Гальвани теориясы

ӘЛ-ФАРАБИ АТЫНДАҒЫ ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ

 

 

Биология және биотехнология факультеті

Биофизика және биомедицина

кафедрасы

 

СӨЖ

 

 

 

Тақырыбы:Гальвани теориясы

 

Қабылдаған:Аблайханова Н. Т.,

 б.ғ.к., биофизика және биомедицина

кафедрасының доценті

 Орындаған: Төлеген Г.

1-курс магистранты МББ 12-02К

 

 

 

Алматы,  2013 жыл

Ұлпалардағыбиоэлектрлікқұбылыстар

Қозу нәтижесінде әртүрлі энергия бөлінеді. Солардың арасында электрлікөзгерістермаңыздыорыналады. Ұлпалардағыбиоэлектрлікқұбылыстардызерттейтін физиология ғылымыныңарнаулысалаларыныңбірі - электрофизиология. Қазіргі электрофизиология биотоктардыңтуындауынтүсіндіруүшін мембрана-иондық, немесе натрий-калийліксораптеориясыналған.

Биоэлектрлік құбылыстар дегеніміз тірі құрылымдардағы электрлік өзгерістер. Табиғатта электрлі скат, электрлі жылан, электрлі угрь, т.б. жануарлардың бар екендігі белгілі. Жануарлар электрінің бар екендігі жайлы мәліметтер XIXғ. аяғында алынған. Ең алғаш жануарлар электр тогының бар екеніне көз жеткізіп және оны жанурлы электр тогы деген сөзді Гальвани деген Италия ғалымы физиологияға енгізген.

Луиджи Гальвани(1737-1798 гг.) – анатомиямен және физиология ғылымдарыныңатақты ғалымы. Гальвани электрлік ілімінің негізін салушылардың бірі болып келеді. Сонымен қатар Луиджи Гальвани ең алғаш электр күшінің бұлшықетті қоздыруын байқаған және осы ғылымның негізін калаушы (бұл көріністі ол жануарлар электрі деп атаған).

Луиджи Гальвани 1737 жылдың 9 қыркүйегінде Италия мемлекетінің Болонье қаласында дүниеге келген. Алғашында оның ғылыммен айналысатын ойы жок болатын, тәжірибені  жай ғана өз құдайларына табыну мақсатында жүргізген болатын.

 Гальвани оқуын жергілікті университетіне түсіп, оны аяқтаған соң1759 ж. өзінің ғылыми диссертациясын жазуға кірісті.Луиджиның Гальвани өзінің ғылыми жұмысына бір жылдан аса  уақытын жұмсады. 1762 ж. Гальвани диссертациясын "сүйектер жайлы" тақырыбында қорғап шықты. Ол диссертациясын қорғап қана қоймай үлкен жетістікке де жетті, сол университеттің анатомия кафедрасының бас меңгерушісі болды. Сонымен қатар университеттің жас ғалымы атағын алды.

Луиджи  Гальвани ғылыми зерттеулермен қатар тәжірибелік жұмыстарды атқарды: хирургиялық  және акушерлікпен айналысты. 12 жылдан соң 1774ж., Гальвани бақаға тәжірибе жасап, "жануарлар электрін" ашады. Луиджи Гальвани өзінің бұл жұмысына физиолог ретінде  қызыға қарады. Ол бақаның ішкі бөлігіндегі каналдарды метал сымдарға және сыртқы параметрлерді де түгелдей  ауыстырды. 

 

ЛуиджиГальвани (1737–1798 гг.) – выдающийся ученый, он занимался анатомией и физиологией. Гальвани стал одним из основателей учения об электричестве. ЛуиджиГальвани также известен тем, что он первый обратил внимание на то, что электрические явления возникают при мышечном сокращении (этот эффект, а точнее, явление, был назван «животным электричеством»).

Гальвани поступил в местный университет, после окончания которого в 1759 г. начал готовить свою научную диссертацию. На свою научную работу ЛуиджиГальвани тратит целые годы. В 1762 г. Гальвани с успехом защищает свою диссертацию, которая была названа «О костях». Успех Гальвани был настолько огромен, что он сразу же занял пост главы кафедры анатомии университета, который он сравнительно недавно окончил.

Параллельно с научной работой ЛуиджиГальвани занимался и практикой: хирургией и акушерством. Через 12 лет, в 1774 г., Гальвани, проводя опыт над лягушкой, открывает «животное электричество». ЛуиджиГальвани заинтересовался этим явлением как физиолог. Его заинтересовала способность мертвого препарата проявлять себя как живой материал. Он менял положение металлического провода в теле лягушки, менял источники тока и множество других параметров.

Проводя такой опыт, ЛуиджиГальвани хотел использовать в качестве источника тока природное электричество, но погода стояла ясная и на небе не было ни облачка. Ученый чисто случайно прижал электроды, которые были воткнуты в спинной мозг лягушки, к железной решетке, на которой и лежала лягушка. Гальвани был очень сильно удивлен, когда увидел, что появились такие же сокращения, как и во время опытов, которые проводились во время грозы.

Еще больше ЛуиджиГальвани был удивлен, когда выяснил, что мышцы сокращаются и в то время, когда внешний источник тока отсутствует. Оказалось, что мышцы

начинают сокращаться и при простом наложении ^™ на них двух пластин разных металлов, соединенных проводником.

Этими опытами физиолога ЛуиджиГальвани заинтересовался другой известный ученый – физик Алессандро Вольта. Вольта высказал предположение, что электричество заключается в тех двух пластинах разных металлов, которые использовал Гальвани. И электричество возникает при соединении этих пластин проводником. Таким образом, физик Алессандро Вольта стал оппонентом в научном споре физиолога ЛуиджиГальвани.

Так начался величайший спор между двумя учеными. Алессандро Вольта настаивал на том, что источник электричества – это металлы, а другой настаивал на том, что источник тока – это животные. Оба ученых проводили эксперименты в подтверждение своей теории. ЛуиджиГальвани, как ему показалось, нашел неопровержимые доказательства своей точки зрения, которая состоит из двух элементов:

1) доказал, что электричество возникает и без участия металлов;

2) сняв кожный покров с нерва лапки лягушки, ЛуиджиГальвани поднес его к мышцам. Мышца начала сокращаться.

Алессандро Вольта, однако, не успокоился и не отступился. Он тоже привел весьма и весьма убедительные доказательства в пользу своей точки зрения.

Хотя и Гальвани, и Вольта считали, что в споре прав только один из них, попрошествии продолжительного периода времени стало ясно, что обе точки зрения имеют право на существование.

Важнейшим вкладом Алессандро Вольта в развитие науки было изобретение им принципиально нового источника постоянного тока. В 1800 г. Алессандро Вольта создал так называемый вольтов столб. Это был первый химический источник электричества. Имя Алессандро Вольта было увековечено тем, что в честь него назвали единицу разности потенциалов электрического поля (вольт). Свое заслуженное признание Вольта получил в XIX в.

 

 
Сабақтың мақсаты: Жүйке талшықтарының негізгі қасиеттері мен ұлпалардағы биоэлектрлік токтарды зерттеу. Практикум бойынша тапсырмаларды орындау. 
Тапсырма 1. Гальванидің алғашқы (1-ші) тәжірибесі.  Нәтижесін жазу, қорытынды шығару. 
Италия ғалымы Л.Гальвани 1791 ж. тәжірибе жүзінде кез келген жануарлар ұлпасында электр тогы пайда болатынын дәлелдеді. Тәжірибені жасау үшін терісі сыдырылған бақа омыртқасының белден төмен бөлімі мен сирақтарын (тірі реоскоп) пайдаланады (5-сурет). Мырыш пластинкасымен (1) жабыстырылған мыс сым ілгішпен (2) омыртқаның екі жағында орналасқан жүйке будаларын іліп алып, бақаның сирағын мырыш пластинкасының шетіне тигізеді. Бақаның аяғы пластинкаға тиген сайын жиырыла бастайды. 
Л.Гальвани өзінің алғашқы (1-ші)  тәжірибесінде бақа сирақтарының жиырылуы жүйке мен ет ұлпалардың электр потенциалдарының айырмашылығына байланысты деген тұжырымға келген. 
 Тапсырма 2. Гальванидің екінші тәжірибесі. Дамыл тоқ пайда болуының схемасын салу. Нәтижесінжазу, қорытындышығару.  
Бақадан жүйке-бұлшықет препаратын дайындап, балтыр етінің (1) сіңірге жақын жерін аздап кеседі (6-сурет). Шонданай жүйкені (2) шыны ілгішпен (3) көтеріп физиологиялық ерітіндіге малып алады да, екінші шыны таяқшаның жәрдемімен жүйкелі бұлшықеттің зақымдалған (4) және зақымдалмаған жерлеріне тиетіндей етіп препарат үстіне тастайды. Жүйке еттің зақымдалған және зақымдалмаған жеріне тиген кезде, бұлшықет биотоктың әсерінен жиырылады.

  
5-сурет. Бақаныңартқы                               6-сурет. Зақымдалғанбұлшықетіндегі 
аяқтарындағы  биотоктыанықтауға               биотоктардыанықтаусхемасы. 
арналғанқондырғы.

Егер бір препараттың шонданай жүйкесін (2) (7-сурет) басқа жүйке-ет препаратының жекелеген және зақымдалған бұлшықетіне (3) әкеліп қосса, онда алғашқы жүйке-ет препаратының бұлшық еті жиырылады. Себебі бұлшық еттеріндегі потенциал айырмашылығы тоқ тудырады да, ол жүйке арқылы бақаның аяғына барып оның бұлшық етін жиырылтады.    
Л.Гальвани өзінің осы екінші тәжірибесінде тірі тінде (ет пен жүйке ұлпаларда) электр тогының болатынын және ондағы потенциал айырмашылығы (ток) ұлпаны тітіркендіре алатынын дәлелдеп берді.

  
7-сурет. Зақымданған  еттен биотоктың бақаның жүйке-ет  препаратына берілуін бейнелейтін  схема

Тапсырма 3. Маттеуччидың 2-ші тәжірибесі. Нәтижесін салыстырып, қорытынды жасау. 
Бақа сирақтарынан екі жүйке-ет препаратын (1) жасап (8-сурет) біріншінің шонданай жүйкесін (2), екіншінің балтыр етіне салып түйістіреді. Екінші препараттағы жүйкені электродтар арқылы (3) тітіркендіргенде екеуінің де балтыр еттері бір мезгілде сіресе жиырылғаны байқалады. Тікетітіркендірілмесе де бірінші препараттың балтыр етінің жиырылуы екінші препаратта қозу тоғының пайда болып, ет үстінде жатқан бірінші препараттың жүйкесі арқылы жылжып балтыр етті тітіркендіреді деген ойғакеледі. 
Гальвани мен Матеуччи тәжірибелері электрофизиологияның негізін салды. Физиологияның бұл саласын дамытуда неміс ғалымы Дюбуа-Реймон да зор еңбек сіңірді. Тілшікті гальванометр көмегімен Гальванидің екінші, Матеуччидің бірінші тәжірибесіне талдау жасай келе, ол бұлшықеттің зақымданған және зақымданбаған учаскелері арасында потенциал айырмасы пайда болатынын анықтады.  
Биотоктар табиғатын түсіндіру үшін бірнеше теориялар ұсынылған. Қазіргі электрофизиология өзінің негізіне Ю.Бернштейн ұсынған (1902) мембраналық теорияны алған. А.Ходжкин, А.Хаксли және Б.Катц 1950-жылдардың соңында биопотенциалдар туындауының жаңатеориясын ұсынды. Бұл теория мембрана-иондық, немесе натрий-калийлі сорап (насос) теориясы деп аталады.  
Бақылау сұрақтары:

1. Тіріұлпалардақандай ток пайдаболады?
2. Гальванидіңтәжірибелерініңмаңызықандай?
3. Маттеуччитәжірибелерініңмаңызықандай?
4. Ұлпалардабиопотенциалдардыңпайдаболуымеханизмінқазіргікездегіқөзқарас (теориялар)?

Ұсынылғанәдебиеттер: НӘ 1 (455-459), НӘ 7 (153-156), 8,ҚӘ 1.

  
8-сурет. Екіншідәрежелітетанустыбақылауүшіндайындалғанет-жүйкепрепараттардыңқосылысы (Маттеучидың 2-ші тәжірибесі)