LÝ SINH ĐẠI CƯƠNG - CHƯƠNG V ĐIỆN THẾ SINH VẬT ppt

266
CHƯƠNG V
•ĐIỆN THẾ
SINH VẬT
267
I.CÁC DẠNG ĐIỆN THẾ SINH VẬT
1.Điện thế tổn thương:xuất hiện giữa vùng
bị tổn thương với vùng không bi tổn thương.
2.Điện thế trao đổi chất: xuất hiện giữa các
vùng có cường độ trao đổi chất khác nhau.
3. Điện thế nghỉ (điện thế tĩnh): thường trực giữa
bên trong và bên ngoài tế bào khi chúng không
hoạt động chức năng.
4. Điện thế hoạt động:xuất hiện khi tế bào và
mô hoạt động chức năng.
268
1.Điện thế tổn thương (ĐTTT):
• 2) Nơi bị tổn thương âm hơn vùng
không bị tổn thương
• Có những đặc điểm sau:
• 1) Không phụ thuộc vào tác nhân gây
tổn thương
269
• 3) Giá trị ĐTTT của tế bào và mô khác
nhau cũng khác nhau:
• - Cơ trơn bóng đái chó 1 - 3 mV
• - Cơ cánh côn trùng 80 -90 mV
• - Lá mầm cây Lupinus Abbus #
120 mV
• - Dây thần kinh cá mực 70 -
90mV

270
• 4) Giá trị ĐTTT giảm dần theo thời gian
thậm chí đổi chiều trước khi bằng không (ở
cây Vallisneria Spiralis).
• 5) Có tính “Khuếch tán” sang vùng lân cận
271
2.Điện thế trao đổi chất (ĐTTĐC)
• 1) Nơi có cường độ trao đổi chất cao hơn sẽ
âm hơn nơi có cường độ trao đổi chất thâp
hơn
• 2) Giá trị ĐTTĐC của tế bào và mô khác
nhau cũng khác nhau:
• - Giữa thân và cuống lá Mimosa Pudia 5-20
mV
• - Giữa cuống rễ và chóp rễ củ hành # 20 mV
• - Giữa vùng được chiếu sáng và che tối của lá
cây 50 -
100mV
272
3.Điện thế nghỉ (ĐTN)
• 1) Bên ngoài dương hơn bên trong tế bào
273
• 2) Tế bào và mô trong điều kiện bình thường
có giá trị ĐTN khác nhau :
• - Axon cá mực Loligo 61 mV
. - Cơ vân của ếch 88 mV
• - Tảo Nitella 100- 120 Mv
• 3) Giá trị ĐTN trong điều kiện bình thường có
giá trị ổn định không biến đổi theo thời gian
• 4) Các tác nhân làm thay đổi trạng thái sinh

lý tế bào và mô sẽ làm thay đổi ĐTN.
274
• 1) Chỉ xuất hiện khi tế bào và mô thực hiện
chức năng, hoặc bị kích thích với cường độ
trên ngưỡng.
• 2) Có sự thay đổi cực (trong dương ngoài
âm).
•4.Điện thế hoạt động (ĐTHĐ)
275
•3) Kéo dài trong khoảng thời gian ngắn
(thường không quá 100 mS).
•4) Xuất hiện theo quy luật có tất cả hoặc
không có gì.
5) Có khả năng lan truyền
•6) Tế bào và mô khác nhau trong điều kiện
bình thường có giá trị ĐTHĐ khác nhau :
• - Tuyến nước bọt của mèo 1
mV
• - Axon cá mực Loligo 96
mV
•
-
C
á
ch
ì
nh
đi
ệ
n

Gymnotus
Electricus
276
II.SỰ HÌNH THÀNH ĐIỆN THẾ SINH VẬT
1.Một số cơ chế hoá lý hình thành điện
thế:
* Điện thế điện cực (E
đc
):
dd
kl
dc
C
C
ln
zF
RT
E 
•E
đc
- Điện thế điện cực
•F - Số Faraday
•z - Điện tích ion kim loại
•C
kl
- Mật độ ion trong kim loại
•C
dd
- Nồng độ ion trong dung
d

ị
ch
277
* Điện thế Oxy hóa khử (E
redox
):
Xảy ra khi nồng độ các chất oxy hóa và khử
khác nhau.


 
C
red
ox
ln
zF
RT
E
or

•[ox] - Nồng độ chất oxyhóa
•[red] - Nồng độ chất chất khử
•C - Hằng số đặc trưng cho hệ oxyhóa-
khử
278
•* Điện thế proton (E
pr
):
•Xuất hiện khi có sự vận chuyển proton từ
phân tử nầy sang phân tử khác. Tiêu biểu hệ

thống gồm điện cực Hydro (cho proton) và
điện cực bạc (nhận proton)






    
AgClHOH
ClOHeAg
ln
zF
RT
E
2
1
22
3
or


279
* Điện thế nồng độ (E
nđ
):
Khi có sự chênh lệch nồng độ giữa các miền
khác nhau thì các ion sẽ khuếch tán.
Nếu độ linh hoạt của cation (u
c

) khác của
anion (u
a
) giữa 2 miền nầy sẽ xuất hiện điện
thế :


 
2
1
ac
ac
C
C
ln
zF
RT
uu
uu
E 



•C
1
,C
2
- nồng độ tại miền 1 và miền
2
280

•Đối với màng chỉ cho cation đi qua thì u
a
= 0
•Đối với màng chỉ cho anion đi qua thì u
c
= 0
•Khi đó điện thế màng được tính theo biểu
thức sau:


 
i
0
m
C
C
ln
zF
RT
E 
•C
0
,C
i
- nồng độ bên ngoài và nên
trong
281
2.Sự hình thành điện thế sinh vật
Giả thuyết được nhiều người chấp nhận hiện
nay là “giả thuyết thấm chọn lọc của màng”

do Bernstein đưa ra từ năm 1906 và được
bổ sung theo sự phát triển của khoa học kỹ
thuật.
Nội dung cơ bản của giả thuyết nầy dựa trên
sự chênh lệch nồng độ ion giữa bên trong
và bên ngoài tế bào
282
Trong loại ion khác nhau ở bên trong và bên
ngoài tế bào thì ion K
+
, Na
+
, Cl
-
đóng vai trò
quan trọng nhất trong việc hình thành điện tế
màng.
Sự phân bố nồng độ không đều của chúng tạo
nên điện thế màng theo biểu thức sau:


 
iCliNaik
oCloNaok
m
ClNaKg
ClNagKg
ln
zF
RT

E
gg
g




•g
k
, g
Na
, g
Cl
– Độ linh hoạt của các ion
•K
0
, Na
o
,K
i
, Na
i
-Nồng độ ion K
+
,Na
+
bên ngoài và bên trong tế bào
283
Trong điều kiện sinh lý bình thường thì:
g

K
>> g
Na
Khi tổn thương thì:
g
K
= g
Na
Khi hưng phấn thì:
Trong khoảng thời gian ngắn ( vài mS)
g
K
<<< g
Na
Sau đó tính thấm có chọn lọc hồi phục
g
K
>> g
Na
284
Vì các anion trong nguyên sinh chất là những
phức hợp liên kết không thấm được qua
màng.
Còn bản thân các Cl
-
có độ linh hoạt không
cao
Cho nên biểu thức điện thế của màng có thể
biểu thị như sau:



 
iNaik
oNaok
m
NaKg
NagKg
ln
zF
RT
E
g


285
a) Điện thế nghỉ
Dòng ion Na
+
đi qua màng ở trạng thái nghỉ không
đáng kể
Độ linh hoạt Na
+
rất nhỏ (g
Na
≈ 0 )nên có thể bỏ
qua và biểu thức của điện thế nghỉ như sau:


 
i

0
m
K
K
ln
zF
RT
E 
•K
0
, K
i
- Nồng độ ion K
+
bên ngoài
và bên trong tế bào
286
Thí nghiệm cho thấy:
Tăng gradien nồng độ K
+
sẽ tăng điện thế
màng
Giảm gradien nồng độ K
+
sẽ giảm điện thế
màng
Nếu đổi chiều gradien nồng độ K
+
sẽ làm thay
đổi chiều điện thế màng (trong dương ngoài

âm)
Nếu thay đổi gradien nồng độ ion Na
+
bên
ngoài thì điện thế nghỉ không thay đổi
Vậy:
•Điện thế nghỉ do ion K
+
quyết
định
287
• b) Điện thế hoạt động
Khi hưng phấn thì của màng cho dòng Na
+
đi
qua với cường độ lớn hơn dòng ion K
+
nhiều
lần trong khoảng thời gian ngắn.
Trong thời gian đó mối tương quan nồng độ
giữa K
+
và Na
+
bị thay đổi làm cho điện thế
màng đổi cực.
Biểu thức của điện thế màng trong thời gian
đó như sau:



 
i
0
m
Na
Na
ln
zF
RT
E 
288
Thí nghiệm thay đổi nồng độ ion Na
+
trên dây
thần kinh cá mực cho thấy:
Giảm nồng độ Na
+
bên ngoài tế bào sẽ làm
giảm biên độ của điện thế hoạt động
Nếu thay toàn bộ ion Na
+
bên ngoài màng tế
bào bằng Choline thì biên độ điện thế hoạt
động =0
Thay đổi nồng độ K
+
không làm thay đáng kể
điện thế màng
•Điện thế hoạt động do ion Na
+

quyết
định
289
3.Bơm Natri-Kali
Để duy trì hoạt độngï sống cần phải đưa ion K
+
trở vào trong và ion Na
+
trở ra ngoài.
Quá trình nầy ngược với gradien nồng độ và
được thực hiện nhờ bơm Natri-Kali
ATP cung cấp năng lượng cho quá trình nầy
290
Bên trong tế bào Na
+
kích hoạt Na
+
-K
+
-ATP-aza
tạo nên phức hợp mang Na
+
ra ngoài
• Na
+
+ Protein + ATP  Na-Protein
P +
ADP
Ở bên ngoài phức hợp mang Na
+

sẽ tham gia
phản ứng trao đổi với ion K
+
tạo nên phức hợp
mang K
+
và được chuyển vào trong tế bào
• K
+
+ Na-ProteinP  K
+
- Protein - P + Na
+
Khi vào trong tế bào phức hợp mang K
+
bị phân
huỷ
• K
+
- Protein -P  K
+
+ Protein + P