытия ………………………………………………………... 6

Как появляется электричество в клетке …………………………………….....9

Передача информации в организме ……………..……………………………..11

Под водой ………………………………………………………………………..14

Заключение ………………………………………………………………………15

Приложение …………………………………………………………………..…16

Список литературы ……………………………………………………………..17

 

 

Введение.

Восемнадцатый век – век открытий ,век научных поисков , попыток объяснить природу, причину явлений происходящих в окружающем нас мире! И конечно ,огромную роль в объяснении всевозможных феноменов природы сыграли ученые точных - естественных наук. Одним из таких ученых был Луиджи Гальвани !Его опыты и его теория «животного электричества» дали пищу ,стали толчком для изучения электричества и его влияния на живые организмы. Тема «животного электричества » актуальна и посей день, опыты Гальвани стали основой такой области науки как электробиология, на основе спора Гальвани и Вольта ученый Дюбуа-Раймонд создал точный прибор для измерения биотоков. И такая известная в наше время отрасль медицины как кардиология была бы не мыслима без Гальвани. Гальвани описал влияние токов на клетку , и этим пользуются врачи когда снимают ЭКГ (электрокардиограмма), ЭЭГ (электроэнцефалография ). Разность потенциалов в клетке (в ее мембране), помогают врачам делать диагностики сердечно- сосудистой системы. Реакция сердца на электрический ток позволяет возвращать людей из состояния клинической смерти (сердце из-за воздействия электротока начинает сокращаться).Также электричество применяют в лечении различных заболеваний ( электрофарес ). Электроток может оказывать как благоприятное воздействие на организм так и пагубное ( устройство обороны электрошок приводит к сокращению мышц , что вызывает судороги и потерю сознания ,а при довольно сильном разряде может привести к остановке сердца и к летальному исходу ). Вопрос о влиянии тока на организм до сих пор остается открытым ,так что в будущем нас ждут очень интересные и возможно невероятные открытия в таких областях как электробиология , медицина , физика, физиология. А за все изобретения которые были или будут изобретены в области «электричество и живая клетка» мы должны быть благодарны Гальвани!





Рождение гения.

(Galvani, Luigi) (1737–1798), итальянский анатом и физиолог. Родился 9 сентября 1737 г. в Болонье. В 1759 окончил Болонский университет, в 1762 получил степень доктора медицины. Преподавал медицину в Болонском университете, откуда незадолго до смерти был уволен за то, что отказался принести присягу Цизальпинской республике, основанной в 1797 Наполеоном Бонапартом . Известность Гальвани принесли его опыты по изучению мышечного сокращения. В 1771 он открыл феномен сокращения мышц препарированной лягушки под действием электрического тока. В самом этом факте с физической точки зрения не было ничего нового: явление электрической индукции было объяснено еще в 1779. Но Гальвани подошел к факту не как физик, а как физиолог, его заинтересовала способность мертвого препарата проявлять себя как живой материал. Он с величайшей тщательностью исследовал этот феномен, меняя самые разные параметры : положение в теле лягушки металлического провода с током, источники электричества и т.д. В одном из таких опытов, используя в качестве источника тока атмосферное электричество, он тщетно дожидался перемены в погоде и случайно прижал электроды, воткнутые в спинной мозг лягушки, к железной решетке, на которой она лежала. Появились такие же сокращения, как и во время опытов, проводимых в грозу. Вскоре Гальвани обнаружил, что мышцы сокращаются и в отсутствие внешнего источника тока, при простом наложении на них двух разных металлов, соединенных проводником. Гальвани объяснил это явление существованием «животного электричества», благодаря которому мышцы заряжаются подобно лейденской банке. Результаты наблюдений и теорию «животного электричества» он изложил в 1791 в работе Трактат о силах электричества при мышечном движении (De Viribus Electricatitis in Motu Musculari Commentarius). Открытие Гальвани произвело сенсацию. К его проверке приступил известный физик А.Вольта, вооруженный всеми имеющимися в то время электротехническими средствами, который и дал правильную физическую трактовку эффекта (1794).Умер Гальвани в Болонье 4 декабря 1798.




Предыстория открытия.

 

Примерно в середине XVIII века мышечное сокращение стало предметом экспериментального изучения многих ученых. Швейцарский ученый А. Галлер в ряде опытов показал, что скелетные мышцы, мышцы желудка, сердечная мышца отвечают на прямое механическое, химическое и электрическое раздражение. Когда соответствующая мышца вне организма и отделена от нервов. В 1763 году один из последователей Галлера Ф. Фонтана сделал важное открытие. Он показал, что сердце может либо ответить, либо не ответить на одно и то же раздражение, в зависимости от того, через какой промежуток времени после предыдущего сокращения наносится раздражение. Роль нервных волокон, в то время, сохранила, в принципе, правильное определение, данное античными учеными. Они считали, что через нервы передаются какие-то влияния – от мозга к мышцам и от органов чувств к мозгу. Однако уже в XVIII веке этого было уже не достаточно. Хотелось понять, какова же природа сигналов, перетекающих по нервам. Среди множества теорий возникавших в середине XVIII века, под влиянием всеобщей увлеченности электричеством, появилась теория о том, что по нервам передается ''электрический флюид''. Это в первые, в 1743 году, выдвинул в виде гипотезы немецкий ученый Ганзен. В 1749 году французский врач Дюфей защитил диссертацию на тему “Не является ли нервная жидкость электричеством?”. Эту же идею поддержал в 1774 году английский ученый Пристли.

Идея летала в воздухе. Но этим не возможно объяснить тот факт, что помощник итальянского врача Луиджи Гальвани, который помимо преподавания в Болонском университете занимался практической анатомией, очень удивился, наблюдая сокращения лягушачьей лапки, к которой подвили контакт от электрической машины. Это можно объяснить тем, что до сего момента раздражающее действие наблюдали только при непосредственном контакте заряженного тела с нервом или мышцей. Вскоре выходит “Трактат о силах электричества при мышечном движении” Гальвани. Он попадает в руки знаменитому физику и профессору университета в Павии Алессандро Вольта. В первые 10 дней, после получения “Трактата…”, Вольта начал активно ставить опыты которые полностью подтверждают результаты Гальвани. Вольта решил внести меру в эту новую область науки, так как по собственным словам “…никогда нельзя сделать ничего ценного, если не сводить явлений к градусам и измерениям, особенно в физике”. Из-за того, что Вольта интересует количественная сторона дела, он ищет условия, при которых минимальный заряд вызывает сокращение. При этом он выясняет, что лучше всего сокращение возникает тогда, когда внешним проводником замыкаются два разных участка хорошо отпрепарированного нерва. Тем самым он показал, что не мышца разряжается в нерв, а нерв возбуждается и передает что-то мышце. Это вызвало у Вольта сомнение не только в теоретической правоте Гальвани, но и в самом существовании “живого электричества”. Это положило начало великому спору между сторонниками Вольта и Гальвани. Чтоб доказать сваю правоту, Гальвани проводит ряд опытов:

Опыт 1. Бралась мышца с отходящим от нее нервом. Нерв перерезался и приводился в соприкосновение с мышцей стеклянной палочкой. В момент прикосновения мышца сокращалась. Гальвани отмечал, что для воспроизведения опта нужен новый нерв.

Опыт 2. Брались две мышцы, с отходящими нервами. Один нерв укладывался в виде дуги, а второй располагался так, чтобы одна его точка касалась неповрежденного участка, а вторая – как можно ближе к поврежденной части. Мышца, связанная со вторым нервом, сокращалась.

Опыт 3.Вновь брались две мышцы, с отходящими нервами. Нерв второй мышцы помещался на первую. Раздражался первый нерв, от чего сокращалась вторая мышца.

Эти опыты действительно доказывали, что в мышцах образуется электричество. Но Вольта и его сторонники списывали результаты Гальвани на различные причины:

1. Вольта высказывал предположение, что “двигателем” электрического флюида может быть не только контакт металлов, но и контакт разных жидкостей. Ведь во всех опытах Гальвани присутствовали различные жидкости. Значит нельзя быть уверенным, в том, от чего возникает электричество.

2. Во всех опытах Гальвани присутствует механическое движение (либо сокращение мышц, либо движение нерва). Возможно, причиной сокращения мышц является механическое возбуждение, - предполагал Вольта.

3. И, наконец, пусть даже сокращающаяся мышца возбудила нерв. Но почему нерв возбуждается от электричества? Известно, что возбудить нерв можно давлением, разностью температур.

Этот спор был началом электробиологии. Потом был Дюбуа-Раймонд, он создал точные приборы для измерения биотоков, но, по-моему, фактическими создателями электробиологии являются Гальвани и Вольт.

 

Как появляется электричество в клетке?

 

Еще в 1890 году Вильгельм Оствальд, который продолжал заниматься полупроницаемыми искусственными пленками предположил, что полупроницаемость может быть причиной не только осмоса, но и электрических явлений. Осмос возникает тогда, когда пленка пропускает маленькие молекулы воды и не пропускает большие молекулы сахара. Но ведь ионы могут быть тоже разно величены! Тогда мембрана будет пропускать ионы только одного знака, например, положительного. Действительно, если посмотреть на формулу Нернста для диффузионного потенциала Vд возникающего на границе двух растворов с концентрациями электролита С1 и С2:

 

Vд = (u – v)/(u + v)-1 *(RT/ F)*ln C1 /C2

 

где u – скорость более быстрого иона, v - скорость более медленного иона, R – универсальная газовая постоянная, F - число Фарадея, T – температура, и предположить, что мембрана для анионов не проницаема, то есть v = 0, то можно видеть, что должны появляться большие значения для Vд:

 

Vм=(RT/ F)*ln C1 /C2

 

Таким образом, Оствальд объединил формулу Нернста и знание о полупроницаемых мембранах. Он предположил, что свойствами такой мембраны объясняются потенциалы мышц и нервов и удивительное действие электрических органов рыб.

Решающий шаг сделал ученый школы Дюбуа-Раймонда Юлиус Бернштейн. Он объяснил электрические свойства мышц и нервов не устройством этих органов в целом, а свойствами клеток, из которых состоят все ткани и органы. Наконец-то, был прямо указан “виновник”, создающий “животное электричество”, - клеточная мембрана, а “оружие” – перенос ионов. Таким образом, в гипотезе Бернштейна объединяются электрохимия и клеточная теория. Юлиус Бернштейн считается основателем мембранной теории биопотенциалов.

 

 

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.