Lý sinh học phần 9

Cũng như thuyết đông tụ, thuyết phá hủy cấu trúc đưa ra chỉ là để giải thích về sự thay đổi tính chất hóa lý của nguyên sinh chất, mới giải thích hiện tượng của quá trình hưng phấn mà chưa giải thích được bản chất của quá trình hưng phấn. Lý thuyết hưng phấn của Nernst (1899) Năm 1887, Arenius công bố các chất khi hòa tan trong nước sẽ phân ly thành các ion dương và ion âm, dưới tác dụng của dòng điện ngoài, các ion sẽ chạy về điện cực mang điện tích trái dấu với điện tích...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Lý sinh học phần 9 Cũng như thuyết đông tụ, thuyết phá hủy cấu trúc đưa ra chỉ là để giải thích về sự thay đổi tính chất hóa lý của nguyên sinh chất, mới giải thích hiện tượng của quá trình hưng phấn mà chưa giải thích được bản chất của quá trình hưng phấn. IV. Lý thuyết hưng phấn của Nernst (1899) Năm 1887, Arenius công bố các chất khi hòa tan trong nước sẽ phân ly thành các ion dương và ion âm, dưới tác dụng của dòng điện ngoài, các ion sẽ chạy về điện cực mang điện tích trái dấu với điện tích ion. Các ion có kích thước và bản chất điện tích khác nhau nên có vận tốc chuyển động về hai cực cũng khác nhau. Sau khoảng thời gian nhất định sẽ tạo nên những lớp có mật độ ion khác nhau, tức sẽ xuất hiện một hiệu điện thế. Nếu ngắt nguồn điện bên ngoài, thay vào đó cắm 2 điện cực vào dung dịch điện phân, nối với một bóng điện thì đèn sẽ sáng. Đó là dòng điện xuất hiện trong dung dịch điện phân. Năm 1899, Nernst dựa trên kết quả nghiên cứu của Arenius cũng xem tế bào như một dung dịch chất điện phân được bao bọc bởi màng tế bào. Dưới tác dụng của dòng điện kích thích, các ion âm và dương trong tế bào chất sẽ chạy về hướng điện cực kích thích có điện tích trái dấu với điện tích ion. Sau một thời gian các ion âm và dương chuyển động theo hai hướng khác nhau sẽ tập trung ở hai phía của màng tế bào. Ở ngoại bào cũng có các ion dương và âm, do lực hút tĩnh điện, nếu ở một phía tế bào, mặt trong tích điện âm thì mặt ngoài màng tích điện dương còn ở phía kia của tế bào ở mặt trong sẽ tích điện dương và mặt ngoài màng tích điện âm. Kết quả là giữa bên trong và bên ngoài màng tế bào đã hình thành nên một hiệu điện thế và khi điện thế này đạt giá trị ngưỡng thì tạo ra sự hưng phấn. Sự chênh lệch về nồng độ ion liên quan đến cường độ và thời gian kích thích và để tạo ra hưng phấn phải thỏa mãn công thức: t C − Co = γ.i . (7.3) k C: Nồng độ ion tự do khi tế bào hưng phấn Co: Nồng độ ion tự do khi tế bào ở trạng thái nghỉ ngơi γ: Số lượng ion được dịch chuyển do một đơn vị cường độ dòng điện i: Cường độ dòng điện; t: Thời gian kích thích k: Hệ số khuyếch tán của ion Nếu kích thích bằng dòng điện một chiều thì mối liên quan giữa cường độ dòng điện và thời gian kích thích phải thỏa mãn công thức: i t = hằng số (7.4) Trong giới hạn về cường độ dòng điện kích thích thì nếu cường độ dòng điện tăng thì thời gian kích thích giảm và ngược lại, để duy trì tích số của cường độ dòng điện với thời gian luôn là một hằng số. Nếu kích thích bằng dòng điện xoay chiều thì mối liên quan giữa cường độ và tần số dòng điện phải thỏa mãn công thức: i = hằng số (7.5) ω Trong giới hạn về cường độ dòng điện kích thích, nếu tần số cao thì cường độ dòng điện phải lớn còn tần số thấp thì cường độ dòng điện nhỏ, để duy trì tỷ số giữa cường độ và tần số luôn là một hằng số. Các công thức trên do Nernst đưa ra chỉ đúng trong phạm vi tần số 100 Hz đến 3 kHz. Kết quả thực nghiệm cho thấy nếu kích thích cường độ dưới ngưỡng và kích thích lâu hoặc kích thích cường độ lớn với thời gian kích thích ngắn thì đều không gây ra hưng phấn. Ở mỗi đối tượng nghiên cứu khi kích thích cường độ dòng điện là 1 reobaz thì có một thời gian kích thích cần thiết (thời gian hữu ích). Bảng 7.1: Thời gian hữu ích của một số đối tượng nghiên cứu TT Đối tượng nghiên cứu Thời gian hữu ích 1 Cơ trơn dạ dày ếch 1 giây 10-1 giây 2 Cơ trơn của nhuyễn thể 10-2 giây 3 Cơ chân của nhuyễn thể 10-3 giây 4 Thần kinh ếch 10-4 giây 5 Thần kinh động vật máu nóng Lý thuyết hưng phấn của Nernst không nêu ra cụ thể sự thay đổi nồng độ của những ion nào và giới hạn ngưỡng nồng độ là bao nhiêu để có thể tạo ra hưng phấn. V. Lý thuyết hưng phấn của Bernstein (1906) Năm 1906, Bernstein đưa ra lý thuyết hưng phấn để giải thích cơ chế hình thành điện thế tĩnh khi tế bào ở trạng thái nghỉ ngơi và cơ chế hình thành điện thế hoạt động khi tế bào ở trạng thái hưng phấn. Bernstein cho rằng tế bào khi ở trạng thái nghỉ ngơi do màng có tính bán thấm tức là thấm K+ dễ dàng còn Na+ thấm ít, trong khi đó hoàn toàn không thấm các phân tử hữu cơ mang điện tích âm (gọi là các amion hữu cơ). Do vậy, tế bào ở trạng thái tĩnh, bên trong có điện tích âm còn ngoài màng có điện tích dương nên tồn tại điện thế tĩnh và chiều điện trường hướng từ ngoài vào trong tế bào. Bernstein đơn thuần chỉ xét sự chênh lệch nồng độ K+ ở bên trong và bên ngoài tế bào, áp dụng công thức của Nernst tính được giá trị điện thế tĩnh phù hợp với giá trị đo trực tiếp bằng phương pháp vi điện cực. Sa ...