Chương 5: ĐIỆN SINH HỌC

Từ lâu ở châu Âu, người ta đã tiến hành những thí nghiệm lý thú để khám phá về các khả năng làm xuất hiện dòng điện trên cơ thể động vật. Từ đó khái niệm về điện động vật mới xuất hiện và đã được chứng minh sự tồn tại của nó. Một số loài cá sinh sống ở sông và biển có bộ phận bảo vệ đặc biệt để phát điện như cá trê điện, cá đuối điện, chình điện...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chương 5: ĐIỆN SINH HỌC 86Chương 5 ĐIỆN SINH HỌC I. Mở đầu: Từ lâu ở châu Âu, người ta đã tiến hành những thí nghiệm lý thúđể khám phá về các khả năng làm xuất hiện dòng điện trên cơ thể độngvật. Từ đó khái niệm về điện động vật mới xuất hiện và đã được chứngminh sự tồn tại của nó. Một số loài cá sinh sống ở sông và biển có bộ phận bảo vệ đặc biệtđể phát điện như cá trê điện, cá đuối điện, chình điện...Ngược dòng lịch sửvề sự phát hiện ra các dòng điện từ sinh vật trên cho thấy, từ rất lâu ngườiAi Cập đã gặp phải và làm quen với những hiện tượng điện này. Một tính chất đặc trưng của tế bào động vật là giữa chúng và môitrường bên ngoài luôn luôn tồn tại một sự chênh lệch điện thế. Đo hiệuđiện thế trên các loại tế bào khác nhau thì sự chênh lệch này vào khoảng0,1 V. Đặc biệt có một số loài cá điện có thể sinh ra các xung điện rất caođến khoảng 600V, với dòng điện cở hàng trăm mA. Tính chất điện sinh học đã được Dr. Louis De Galvanie khám phá.Sau đó, đề tài này đã thu hút nhiều nhà khoa học khác quan tâm và đầu tưvào việc nghiên cứu một cách lý thú. Tuy nhiên sau hơn 100 năm, kể từ những phát hiện đầu tiên dướisự ghi nhận của các nhà khoa học, con người vẫn chưa giải thích được cơchế hình thành hiện tượng điện sinh vật một cách rõ ràng. Các kết quảthực nghiệm vẫn còn đóng khung trong việc mô tả hiện tượng. Trong vàithập kỉ gần đây, nhờ các phương tiện ghi đo có độ nhạy cao, chính xác,cũng như các thiết bị điện tử hiện đại...người ta mới khám phá được nhiềuqui luật hình thành dòng điện của tế bào. Từ kết quả thực nghiệm đo đượcbằng các phương pháp khác nhau như đồng vị phóng xạ, động học phântử, hiển vi điện tử, hoá tế bào..., các nhà khoa học đã cho thấy bản chất củadòng điện sinh học. Việc xây dựng cơ sở lý thuyết và giải thích cơ chế của việc hìnhthành dòng điện sinh học còn có nhiều hạn chế. Sỡ dĩ như vậy là vì khinghiên cứu hiện tượng điện sinh vật thường gặp phải một số giới hạn sau: - Tốc độ biến đổi tín hiệu trên đối tượng nghiên cứu thay đổi quá nhanh, trong khi các giá trị đo được thường rất nhỏ, nên yêu cầu về thiết bị nghiên cứu phải là các dụng cụ ghi đo thật nhạy và có độ chính xác thật cao. 87 - Đối tượng nghiên cứu thường có kích thước hết sức nhỏ (vào cở kích thước tế bào). - Điều kiện nghiên cứu, phải được tiến hành với phương pháp như thế nào để không làm ảnh hưởng đến trạng thái sinh lý của đối tượng khảo sát. Trước khi tìm hiểu về các loại điện thế sinh vật, ta lưu ý rằng cácdịch thể ở hai phía trong và ngoài màng tế bào là các dung dịch điện phân(electrolytic solutions). Nồng độ trung bình của các anion có giá trịkhoảng 155 mEq/l, đông thời có xuất hiện một nồng độ tương ứng của cácloại cation phát triển theo phía ngược lại. Theo cơ chế vận chuyển vật chất qua màng sinh học ta thấy có sựphân bố trở lại của các anion và cation ở hai phía màng. Đồng thời với quátrình vận chuyển tích cực, thì có cả sự khuyếch tán của các ion với các độthấm khác nhau. Kết quả cuối cùng là trong toàn bộ quá trình hệ có sựchênh lệch nồng độ ion ở hai phía màng, do đó làm xuất hiện một hiệu sốđiện thế màng (membranne potential). Hai yếu tố cơ bản có liên quan đến sự hình thành hiệu thế màngsinh học có ý nghĩa quyết định đó là: - Sự khuyếch tán những ion qua màng do sự chênh lệch nồng độ của các loại ion ở hai phía màng. - Sự vận chuyển tích cực của những ion qua màng khi chuyển dịch từ pha (phase) này sang pha khác, tạo thành một cân bằng mới đó là sự cân bằng đặc biệt của các ion. Với một số đặc điểm nêu trên thì mục đích và yêu cầu khi nghiêncứu hiện tượng điện sinh vật đó là: Hiểu được bản chất của các loại điện thế sinh vật cơ bản như loại điện thế nghỉ, điện thế tổn thương, điện thế hoạt động...Ngoài ra cần nắm vững về cách ghi đo, điều kiện thí nghiệm, các giai đoạn xuất hiện. Xây dựng lý thuyết phù hợp để giải thích sự hình thành các loại điện thế trên. Giải thích về các kết quả ghi nhận được, kể cả các mối quan hệ giữa chúng. Tìm hiểu một số ứng dụng điện sinh học của các công trình nghiên cứu trong Y-Sinh học. Đưa ra một số ứng dụng hiện tượng điện trong công tác chẩn đoán, thăm dò chức năng, cũng như các ứng dụng để điều trị bệnh trong Y học. Việc nghiên cứu các hiện tượng điện sinh vật và kỹ thuật ghi đocác thông số liên quan có một ý nghĩa hết sức quan trọng. Đặc biệt, ngàynay với các thiết bị khoa học hiện đại, việc ứng dụng hiện tượng điện ...