Электрическая проводимость биологических объектов

Клетки и межклеточное пространство заполнены растворами электролитов и, следовательно, электропроводны. Электрические заряды могут переноситься как неорганическими ионами (калия, натрия, хлорида, карбонатов, фосфатов), так и ионами органических кислот и белков. Биологические жидкости, содержащие разбавленные растворы с подвижными ионами, проводят электрический ток лучше. К таким жидкостям, имеющим удельную проводимость порядка 0,5 - 2,5 См/м, относятся кровь, лимфа, моча, желудочный сок, спиномозговая жидкость, мышцы. Нервная и костная ткани, жир, кожа обладают низкой проводимостью: 10^-2 - 10^-7 См/м.

Изменение электрической проводимости тканей и органов свидетельствует о нарушениях в их функционировании и способствует диагностике заболеваний. Так, снижение электрической проводимости мочи происходит при заболеваниях почек, сопровождающихся уменьшением содержания NaCl и повышением содержанием белка, а также при диабете вследствие повышенного содержания неэлектролита - сахара. Электрическая проводимость желудочного сока, которая определяется содержанием в нем свободной соляной кислоты, увеличивается при повышенной кислотности и снижается при пониженной кислотности.

Электрическая проводимость крови меньше, чем других клеточных жидкостей, поэтому при наполнении кровью сосудов их электрическое сопротивление повышается. Кондуктометрические измерения позволяют изучать кровообращение в различных органах (метод реографии).

Электрическая проводимость тканей лежит в основе различных физиотерапевтических методов лечения (ионофорез, электростимуляция, диатермия и др.).

Измерение электрического сопротивления кожи используется и в рефлексологии. Оно позволяет определять местонахождение биологически активных (акупунктурных) точек, поскольку на этих участках кожа имеет более низкое сопротивление.

Вопросы для самоконтроля

1. Проводники первого и второго рода. Различия в механизме переноса заряда. Сравните их способность к передаче электрических зарядов.

2. Что такое подвижность ионов, какими факторами она определяется?

3. Какие ионы движутся быстрее: Н⁺ или ОН^-? K⁺ или Na⁺? Са²⁺ или Cs⁺?

4. В чем заключается "эстафетный" механизм переноса заряда? Какие ионы его используют?

5. Что такое электрическая проводимость? Ее связь с электрическим сопротивлением раствора.

6. Удельная и молярная электрические проводимости, их взаимосвязь. Какие факторы влияют на их величину?

7. Зависимость удельной и молярной проводимостей от концентрации раствора.

8. Приготовлены растворы азотной кислоты и азотистой кислоты с одинаковой молярной концентрацией. У какого раствора молярная проводимость больше?

9. Сформулируйте закон Кольрауша. Сравните значения предельных проводимостей растворов сульфата калия и нитрата кальция.

10. Какие величины, характеризующие диссоциацию молекул электролита в растворе, можно рассчитать, сравнивая значения молярной и предельной молярной проводимостей электролита?

11. Как можно использовать знания об электрической проводимости биологических объектов для диагностики заболеваний?

12. Сущность кондуктометрического метода анализа. Какое применение находят прямая кондуктометрия и кондуктометрическое титрование? В чем их достоинства и недостатки?

13. Как изменяется электрическая проводимость раствора в процессе титрования гидроксида калия соляной кислотой? смеси гидроксида калия и аммиака соляной кислотой?