Фазы потенциала действия. Радиоактивные излучения

Содержание

1.       Потенциал действия. Роль ионов Na K в генерации потенциала действия в нервных и мышечных волокнах: роль ионов Ca и Cl

2.       Восстановление от радиационного поражения

3.       Основные методы регистрации радиоактивных излучений и частиц Их характеристика

Список литературы

1. Потенциал действия. Роль ионов Na и К в генерации потенциала действия в нервных и мышечных волокнах: роль ионов Са и CI

Потенциал действия развивается на мембране в результате её возбуждения и сопровождается резким изменением мембранного потенциала.

В потенциале действия выделяют несколько фаз:

• фаза деполяризации;

• фаза быстрой реполяризации;

• фаза медленной реполяризации (отрицательный следовый потенциал);

• фаза гиперполяризации (положительный следовый потенциал).

Фаза деполяризации. Развитие ПД возможно только при действии раздражителей, которые вызывают деполяризацию клеточной мембраны. При деполяризации клеточной мембраны до критического уровня деполяризации (КУД) происходит лавинообразное открытие потенциал чувствительных Na+- каналов. Положительно заряженные ионы Na+ входят в клетку по градиенту концентрации (натриевый ток), в результате чего мембранный потенциал очень быстро уменьшается до 0, а затем приобретает положительное значение. Явление изменения знака мембранного потенциала называют реверсией заряда мембраны.

Фаза быстрой и медленной реполяризации. В результате деполяризации мембраны происходит открытие потенциалчувствительных К+- каналов. Положительно заряженные ионы К+ выходят из клетки по градиенту концентрации (калиевый ток), что приводит к восстановлению потенциала мембраны. В начале фазы интенсивность калиевого тока высока и реполяризация происходит быстро, к концу фазы интенсивность калиевого тока снижается и реполяризация замедляется. Усиливает реполяризацию поступление в клетку Ca2+ Фаза гиперполяризации развивается за счет остаточного калиевого тока и за счет прямого электрогенного эффекта активировавшейся Na+/K+ помпы. Поступление в клетку Cl– дополнительно гиперполяризует мембрану Изменение величины мембранного потенциала во время развития потенциала действия связано в первую очередь с изменением проницаемости мембраны для ионов натрия и калия.

2. Восстановление от радиационного поражения

Радиационными (лучевыми) поражениями называются патологические изменения в организме, возникающие в результате воздействия на него ионизирующего излучения. Под влиянием ионизирующего излучения в организме образуются вещества, обладающие высокой химической активностью, в первую очередь продукты радиолиза воды, возникают нарушения молекулярных связей на клеточном уровне, прежде всего в клетках кроветворения, кишечного эпителия, половых желез. Характер и выраженность радиационных поражений зависит от вида ионизирующего излучения, его дозы, времени облучения, возраста и пола пациентов. Начальный период проявляется местными и общими реакциями, которые продолжаются от нескольких часов до нескольких суток. В этот период наблюдается покраснение кожи, тошнота, рвота, слабость, головная боль, повышение температуры тела.

При высокой дозе облучения наблюдаются расстройства сознания. Последующий латентный (скрытый) период длительностью от 2 до 4-5 недель протекает на фоне улучшения самочувствия больных, сопровождаясь, однако, патологическими изменениями в органах и тканях. Период выраженных клинических проявлений характеризуется тяжелым поражением кроветворной системы, кишечника, подавлением иммунитета, интоксикацией, повторными кровотечениями, присоединением инфекционных осложнений, и сменяется при благоприятном течении через 2-3 недели периодом восстановления функций пораженных органов и улучшением состояния больных.

Восстановление от облучения - восстановление исходной структуры или жизнеспособности клетки, ткани, органа, системы органов, организма после облучения. Восстановление ДНК - репарация. Восстановление организма - пролиферация тканей критических органов за счет сохранивших жизнеспособность стволовых клеток костного мозга и кишечника.

Процесс восстановления организма после облучения в умеренных дозах наступает быстро. При лёгких формах лучевой болезни выраженные клинические проявления могут отсутствовать. При более тяжёлых формах период полного восстановления иногда затягивается до года и больше. Как отдалённые проявления лучевой болезни у женщин отмечается бесплодие, у мужчин - азооспермия; эти изменения чаще носят временный характер. Через много месяцев и даже лет иногда развивается помутнение хрусталика (так называемая лучевая катаракта). После перенесённой острой лучевой болезни иногда остаются стойкие невротические проявления, очаговые нарушения кровообращения; возможно развитие склеротических изменений, злокачественных новообразований, лейкозов, появление у потомства пороков развития, наследственных заболеваний.

3. Основные методы регистрации радиоактивных излучений и частиц Их характеристика

Различные регистрирующие устройства позволяют изучать в основном заряженные частицы, которые вызывают ионизацию среды, т.е. при соударении вырывают электрон из атомов частиц среды, сообщая ему энергию ионизации Ei. Однако незаряженные частицы, особенно с большой энергией также могут взаимодействовать с электронами атомов или ядрами и, в конечном итоге, могут быть зарегистрированы.

Основные методы и устройства регистрации частиц.

Ионизационная камера. Это герметичный сосуд с двумя электродами, заполненный газом (воздух, водород, азот и др.) при пониженном давлении. Между электродами создается разность потенциалов в пределах 100- 1500 В. Регистрируемая частица, попадая в счетчик, вызывает ионизацию газа и появление тока в цепи. Камера работает в режиме насыщения- все электроны и ионы, образуемые частицей, достигают электродов, поэтому величина тока I пропорциональна числу частиц (интенсивности излучения) N, т.е. I=kN.

Отсутствие или наличие ударной ионизации влияет только на величину тока I, которая в любом случае зависит от количества частиц N.

Однако если и дальше увеличивать разность потенциалов, то мы попадаем в область самостоятельного разряда, который вызывается внешней частицей, но не прекращается при последующем отсутствии частиц и нужны специальные устройства для его гашения. Счетчик Гейгера- Мюллера (СГМ). В основе его работы- самостоятельный газовый разряд. Конструктивно СГМ выполнен в виде стеклянной трубки, покрытой изнутри тонким слоем меди (катод) и центральной вольфрамовой нити (анод).

Частицы высоких энергий (b- ,g- и др.) проникают через стенку датчика, для a-частиц в торце счетчика делают окошко из алюминиевой фольги или слюды. Возникающий самостоятельный разряд кратковременный, т.к. разрядный ток создает падение напряжения на сопротивлении R, которое велико и напряжение между электродами счетчика (соответственно и Е) уменьшается настолько, что энергии электронов или ионов qE'l уже недостаточно для ионизации встречных молекул.

Происходит быстрая рекомбинация электронов и ионов, газовый разряд прекращается. Счетчик приходит в исходное состояние и может регистрировать следующую частицу. Таким образом каждая частица, попадая в счетчик, дает импульс тока и скачок напряжения на R, который можно регистрировать любым счетчиком импульсов. Если мощность излучения больше, то счетчик не успевает срабатывать и надо воспользоваться ионизационной камерой, в которой I=kN.

Список литературы

1. Рубин А.Б. Биофизика. – М.: «Наука», 1988. 222 с.

2. БИОФИЗИКА; Антонов В.Ф. и др.; Владос; 2003 г. 288 с.

3. Базыкин А.Д. Математическая биофизика взаимодействующих популяций. М.: Наука, 1985. 181 с.

4. Волькенштейн М.В. Биофизика. М.: Наука, 1988. 592 с.

5. Романовский Ю.М., Степанова Н.В., Чернавский Д.С. Математическое моделирование в биофизике. Введение в теоретическую биофизику. Ижевск: Ин-т компьют. исследований, 2004. 471 с.