معلومة

ما هو جهد القطب القياسي لدم الإنسان؟

ما هو جهد القطب القياسي لدم الإنسان؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

لدى البشر الأصحاء درجة حموضة تبلغ حوالي 7.4 (أساسي قليلاً). ولكن إذا قمت بتوصيل الدم كبطارية ، فما مقدار الجهد الكهربائي الذي سيولده المرء ، فما هو جهد القطب القياسي؟

يبدو لي أن هذا مهم لأشياء مثل نقل الأيونات عبر غشاء الخلية.

إذا فكرت في الأمر ، فإن هذا السؤال يعود أساسًا إلى ما إذا كانت أشياء مثل الحديد تميل إلى إذابة $ ce {Fe -> Fe ^ {2+} + 2e ^ -} $ (سبتمبر 0.44) أو تعجل $ ce {Fe ^ {2+} + 2e ^ -> Fe} $ في دم الإنسان.

بسبب المواد الكيميائية المهمة مثل الهيموجلوبين ، أعتقد أن SEP يجب أن يكون حوالي 0.44 ولكنه يختلف اعتمادًا على ما إذا كانت الخلايا تمتص الأكسجين منه أو تعيد شحنه بالأكسجين. ربما يختلف هذا اعتمادًا على ما إذا كانت التمارين الثقيلة تحدث أم لا.


بيو 140 - علم الأحياء البشري 1 - كتاب مدرسي

/>
ما لم يُذكر خلاف ذلك ، تم ترخيص هذا العمل بموجب رخصة المشاع الإبداعي نَسب المُصنَّف - غير تجاري 4.0 دولي.

لطباعة هذه الصفحة:

انقر فوق رمز الطابعة في الجزء السفلي من الشاشة

هل النسخة المطبوعة الخاصة بك غير مكتملة؟

تأكد من أن النسخة المطبوعة تتضمن كل المحتوى من الصفحة. إذا لم يكن & # 39t ، فحاول فتح هذا الدليل في متصفح مختلف والطباعة من هناك (أحيانًا يعمل Internet Explorer بشكل أفضل ، وأحيانًا Chrome ، وأحيانًا Firefox ، وما إلى ذلك).

الفصل 34

إمكانية العمل

  • صف مكونات الغشاء التي تحدد إمكانات غشاء الراحة
  • صف التغييرات التي تحدث للغشاء والتي ينتج عنها جهد الفعل

تعتمد وظائف الجهاز العصبي و [مدشنس] والتكامل والاستجابة و [مدش] على وظائف الخلايا العصبية الكامنة وراء هذه المسارات. لفهم كيفية قدرة الخلايا العصبية على التواصل ، من الضروري وصف دور الغشاء المثير في توليد هذه الإشارات. أساس هذا الاتصال هو جهد الفعل ، الذي يوضح كيف يمكن للتغيرات في الغشاء أن تشكل إشارة. إن النظر إلى الطريقة التي تعمل بها هذه الإشارات في ظروف أكثر تنوعًا يتضمن نظرة على الإمكانات المتدرجة ، والتي سيتم تناولها في القسم التالي.

أغشية الخلايا النشطة كهربائيا

تستفيد معظم الخلايا في الجسم من الجسيمات المشحونة ، أي الأيونات ، لتكوين شحنة عبر غشاء الخلية. في السابق ، كان هذا يُظهر أنه جزء من كيفية عمل خلايا العضلات. لكي تنقبض عضلات الهيكل العظمي ، بناءً على الإثارة والاقتران ndashcontraction ، يتطلب مدخلات من الخلايا العصبية. تستفيد كلتا الخليتين من غشاء الخلية لتنظيم حركة الأيونات بين السائل خارج الخلية والعصارة الخلوية.

كما تعلمت في الفصل الخاص بالخلايا ، فإن غشاء الخلية مسؤول بشكل أساسي عن تنظيم ما يمكن أن يعبر الغشاء وما يبقى على جانب واحد فقط. غشاء الخلية عبارة عن طبقة ثنائية من الفوسفوليبيد ، لذلك فقط المواد التي يمكن أن تمر مباشرة من خلال النواة الكارهة للماء يمكن أن تنتشر دون مساعدة. لا يمكن للجسيمات المشحونة ، وهي ماء بحكم التعريف ، أن تمر عبر غشاء الخلية دون مساعدة (الشكل 1). بروتينات الغشاء ، وتحديداً قناة البروتينات ، تجعل ذلك ممكناً. العديد من قنوات النقل السلبية ، وكذلك مضخات النقل النشطة ، ضرورية لتوليد إمكانات الغشاء وإمكانية الفعل. من الأمور ذات الأهمية الخاصة البروتين الحامل المشار إليه بمضخة الصوديوم / البوتاسيوم التي تنقل أيونات الصوديوم (Na +) من الخلية وأيونات البوتاسيوم (K +) إلى الخلية ، وبالتالي تنظم تركيز الأيونات على جانبي غشاء الخلية.

الشكل 1: يتكون غشاء الخلية من طبقة ثنائية الفوسفوليبيد ويحتوي على العديد من بروتينات الغشاء ، بما في ذلك أنواع مختلفة من بروتينات القناة التي تعمل كقنوات أيونية.

تتطلب مضخة الصوديوم / البوتاسيوم طاقة على شكل أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) ، لذلك يشار إليها أيضًا باسم ATPase. كما تم توضيحه في فصل الخلية ، يكون تركيز Na خارج الخلية أعلى منه في الداخل ، ويكون تركيز K + داخل الخلية أعلى منه في الخارج. وهذا يعني أن هذه المضخة تقوم بتحريك الأيونات عكس تدرجات تركيز الصوديوم والبوتاسيوم ، وهذا هو السبب في أنها تتطلب طاقة. في الواقع ، تحافظ المضخة بشكل أساسي على تدرجات التركيز هذه.

القنوات الأيونية عبارة عن مسام تسمح لجزيئات مشحونة معينة بعبور الغشاء استجابةً لتدرج تركيز موجود. يمكن للبروتينات أن تمتد عبر غشاء الخلية ، بما في ذلك نواتها الكارهة للماء ، ويمكن أن تتفاعل مع شحنة الأيونات بسبب الخصائص المتنوعة للأحماض الأمينية الموجودة في مجالات أو مناطق معينة من قناة البروتين. تم العثور على الأحماض الأمينية الكارهة للماء في المجالات التي يتم تطبيقها على ذيول الهيدروكربون من الفوسفوليبيد. تتعرض الأحماض الأمينية المحبة للماء إلى البيئات السائلة للسائل خارج الخلية والعصارة الخلوية. بالإضافة إلى ذلك ، ستتفاعل الأيونات مع الأحماض الأمينية المحبة للماء ، والتي ستكون انتقائية لشحنة الأيون. سيكون لقنوات الكاتيونات (الأيونات الموجبة) سلاسل جانبية سالبة الشحنة في المسام. سيكون لقنوات الأنيونات (الأيونات السالبة) سلاسل جانبية موجبة الشحنة في المسام. يسمى هذا الاستبعاد الكهروكيميائي ، مما يعني أن مسام القناة خاص بالشحنة.

يمكن أيضًا تحديد القنوات الأيونية حسب قطر المسام. ستكون المسافة بين الأحماض الأمينية محددة لقطر الأيون عندما ينفصل عن جزيئات الماء المحيطة به. نظرًا لجزيئات الماء المحيطة ، فإن المسام الأكبر ليست مثالية للأيونات الأصغر لأن جزيئات الماء ستتفاعل ، عن طريق الروابط الهيدروجينية ، بسهولة أكبر من السلاسل الجانبية للأحماض الأمينية. وهذا ما يسمى استبعاد الحجم. بعض القنوات الأيونية انتقائية للشحن ولكن ليس بالضرورة للحجم ، وبالتالي تسمى قناة غير محددة. تسمح هذه القنوات غير المحددة للكاتيونات و [مدش] ولا سيما Na + و K + و Ca 2+ & mdashto بعبور الغشاء ، لكن تستبعد الأنيونات.

لا تسمح القنوات الأيونية دائمًا للأيونات بالانتشار عبر الغشاء بحرية. يتم فتح بعضها من خلال أحداث معينة ، مما يعني أن القنوات مغلقة. إذن ، هناك طريقة أخرى لتصنيف القنوات وهي على أساس كيفية بواباتها. على الرغم من أن هذه الفئات من القنوات الأيونية توجد بشكل أساسي في خلايا الأنسجة العصبية أو العضلية ، إلا أنها يمكن العثور عليها أيضًا في خلايا الأنسجة الظهارية والأنسجة الضامة.

يتم فتح قناة ذات بوابات ليجند لأن جزيء الإشارة ، يجند ، يرتبط بالمنطقة خارج الخلية للقناة. يُعرف هذا النوع من القنوات أيضًا باسم مستقبلات مؤثرات الشوارد لأنه عندما يرتبط اللاجند ، المعروف باسم ناقل عصبي في الجهاز العصبي ، بالبروتين ، تعبر الأيونات الغشاء وتغير شحنتها (الشكل 2).

الشكل 2: عندما يرتبط الترابط ، في هذه الحالة ، الناقل العصبي أستيل كولين ، بموقع محدد على السطح خارج الخلية لبروتين القناة ، يفتح المسام للسماح بمرور أيونات مختارة. الأيونات في هذه الحالة هي كاتيونات الصوديوم والكالسيوم والبوتاسيوم.

يتم فتح قناة مسوّرة ميكانيكيًا بسبب تشويه مادي لغشاء الخلية. العديد من القنوات المرتبطة بحاسة اللمس (التحسس الجسدي) لها بوابات ميكانيكية. على سبيل المثال ، عند الضغط على الجلد ، تنفتح هذه القنوات وتسمح للأيونات بدخول الخلية. على غرار هذا النوع من القنوات ، ستكون القناة التي تفتح على أساس التغيرات في درجات الحرارة ، كما هو الحال في اختبار الماء في الحمام (الشكل 3).

الشكل 3: عندما يحدث تغيير ميكانيكي في الأنسجة المحيطة ، مثل الضغط أو اللمس ، يتم فتح القناة فعليًا. تعمل المستقبلات الحرارية على مبدأ مماثل. عندما تتغير درجة حرارة الأنسجة المحلية ، يتفاعل البروتين عن طريق فتح القناة فعليًا.

القناة ذات الجهد الكهربائي هي قناة تستجيب للتغيرات في الخواص الكهربائية للغشاء الذي يتم تضمينها فيه. عادة ، يكون الجزء الداخلي من الغشاء بجهد سالب. عندما يصبح هذا الجهد أقل سالبة ، تبدأ القناة في السماح للأيونات بعبور الغشاء (الشكل 4).

الشكل 4: تفتح القنوات ذات الجهد الكهربائي عندما يتغير جهد الغشاء من حولها. الأحماض الأمينية في بنية البروتين حساسة للشحن وتتسبب في فتح المسام للأيونات المختارة.

قناة التسرب عبارة عن بوابات عشوائية ، مما يعني أنها تفتح وتغلق بشكل عشوائي ، ومن هنا تأتي الإشارة إلى التسريب. لا يوجد حدث فعلي يفتح القناة بدلاً من ذلك ، فلديها معدل جوهري للتبديل بين الحالة المفتوحة والمغلقة. تساهم قنوات التسرب في جهد الغشاء المريح للغشاء المثير (الشكل 5).

الشكل 5: في حالات معينة ، تحتاج الأيونات إلى التحرك عبر الغشاء بشكل عشوائي. يتم تعديل الخصائص الكهربائية الخاصة لخلايا معينة من خلال وجود هذا النوع من القنوات.

إمكانات الغشاء

يمكن أن يكون للحالة الكهربائية لغشاء الخلية عدة اختلافات. هذه كلها اختلافات في إمكانات الغشاء. الجهد هو توزيع الشحنة عبر غشاء الخلية ، مقاسة بالميليفولت (بالسيارات). المعيار هو مقارنة الجزء الداخلي للخلية بالنسبة للخارج ، وبالتالي فإن إمكانات الغشاء هي قيمة تمثل الشحنة على الجانب داخل الخلايا من الغشاء بناءً على كون الخارج صفرًا نسبيًا (الشكل 6).

الشكل 6: يتم إدخال قطب كهربائي للتسجيل في الخلية ويوجد قطب مرجعي خارج الخلية. بمقارنة الشحنة المقاسة بهذين القطبين ، يتم تحديد جهد الغشاء. من المعتاد التعبير عن هذه القيمة للعصارة الخلوية بالنسبة إلى الخارج.

تركيز الأيونات في السوائل خارج الخلوية وداخل الخلايا متوازن إلى حد كبير ، مع شحنة محايدة صافية. ومع ذلك ، يحدث اختلاف طفيف في الشحنة مباشرة على سطح الغشاء ، داخليًا وخارجيًا. إن الاختلاف في هذه المنطقة المحدودة للغاية هو الذي يمتلك كل القوة في الخلايا العصبية (وخلايا العضلات) لتوليد إشارات كهربائية ، بما في ذلك جهود العمل.

قبل أن يتم وصف هذه الإشارات الكهربائية ، يجب شرح حالة السكون للغشاء. عندما تكون الخلية في حالة سكون ، وتكون القنوات الأيونية مغلقة (باستثناء قنوات التسرب التي تفتح عشوائيًا) ، يتم توزيع الأيونات عبر الغشاء بطريقة يمكن التنبؤ بها للغاية. تركيز Na + خارج الخلية أكبر بعشر مرات من التركيز بالداخل. أيضًا ، يكون تركيز K + داخل الخلية أكبر من تركيزه في الخارج. يحتوي العصارة الخلوية على تركيز عالٍ من الأنيونات على شكل أيونات فوسفات وبروتينات سالبة الشحنة. الأنيونات الكبيرة هي أحد مكونات غشاء الخلية الداخلي ، بما في ذلك الفوسفوليبيدات المتخصصة والبروتينات المرتبطة بالنشرة الداخلية للغشاء (النشرة هي مصطلح يستخدم لجانب واحد من غشاء ثنائي الطبقة الدهنية). الشحنة السالبة موضعية في الأنيونات الكبيرة.

مع توزيع الأيونات عبر الغشاء عند هذه التركيزات ، يتم قياس الفرق في الشحنة عند -70 مللي فولت ، وهي القيمة التي توصف بأنها إمكانات غشاء الراحة. تختلف القيمة الدقيقة المقاسة لإمكانات غشاء الراحة بين الخلايا ، ولكن -70 مللي فولت هي الأكثر استخدامًا بهذه القيمة. سيكون هذا الجهد في الواقع أقل بكثير باستثناء مساهمات بعض البروتينات المهمة في الغشاء. تسمح قنوات التسرب لـ Na + بالتحرك ببطء إلى الخلية أو K + للتحرك ببطء للخارج ، وتستعيدها مضخة Na + / K +. قد يبدو هذا مضيعة للطاقة ، لكن لكل منها دور في الحفاظ على إمكانات الغشاء.

إمكانية العمل

يصف إمكانات غشاء الراحة الحالة المستقرة للخلية ، وهي عملية ديناميكية يتم موازنتها بواسطة تسرب الأيونات وضخ الأيونات. بدون أي تأثير خارجي ، لن يتغير. لبدء إشارة كهربائية ، يجب أن تتغير إمكانات الغشاء.

يبدأ هذا بفتح قناة لـ Na + في الغشاء. نظرًا لأن تركيز Na أعلى خارج الخلية منه داخل الخلية بمعامل 10 ، فإن الأيونات ستندفع إلى الخلية التي يقودها إلى حد كبير تدرج التركيز. نظرًا لأن الصوديوم هو أيون موجب الشحنة ، فإنه سيغير الجهد النسبي داخل الخلية فورًا بالنسبة إلى الخارج مباشرة. جهد الراحة هو حالة الغشاء بجهد -70 مللي فولت ، لذا فإن كاتيون الصوديوم الذي يدخل الخلية سيجعلها أقل سالبة. يُعرف هذا باسم إزالة الاستقطاب ، مما يعني أن جهد الغشاء يتحرك نحو الصفر.

إن تدرج التركيز لـ Na قوي جدًا لدرجة أنه سيستمر في دخول الخلية حتى بعد أن تصبح إمكانات الغشاء صفرية ، بحيث يبدأ الجهد الكهربائي الموجود حول المسام مباشرة في أن يصبح موجبًا. يلعب التدرج الكهربائي دورًا أيضًا ، حيث تجذب البروتينات السالبة الموجودة أسفل الغشاء أيون الصوديوم. ستصل إمكانات الغشاء إلى +30 ملي فولت بحلول الوقت الذي يدخل فيه الصوديوم إلى الخلية.

نظرًا لأن إمكانات الغشاء تصل إلى +30 مللي فولت ، يتم فتح قنوات أخرى ذات بوابات الجهد في الغشاء. هذه القنوات خاصة بأيون البوتاسيوم. يعمل تدرج التركيز على K + أيضًا. عندما يبدأ K + بمغادرة الخلية ، مع أخذ شحنة موجبة معها ، يبدأ جهد الغشاء في العودة نحو جهده الساكن. وهذا ما يسمى إعادة الاستقطاب ، مما يعني أن جهد الغشاء يتحرك للخلف باتجاه قيمة -70 ملي فولت لإمكانات الغشاء الساكن.

يعيد الاستقطاب إمكانات الغشاء إلى قيمة -70 ملي فولت التي تشير إلى إمكانية الراحة ، لكنها في الواقع تتجاوز هذه القيمة. تصل أيونات البوتاسيوم إلى التوازن عندما يكون جهد الغشاء أقل من -70 ملي فولت ، لذلك تحدث فترة فرط الاستقطاب أثناء فتح قنوات K +. تتأخر قنوات K + هذه قليلاً في الإغلاق ، وهو ما يمثل هذا التجاوز القصير.

ما تم وصفه هنا هو جهد الفعل ، والذي يتم تقديمه كرسم بياني للجهد بمرور الوقت في الشكل 7. إنها الإشارة الكهربائية التي يولدها النسيج العصبي للاتصال. التغيير في جهد الغشاء من -70 مللي فولت في حالة الراحة إلى +30 مللي فولت في نهاية إزالة الاستقطاب هو تغيير 100 مللي فولت. يمكن أيضًا كتابة ذلك كتغيير 0.1-V. لوضع هذه القيمة في منظورها الصحيح ، فكر في البطارية. بطارية AA التي قد تجدها في جهاز التحكم عن بعد في التلفزيون لها جهد 1.5 فولت ، أو بطارية 9 فولت (البطارية المستطيلة مع وظيفتين في أحد طرفيها) ، من الواضح أنها 9 فولت.التغيير الملحوظ في جهد الفعل هو أقل بمقدار واحد أو اثنين من الشحن في هذه البطاريات. في الواقع ، يمكن وصف إمكانات الغشاء على أنها بطارية. يتم تخزين الشحنة عبر الغشاء والتي يمكن إطلاقها في ظل الظروف الصحيحة. قامت بطارية في جهاز التحكم عن بُعد بتخزين شحنة يتم & ldquoreleased & rdquo عندما تضغط على زر.

الشكل 7: رسم الجهد المقاس عبر غشاء الخلية مع الوقت ، يبدأ جهد الفعل بزوال الاستقطاب ، متبوعًا بعودة الاستقطاب ، والتي تتجاوز إمكانات الراحة إلى فرط الاستقطاب ، وأخيراً يعود الغشاء إلى الراحة.

ما يحدث عبر غشاء الخلية النشطة كهربائيًا هو عملية ديناميكية يصعب تصورها باستخدام الصور الثابتة أو من خلال أوصاف النص. شاهد الفيديو المرتبط أدناه لمعرفة المزيد حول هذه العملية. ما الفرق بين القوة الدافعة لـ Na + و K +؟ وما هو الشبه في حركة هذين الأيونات؟

السؤال هو ، الآن ، ما الذي يبدأ إمكانات الفعل؟ الوصف أعلاه يلمع بشكل ملائم فوق تلك النقطة. لكن من الضروري فهم ما يحدث. ستبقى إمكانات الغشاء عند الراحة حتى يتغير شيء ما. الوصف أعلاه يقول فقط أن قناة Na + تفتح. الآن ، لقول & ldquoa يفتح القناة & rdquo لا يعني أن بروتين واحد عبر الغشاء يتغير. بدلاً من ذلك ، فهذا يعني فتح نوع واحد من القنوات. هناك عدة أنواع مختلفة من القنوات التي تسمح لـ Na + بعبور الغشاء. ستفتح قناة Na + ذات بوابات مرتبطة برباط عندما يرتبط بها ناقل عصبي ، وتفتح قناة Na + ذات بوابات ميكانيكيًا عندما يؤثر المنبه المادي على مستقبل حسي (مثل الضغط المطبق على الجلد يضغط على مستقبل اللمس). سواء كان ناقلًا عصبيًا مرتبطًا ببروتين المستقبل الخاص به أو محفزًا حسيًا ينشط خلية مستقبلات حسية ، فإن بعض المحفزات تبدأ العملية. يبدأ الصوديوم في دخول الخلية ويصبح الغشاء أقل سلبية.

النوع الثالث من القنوات الذي يعد جزءًا مهمًا من إزالة الاستقطاب في جهد الفعل هو قناة Na + ذات الجهد الكهربائي. تساعد القنوات التي تبدأ في إزالة استقطاب الغشاء بسبب الحافز الخلية على إزالة الاستقطاب من -70 مللي فولت إلى -55 مللي فولت. بمجرد أن يصل الغشاء إلى هذا الجهد ، تفتح قنوات Na + ذات الجهد الكهربائي. هذا ما يعرف بالعتبة. أي إزالة للاستقطاب لا تغير من إمكانات الغشاء إلى -55 ملي فولت أو أعلى لن تصل إلى العتبة وبالتالي لن ينتج عنها جهد فعل. وأيضًا ، فإن أي محفز يعمل على إزالة الاستقطاب من الغشاء إلى -55 مللي فولت أو ما بعده سيؤدي إلى فتح عدد كبير من القنوات وسيبدأ جهد فعل.

بسبب العتبة ، يمكن تشبيه إمكانات الإجراء بحدث رقمي و mdashit إما أن يحدث أو لا يحدث. إذا لم يتم الوصول إلى العتبة ، فلن يحدث أي إجراء محتمل. إذا وصل نزع الاستقطاب إلى -55 ملي فولت ، فإن جهد الفعل يستمر ويستمر حتى +30 ملي فولت ، حيث يتسبب K + في عودة الاستقطاب ، بما في ذلك تجاوز الاستقطاب المفرط. أيضًا ، هذه التغييرات هي نفسها لكل جهد فعل ، مما يعني أنه بمجرد الوصول إلى العتبة ، يحدث نفس الشيء بالضبط. الحافز الأقوى ، الذي قد يزيل استقطاب الغشاء بعد تجاوز الحد الأدنى ، لن يؤدي إلى إمكانية عمل & ldquobigger & rdquo. إمكانات العمل هي & ldquoall أو لا شيء. & rdquo إما أن يصل الغشاء إلى العتبة ويحدث كل شيء كما هو موضح أعلاه ، أو أن الغشاء لا يصل إلى العتبة ولا يحدث أي شيء آخر. تبلغ ذروتها جميع إمكانات الفعل عند نفس الجهد (+30 مللي فولت) ، لذا فإن إمكانات فعل واحدة ليست أكبر من الأخرى. ستطلق المنبهات الأقوى إمكانات فعل متعددة بسرعة أكبر ، لكن الإشارات الفردية ليست أكبر. وهكذا ، على سبيل المثال ، لن تشعر بإحساس أكبر بالألم ، ولن يكون لديك تقلص أقوى للعضلات ، بسبب حجم جهد الفعل لأنهما ليسا بأحجام مختلفة.

كما رأينا ، فإن إزالة الاستقطاب وإعادة استقطاب جهد الفعل يعتمدان على نوعين من القنوات (قناة Na + ذات الجهد الكهربائي وقناة K + ذات الجهد الكهربائي). تحتوي قناة Na ذات الجهد الكهربائي على بوابتين. إحداها هي بوابة التنشيط ، التي تفتح عندما تتقاطع إمكانات الغشاء مع -55 مللي فولت. البوابة الأخرى هي بوابة التعطيل ، والتي تغلق بعد فترة زمنية محددة و [مدشون] بترتيب جزء صغير من ميلي ثانية. عندما تكون الخلية في حالة سكون ، يتم إغلاق بوابة التنشيط وبوابة التعطيل مفتوحة. ومع ذلك ، عند الوصول إلى العتبة ، تفتح بوابة التنشيط ، مما يسمح لـ Na + بالاندفاع إلى الخلية. مع توقيت ذروة إزالة الاستقطاب ، يتم إغلاق بوابة التعطيل. أثناء إعادة الاستقطاب ، لا يمكن أن يدخل الصوديوم إلى الخلية. عندما يمر الغشاء المحتمل -55 بالسيارات مرة أخرى ، تغلق بوابة التنشيط. بعد ذلك ، يتم إعادة فتح بوابة التعطيل ، مما يجعل القناة جاهزة لبدء العملية برمتها مرة أخرى.

تحتوي قناة K + ذات الجهد الكهربائي على بوابة واحدة فقط ، وهي حساسة لجهد غشاء يبلغ -50 مللي فولت. ومع ذلك ، فإنه لا يفتح بالسرعة التي تفتح بها قناة Na + ذات الجهد الكهربائي. قد يستغرق الأمر جزءًا من ملي ثانية حتى تفتح القناة بمجرد الوصول إلى هذا الجهد. يتزامن توقيت ذلك تمامًا مع وقت ذروة تدفق Na ، لذلك تفتح قنوات K + ذات الجهد الكهربائي تمامًا كما يتم تعطيل قنوات Na ذات الجهد الكهربائي. مع إعادة استقطاب الغشاء وتمرير الجهد إلى -50 مللي فولت مرة أخرى ، يتم إغلاق القناة و mdashagain ، مع تأخير بسيط. يستمر البوتاسيوم في مغادرة الخلية لفترة قصيرة وتصبح إمكانات الغشاء أكثر سلبية ، مما يؤدي إلى تجاوز الاستقطاب المفرط. ثم تغلق القناة مرة أخرى ويمكن للغشاء أن يعود إلى حالة الراحة بسبب النشاط المستمر للقنوات غير المحاطة بالبوابات ومضخة Na + / K +.

كل هذا يحدث في غضون 2 مللي ثانية تقريبًا (الشكل 8). بينما تكون إمكانية إجراء قيد التقدم ، لا يمكن بدء عمل آخر. يشار إلى هذا التأثير بفترة المقاومة. هناك مرحلتان من فترة الانكسار: فترة الانكسار المطلق وفترة الانكسار النسبية. خلال المرحلة المطلقة ، لن تبدأ إمكانية عمل أخرى. هذا بسبب بوابة تعطيل قناة Na + ذات الجهد الكهربائي. بمجرد أن تعود هذه القناة إلى شكلها المستريح (أقل من -55 مللي فولت) ، يمكن بدء إمكانية عمل جديدة ، ولكن فقط من خلال حافز أقوى من الذي بدأ إمكانات الفعل الحالية. هذا بسبب تدفق K + خارج الخلية. نظرًا لأن هذا الأيون يندفع للخارج ، فإن أي Na + الذي يحاول الدخول لن يؤدي إلى إزالة استقطاب الخلية ، ولكنه سيحافظ فقط على الخلية من فرط الاستقطاب.

الشكل 8: رسم الجهد المقاس عبر غشاء الخلية مع مرور الوقت ، يمكن أن تكون أحداث جهد الفعل مرتبطة بتغيرات محددة في جهد الغشاء. (1) في حالة الراحة ، يكون جهد الغشاء -70 مللي فولت. (2) يبدأ الغشاء في الاستقطاب عند تطبيق محفز خارجي. (3) يبدأ جهد الغشاء في الارتفاع السريع نحو +30 مللي فولت. (4) يبدأ جهد الغشاء بالعودة إلى قيمة سالبة. (5) تستمر عودة الاستقطاب بعد جهد الغشاء الساكن ، مما يؤدي إلى فرط الاستقطاب. (6) يعود جهد الغشاء إلى قيمة الراحة بعد وقت قصير من فرط الاستقطاب.

نشر إمكانية العمل

يتم بدء جهد الفعل في بداية المحور العصبي ، في ما يسمى المقطع الأولي. توجد كثافة عالية من قنوات Na + ذات الجهد الكهربائي بحيث يمكن أن يحدث الاستقطاب السريع هنا. عند النزول على طول المحور العصبي ، يتم نشر جهد الفعل لأنه يتم فتح المزيد من قنوات Na + ذات بوابات الجهد مع انتشار إزالة الاستقطاب. يحدث هذا الانتشار لأن Na + يدخل عبر القناة ويتحرك على طول غشاء الخلية من الداخل. عندما يتحرك Na + ، أو يتدفق ، مسافة قصيرة على طول غشاء الخلية ، فإن شحنته الموجبة تزيل استقطاب المزيد من غشاء الخلية. مع انتشار هذا الاستقطاب ، تفتح قنوات Na + جديدة ذات بوابات كهربائية واندفع المزيد من الأيونات إلى داخل الخلية ، مما يؤدي إلى انتشار نزع الاستقطاب إلى مسافة أبعد قليلاً.

نظرًا لتعطيل قنوات الصوديوم ذات البوابات ذات الجهد الكهربائي في ذروة إزالة الاستقطاب ، لا يمكن فتحها مرة أخرى لفترة وجيزة وفترة الانكسار المطلق. وبسبب هذا ، فإن نزع الاستقطاب الذي ينتشر مرة أخرى باتجاه القنوات المفتوحة سابقًا ليس له أي تأثير. يجب أن تنتشر إمكانات الفعل نحو المحاور الطرفية نتيجة لذلك ، يتم الحفاظ على قطبية الخلايا العصبية ، كما هو مذكور أعلاه.

التكاثر ، كما هو موضح أعلاه ، ينطبق على المحاور غير الملقحة. عندما يكون الميالين موجودًا ، ينتشر جهد الفعل بشكل مختلف. تبدأ أيونات الصوديوم التي تدخل الخلية في الجزء الأولي بالانتشار على طول المقطع المحوري ، ولكن لا توجد قنوات Na + ذات الجهد الكهربائي حتى العقدة الأولى من Ranvier. نظرًا لعدم وجود فتح ثابت لهذه القنوات على طول المقطع المحوري ، ينتشر نزع الاستقطاب بسرعة مثالية. المسافة بين العقد هي المسافة المثلى لإبقاء الغشاء منزوع الاستقطاب فوق العتبة عند العقدة التالية. عندما ينتشر Na + على طول الجزء الداخلي من غشاء المقطع المحوري ، تبدأ الشحنة في التبدد. إذا كانت العقدة أبعد أسفل المحور المحوري ، لكان هذا الاستقطاب قد انخفض كثيرًا بحيث لا يتم تنشيط قنوات Na + ذات الجهد الكهربي عند العقدة التالية من Ranvier. إذا كانت العقد أقرب من بعضها ، فإن سرعة الانتشار ستكون أبطأ.

يُشار إلى التكاثر على طول محور عصبي غير مائي بالتوصيل المستمر على طول محور عصبي النخاعي ، وهو توصيل ملحي. يكون التوصيل المستمر بطيئًا نظرًا لوجود قنوات Na + متصلة بالجهد دائمًا تفتح ، والمزيد والمزيد من Na + يندفع إلى الخلية. يكون التوصيل الملحمي أسرع لأن إمكانات الفعل تقفز أساسًا من عقدة إلى أخرى (سالتاري = & ldquoto leap & rdquo) ، ويجدد التدفق الجديد لـ Na + الغشاء منزوع الاستقطاب. إلى جانب تكوّن النخاع في المحور العصبي ، يمكن أن يؤثر قطر المحور العصبي على سرعة التوصيل. بقدر ما يجري الماء في نهر واسع أسرع منه في الخور الضيق ، فإن نزع الاستقطاب القائم على Na + ينتشر بشكل أسرع عبر محور عصبي عريض مقارنة بنهر ضيق. يُعرف هذا المفهوم بالمقاومة وهو صحيح بشكل عام للأسلاك الكهربائية أو السباكة ، تمامًا كما هو الحال بالنسبة للمحاور ، على الرغم من اختلاف الظروف المحددة في مقاييس الإلكترونات أو الأيونات مقابل الماء في النهر.

الاختلالات الاستتبابية

تركيز البوتاسيوم

الخلايا الدبقية ، وخاصة الخلايا النجمية ، هي المسؤولة عن الحفاظ على البيئة الكيميائية لنسيج الجهاز العصبي المركزي. تركيزات الأيونات في السائل خارج الخلية هي الأساس لكيفية إنشاء إمكانات الغشاء والتغيرات في الإشارات الكهروكيميائية. إذا كان توازن الأيونات مضطربًا ، فمن الممكن حدوث نتائج خطيرة.

عادةً ما يكون تركيز K + أعلى داخل الخلايا العصبية من الخارج. بعد مرحلة إعادة الاستقطاب لإمكانية الفعل ، تضمن قنوات التسرب K ومضخة Na + / K + عودة الأيونات إلى مواقعها الأصلية. بعد السكتة الدماغية أو أي حدث إقفاري آخر ، ترتفع مستويات K + خارج الخلية. تم تجهيز الخلايا النجمية في المنطقة لإزالة الفائض K + لمساعدة المضخة. ولكن عندما يكون المستوى بعيدًا عن التوازن ، يمكن أن تكون التأثيرات لا رجعة فيها.

يمكن أن تصبح الخلايا النجمية تفاعلية في مثل هذه الحالات ، مما يضعف قدرتها على الحفاظ على البيئة الكيميائية المحلية. تتضخم الخلايا الدبقية وتتضخم عملياتها. يفقدون قدرتهم على التخزين المؤقت K + وتتأثر وظيفة المضخة ، أو حتى يتم عكسها. من العلامات المبكرة لأمراض الخلايا هذا & quot؛ تسريب & quot؛ من أيونات الصوديوم في خلايا الجسم. يؤثر عدم توازن الصوديوم / البوتاسيوم سلبًا على الكيمياء الداخلية للخلايا ، مما يمنعها من العمل بشكل طبيعي.

مراجعة الفصل

يتميز الجهاز العصبي بإشارات كهربائية يتم إرسالها من منطقة إلى أخرى. سواء كانت تلك المناطق قريبة أو متباعدة جدًا ، يجب أن تنتقل الإشارة على طول محور عصبي. أساس الإشارة الكهربائية هو التوزيع المتحكم فيه للأيونات عبر الغشاء. تنظم قنوات الأيونات عبر الغشاء متى يمكن للأيونات أن تتحرك داخل الخلية أو خارجها ، بحيث يتم إنشاء إشارة دقيقة. هذه الإشارة هي جهد الفعل الذي له شكل مميز للغاية يعتمد على تغيرات الجهد عبر الغشاء في فترة زمنية معينة.

يكون الغشاء في حالة سكون عادةً بتركيزات Na + و K + على كلا الجانبين. سيبدأ المحفز في إزالة استقطاب الغشاء ، وستؤدي القنوات ذات الجهد الكهربائي إلى مزيد من إزالة الاستقطاب تليها عودة استقطاب الغشاء. يشير التجاوز الطفيف لفرط الاستقطاب إلى نهاية جهد الفعل. أثناء وجود إمكانية إجراء قيد التقدم ، لا يمكن إنشاء إمكانات أخرى في ظل نفس الظروف. بينما يتم تعطيل قناة Na الموصلة بالجهد الكهربائي ، لا يمكن إنشاء أي إمكانات فعل على الإطلاق. بمجرد أن تعود هذه القناة إلى حالة الراحة ، يكون هناك إمكانية عمل جديدة ممكنة ، ولكن يجب أن تبدأ بحافز أقوى نسبيًا للتغلب على K + مغادرة الخلية.

ينتقل جهد الفعل إلى أسفل المحور العصبي حيث يتم فتح قنوات أيونية ذات جهد كهربائي عن طريق إزالة الاستقطاب المنتشر. في المحاور غير الملقحة ، يحدث هذا بطريقة مستمرة لأن هناك قنوات ذات جهد كهربائي في جميع أنحاء الغشاء. في المحاور النخاعية ، يوصف التكاثر بالملح لأن القنوات ذات بوابات الجهد توجد فقط في عقد رانفييه ويبدو أن الأحداث الكهربائية & ldquojump & rdquo من عقدة إلى أخرى. يعتبر التوصيل الملحمي أسرع من التوصيل المستمر ، مما يعني أن المحاور النخاعية تنتشر إشاراتها بشكل أسرع. يُحدث قطر المحور العصبي أيضًا فرقًا لأن الأيونات المنتشرة داخل الخلية لها مقاومة أقل في مساحة أوسع.


نظرة عامة على عناصر الحياة

الموضوع الرئيسي للوحدة 1.2 هو "عناصر الحياة". قبل الدخول في الجزيئات الكبيرة المعقدة التي تحتاجها الكائنات الحية للبقاء على قيد الحياة ، يجب أن نفهم أولاً أن هناك العديد من العناصر التي تعتمد عليها الحياة كلها: الكربون ، والهيدروجين ، والأكسجين ، والنيتروجين ، والكبريت ، والفوسفور. كل أشكال الحياة على الأرض لها نسب متشابهة جدًا من هذه العناصر & # 8211 مجرد دليل إضافي واحد على أن كل الحياة نشأت من سلف مشترك.

في واحدة من أشهر التجارب التاريخية التي أجريت على الإطلاق ، تمكن ستانلي ميلر وهارولد أوري من إثبات أن الغلاف الجوي المبكر للأرض سيكون قادرًا على تكوين جزيئات الحياة بدون كائن حي حقيقي. أنشأ الفريق نظامًا يُسمح فيه لبخار الماء بالتفاعل مع المركبات الجوية البسيطة مثل غاز الهيدروجين والميثان والأمونيا & # 8211 أثناء تعرضه لصدمات كهربائية قوية من قطب كهربائي لمحاكاة البرق في الغلاف الجوي المبكر.

وجد العلماء أن هذه الجزيئات لم تتحد فقط بطرق فريدة ، ولكنهم بدأوا في تكوين بعض الجزيئات نفسها التي تنتجها الكائنات الحية & # 8211 مثل الجزيء المعقد القائم على الكربون اليوريا. على الرغم من اكتمال هذه التجربة في عام 1953 ، فقد أكدت الأبحاث الحديثة النتائج وأظهرت أن الجزيئات الأكثر تعقيدًا مثل الحمض النووي الريبي يمكن أن تكونت من خلال التفاعلات الطبيعية في الغلاف الجوي والمحيطات المبكرة للأرض.

من هؤلاء، كربون إلى حد بعيد هو الأكثر أهمية. في الواقع ، فإن مجال الكيمياء العضوية بأكمله مكرس لدراسة الروابط بين الكربون والذرات الأخرى. حقيقة أن الجزيئات المعقدة الواهبة للحياة يمكن أن تتشكل ببساطة عن طريق كهربة جزيئات الغلاف الجوي الشائعة أصبح ممكنًا بفضل الكربون & # 8211 وقدرته على تكوين 4 روابط تساهمية مع جزيئات أخرى.

يحتوي الكربون على العدد الذري 6 ، مما يعني أنه يحتوي على 6 بروتونات و 6 إلكترونات. وهذا يعني أن الكربون يخزن إلكترونين في الغلاف الداخلي و 4 إلكترونات في الغلاف الخارجي التكافؤ مدار. نظرًا لأن غلاف الإلكترون الثاني للذرة يمكن أن يحتوي على 8 إلكترونات ، فإن الكربون يحاول باستمرار ملء غلاف التكافؤ الخارجي عن طريق إضافة 4 إلكترونات أخرى. هذا يعني أن الكربون يشكل بشكل طبيعي 4 روابط مع ذرات أخرى & # 8211 سواء كانت هذه 4 ذرات منفصلة أو روابط متعددة مع ذرة واحدة. لا تسمح قذائف التكافؤ للذرات مثل الأكسجين أو النيتروجين أو الكبريت بهذا التنوع.

في الواقع ، أساس جميع الجزيئات البيولوجية هو سلاسل طويلة من الكربون مع الهيدروجين. نسمي هذه سلاسل الكربون والهيدروجين الهيدروكربونات. الهيدروكربونات هي بطبيعة الحال غير قطبية وكارهة للماء. ومع ذلك ، بإضافة ذرات مختلفة و المجموعات الوظيفية لسلسلة الكربون ، يمكن أن تأخذ مجموعة متنوعة من الخصائص الأخرى. على سبيل المثال ، تتكون جزيئات الدهون المشبعة من سلاسل هيدروكربونية طويلة مع مجموعة رأس قطبية. تخزن هذه الجزيئات كميات هائلة من الطاقة داخل الروابط ، ويمكن تخزينها ومعالجتها داخل الخلايا بسبب قطبية مجموعاتها الوظيفية.

حقيقة أن الكربون يمكن أن يشكل 4 روابط مميزة مع ذرات أخرى تؤدي أيضًا إلى ظاهرة نظائر. الأيزومرات عبارة عن جزيئات لها نفس العناصر ، ولكنها بنية مختلفة قليلاً. الايزومرات الهيكلية تحتوي على جميع الذرات نفسها ، لكنها مرتبة بترتيب مختلف قليلاً. رابطة الدول المستقلة عبر نظائر تحتوي على روابط مزدوجة. نظرًا لأن الروابط المزدوجة صلبة ولا يمكن تدويرها ، فإن هذا يؤدي إلى أشكال مختلفة من الجزيء بناءً على مكان ارتباط المجموعات الوظيفية المختلفة. إذا كانت المجموعات الوظيفية تقع على نفس الجانب من الرابطة المزدوجة ، فإن الجزيء يسمى رابطة الدول المستقلة ايزومر. إذا كانت المجموعات الوظيفية مرتبطة على جوانب متقابلة من الرابطة المزدوجة ، فإنها تُعرف باسم عبر الايزومرات. أخيرا، المتشاهدين هي جزيئات لها نفس الذرات يتم ترتيبها مثل الصور المرآة لبعضها البعض عندما تشكل ذرة الكربون مركزًا غير متماثل. قد تكون Enantiomers إما L أو D (L لـ ليفو أو "اليسار" و D لـ ديكسترو صحيح").

الشيء المهم في الايزومرات هو أنها لا تعمل دائمًا بطرق متشابهة. ضع في اعتبارك عقار ايبوبروفين. إن متضاد الإيبوبروفين لهما تأثيرات مختلفة تمامًا. واحد من المتشاهدين يكاد يكون غير وظيفي في البشر ، في حين أن الترتيب الآخر يجعل الجزيء أكثر فعالية 100 مرة في علاج الالتهاب. بالنظر إلى أن معظم الجزيئات البيولوجية لديها القدرة على تكوين العديد من الأيزومرات المختلفة ، فقد تطورت العمليات الكيميائية الحيوية لتكوين أيزومرات وظيفية محددة للغاية. وهذا هو السبب أيضًا في أنه من الصعب جدًا تصميم عقاقير اصطناعية فعالة مثل نظيراتها الطبيعية.

في حين أن الكربون نفسه يؤدي إلى احتمال وجود أيزومرات ، فمن المهم أيضًا أن ترتبط الجزيئات الأخرى بالكربون في الجزيء البيولوجي. في الواقع ، هناك العديد من الهياكل الشائعة جدًا التي تمت إضافتها إلى الهيدروكربونات والتي تعطي الجزيئات خصائص مختلفة. تسمى هذه المجموعات الوظيفية & # 8211 بالتحديد لأنها تضيف وظائف محددة للجزيئات اللازمة للعديد من التفاعلات البيولوجية المعقدة.

هناك سبع مجموعات وظيفية رئيسية مستخدمة في علم الأحياء تضيف خصائص محددة لسلاسل الكربون. مجموعات الهيدروكسيل (-OH) تضيف قطبية إلى جزيء ، مما يسمح له بالتفاعل مع الماء والجزيئات القطبية الأخرى. مجموعات كاربونيل (-C = O) تسمح بتشكيل مجموعة متنوعة من الروابط في جزيء الأكسجين مزدوج الترابط. مجموعات الكربوكسيل تشكل (-COOH) حمضًا في الماء ، مما يسمح للجزيء بالتبرع بالهيدروجين لإكمال مجموعة كبيرة ومتنوعة من التفاعلات الكيميائية الحيوية.

بطريقة مماثلة، المجموعات الأمينية (-NH2) تعمل كقاعدة لأنها يمكن أن تقبل ذرة الهيدروجين. تعتبر المجموعات الأمينية ضرورية لتكوين البروتينات ، لأنها تسمح للروابط بين الأحماض الأمينية بالتشكل في سلاسل طويلة تنثني في بروتينات وظيفية. مجموعات سلفهيدريل (-SH) يمكن أن يشكل روابط متقاطعة مع مجموعات السلفهيدريل الأخرى & # 8211 المستخدمة من قبل العديد من جزيئات البروتين لإنشاء تكوينات صلبة ثلاثية الأبعاد. مجموعات الميثيل (-CH3) ليست تفاعلية ، لكنها تعمل كعلامات على العديد من الجزيئات البيولوجية التي تساعد الخلية على التعرف على المواد المختلفة.

أخيرا، مجموعات الفوسفات (-OPO3 -2) تمنح سلاسل الكربون القدرة على التفاعل مع الماء وإطلاق الطاقة للتفاعلات الأخرى. تسمح مجموعات الفوسفات لجزيئات مثل ATP بتوفير الطاقة للعديد من التفاعلات المختلفة التي لن تكون ممكنة بخلاف ذلك. الفوسفات مهم أيضًا في تكوين الحمض النووي والحمض النووي الريبي ، وكلاهما له العمود الفقري للسكر والفوسفات.


EBME & amp ؛ مقالات الهندسة السريرية

يتحكم النظام الكهربائي لقلبك في جميع الأحداث التي تحدث عندما يضخ قلبك الدم. يُطلق على النظام الكهربائي أيضًا اسم نظام التوصيل القلبي. يُعد اختبار القلب المسمى ECG (مخطط كهربية القلب) صورة بيانية للنشاط الكهربائي للقلب.

يتكون النظام الكهربائي لقلبك من ثلاثة أجزاء رئيسية:

  • العقدة الجيبية الأذينية (SA) ، وتقع في الأذين الأيمن من قلبك.
  • العقدة الأذينية البطينية (AV) ، وتقع على الحاجز بين الأذينين بالقرب من الصمام ثلاثي الشرفات.
  • يقع نظام His-Purkinje على طول جدران بطينات القلب.

نبضات القلب هي دورة معقدة من الأحداث الموصلة للكهرباء. تقع هذه الأحداث داخل وحول قلبك. نبضات القلب هي دورة واحدة تسترخي فيها غرف قلبك وتتقلص لضخ الدم. تتضمن هذه الدورة فتح وإغلاق صمامات مدخل ومخرج البطينين الأيمن والأيسر لقلبك. تتكون كل نبضة قلب من جزأين أساسيين: الانبساط والانقباض. أثناء الانبساط ، يرتاح الأذينان والبطينان في قلبك ويبدأان في الامتلاء بالدم.

في نهاية الانبساط ، ينقبض أذين القلب (الانقباض الأذيني) ويضخ الدم إلى البطينين. ثم يبدأ الأذين في الاسترخاء. ثم تنقبض بطينات قلبك (انقباض بطيني) ، وتضخ الدم من قلبك.

هناك نوعان مختلفان من الخلايا في قلبك يمكّنان الإشارة الكهربائية من التحكم في ضربات قلبك:
أنا. تحمل الخلايا الموصلة الإشارة الكهربائية لقلبك.
ثانيا. تُمكِّن خلايا العضلات غرف قلبك من الانقباض ، وهو عمل ناتج عن الإشارة الكهربائية لقلبك.

تنتقل الإشارة الكهربائية عبر شبكة "مسارات" الخلايا الموصلة ، والتي تحفز الغرف العلوية (الأذينين) والغرف السفلية (البطينين) على الانقباض. يمكن للإشارة أن تنتقل عبر هذه المسارات عن طريق تفاعل معقد يسمح لكل خلية بتفعيل واحدة بجانبها ، مما يحفزها على "تمرير" الإشارة الكهربائية بطريقة منظمة. نظرًا لأن خلية بعد خلية تنقل الشحنة الكهربائية بسرعة ، فإن القلب بأكمله ينقبض في حركة واحدة منسقة ، مما يؤدي إلى نبضات القلب.

دورة توصيل نبضات القلب

(1) العقدة الجيبية الأذينية (SA) وبقية نظام التوصيل في حالة راحة.

(2) تبدأ العقدة SA بإمكانية العمل ، والتي تجتاح الأذينين.

(3) بعد الوصول إلى العقدة الأذينية البطينية ، هناك تأخير يبلغ حوالي 100 مللي ثانية مما يسمح للأذينين بإكمال ضخ الدم قبل أن ينتقل الدافع إلى الحزمة الأذينية البطينية.

(4) بعد التأخير ، تنتقل النبضة عبر الحزمة الأذينية البطينية وفروع الحزمة إلى ألياف بركنجي ، وتصل أيضًا إلى العضلة الحليمية اليمنى عبر نطاق الوسيط.

(5) ينتشر الدافع إلى ألياف البطين المقلص.

(6) يبدأ الانقباض البطيني.

• إمكانية الفعل: يسمى هذا الارتفاع التدريجي في الجهد الكهربائي بمنظم ضربات القلب أو الجهد المسبق. إن معدل ارتفاع إمكانات جهاز تنظيم ضربات القلب هو المحدد الرئيسي لمعدل ضربات القلب ويزيد عن طريق الأدرينالين (الأدرينالين) والتحفيز الودي وينخفض ​​عن طريق التحفيز الحرج (يسبب انخفاض ضغط الدم) وانخفاض درجة حرارة الجسم. عادةً ما يحدث نشاط منظم ضربات القلب فقط في العقدتين SA و AV ، ولكن توجد أجهزة تنظيم ضربات القلب الكامنة في أجزاء أخرى من نظام التوصيل والتي تتولى المسؤولية عند إطلاق النار من عُقد SA أو AV. لا تحتوي ألياف العضلات الأذينية والبطينية على نشاط منظم ضربات القلب ولا يتم تفريغها تلقائيًا إلا عندما تتضرر أو تكون غير طبيعية.

يتكون نظام التوصيل القلبي المتخصص من أنسجة موصلة مكونة من خلايا عضلة القلب المعدلة والتي لها خاصية التلقائية ، أي أنها يمكن أن تولد إمكانات العمل الذاتية الخاصة بها (النبضات العصبية) وكذلك الاستجابة للتحفيز من الخلايا المجاورة. المسارات الموصلة داخل القلب مسؤولة عن الانتشار المنظم لإمكانات العمل داخل القلب وما ينتج عن ذلك من تقلص منسق لكل من الأذينين والبطينين.في أنسجة جهاز تنظيم ضربات القلب ، بعد حدوث عودة الاستقطاب ، ترتفع إمكانات الغشاء تدريجيًا إلى مستوى عتبة فتح القناة ، وعند هذه النقطة يتدفق الصوديوم إلى الخلية ويبدأ جهد الفعل التالي (النبض العصبي).

تُعرف خلايا العقدة الجيبية الأذينية في الجزء العلوي من القلب باسم منظم ضربات القلب لأن المعدل الذي ترسل به هذه الخلايا إشارات كهربائية يحدد معدل ضربات القلب بالكامل (معدل ضربات القلب). يتراوح معدل ضربات القلب الطبيعي عند الراحة بين 60 و 100 نبضة في الدقيقة. يمكن أن يتكيف معدل ضربات قلبك أعلى أو أقل لتلبية احتياجات جسمك. يرسل دماغك وأجزاء أخرى من جسمك إشارات لتحفيز قلبك على الخفقان إما بمعدل أسرع أو أبطأ. على الرغم من أن الطريقة التي تتفاعل بها جميع الإشارات الكيميائية للتأثير على معدل ضربات القلب معقدة ، فإن النتيجة النهائية هي أن هذه الإشارات تخبر عقدة SA بإطلاق الشحنات بوتيرة أسرع أو أبطأ ، مما ينتج عنه معدل ضربات قلب أسرع أو أبطأ.

على سبيل المثال ، أثناء فترات التمرين ، عندما يحتاج الجسم إلى المزيد من الأكسجين ليعمل ، تؤدي الإشارات الواردة من جسمك إلى زيادة معدل ضربات القلب بشكل كبير لتوصيل المزيد من الدم (وبالتالي المزيد من الأكسجين) إلى الجسم. يمكن أن يزيد معدل ضربات قلبك عن 100 نبضة في الدقيقة لتلبية احتياجات جسمك المتزايدة أثناء المجهود البدني.

وبالمثل ، أثناء فترات الراحة أو النوم ، عندما يحتاج الجسم إلى كمية أقل من الأكسجين ، ينخفض ​​معدل ضربات القلب. قد يكون لدى بعض الرياضيين معدل ضربات قلب طبيعي أقل بكثير من 60 لأن قلوبهم فعالة للغاية ولا يحتاجون إلى الخفقان بالسرعة. لذلك ، فإن التغييرات في معدل ضربات القلب هي جزء طبيعي من جهد قلبك لتلبية احتياجات جسمك.

الكاتيكولامينات - أثناء الإجهاد أو الحاجة إلى زيادة النتاج القلبي ، تفرز الغدد الكظرية هرمونًا يسمى نورإبينفرين في مجرى الدم في نفس الوقت الذي يُحفز فيه الجهاز العصبي الودي أيضًا لزيادة معدل ضربات القلب. يتسبب هذا الهرمون في تسريع ضربات القلب ، وعلى عكس الجهاز العصبي الودي الذي يرسل إشارة فورية وقصيرة العمر ، فإن إفراز النوربينفرين في مجرى الدم يزيد من معدل ضربات القلب لعدة دقائق أو أكثر.

تسجيل تخطيط القلب الرسومي على الورق

عادة ما يتم تسجيل مخطط كهربية القلب على مقياس زمني يبلغ 0.04 ثانية / مم على المحور الأفقي وحساسية جهد تبلغ 0.1 مللي فولت / مم على المحور الرأسي.
لذلك ، على ورق تسجيل ECG القياسي ، يمثل المربع الصغير 0.04 ثانية ومربع واحد كبير 0.2 ثانية.
في الشكل الموجي العادي لتخطيط القلب ، تمثل الموجة P إزالة الاستقطاب الأذيني ، وإزالة الاستقطاب البطيني المركب QRS وإعادة استقطاب البطين الموجي T.
يتم أخذ الفاصل الزمني P - R من بداية الموجة P إلى بداية مجمع QRS. يتم أخذ الفاصل الزمني Q - T من بداية مجمع QRS إلى نهاية الموجة T. يمثل هذا الوقت المستغرق لإزالة الاستقطاب وإعادة استقطاب البطينين. المقطع S - T هو الفترة بين نهاية مجمع QRS وبداية الموجة T. عادة ما يتم إزالة الاستقطاب من جميع الخلايا خلال هذه المرحلة.

القيم الطبيعية لتخطيط القلب

فاصل P - R 0.12 - 0.2 ثانية (3-5 مربعات صغيرة من ورق ECG القياسي)
مدة مجمع QRS أقل من أو تساوي 0.1 ثانية (2.5 مربعات صغيرة)
Q - T الفاصل الزمني المصحح لمعدل ضربات القلب (QTc) QTc = فاصل QT / RR أقل من أو يساوي 0.44 ثانية

المناصب القيادية

يمكن استخدام مخطط كهربية القلب بطريقتين. يمكن إجراء مخطط كهربية القلب ذو 12 رصاصًا والذي يحلل النشاط الكهربائي للقلب من عدد من الأقطاب الكهربائية الموضوعة على الأطراف وعبر الصدر. يمكن الكشف عن مجموعة واسعة من التشوهات.

ومع ذلك ، أثناء التخدير ، يتم مراقبة مخطط كهربية القلب باستخدام 3 (أو أحيانًا 5) أقطاب كهربائية والتي توفر تحليلاً أكثر تقييدًا للنشاط الكهربائي للقلب ولا يمكنها توفير نفس القدر من المعلومات التي يمكن الكشف عنها بواسطة 12 سلكًا لتخطيط القلب.

لا يصف مصطلح "الرصاص" عند تطبيقه على مخطط كهربية القلب الكابلات الكهربائية المتصلة بالأقطاب الكهربائية على المريض. بدلاً من ذلك ، يشير إلى موضع القطبين اللذين يتم استخدامهما للكشف عن النشاط الكهربائي للقلب. قطب كهربائي ثالث يعمل كمحايد.

أثناء التخدير ، يتم استخدام أحد "الخيوط" الثلاثة المحتملة بشكل عام. تسمى هذه الأسلاك الخيوط ثنائية القطب لأنها تقيس فرق الجهد (الفرق الكهربائي) بين قطبين. يتم عرض النشاط الكهربائي المتجه نحو قطب كهربي باعتباره انحرافًا موجبًا (لأعلى) على الشاشة ، وينتقل النشاط الكهربائي بعيدًا باعتباره انحرافًا سلبيًا (لأسفل). يتم وصف الخيوط حسب الاتفاقية على النحو التالي:

الرصاص الأول - يقيس فرق الجهد بين قطب الذراع الأيمن وقطب الذراع الأيسر. القطب الثالث (الساق اليسرى) بمثابة محايد.
الرصاص الثاني - يقيس فرق الجهد بين الذراع اليمنى وقطب الساق اليسرى.
الرصاص الثالث - يقيس فرق الجهد بين الذراع اليسرى وقطب الساق اليسرى.

يمكن لمعظم أجهزة العرض إظهار عميل محتمل واحد فقط في كل مرة ، وبالتالي يجب اختيار العميل المتوقع الذي يعطي أكبر قدر ممكن من المعلومات. الرصاص الأكثر استخدامًا هو الرصاص II - وهو رصاص ثنائي القطب به أقطاب كهربائية في الذراع اليمنى والساق اليسرى. هذا هو الدليل الأكثر فائدة للكشف عن عدم انتظام ضربات القلب لأنه يقع بالقرب من محور القلب (الاتجاه العام للحركة الكهربائية) ويسمح بأفضل رؤية للموجات P و R.


II- إمكانات الغشاء

    نستمر في الإشارة إلى "الإشارة" ما هو؟

  • يشير إلى الجهد الناتج عندما تفصل الخلية الشحنات على جوانب متقابلة من الغشاء. إنه يضع الشغل في فصل الشحنات المعاكسة ، وبالتالي يخلق طاقة كامنة كجهد كهربائي.

    يشير الجهد دائمًا إلى نقطتين: أي هنا بالنسبة إلى هناك. يوجد عادة أرض في علم وظائف الأعضاء ، الأرض هي السطح الخارجي للخلية. لذلك ، يشير الجهد إلى داخل الخلية فيما يتعلق بالخارج (المحايد).

  • إذا كانت إمكانات الخلية 50 mV ، فإن الخلية تكون سالبة فيما يتعلق بالخلل المحيط.

    القطب الكهربائي عبارة عن أنبوب شعري زجاجي رقيق للغاية بطرف مفتوح يبلغ قطره حوالي ميكرون واحد. تقوم بملء القطب بمحلول ملح موصل وإدخال سلك متصل بجهد الفولتميتر. ثم تقوم بوخز القطب خلال غشاء الخلية وقياس الجهد داخل الخلايا مقابل ذلك على الأرض.


في المراجعة ، تم تحليل المبادئ والأغراض الرئيسية لاستخدام الأنظمة متعددة الإنزيمات في أجهزة الاستشعار الحيوية الكهروكيميائية. يسمح اقتران العديد من الإنزيمات بتمديد طيف المواد التي يمكن اكتشافها ، وزيادة حساسية المستشعر الحيوي (في بعض الحالات ، بعدة مراتب من حيث الحجم) ، وتحسين انتقائية المستشعر الحيوي ، كما هو موضح في أمثلة قياس التيار الكهربائي ، وقياس الجهد ، و أجهزة استشعار قياس موصلية. يتم وصف المستشعرات الحيوية القائمة على أنظمة الإنزيمات المتتالية والدورية والتنافسية جنبًا إلى جنب مع مبادئ الوظيفة والمزايا والعيوب والاستخدام العملي لتحليلات العينات الحقيقية في مجالات التطبيق المختلفة (إنتاج الغذاء ومراقبة الجودة والتشخيص السريري والمراقبة البيئية). يتم تقييم المضاعفات والقيود المتعلقة بتطوير أجهزة الاستشعار الحيوية متعددة الإنزيمات. يتم تقديم التوصيات حول معقولية تطوير أجهزة استشعار حيوية متعددة الإنزيمات.

ولد إيفان س. كوتشيرينكو عام 1989 في تشيركاسي بأوكرانيا. حصل على درجة الدكتوراه المشتركة في التكنولوجيا الحيوية من جامعة تاراس شيفتشينكو كييف الوطنية (أوكرانيا) وجامعة كلود برنارد ليون 1 (فرنسا) في عام 2016. وهو الآن باحث في معهد البيولوجيا الجزيئية وعلم الوراثة التابع لوكالة NASU. يطور أجهزة الاستشعار الحيوية القائمة على الإنزيمات الكهروكيميائية للتطبيقات الطبية والبحثية والصناعية.

ولد Oleksandr O. Soldatkin عام 1982 في كييف ، أوكرانيا. حصل على درجة الماجستير في قسم "الأجهزة والأنظمة التقنية الحيوية والطبية" بجامعة الطيران الوطنية في أوكرانيا في عام 2004 ، ودرجة الدكتوراه في التكنولوجيا الحيوية في عام 2009 - من IMBG NASU حيث واصل أنشطته في مجال تطوير أجهزة الاستشعار الحيوية أولاً كمهندس رائد ، ثم - كباحث علمي صغير ، الآن - كباحث علمي أول. تتعلق أنشطته البحثية بتطوير مستشعرات قياس الموصلية ، وقياس الجهد ، ومستشعرات قياس التيار ومستشعرات حيوية متعددة.

ولد سيرجي ف. دزيادفيتش عام 1967 في القرم بأوكرانيا. حصل على درجة الدكتوراه في التكنولوجيا الحيوية في عام 1995 من معهد الكيمياء الحيوية التابع للأكاديمية الوطنية للعلوم في أوكرانيا (NASU) ودرجة الدكتوراه في العلوم في التكنولوجيا الحيوية في عام 2005 من معهد البيولوجيا الجزيئية وعلم الوراثة في NASU (كييف ، أوكرانيا). منذ عام 1995 ، عمل كباحث وباحث أول وقائد في مختبر الإلكترونيات الجزيئية الحيوية في معهد البيولوجيا الجزيئية وعلم الوراثة. وهو يعمل أيضًا نائبًا لمدير المعهد نفسه. مجالات اهتماماته هي أجهزة الاستشعار الحيوية للقياسات الكهربائية ، وأجهزة الاستشعار الحيوية للقياسات الكهربائية.

ولد Alexey P. Soldatkin عام 1955 في أوكرانيا. حصل على درجة الماجستير في الكيمياء الحيوية من جامعة ولاية كييف (أوكرانيا) في عام 1978. حصل على درجة الدكتوراه في البيولوجيا الجزيئية في عام 1985 ودرجة الدكتوراه في العلوم في التكنولوجيا الحيوية في عام 1999 من معهد البيولوجيا الجزيئية وعلم الوراثة في NASU (IMBG). منذ عام 1978 عمل كمهندس وباحث وباحث أول وقائد في IMBG. وهو الآن رئيس قسم الإلكترونيات الجزيئية الحيوية في IMBG. منذ عام 1996 كان مديرًا مشاركًا لمشاريع دولية مختلفة في مجال أجهزة الاستشعار الحيوية الكهروكيميائية القائمة على الإنزيم.


CFR - قانون اللوائح الفيدرالية العنوان 21

المعلومات الواردة في هذه الصفحة حديثة اعتبارًا من 1 أبريل 2020.

للحصول على أحدث إصدار من CFR Title 21 ، انتقل إلى الكود الإلكتروني للوائح الفيدرالية (eCFR).

الجزء الفرعي هـ - ضوابط الإنتاج والعملية

ثانية. 114.90 المنهجية.

تشمل الطرق التي يمكن استخدامها لتحديد درجة الحموضة أو الحموضة للأطعمة المحمضة ، على سبيل المثال لا الحصر ، ما يلي:

(أ) طريقة قياس الجهد لتحديد الأس الهيدروجيني - (1) المبادئ. يستخدم مصطلح "الرقم الهيدروجيني" لتعيين شدة أو درجة الحموضة. يتم تحديد قيمة الأس الهيدروجيني ، لوغاريتم مقلوب تركيز أيون الهيدروجين في المحلول ، عن طريق قياس الفرق في الجهد بين قطبين مغمسين في محلول العينة. يتكون النظام المناسب من مقياس جهد ، وإلكترود زجاجي ، وإلكترود مرجعي. يمكن إجراء تحديد دقيق للأس الهيدروجيني عن طريق إجراء قياس القوة الدافعة الكهربائية (emf) لمحلول عازل قياسي يُعرف الأس الهيدروجيني به ، ثم مقارنة هذا القياس بقياس emf لعينة من المحلول المراد اختباره.

(2) الآلات. الأداة الأساسية المستخدمة في تحديد الأس الهيدروجيني هي مقياس الأس الهيدروجيني أو مقياس الجهد. بالنسبة لمعظم الأعمال ، من الضروري استخدام أداة بمقياس الأس الهيدروجيني للقراءة المباشرة. تتوفر الأدوات التي تعمل بالبطاريات والخطوط تجارياً. إذا كان جهد الخط غير مستقر ، فيجب تزويد الأدوات التي تعمل بالخط مع منظمات الجهد للقضاء على انجراف قراءات مقياس العداد. يجب فحص البطاريات بشكل متكرر لضمان التشغيل السليم للأجهزة التي تعمل بالبطاريات. يُفضل استخدام أداة تستخدم مقياس وحدة موسع أو نظام قراءة رقمي لأنه يسمح بقياسات أكثر دقة.

(3) الأقطاب الكهربائية. تم تجهيز مقياس الأس الهيدروجيني النموذجي بإلكترود غشاء زجاجي وإلكترود مرجعي أو قطب كهربائي مركب بمسبار واحد. تتوفر أنواع مختلفة من الأقطاب الكهربائية المصممة لاستخدامات محددة. القطب المرجعي الأكثر استخدامًا هو قطب كالوميل ، والذي يشتمل على جسر ملح مملوء بمحلول مشبع من كلوريد البوتاسيوم.

(ط) رعاية واستخدام الأقطاب الكهربائية. يجب أن تبقى أقطاب كالوميل مملوءة بمحلول كلوريد البوتاسيوم المشبع أو أي محلول آخر محدد من قبل الشركة المصنعة لأنها قد تتلف إذا سمح لها بالجفاف. للحصول على أفضل النتائج ، يجب نقع الأقطاب الكهربائية في محلول منظم ، أو ماء مقطر أو منزوع الأيونات ، أو سائل آخر تحدده الشركة المصنعة لعدة ساعات قبل الاستخدام ، وتبقى جاهزة عن طريق التخزين مع أطراف مغمورة في الماء المقطر أو في محلول منظم يستخدم للتوحيد القياسي. يجب شطف الأقطاب الكهربائية بالماء قبل غمرها في المحاليل المعيارية القياسية وشطفها بالماء أو المحلول المراد قياسه بعد ذلك بين عمليات تحديد العينة. قد يشير التأخر في استجابة العداد إلى آثار الشيخوخة أو تلوث الأقطاب ، وقد يكون تنظيف وتجديد الأقطاب الكهربائية أمرًا ضروريًا ويمكن تحقيق ذلك عن طريق وضع الأقطاب في 0.1 مولار من محلول هيدروكسيد الصوديوم لمدة دقيقة واحدة ثم نقلها إلى 0.1 مولار هيدروكلوريك محلول حامض لمدة 1 دقيقة. يجب تكرار الدورة مرتين ، وتنتهي بالأقطاب الكهربائية في المحلول الحمضي. يجب بعد ذلك شطف الأقطاب الكهربائية جيدًا بالماء وتنشيفها بالأنسجة الرخوة قبل متابعة التوحيد.

(2) درجة الحرارة. للحصول على نتائج دقيقة ، يجب الحفاظ على درجة حرارة موحدة للأقطاب الكهربائية ، والمحاليل المعيارية القياسية ، والعينات. يجب إجراء الاختبارات عند درجة حرارة بين 20 درجة. و 30 درجة مئوية ، والحد الأقصى هو 25 درجة مئوية. قد تؤثر أي تقديرات لدرجة الحرارة يتم إجراؤها بدون تعويض المقياس على قيم الأس الهيدروجيني. يمكن استخدام معوض درجة الحرارة التلقائي.

(3) الدقة. تم تحديد دقة معظم أجهزة قياس الأس الهيدروجيني حوالي 0.1 وحدة أس هيدروجيني ، وقابلية التكاثر عادة +/- 0.05 وحدة أس هيدروجيني أو أقل. تسمح بعض العدادات بتوسيع أي نطاق من وحدات الأس الهيدروجيني لتغطية المقياس بأكمله وتكون بدقة +/- 0.01 وحدة من الأس الهيدروجيني وقابلية استنساخ +/- 0.005 من وحدات الأس الهيدروجيني.

(4) الإجراء العام لتحديد الرقم الهيدروجيني. عند تشغيل الجهاز ، يجب على المُشغل استخدام تعليمات المُصنِّع ويجب أن يراعي الأساليب التالية لتحديد الأس الهيدروجيني:

(ط) قم بتشغيل الجهاز والسماح للمكونات الإلكترونية بالتسخين والاستقرار قبل المتابعة.

(2) قم بتوحيد الجهاز والأقطاب الكهربائية باستخدام محلول منظم للأس الهيدروجيني القياسي 4.0 المُعد تجاريًا أو بمحلول عازل حمض الفثالات 0.05 مولار حديثًا تم تحضيره على النحو المبين في "الطرق الرسمية لتحليل رابطة الكيميائيين التحليليين الرسميين" (AOAC) ، الطبعة الثالثة عشرة. (1980) ، القسم 50.007 (ج) ، تحت "حلول عازلة لمعايرة معدات الأس الهيدروجيني - الإجراء النهائي الرسمي" ، والذي تم تضمينه بالإشارة. يمكن الحصول على نسخ من AOAC INTERNATIONAL، 481 North Frederick Ave.، suite 500، Gaithersburg، MD 20877 ، أو يمكن فحصها في إدارة المحفوظات والسجلات الوطنية (NARA). للحصول على معلومات حول توفر هذه المواد في NARA ، اتصل بالرقم 202-741-6030 ، أو انتقل إلى: http://www.archives.gov/federal_register/code_of_federal_regulations/ibr_locations.html. لاحظ درجة حرارة محلول المخزن المؤقت واضبط التحكم في موازن درجة الحرارة عند درجة الحرارة الملاحظة (درجة حرارة الغرفة قريبة من 25 درجة مئوية).

(3) اشطف الأقطاب الكهربائية بالماء وصمة عار ، ولكن لا تمسح ، بأنسجة ناعمة.

(4) اغمر النصائح في محلول المخزن المؤقت وأخذ قراءة الأس الهيدروجيني ، مما يسمح بحوالي دقيقة واحدة حتى يستقر المقياس. اضبط التحكم في التوحيد بحيث تتوافق قراءة العداد مع الرقم الهيدروجيني للمخزن المؤقت المعروف (على سبيل المثال ، 4.0) لدرجة الحرارة الملاحظة. اشطف الأقطاب الكهربائية بالماء وصمة عار بالأنسجة الرخوة. كرر الإجراء بأجزاء جديدة من محلول المخزن المؤقت حتى تظل الأداة متوازنة في تجربتين متتاليتين. للتحقق من تشغيل مقياس الأس الهيدروجيني ، تحقق من قراءة الأس الهيدروجيني باستخدام محلول معياري آخر مثل الذي يحتوي على درجة حموضة 7.0 ، أو تحقق منه بمحلول فوسفات 0.025 مولار محضر حديثًا على النحو المبين في AOAC، 13th Ed. (1980) ، القسم 50.007 (هـ) ، والذي تم تضمينه بالإحالة. يتم توفير هذا التضمين بالإشارة في الفقرة (أ) (4) (2) من هذا القسم. يمكن فحص مقاييس الأس الهيدروجيني الموسعة باستخدام المحاليل المعيارية القياسية pH 3.0 أو pH 5.0. يمكن إجراء مزيد من التحقق من المخازن المؤقتة والأدوات من خلال المقارنة مع القيم التي تم الحصول عليها بأداة ثانية موحدة بشكل صحيح.

(5) يمكن فحص الإلكترودات التي تشير إلى التشغيل السليم باستخدام محلول حامضي أولاً ثم المخزن المؤقت الأساسي. قم أولاً بتوحيد الأقطاب الكهربائية باستخدام محلول pH 4.0 عند 25 درجة مئوية أو بالقرب منها. يجب ضبط التحكم في التقييس بحيث يقرأ العداد 4.0 بالضبط. يجب شطف الأقطاب الكهربائية بالماء ، ثم تنشيفها وغمرها في محلول من البورق ذي الرقم الهيدروجيني 9.18 محضر على النحو المبين في AOAC، 13th Ed. (1980) ، القسم 50.007 (و) ، والذي تم تضمينه بالإحالة. تم توفير هذا التضمين بالإشارة في الفقرة (أ) (4) (2) من هذا القسم. يجب أن تكون قراءة الأس الهيدروجيني ضمن +/- 0.3 وحدة من قيمة 9.18.

(6) يمكن اختبار مقياس الأس الهيدروجيني للتشغيل السليم عن طريق تقصير مدخلات الزجاج والإلكترود المرجعي ، وبالتالي تقليل الجهد إلى الصفر. في بعض الأمتار ، يتم إجراء هذا التقصير عن طريق تحويل الجهاز إلى وضع الاستعداد ، وفي أدوات أخرى باستخدام حزام تقصير. مع تقصير الأداة ، يجب تحويل التحكم في التقييس من طرف إلى آخر. يجب أن تنتج هذه العملية انحرافًا أكبر من +/- 1.5 وحدة أس هيدروجيني من المقياس المركزي.

(5) تحديد الرقم الهيدروجيني على العينات. (ط) اضبط درجة حرارة العينة على درجة حرارة الغرفة (25 درجة مئوية) ، واضبط التحكم في موازن درجة الحرارة على درجة الحرارة المرصودة. مع بعض أدوات القياس الموسعة ، يجب أن تكون درجة حرارة العينة مماثلة لدرجة حرارة محلول العازلة المستخدم للتوحيد القياسي.

(2) شطف وصمة عار الأقطاب الكهربائية. اغمر الأقطاب الكهربائية في العينة وأخذ قراءة الأس الهيدروجيني ، مما يترك دقيقة واحدة حتى يستقر المقياس. شطف وصمة عار الأقطاب الكهربائية وكرر على جزء جديد من العينة. قد يغطي الزيت والشحم من العينات الأقطاب الكهربائية ، لذلك يُنصح بتنظيف الجهاز وتوحيده بشكل متكرر. عندما تسبب العينات الزيتية مشاكل القاذورات ، قد يصبح من الضروري شطف الأقطاب الكهربائية بإيثيل إيثر.

(3) تحديد قيمتين للأس الهيدروجيني في العينة المختلطة جيدًا. يجب أن تتفق هذه القراءات مع بعضها البعض للإشارة إلى أن العينة متجانسة. تقرير القيم لأقرب 0.05 وحدة الأس الهيدروجيني.

(6) تحضير العينات. قد تتكون بعض المنتجات الغذائية من خليط من المكونات السائلة والصلبة التي تختلف في الحموضة. قد تكون المنتجات الغذائية الأخرى شبه صلبة في طبيعتها. فيما يلي أمثلة على إجراءات التحضير لاختبار الأس الهيدروجيني لكل فئة من هذه الفئات:

(ط) مخاليط المكونات السائلة والصلبة. قم بتصريف محتويات الحاوية لمدة دقيقتين على منخل رقم 8 بمعيار الولايات المتحدة (ويفضل أن يكون الفولاذ المقاوم للصدأ) يميل بزاوية 17 إلى 20 درجة. سجل وزن الأجزاء السائلة والصلبة واحتفظ بكل جزء على حدة.

(أ) إذا كان السائل يحتوي على زيت كافٍ لإحداث تلوث للإلكترود ، فافصل الطبقات بقمع فاصل واحتفظ بالطبقة المائية. قد يتم التخلص من طبقة الزيت. اضبط درجة حرارة الطبقة المائية على 25 درجة مئوية وحدد الرقم الهيدروجيني لها.

(ب) إزالة المواد الصلبة المصفاة من الغربال ، ومزجها مع عجينة موحدة ، وضبط درجة حرارة المعجون إلى 25 درجة مئوية وتحديد درجة الحموضة الخاصة به.

(ج) تخلط أجزاء من الكسور الصلبة والسائلة بنفس النسبة الموجودة في الحاوية الأصلية وتخلط في تناسق منتظم. اضبط درجة حرارة الخليط على 25 درجة مئوية وحدد درجة الحموضة المتوازنة.بدلاً من ذلك ، امزج محتويات الحاوية بالكامل مع عجينة موحدة ، واضبط درجة حرارة المعجون على 25 درجة مئوية ، وحدد درجة الحموضة المتوازنة.

(2) منتجات الزيت المتبل. افصل الزيت عن المنتج الصلب. قم بخلط المادة الصلبة في الخلاط حتى يصبح قوام العجينة متناسقًا وقد يصبح من الضروري إضافة كمية صغيرة من الماء المقطر إلى بعض العينات لتسهيل الخلط. كمية صغيرة من الماء المضاف لن تغير الرقم الهيدروجيني لمعظم المنتجات الغذائية ، ولكن يجب توخي الحذر فيما يتعلق بالأطعمة غير المخزنة بشكل جيد. لا يجب إضافة أكثر من 20 مل من الماء المقطر لكل 100 جرام من المنتج. تحديد الأس الهيدروجيني عن طريق غمر الأقطاب الكهربائية في العجينة المعدة بعد ضبط درجة الحرارة على 25 درجة مئوية.

(3) المنتجات شبه الصلبة. يمكن مزج المنتجات الغذائية ذات القوام شبه الصلب ، مثل البودينغ ، وسلطة البطاطس ، وما إلى ذلك ، للحصول على قوام معجون ، ويمكن تحديد الرقم الهيدروجيني على العجينة المحضرة. في حالة الحاجة إلى مزيد من السيولة ، يمكن إضافة 10 إلى 20 مل من الماء المقطر إلى 100 جرام من المنتج. اضبط درجة حرارة العجينة المحضرة على 25 درجة مئوية وحدد درجة حموضتها.

(4) مخاليط المنتجات الخاصة. بالنسبة لمخاليط المنتجات الخاصة مثل antipasto ، اسكب الزيت وامزج المنتج المتبقي حتى يصبح معجونًا وحدد الرقم الهيدروجيني للعجينة المخلوطة. إذا كانت هناك حاجة إلى مزيد من السيولة ، أضف 10 إلى 20 مل من الماء المقطر لكل 100 جرام من المنتج وامزج. اضبط درجة حرارة العجينة المحضرة على 25 درجة مئوية وحدد درجة حموضتها.

(7) عملية تحديد درجة الحموضة. الحصول على عينات من المادة لتحديد الرقم الهيدروجيني.

(ط) بالنسبة لسوائل المعالجة ، اضبط درجة حرارة السائل إلى 25 درجة مئوية وحدد الرقم الهيدروجيني عن طريق غمر الأقطاب الكهربائية في السائل.

(2) استنزاف المواد الصلبة على منخل ومزجها مع عجينة قابلة للتطبيق. اضبط درجة حرارة العجينة المحضرة على 25 درجة مئوية وحدد درجة حموضتها.

(3) إذا توفرت مواد صلبة كافية لعمل عجينة ، فمزج قسامات تمثيلية من المواد السائلة والصلبة إلى عجينة قابلة للتطبيق. اضبط درجة حرارة المعجون المحضر على 25 درجة مئوية وحدد درجة الحموضة المتوازنة. بدلاً من ذلك ، امزج محتويات الحاوية بالكامل مع عجينة موحدة ، واضبط درجة حرارة المعجون على 25 درجة مئوية ، وحدد درجة الحموضة المتوازنة.

(ب) طرق قياس الألوان لتحديد درجة الحموضة. يمكن استخدام هذه الطريقة بدلاً من طريقة قياس الجهد إذا كان الرقم الهيدروجيني 4.0 أو أقل.

(1) المبدأ. تتضمن الطريقة اللونية للرقم الهيدروجيني استخدام الأصباغ المؤشر في المحاليل التي تغير اللون تدريجيًا عبر نطاقات الأس الهيدروجيني المحدودة. يتم تحديد المؤشر الذي يحتوي على أكبر تغيير في اللون عند درجة الحموضة تقريبًا للعينة التي يتم اختبارها. يتم تحديد الرقم الهيدروجيني بواسطة لون المؤشر عند تعريضه للعينة قيد الاختبار.

(2) حلول المؤشر. يتم تحضير معظم محاليل المؤشرات كمحلول بنسبة 0.04 بالمائة من صبغة المؤشر في الكحول. في الاختبار ، يتم إضافة بضع قطرات من محلول المؤشر إلى أجزاء 10 مل من محلول العينة. يجب مقارنة الألوان باستخدام خلفية ساطعة. يمكن إجراء التحديدات التقريبية على لوحات موضعية من البورسلين الأبيض ، حيث تتم مقارنة ألوان الاختبار عليها مع مجموعة من معايير الألوان. يمكن إجراء اختبارات قياس لونية أكثر دقة باستخدام كتلة مقارنة مزودة بمجموعات من أنابيب محاليل المؤشرات القياسية ذات الرقم الهيدروجيني المعروف.

(3) ورقة مؤشر. يتم غمس شريط ورقي معالج بصبغة مؤشر في محلول العينة. اعتمادًا على الرقم الهيدروجيني للمحلول ، سيتغير لون الشريط ويمكن تحديد درجة الحموضة التقريبية من خلال المقارنة مع مخطط الألوان القياسي.

(ج) الحموضة القابلة للمعايرة. تم وصف الطرق المقبولة لتحديد الحموضة القابلة للمعايرة في AOAC، 13 Ed. (1980) ، القسم 22.060 ، تحت عنوان "حموضة المعايرة - الإجراء النهائي الرسمي" ، من أجل "طريقة المؤشر" ، والقسم 22.061 "طريقة قطب الزجاج - الإجراء النهائي الرسمي" ، والذي تم دمجه بالمرجع. تم توفير هذا التضمين بالإشارة في الفقرة (أ) (4) (2) من هذا القسم. تم وصف الإجراء الخاص بإعداد وتوحيد محلول هيدروكسيد الصوديوم في AOAC، 13th Ed. (1980) ، الأقسام 50.032-50.035 ، تحت "هيدروكسيد الصوديوم - الإجراء النهائي الرسمي" بواسطة "طريقة الفثالات هيدروكسيد البوتاسيوم القياسية ،" والتي تم دمجها أيضًا كمرجع ومتاحة على النحو المبين في الفقرة (أ) (4) (2) من هذا القسم.


نطاق محدود من الحركة

النطاق المحدود للحركة هو مصطلح يستخدم عندما يكون للمفصل انخفاض في قدرته على الحركة. يمكن أن يكون هذا بسبب إصابات الأنسجة الرخوة المحيطة بالمفصل. قد يكون أيضًا ناتجًا عن أمراض مثل هشاشة العظام أو التهاب المفاصل الروماتويدي أو أنواع أخرى من التهاب المفاصل.

تعد استعادة نطاق الحركة في المفصل إحدى المراحل الأولى لإعادة تأهيل الإصابات. غالبًا ما يصف المعالجون الفيزيائيون تمارين ROM محددة لكل مفصل.

كل مفصل له ذاكرة قراءة فقط (ROM) عادية ، في حين أن لكل شخص قدرًا مختلفًا من القدرة على تحقيق ذلك. تحافظ المفاصل على نطاق متوازن من الحركة من خلال الاستخدام المنتظم وتمديد الأنسجة الرخوة المحيطة (العضلات والأوتار والأربطة). فقط 10 دقائق من تمارين الإطالة ثلاث مرات في الأسبوع يمكن أن تساعد في تحسين نطاق الحركة.

وجدت دراسة أنه يمكن تحقيق مكاسب صغيرة في ذاكرة القراءة فقط عن طريق استخدام الحرارة أثناء التمدد. في الأفراد الأصحاء ، لاحظ أولئك الذين كانوا يشكون من شد العضلات تحسنًا طفيفًا في نطاق الحركة مع الحرارة والتمدد مقارنةً بأولئك الذين تمددوا فقط.


يمكن أن تصنع الفيروسات الجيل القادم من البطاريات

لإعادة مراجعة هذه المقالة ، قم بزيارة ملفي الشخصي ، ثم اعرض القصص المحفوظة.

يمكن اعتماد الفيروسات والصفات # 39 للهندسة النانوية عن طريق إعادة برمجة الحمض النووي الخاص بهم بشكل انتقائي بحيث يعمل كسقالة للمواد المستخدمة في أقطاب البطارية. رسم توضيحي: كيسي تشين

لإعادة مراجعة هذه المقالة ، قم بزيارة ملفي الشخصي ، ثم اعرض القصص المحفوظة.

في عام 2009 ، سافرت أنجيلا بيلشر أستاذة الهندسة الحيوية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا إلى البيت الأبيض لتعرض بطارية صغيرة للرئيس باراك أوباما ، الذي كان قد مضى شهرين فقط على ولايته الأولى في المنصب. لا توجد العديد من البطاريات التي يمكنها الحصول على جمهور مع زعيم العالم الحر ، ولكن هذه لم تكن حقيبة القوة اليومية الخاصة بك. استخدم بلشر الفيروسات لتجميع الأقطاب الموجبة والسالبة لبطارية ليثيوم أيون ، وهو إنجاز هندسي يعد بتقليل سمية عملية تصنيع البطاريات وتعزيز أدائها. كان أوباما يستعد للإعلان عن تمويل بقيمة ملياري دولار لتقنية البطاريات المتقدمة ، وأشارت خلية عملة Belcher إلى ما قد يخبئه المستقبل.

بعد مرور عقد من الزمان على قيام بيلشر بتجربة بطاريتها في البيت الأبيض ، تقدمت عملية التجميع الفيروسي بسرعة. لقد صنعت فيروسات يمكنها العمل مع أكثر من 150 مادة مختلفة وأظهرت أن تقنيتها يمكن استخدامها لتصنيع مواد أخرى مثل الخلايا الشمسية. لم يتحقق حلم Belcher في التنقل في "سيارة تعمل بالفيروسات" ، ولكن بعد سنوات من العمل ، أصبحت هي وزملاؤها في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا على وشك نقل التكنولوجيا من المختبر إلى العالم الحقيقي.

نظرًا لكونها كائنات زومبي مجهرية في الطبيعة ، فإن الفيروسات تمتد عبر الفجوة بين الأحياء والأموات. إنها مليئة بالحمض النووي ، وهي السمة المميزة لجميع الكائنات الحية ، لكنها لا تستطيع التكاثر بدون مضيف ، مما يجعلها غير مؤهلة لبعض تعريفات الحياة. ومع ذلك ، كما أوضح Belcher ، يمكن اعتماد هذه الصفات للهندسة النانوية لإنتاج بطاريات تعمل على تحسين كثافة الطاقة وعمرها ومعدلات الشحن التي يمكن إنتاجها بطريقة صديقة للبيئة.

يقول كونستانتينوس جيراسوبولوس ، عالم الأبحاث البارز الذي يعمل على البطاريات المتقدمة في مختبر جونز هوبكنز للفيزياء التطبيقية: "كان هناك اهتمام متزايد بمجال البطاريات لاستكشاف المواد في شكل بنية نانوية لأقطاب البطارية". هناك عدة طرق يمكن من خلالها تصنيع المواد النانوية باستخدام تقنيات الكيمياء التقليدية. تكمن فائدة استخدام المواد البيولوجية ، مثل الفيروسات ، في أنها موجودة بالفعل في شكل "النانو" ، لذا فهي في الأساس نموذج أو سقالة طبيعية لتركيب مواد البطاريات ".

لقد وجدت الطبيعة الكثير من الطرق لبناء هياكل مفيدة من مواد غير عضوية دون مساعدة الفيروسات. مثال Belcher المفضل هو قوقعة أذن البحر ، والتي تتميز ببنية عالية على المستوى النانوي وخفيفة الوزن وقوية. على مدى عشرات الملايين من السنين ، تطور أذن البحر بحيث ينتج الحمض النووي الخاص به بروتينات تستخرج جزيئات الكالسيوم من البيئة المائية الغنية بالمعادن وترسبها في طبقات مرتبة على جسمها. لم يتمكن أذن البحر أبدًا من بناء البطاريات ، لكن بلشر أدرك أن هذه العملية الأساسية نفسها يمكن تنفيذها في الفيروسات لبناء مواد مفيدة للبشر.

يقول بيلشر: "لقد كنا نقوم بهندسة علم الأحياء للتحكم في المواد النانوية التي لا تُزرع بيولوجيًا بشكل طبيعي". "لقد قمنا بتوسيع مجموعة أدوات علم الأحياء للعمل مع مواد جديدة."

إن فيروس Belcher المفضل هو عاثية M13 ، وهو فيروس على شكل سيجار يتكاثر في البكتيريا. على الرغم من أنه ليس الفيروس الوحيد الذي يمكن استخدامه في الهندسة النانوية ، إلا أن بلشر يقول إنه يعمل بشكل جيد لأن مادته الجينية يسهل التلاعب بها. لتجنيد الفيروس لإنتاج الإلكترود ، تقوم بلشر بتعريضه للمادة التي تريده أن يتلاعب بها. ستؤدي الطفرات الطبيعية أو المهندسة في الحمض النووي لبعض الفيروسات إلى التعلق بالمادة. ثم يستخرج بلشر هذه الفيروسات ويستخدمها لإصابة بكتيريا ، مما ينتج عنه ملايين النسخ المتطابقة من الفيروس. تتكرر هذه العملية مرارًا وتكرارًا ، ومع كل تكرار يصبح الفيروس مهندسًا للبطارية أكثر دقة.

لا تستطيع فيروسات Belcher المعدلة وراثيًا تمييز أنود البطارية من الكاثود ، لكنها لا تحتاج إلى ذلك. إن الحمض النووي الخاص بهم مبرمج فقط للقيام بمهمة بسيطة ، ولكن عندما تؤدي ملايين الفيروسات نفس المهمة معًا ، فإنها تنتج مادة قابلة للاستخدام. على سبيل المثال ، يمكن تصميم الفيروس المعدل وراثيًا لإخراج بروتين على سطحه يجذب جزيئات أكسيد الكوبالت لتغطية جسمه. تجذب البروتينات الإضافية الموجودة على سطح الفيروس المزيد والمزيد من جزيئات أكسيد الكوبالت. يشكل هذا أساسًا أسلاكًا نانوية من أكسيد الكوبالت مصنوعة من فيروسات مرتبطة يمكن استخدامها في قطب البطارية.

تتطابق عملية Belcher مع تسلسلات الحمض النووي مع عناصر في الجدول الدوري لإنشاء شكل سريع من الانتقاء غير الطبيعي. قد يؤدي ترميز الحمض النووي بطريقة واحدة إلى إصابة الفيروس بفوسفات الحديد ، ولكن إذا تم تعديل الشفرة ، فقد يفضل الفيروس أكسيد الكوبالت. يمكن أن تمتد هذه التقنية إلى أي عنصر في الجدول الدوري ، إنها مجرد مسألة إيجاد تسلسل الحمض النووي الذي يطابقها. وبهذا المعنى ، فإن ما يفعله Belcher ليس بعيدًا عن التربية الانتقائية التي يقوم بها مربو الكلاب لإنشاء كلاب ذات صفات جمالية مرغوبة من غير المرجح أن تظهر في الطبيعة. ولكن بدلاً من تربية كلاب البودل ، يقوم بيلتشر بتربية فيروسات بناء البطاريات.

استخدمت Belcher تقنية التجميع الفيروسي لبناء أقطاب كهربائية وتنفيذها في مجموعة من أنواع البطاريات المختلفة. كانت الخلية التي عرضتها لأوباما عبارة عن خلية عملة معدنية قياسية من نوع ليثيوم أيون مثل التي قد تجدها في ساعة واستخدمت لتشغيل مصباح LED صغير. ولكن بالنسبة للجزء الأكبر ، استخدم بلتشر أقطابًا كهربائية تحتوي على مواد كيميائية أكثر غرابة مثل بطاريات الليثيوم الهوائية وبطاريات أيون الصوديوم. والسبب ، كما تقول ، هو أنها لم ترَ منطقية في محاولة التنافس مع منتجي أيونات الليثيوم المعروفين. يقول بيلشر: "نحن لا نحاول التنافس مع التكنولوجيا الحالية". "نحن ننظر إلى السؤال ،" هل يمكن استخدام علم الأحياء لحل بعض المشكلات التي لم يتم حلها حتى الآن؟ "

أحد التطبيقات الواعدة هو استخدام الفيروسات لإنشاء هياكل إلكترود عالية الترتيب لتقصير مسار أيون أثناء تحركه عبر القطب. سيؤدي هذا إلى زيادة معدل شحن وتفريغ البطارية ، وهو "أحد" الأشياء المقدسة "لتخزين الطاقة ، كما يقول بول براون ، مدير مختبر أبحاث المواد في جامعة إلينوي. من حيث المبدأ ، كما يقول ، يمكن استخدام التجميع الفيروسي لتحسين بنية أقطاب البطارية بشكل كبير وزيادة معدلات الشحن.

حتى الآن ، تمتلك أقطاب بيلشر المُجمَّعة فيروسيًا بنية عشوائية أساسًا ، لكنها تعمل هي وزملاؤها على إقناع الفيروسات في ترتيبات أكثر ترتيبًا. ومع ذلك ، كان أداء البطاريات التي تعمل بالفيروسات أفضل أو أفضل من البطاريات ذات الأقطاب الكهربائية المصنوعة بتقنيات التصنيع التقليدية ، بما في ذلك قدرة الطاقة المحسنة ، وعمر الدورة ، ومعدلات الشحن. لكن بيلشر يقول إن أكبر فائدة للتجميع الفيروسي هي أنه صديق للبيئة. تتطلب تقنيات تصنيع الأقطاب الكهربائية التقليدية العمل مع المواد الكيميائية السامة ودرجات الحرارة المرتفعة. كل ما يحتاجه بلشر هو مواد الإلكترود ومياه درجة حرارة الغرفة وبعض الفيروسات المعدلة وراثيًا.

يقول بيلشر: "هناك شيء يركز عليه مختبري تمامًا الآن وهو محاولة الحصول على أنظف تقنية". يتضمن ذلك مراعاة أشياء مثل مكان الحصول على المواد الملغومة للأقطاب الكهربائية ، ونواتج النفايات الناتجة عن تصنيع الأقطاب الكهربائية.

لم تقدم Belcher التكنولوجيا إلى السوق بعد ، لكنها تقول إنها وزملاؤها لديهم العديد من الأوراق قيد المراجعة والتي توضح كيف يمكن تسويق التكنولوجيا للطاقة والتطبيقات الأخرى. (رفضت الخوض في التفاصيل).

عندما اقترحت بيلشر لأول مرة أن خطوط التجميع التي يحركها الحمض النووي يمكن تسخيرها لبناء أشياء مفيدة للبشر ، واجهت الكثير من الشكوك من زملائها. تقول: "أخبرني الناس أنني مجنونة". لم تعد الفكرة تبدو بعيدة المنال ، لكن إخراج العملية من المختبر إلى العالم الحقيقي أثبت أنه يمثل تحديًا. يقول بوجدان دراجنيا ، أستاذ الكيمياء في جامعة إنديانا بلومنجتون: "يستخدم التصنيع التقليدي للبطاريات مواد وعمليات غير مكلفة ، لكن هندسة الفيروسات للأداء وحل مشكلات قابلية التوسع ستتطلب سنوات من البحث والتكاليف المرتبطة بها". "لقد بدأنا مؤخرًا فقط في فهم المواد المحتملة القائمة على الفيروسات من منظور الخصائص الفيزيائية."

شاركت Belcher بالفعل في تأسيس شركتين بناءً على عملها مع التجميع الفيروسي. تستخدم Cambrios Technologies ، التي تأسست عام 2004 ، عملية تصنيع مستوحاة من الفيروسات لبناء الأجهزة الإلكترونية لشاشات اللمس. تستخدم شركتها الثانية ، Siluria Technologies ، الفيروسات في عملية تحول الميثان إلى الإيثيلين ، وهو غاز يستخدم على نطاق واسع في التصنيع. في مرحلة ما ، كان بلشر يستخدم الفيروسات أيضًا لتجميع الخلايا الشمسية ، لكن التكنولوجيا لم تكن فعالة بما يكفي للتنافس مع خلايا بيروفسكايت الشمسية الجديدة.


قنوات عضلة القلب

مضخات وناقلات - تحتوي خلايا القلب أيضًا على نفس أنواع المضخات والناقلات مثل خلايا العضلات الهيكلية. على وجه الخصوص لديهم:
1) مضخة Na + / K + ATPase - لإنشاء التدرجات الكهروكيميائية لـ Na + و K +
2) مضخة Ca + 2 ATPase - تستخدم الطاقة من ATP لإزالة 2 Ca + 2 من الداخل إلى الخارج للخلية أو في الشبكة الساركوبلازمية لضمان بقاء تركيزات Ca + 2 الداخلية منخفضة (10-7 ملي مولار داخلي). لا تحتوي بعض خلايا القلب (مثل الفقاريات السفلية واللافقاريات) على شبكة ساركوبلازمية واسعة ، وبالتالي فإن معظم الكالسيوم + 2 المستخدم لتحفيز الانكماش يأتي من مصادر خارج الخلية.
3) Na + / Ca + 2 cotransporter - لإزالة Ca + 2 أيضًا من داخل الخلية واستخدام الطاقة من النقل المشترك لـ 3 Na + جزيئات لتصدير 1 Ca + 2.


القنوات - تشترك خلايا عضلة القلب في العديد من القنوات الأيونية نفسها مثل الخلايا العصبية وخلايا العضلات الهيكلية.
1) قنوات التسرب - قناة التسرب K +
2) قنوات Na + ذات الجهد الكهربائي - هناك قناة Na + ذات جهد عضلي هيكلي والتي تتميز بخصائص تشبه إلى حد كبير قناة Na + ذات الجهد العصبي التي ناقشناها بالفعل بالتفصيل. TTX - حساسة كما رأينا أعلاه. هذه القناة مسؤولة بالطبع عن إنتاج إمكانات العمل. بمجرد فتح تدفق Na + عبر القناة ، يزيد استقطاب الغشاء وبالتالي فتح المزيد من قنوات Na + وتستمر هذه الدورة التجديدية حتى تبدأ قنوات Na في التعطيل وتبدأ قناة K + المتأخرة في الفتح.
3) قناة K + ذات الجهد الكهربائي - قناة المعدل المتأخر K + التي رأيناها بالفعل في الخلايا العصبية التي لها نفس الخصائص تمامًا. بمعنى آخر ، لديه عتبة عالية ويحتاج إلى إزالة استقطاب قوية لفتحه ويعمل على إعادة الغشاء إلى إمكانات الراحة.
4) قنوات Ca + 2 ذات بوابات الجهد - في خلايا القلب ، تلعب قناة Ca + 2 دورًا أكبر بكثير أثناء جهد الحركة. هذه القنوات هي قنوات Ca + 2 ذات العتبة العالية ، وتسمى قناة L أو قناة DHP (dihydropyridine)). تشبه قناة DHP القلبية إلى حد بعيد قناة DHP Ca + 2 للعضلات الهيكلية وتوجد مركزة في الأنابيب التائية في تلك الخلايا القلبية ذات الأنابيب التائية الواسعة و SR.

جهد الفعل في خلايا القلب البطينية (والأذينية)

الرسم البياني أعلاه هو جهد فعل مسجل في خلية القلب البطينية.
4) يتم تعيين إمكانات الراحة في هذه الخلايا من خلال نفاذية K كبيرة بسبب دمج قناة التسرب K وقناة K + ذات الجهد الكهربائي (تسمى قناة المعدل الداخلي K +) المفتوحة في حالة الراحة. هذا يعني أن الباقي قريب جدًا من EK +.
0) يتم تعيين المرحلة الصاعدة لإمكانات الفعل بواسطة قناة الصوديوم ذات الجهد القلبي + التي لها خصائص مشابهة جدًا لقنوات الصوديوم العصبية والهيكلية ذات الجهد الكهربائي.
1-2) نظرًا لأن قنوات Na + الموصولة بالجهد تنتج مرحلة الصعود ثم تبدأ في تعطيل قناتين سيتم فتحهما الآن ، قناة المعدل المرحل K + وقناة Ca + 2 ذات الجهد الكهربائي (قناة L أو قناة DHP). هناك العديد من قنوات الكالسيوم + 2 في هذه الخلايا ، وبالتالي تهيمن هذه القناة على إمكانات الغشاء مما ينتج عنه هضبة طويلة من الاستقطاب. هذه الهضبة عبارة عن توازن بين قنوات Ca + 2 المفتوحة وقنوات K + المفتوحة. تذكر أن قناة Ca + 2 تعطل ببطء فقط وبالتالي يمكن أن تستمر هذه الهضبة لمدة 100-200 ميللي ثانية.
3) أخيرًا ، ستهيمن الآن قناة Ca + 2 ذات الجهد الكهربائي غير النشطة وقنوات K + الموصلة بالجهد وستتحول إمكانات الغشاء إلى الاستقطاب (EK + في هذه الخلايا). بعد ذلك ، ستغلق قنوات K + الموصولة بالجهد ، وستتحول قنوات Na + ذات الجهد الكهربائي من الحالة غير النشطة إلى الحالة المغلقة ويتم ضبط الغشاء مرة أخرى عند 4) جاهزًا لإطلاق النار مرة أخرى.

تسمح هضبة Ca + 2 الطويلة لـ Ca + 2 داخل الخلية بالارتفاع بدرجة كافية لتوليد تقلص في حالة تلك الخلايا القلبية التي تعتمد على مصادر Ca + 2 الخارجية.

إمكانات العمل في خلايا القلب الجيبية الأذينية

تمتلك الخلايا الجيبية القدرة على إطلاق إمكانات العمل تلقائيًا بطريقة متكررة دون أي تأثير خارجي. هذه الخلايا هي الخلايا الناظمة لضربات القلب ، وبمجرد أن ينطلق عمل محتمل في هذه الخلايا ، فإنه ينتشر عبر تقاطعات فجوة إلى مناطق أخرى من القلب أولاً إلى الخلايا الأذينية ثم في النهاية تصل إلى الخلايا البطينية.

إن توليد جهد الفعل في هذه الخلايا مشابه جدًا لخلايا القلب البطينية مع بعض الاستثناءات الرئيسية.
1) هذه الخلايا ليس لها راحة مستقرة.هناك عملية إزالة استقطاب بطيئة عفوية تجعل الغشاء من -60 مللي فولت إلى عتبة جهد الفعل (حوالي -40 مللي فولت).
2) يتم تحريك جهد الفعل بواسطة قناة Ca + 2 ذات الجهد الكهربائي في معظم خلايا SA. ترجع مرحلة الصعود إلى فتح قناة Ca + 2 ذات الجهد الكهربائي (قناة L أو DHP مرة أخرى) وبالتالي فهي أبطأ من الخلايا المثيرة الأخرى.
3) نظرًا لأن قناة Ca + 2 تعمل على تعطيل نشاط الغشاء ، يتم إعادة استقطابه بواسطة قناة المعدل المتأخر Ka + كما هو الحال في الخلايا المثيرة الأخرى.
4) ما يجعل هذه الخلايا تزيل الاستقطاب تلقائيًا بمجرد إغلاق قناة K + المتأخرة هو وجود قناة أيونية يتم تنشيطها عن طريق فرط الاستقطاب. بمعنى آخر ، القناة التي تفتح عندما يصبح الغشاء مستقطبًا وتسمح لـ Na بالتدفق إلى الخلية. (تسمى القناة المضحكة في بعض الأدب). لذلك فإن تدفق Na + سيزيل استقطاب الغشاء لفتح قنوات Ca + 2 ذات الجهد الكهربائي وفي نفس الوقت إغلاق القناة المضحكة.

القناة المضحكة: يتم تنشيط هذه القناة الكاتيونية غير العادية عن طريق فرط الاستقطاب. عندما يستقطب الغشاء بعد جهد الفعل ، يتم الوصول إلى عتبة فتح القناة المضحكة عند حوالي -50 مللي فولت. تفتح القناة وتسمح لـ Na + بالتدفق المحيطي إلى الخلية. تسمى القناة المضحكة أيضًا قناة HCN أو قناة فرط الاستقطاب أو القناة الأيونية ذات النوكليوتيدات الحلقية. كما سنرى ، يمكن أن يكون لـ cAMP تأثيرات كبيرة على هذه القناة وتحويل عتبة التنشيط الخاصة بها من -50 مللي فولت إلى -40 مللي فولت. تبدو القناة المضحكة في الواقع تشبه إلى حد كبير قناة K + ذات الجهد الكهربائي ولكن لها اختلافات في مسامها للسماح بتدفق Na + وفي آلية استشعار / فتح الجهد.

ضع كل ذلك معًا للحصول على دقات قلب

إن نظام التوصيل الاستثاري والكهربائي للقلب مسؤول عن تقلص عضلة القلب واسترخائها

تقع العقدة الجيبية (العقدة الجيبية الأذينية أو العقدة الجيبية الأذينية) في الأذين الأيمن في الوريد الأجوف العلوي والتي تتكون من خلايا عضلية متخصصة. الخلايا العقدية SA هي خلايا ذاتية الاستثارة لتنظيم ضربات القلب. يولدون إمكانات فعلية بمعدل حوالي 70 في الدقيقة عند البشر (ضربات قلبك). من العقدة الجيبية ، ينتشر التنشيط في جميع أنحاء الأذينين ، ولكن لا يمكن أن ينتشر مباشرة عبر الحدود بين الأذينين والبطينين ، كما هو مذكور أعلاه. تعمل هذه الحدود على ضمان التأخير بين تنشيط الأذينين والبطينين. بعبارة أخرى ، يتأخر الدافع في هذه المرحلة للسماح بإفراغ الأذينين بالكامل قبل انقباض البطينين.

تقع العقدة الأذينية البطينية (العقدة الأذينية البطينية) على الحدود بين الأذينين والبطينين. في القلب الطبيعي ، توفر العقدة الأذينية البطينية المسار الوحيد الموصل من الأذينين إلى البطينين. يتم توفير الانتشار من العقدة الأذينية البطينية إلى البطينين بواسطة خلايا عضلية متخصصة تسمى حزمة توصيل نظام الإشارة. علاوة على ذلك ، تنفصل الحزمة إلى فرعين حزمتين ينتقلان على طول كل جانب من جانبي الحاجز ، ويشكلان فرعي الحزمة الأيمن والأيسر. والأبعد من ذلك ، تنقسم الحزم إلى ألياف بركنجي تتفرع وتتصل بالجوانب الداخلية لجدران البطين. من الجانب الداخلي لجدار البطين ، تتسبب مواقع التنشيط هذه في تكوين موجة إزالة الاستقطاب التي تنتشر من خلال تقاطعات الفجوة بين خلايا البطين باتجاه الجدار الخارجي. بعد إزالة الاستقطاب من كل منطقة عضلية بطينية ، يحدث عودة الاستقطاب.

مخطط كهربية القلب - ECG

يمكن قياس الإمكانات المختلفة المتولدة في القلب باستخدام مخطط كهربية القلب. مخطط كهربية القلب هو عبارة عن تسجيل للجهود الكهربائية التي تتولد أثناء نشاط القلب. يتم تسجيل الإمكانات (& quotwaves & quot) بواسطة أقطاب كهربائية موضوعة على أجزاء معينة من الجسم وقياس التغيرات في الجهد (mV). عادةً ما يتم استخدام اثني عشر قطبًا كهربائيًا في مناطق معينة من الجسم.

Nerdy Note: في عام 1924 حصل ويليم أينتهوفن على جائزة نوبل في علم وظائف الأعضاء أو الطب. لاكتشافه آلية عمل مخطط كهربية القلب

يعكس منحنى مخطط كهربية القلب منظور القطب الذي يسجله. المعيار الموضح أدناه مأخوذ من معيار الرصاص الأول والثاني والثالث. يتميز منحنى مخطط كهربية القلب بخصائص مختلفة اعتمادًا على موقع القطب الذي يسجله. يشير الانحراف السلبي إلى أن الموجة المسجلة قد ابتعدت عن القطب الكهربائي ويعني الانحراف الإيجابي أنها قد تحركت باتجاهه.

موجة P - يتم إنشاء نبضة في العقدة الجيبية الأذينية وتنتشر عبر الأذينين ، مما يؤدي إلى تقلصهما.
تأخير - الأخدود الأذيني البطيني الدهني يعزل البطينين عن النبض الأذيني. العقدة الأذينية البطينية هي البوابة العادية الوحيدة للتوصيل إلى البطينين.
موجة QRS - ينتقل الدافع إلى أسفل الحزمة الأذينية البطينية ويتفرع منها ويصل إلى ألياف بوركينجي. يتم تحفيز البطينين على الانقباض.
موجة T - ترتبط بإعادة استقطاب البطينين.

تعديل وظيفة عضلة القلب: زيادة معدل ضربات القلب

يمكن أن يؤدي إطلاق النواقل العصبية من الجهاز العصبي اللاإرادي إلى زيادة أو تقليل تقلص القلب عن طريق التأثير المباشر على القناة المضحكة أو القنوات الأيونية الأخرى في الغشاء. فكر في الاستجابات الفسيولوجية المرتبطة بالأدرينالين (الإبينفرين).

الإبينفرين والنورادرينالين : يطلق من الجهاز العصبي السمبثاوي. يتم تصنيع الإبينفرين والنورادرينالين وإفرازهما في الدم عن طريق النخاع الكظري ، وهو أحد أعضاء الغدد الصماء. يتم تصنيع كل من الإبينفرين والنورادرينالين المرتبط به من التيروزين وتحتوي على جزء الكاتيكول ومن ثم يشار إليها باسم الكاتيكولامينات. تسمى الأعصاب التي تصنع وتستخدم الأدرينالين أو النوربينفرين الأدرينالية.

مستقبلات الأدرينالية: ربط الأدرينالين والنورادرينالين. نظرًا لأن المستقبلات المختلفة مرتبطة ببروتينات G مختلفة ، فإن التنشيط يؤدي إلى شلالات مختلفة لنقل الإشارات. على سبيل المثال ، يؤدي ارتباط النوربينفرين بمستقبلات بيتا الأدرينالية على الخلايا العصبية إلى تنشيط Gs وزيادة في تخليق cAMP. تعمل المستقبلات الأدرينالية العصبية الأخرى على تنشيط Gi ، Go ، أو أنواع أخرى من بروتينات G ، مما يؤدي إلى انخفاض مستويات cAMP أو زيادة في مستويات الرسل الثاني داخل الخلايا ، مثل cGMP ، inositol 1،4،5-trisphosphate (IP3) ، دياسيل جلسرين وحمض الأراكيدونيك. يعمل بعض الرسل الثاني ، مثل cGMP و IP3 ، على فتح أو إغلاق القنوات الأيونية مباشرة في الخلايا العصبية IP3 ، على سبيل المثال ، يفتح قنوات Ca2 + في غشاء الشبكة الإندوبلازمية ، مما يتسبب في زيادة في العصارة الخلوية Ca2 +. المراسلات الثانية الأخرى لها تأثير غير مباشر على القناة الأيونية.

في الخلايا الجيبية الأذينية : يرتبط النوربينفرين بالمستقبل الأدرينالي ب وهو مستقبل غشاء مرتبط ببروتين جي. يؤدي هذا إلى تشغيل سلسلة تحويل الإشارة الموضحة أدناه والتي تنشط بروتين G (Gs - يحفز) الذي ينشط adenylate cyclase لإنتاج cAMP.

حاصرات بيتا: الأدوية التي تستخدم لإبطاء تقلصات القلب في علاج عدم انتظام ضربات القلب والذبحة الصدرية ، هي مضادات مستقبلات بيتا 1 الأدرينالية. إنها تربط مستقبلات بيتا 1 الأدرينالية لمنع المستقبلات وبالتالي تبطئ تقلص القلب. تمتلك خلايا عضلة القلب مستقبلات بيتا 1 adenergic. عادة ما يكون لحاصرات بيتا تأثير ضئيل على مستقبلات بيتا الأدرينالية على أنواع الخلايا الأخرى. تمتلك خلايا العضلات الملساء المبطنة للممرات القصبية مستقبلات b2 ، والتي تتوسط في الاسترخاء عن طريق ربط الكاتيكولامينات بترتيب ترتيب الأيزوبروتيرينول و gt & gt epinephrine = norepinephrine. ناهضات انتقائية لمستقبلات b2 ، مثل تيربوتالين ، تستخدم في علاج الربو لأنها تتوسط على وجه التحديد في فتح القصيبات ، وهي الممرات الهوائية الصغيرة في الرئتين.

تعديل القناة المضحكة


تأثيرات المنبهات اللاإرادية على النشاط التلقائي والتيار المنشط بفرط الاستقطاب (إذا) في الخلايا العضلية القلبية في العقدة الجيبية الأذينية (SAN) من الأرانب.
يتم تسجيل جهد الفعل العفوي في ظروف التحكم وفي وجود أي من الأيزوبرينالين (Iso) أو أستيل كولين (ACh).
News Physiol Sci (2002) 17: 32-37.

من خلال مستقبلات البروتين G المقترنة ، يمكن للهرمونات / الناقلات العصبية أو الأدوية المختلفة زيادة أو تقليل معدل ضربات القلب ببساطة عن طريق زيادة أو تقليل قدرة القناة المضحكة على الفتح.

ترتبط الزيادة في cAMP فعليًا بالقناة المضحكة وتجعل فتح القناة أسهل. بمعنى آخر ، الحد الأدنى لفتح التحولات من حوالي -50 مللي فولت إلى حوالي -40 مللي فولت. لذلك ، سيتم فتح القناة المضحكة قريبًا خلال مرحلة عودة الاستقطاب لإمكانية الفعل الجيبي الأذيني وسيتم تشغيل إمكانية الفعل الثانية قريبًا. هذا يعني أن الموجة الثانية من جهد الفعل وبالتالي الانكماش ستنتقل عبر القلب عاجلاً أي. تسارع معدل ضربات القلب.

تعديل قناة Ca + 2

يسبب الإبينفرين أيضًا زيادة في cAMP الذي يحفز PKA (بروتين كيناز أ) والذي بدوره يؤدي إلى فسفرة قناة Ca + 2 ذات الجهد الكهربائي (قناة L). ينتج عن هذه الفسفرة تغيير في تكوين البروتين يعزز نشاط القنوات. يفتح هذا التشكل الجديد لقناة Ca + 2 بسهولة أكبر (أي وقت أقل بين إمكانات الفعل) ويفتح لفترة أطول (أي تدفق Ca + 2 إلى الخلية = أكبر [Ca + 2] داخل الخلايا = تقلص أكبر).

[ملحوظة: كما يحفز الإبينفرين تحلل الجليكوجين في عضلات الهيكل العظمي. ينتج الإبينفرين من خلال الارتباط بالمستقبل المرتبط بالبروتين G في تحفيز البروتين G لأنزيم الجليكوجين فسفوريلاز كينسي. كما يوحي اسمها الجليكوجين فسفوريلاز كيناز فسفوريلات جليكوجين فسفوريلاز لتنشيط هذا الإنزيم. كما تتذكرون جميعًا ، يأخذ فوسفوريلاز الجليكوجين الجليكوجين ويقسمه إلى جلوكوز 1 فوسفات لبدء تحلل السكر. يمكن تحفيز كيناز فسفوريلاز الجليكوجين بآليتين من البروتين G وزيادة الكالسيوم + 2 داخليًا ، وبهذه الطريقة خلال فترات النشاط المركّز ، يمكن تعبئة مخازن طاقة الجليكوجين في العضلات.]

مادة الكافيين: يمنع نشاط الفوسفوديستراز. تقوم فسفودايستراز بتفكيك النيوكليوتيدات الحلقية. لذلك في ظل وجود مادة الكافيين تظل مستويات cAMP مرتفعة وبالتالي تستمر القناة المضحكة في الانفتاح بسهولة أكبر. لذلك ، فإن احتمالية الحرائق المحتملة للعمل الجيبي الأذيني تتكرر بشكل أكبر ويزيد معدل ضربات القلب.

[ملحوظة:يؤثر الكافيين أيضًا على قناة إطلاق Ca + 2 أو مستقبلات ryanodine بحيث يتم إطلاق المزيد من Ca + 2 عبر القناة. لذلك تكون تقلصات القلب أقوى في وجود الكافيين أيضًا.]

تعديل وظيفة عضلة القلب: انخفاض معدل ضربات القلب

أستيل كولين: يطلق من الجهاز العصبي السمبتاوي.

مستقبلات الأسيتيل كولين المسكارينية: مستقبلات مرتبطة بالبروتين G. البروتين G المنشط في هذه الحالة هو وحدة فرعية Gi تمنع إنزيم adenylate cyclase.

تعديل القناة المضحكة

يعمل Acetylcholine على منع أي ارتفاع في cAMP ويقلل من مستويات cAMP في الخلية. لذلك لن تفتح القناة المضحكة الآن بسهولة وسيحدث نزع الاستقطاب البطيء للغشاء لاحقًا ، مما يؤدي إلى وقت أطول لتوليد إمكانية عمل ثانية.


تأثيرات المنبهات اللاإرادية على النشاط التلقائي والتيار المنشط بفرط الاستقطاب (إذا) في الخلايا العضلية القلبية في العقدة الجيبية الأذينية (SAN) من الأرانب.
يتم تسجيل جهد الفعل العفوي في ظروف التحكم وفي وجود أي من الأيزوبرينالين (Iso) أو أستيل كولين (ACh).
News Physiol Sci (2002) 17: 32-37.

تعديل قنوات K + ذات الجهد الكهربائي

يعمل أستيل كولين أيضًا من خلال المستقبل المسكاريني لتحفيز فتح قناة K +. يحفز المستقبل المسكاريني إطلاق بروتين جي بيتا / جاما الذي ينشط قناة K + مباشرة. يؤدي فتح القناة إلى تثبيط استثارة الغشاء وبالتالي يحد من تقلص العضلات والقلب

الديجيتال

يمنع على وجه التحديد مضخة Na + / K + عن طريق منع نزع الفسفرة
الديجيتال والأوابين منشطات مشتقة من نباتات مثبطات لمضخة Na + -K +. تُعرف هذه المنشطات باسم المنشطات القلبية بسبب تأثيرها القوي على القلب. أنها تمنع نزع الفسفرة من شكل الفسفرة من ATPase عند تطبيقها على الوجه خارج الخلية من الغشاء.

يزيد الديجيتال من قوة تقلص عضلة القلب وهو دواء يستخدم في علاج قصور القلب الاحتقاني. يؤدي تثبيط مضخة Na + / K + بواسطة الديجيتال إلى مستوى أعلى من Na داخل الخلية. ينتج عن هذا DeltaG أقل ملاءمة لنقل Na +. ينتج عن التدرج اللوني لـ Na + في قذف أبطأ لـ Ca2 + بواسطة مبادل كالسيوم الصوديوم.

في خلايا عضلة القلب ، يعتبر مضاد الحمل Na + / Ca2 + هو الطريقة الرئيسية التي تحافظ بها الخلية على تركيز منخفض من Ca2 + في العصارة الخلوية. حركة ثلاثة أيونات Na + مطلوبة لتشغيل تصدير أيون Ca2 + واحد مقابل تدرج تركيز أكبر من 10000 ضعف بين داخل الخلية وخارجها.

تعزز الزيادة في المستوى داخل الخلايا لـ Ca2 + انقباض عضلة القلب (تذكر أن شدة الانقباض ترتبط ارتباطًا مباشرًا بمستويات الكالسيوم العضلي + 2).



تعليقات:

  1. Wine

    أهنئكم ما هي الكلمات الضرورية ... فكرة مشرقة

  2. Tozshura

    نعم ، هذه الرسالة واضحة

  3. Negul

    اختيار جيد)

  4. Vukazahn

    أنا آسف ، لكنني أعتقد أنك مخطئ. أنا متأكد. دعونا نناقش هذا. أرسل لي بريدًا إلكترونيًا إلى PM ، سنتحدث.



اكتب رسالة