Вопросы для самоконтроля

1. Виды биоэлектрических потенциалов? Их природа?

2. Напишите формулы Гендерсона?

3. Какова природа мембранных потенциалов?

4. Потенциал действия? Формула?

5. В чем сущность электракинетических явлений?

6. Дзета-потенциал. Формула Смогуховского-Эйнштейна?

7. Формула Нерста. Потенциал покоя.

8. Какой транспорт ионов создает мембранную разность потенциалов: пассивный или активный?

9. Что больше: скорость распространения электрического сигнала по проводам морского телеграфа или скорость распространения нервного импульса по мембране аксона? Почему?

Тесты текущего контроля

1. Мембранным потенциалом φ_м называется:

1. φ_м= φ_нар- φ_вн

2. φ_м= φ_ва- φ_нар

3. φ_м= φ_ва- φ_нар

2. Диаметр кончика внутреннего электрода используемый для измерения мембранного потенциала:

1. Соизмерим с размером клетки;

2. Много меньше размеров клетки;

3. Много больше размеров клетки.

3. Как изменится вид графика потенциалов действия, если поменять химический состав внутри аксона и снаружи: аксоплазму заменить на внутриклеточную жидкость, а внтриклеточную жидкость на аксоплазму? Начертить график.

4. В фазе деполяризации при возбуждении аксона потоки Na⁺ направлены:

1. Внутрь клетки;

2. Наружу;

3. I_Na = 0.

5. В фазе реполяризации аксона потоки направлены:

1. Внутрь клетки; -I_Na+

2. Внутрь клетки; -I_K+

3. Наружу; -I_K+

4. I_K+ = I_Na+ = 0

5. Наружу –I_Na+

Лекция 6. Специальные методы, используемые для диагностики

6.1 Рентгеновские лучи

Рентгеновским излучением, или рентгеновскими лучами, называют электромагнитное излучение с длиной волны порядка от 80 нм до 0,0001 нм. Со стороны длинных - граничит с ультрафиолетовым излучением, а со стороны коротких волн оно в значительной степени перекрывается ядерным гамма-излучением.

В медицине используется рентгеновское излучение с длиной волны порядка от 10 до 0,005 нм, чему соответствует энергия фотонов порядка от 10² эВ до 0,5 МэВ.

Рентгеновское излучение имеет общие свойства, присущие электромагнитным волнам. Волновая природа рентгеновских лучей (РЛ) была открыта намного позже (1912 г.), чем открытие рентгеновских лучей в 1895 г. немецким ученым Рентгеном. Кроме биологического действия и природы, Рентгеном были даны все основные свойства РЛ:

1. большая проникающая способность;

2. засвечивание фотопластинки;

3. свечение флюоресцирующих экранов;

4. явление ионизации.

Биологическое действие открыто в 1932 году.

По способу возбуждения рентгеновские лучи подразделяются на лучи торможения и характеристические.

Рассмотрим получение РЛ.

Источником Р-излучения является рентгеновская трубка. Она представляет собой стеклянную колбу с высоким вакуумом, давление порядка 10^-6-10^-7 мм рт. ст., и двумя электродами – анодом и катодом, к которым прикладывается высокое напряжение U≈1000 В. Трубка Кулиджа состоит из анода, который представляет собой металлический стержень, на скошенном торце которого имеется пластинка из металла с высоким атомным номером, называемая зеркальцем.

Ускоренные электрическим полем между анодом и катодом, электроны попадают на зеркальце анода, проникают вглубь него и, взаимодействуя с атомами вещества, тормозятся полем его атомов. При этом возникает тормозное излучение:

; или нм. (6.1)

При увеличении напряжения U на трубке мощность излучения возрастает ~U², и максимальная энергия излучения сдвигается в сторону более коротких волн (рис. 6.1).

Рис. 6.1. График зависимости энергии РЛ от напряжения на трубке: ε – энергия излучения РЛ

Различают жесткие и мягкие РЛ. Короткие (жесткие) волны имеют λ_к=0,01 нм; они глубже проникают в вещество. Длинные (мягкие) волны λ=0,01 нм и больше менее проникают в вещество. Излучение λ≈1…10 нм называется пограничным.

Изменяя высокое напряжение, можно регулировать мягкость и жесткость.

При изменении накала трубки изменяется количество электронов, испускаемых катодом в единицу времени, или соответствующая сила тока в анодной цепи трубки. На спектр рентгеновского излучения, который является сплошным, влияния это не оказывает.

Мощность рентгеновского тормозного излучения также зависит от интенсивности торможения электронов в веществе зеркальца анода, что связано с природой вещества, то есть зависит от распределения и количества электронов в атомах.

Как показывают опыты, при изменении вещества анода мощность тормозного излучения возрастает пропорционально системному номеру Z элемента:

, (6.2)

где ф – поток энергии тормозного излучения; k=10^-5 Вт/(В²·А); I – сила тока в трубке; U – напряжение между анодом и катодом; Z – атомный номер элемента.

Анод у рентгеновской трубки должен вращаться. Охлаждение, как правило, используется водяное.

Характеристическое излучение возникает при переходе электронов на внутренние оболочки атомов с высоким порядковым номером оболочки KLM. В данном случае образуется излучение, имеющее линейный спектр. Линии в спектре характеристического излучения объединяются в серии соответственно переходам электронов с более высоких уровней на уровень KLMN и т.д. Частоты, соответствующие линиям этих серий, связаны с атомным номером Z вещества, в котором возбуждается излучение по закону Мозли:

, (6.3)

где a и b – некоторые константы.

Простейшая схема рентгеновского аппарата представлена на рис. 6.2.

Рис. 6.2. Простейшая схема рентгеновского аппарата