Bài giảng cơ sở kỹ thuật y sinh chương 3 TS huỳnh quang linh

Chương 3CƠ SỞ ĐIỆN SINH HỌC Bài gi ng Ơ KỸ THUẬT Y SINH – Ngành VẬT LÝ Ỹ THUẬT Khoa KHƯ – ĐHB – ĐHQG TP M 2006 n Mục tiêu: • Xác ñịnh mối liên hệ giữa nồ n ng ñộ ion và dòng chuyển dời c

Chương 3

CƠ SỞ ĐIỆN SINH HỌC

Bài gi ng Ơ KỸ THUẬT Y SINH – Ngành VẬT LÝ Ỹ THUẬT Khoa KHƯ – ĐHB – ĐHQG TP M 2006

n Mục tiêu:

• Xác ñịnh mối liên hệ giữa nồ n ng ñộ ion và dòng

chuyển dời c a ion

• Định nghĩa ñiện thế tĩnh và ñộng c a màng tế bào

• Mô tả ảnh hưởng mật ñộ ion ñ ñế n sự thay ñổ ñ i ñiện thế màng tế bào

• Định nghĩa ñịnh luật Fick và ñịnh luật Ohm

• n ra biể bi u thức và các tính toán cơ sở hiệu thế

Nerst

• n ra biểu thức và các tính toán cơ sở sự cân bằ b ng

onnan

• Mô hình cơ bản về v mạch ñiện tương ñương của màng

tế bào và mạch Thévenin tương ñương

• Tìm hiểu về mô hình odgkin xley về ñiện thế

màng tế bào

Chương 3: Cơ sở ñi n sinh h c

Điện thế màng tế bào

• Lịch sử: Thí nghiệm Galvani (1791) và di n giải của Volta

• Đư c tạo nên do sự khác biệt về v phân bố ion trong và

ngoài màng tế bào Hiện tư ng ñó ñư c tạo nên do tính thẩ th u có ch n c của màng tế bào ñố ñ i v i các ion.

• Điện thế tế bào ñóng vai trò quan trọng ñối v i t bà b o th n kinh

• Điện thế tĩnh: Vm=vi – vo, v i vi: ñiện thế bên trong màng, vo: ñiện thế bên ngoài thường quy ư c bằng 0 mV.

• Đối v i phầ ph n l n các tế bào, Vm~-60mV.

• Điện thế ñộng - sự hoạt cực và khử cực

Các ñịnh lu nh luậ t vậ t lý cơ sở

Bài giảng CƠ SỞ KỸ THUẬT Y SINH – Ngành VẬT LÝ KỸ THUẬT - Khoa KHƯD – ĐHBK – ĐHQG TP.HCM 2006

• Định luật Fick

n J: dòng ion khuếch tán

n : mật ñộ ion

n x: ñộ dày màng tế bào

n : hệ số khuếch tán

• Định luật Ohm

n : dòng ion dịch chuyển trong ñiện trường

n : ñộ linh ñộng của ion

n Z: số Z của ion

n V: hiệu thế qua màng; dv/dx = (-E)

• Biểu thức Einstein

n k: hằng số Bolzmann 1,38.10 -23 J/K

n T: nhiệt ñộ tuyệt ñối

n q: ñô l n ñiện tích

Chương 3: Cơ sở ñiện sinh học

Hiệu thế màng t nh – Ph trình Nersnt

• Sử dụng các ñịnh luật vật lý cơ sở có thể dẫ d n ra biểu thức c a phương trình Nersnt như sau:

•

• Ở nhiệt ñộ phòng: kT/q = 26mV

Hiệu thế màng t nh – S cân b ng onnan

Bài giảng CƠ SỞ KỸ THUẬT Y SINH – Ngành VẬT LÝ KỸ THUẬT - Khoa KHƯD – ĐHBK – ĐHQG TP.HCM 2006

• Ở trạng thái cân bằng thế Nersnt ñối với K+ và

Cl-phải bằng nhau:

• Biểu thức trên ñư c gọi là sự cân bằng Donnan

Chương 3: Cơ sở ñiện sinh học

Hiệu thế màng t nh – Ph.trình oldman

• ương trình oldman biểu thị ñiện thế màng tế bào ñối v i nhiều loại ion thẩm th u ñược, ví dụ ñ.v tế

bào có các ion K+, Na+ và CL-:

• Với P X là ñộ thẩm th u c a ion X.

Mô hình m ch ñiện tương

Bài giảng CƠ SỞ KỸ THUẬT Y SINH – Ngành VẬT LÝ KỸ THUẬT - Khoa KHƯD – ĐHBK – ĐHQG TP.HCM 2006

• Mô hình mạch ñiện tương

ñương của màng tế bào có thể giúp tính toán ñơn giản các tính toán ñiện thế tế bào phức h p (như trong mô hình ñiện thế ñộng

Hodgkin-Huxley ch

Huxley chẳ ng hạn)

• Các linh kiện ñiện tương

ñương:

n Nguồ Ngu n ñiện ñộng E

n Điện trở: R=1/G

n Tụ ñiện - ñiện dung màng

tế bào ~ µF

Chương 3: Cơ sở ñiện sinh học

Phương pháp gi p giả i mô hình m nh mạ ch ñi n tương

• Mô hình mạch tương ñương Thevenin

• Mô hình ñiện thế ñộng odgkin Huxley (Seminar) uxley (Seminar)

K K

m

V

K Na

K Na

Th

R R

R R