Biopotensiallar

BIOPOTENSIALLAR
Reja

1. 
   Biopotensial turlari
   
2. 
   To‘qimaning potensialini uning tarkibi
   
3. 
   Teng vaznli membrana potensiali hosil bo‘lishi
   

Tirik organizm turli qismlari orasida mavjud bo'lgan potensiallar farqi biopotensiallar deyiladi. Biopotensiallar hayvon va o‘simliklaroing hujayralarida, to‘qimalarida va organizmlarida paydo bo‘ladi. Ulaming ba’zilari doirniy mavjud. ayrimlari tashqi ta’siriar tufayli paydo bo‘ladi.Elektr impulslari nerv, muskul to‘qimalarining faoliyati vaqtida paydo boiadi va tirik organizmlarda kechadigan fiziologik va patologik jarayonlami aks ettirishi mumkin. Bioelektrik hodisalami o‘rganish 1771-yilda L.Galvani tajribalaridan boshlandi.l838-yi1da Matteuchi muskulning tashqi sirti musbat, ichki sirti manfiy zaryadga ega ekanligini aniqladi. Tinch holatdagi musqulning tashqi va ichki sirtlari orasidagi potensiallari esa muskulning qisqarishi, bezlar sekretsiyasi, hujayralaming ta’sirlanisbi paytida hosil bo‘ladi.

Biopotensiallar quyidagi turlarga bo'linadi:
G‘alayonlanmagan holatda bo‘lgan hujayraning tashqi va ichki qismidagi potensiallar farqiga tinchlikdagi potensial deyiladi
Hujayraga tashqi ta’sir ko‘rsatilganda u g‘alayonlanadi. Bunda o‘lchangan potensiallar farqi harakat potensiali deb ataladi
1875-yilda rus fiziologi V.Ya.Danilevskiy birinchi bo‘lib bosh miyaning biopotensialarini aniqladi. Biopotensialaming hosil bo‘lishi ancha murakkab masala bo'lib, hozirgacha uning to‘liq nazariyasi yaratilmagan. Hozirgi vaqtda 1952-yilda Xodjkin, Xaksli, Katslar taklif kilgan nazariya ko'p qo‘llaniladi.
Shu nazariya bilan qisqacha tanishamiz.
Biror to‘qimaning potensialini uning tarkibidagi hujayralar potensiallari yig‘indisi deb qarash mumkin. U holda hujayra tirik orga-nizmning asosiy struktura eiementigina emas, asosiy elektrik elementi hamdir. Hujayra va uni o'rab olgan hujayradan

tashqaridagi biologik muhitni, tashqi muhitdan varim o'tkazgichli hujayra membranasi bilan ajralgan murakkab tizim deb qarash mumkin. Hujayra ochiq termodinamik tizim bo‘lib tashqi muhit bilan uzluksiz energiya, modda va informasiya almashinadi. Bu almashinuv membranalar orqali amalga oshiriladi. Membrana oddiy holda lipid qatlamidan iboratdir. Lipidlar qatoriga neytral yogiar, efirlar kiradi. Hujayrada lipidlar. oqsi! qatlamlari bilan o‘rab olingan. Membrana lipid qatlamida diametri 0,7-0,8 nm li teshiklar mavjud bo‘lib, ular orqali suv va boshqa mayda molekulalar o‘tadi, katta molekulalar esa o‘ta olmaydi. Teshiklar, elektr zaryadiga ega bo‘lganligi uchun, hujayraga ma’lum ishorali ionlar o‘tishiga imkon beradi va teskari ishorali ionlaming o‘tishiga halaqit beradi. Ayniqsa ko‘p valentli ionlar o'tishi qiyin boTadi, chunki ularning zaryadi katta bo'lgani uchun gidrat qatlami bilan qoplanadi va effeksiv diametri oshadi. Turli ionlar o‘tkazuvchanligi har xil boTgani uchun membrananing turli tomonida ba’zi bir ionlaming nosimmetrik tarqalishini biopotensiallar paydo boTishining asosiy sababi deb qarash kerak. Biopotensiallar paydo boTish mexanizmi bo‘yicha quyidagi turlari mavjud:

1. Diffuz potensial A
Chegara sirti ikkala ion uchun bir xil o‘tkazuvchanlikka ega. H va Cl ionlar o‘tishi kichik konsentrasiyalar tomoniga boladi.

Yodorod ionlarining kattaroq harakatchanligi tufayli chegaradan o‘ng tomonda ulaming kattaroq konsentratsiyasi paydo boladi, A (pa potensiallar farqi hosil boiadi.
7.13-rasm. Diffuz potential paydo bo‘iishi.
Diffuz potensiali A (pa Genderson tenglamasi bilan aniqlanadi.

1. Tengvaznli membrana potensiali hosil bo‘lishi.
Hujayra sitoplazmasida va tashqi muhitda eng ko‘p miqdorda bo‘lgan asosiy ionlar, bu K+ , Na+ , Cl', va katta diametrli ionlar. Masalan, aminokislota ionlari R dir. Faraz qilaylik hujayra ichida K+, Cl" va R" ionlari, tashqarisida esa faqat K+ va Cl' ionlari bo‘lsin. U holda kaliy va xlor ionlari membrana orqali ikkala yo‘nalishda ham diffuziyalanadi, R' ioni esa hujayra ichida qoladi(7.11-rasm).
Kaliy va xlor ionlarining diffiiziyasi har xil ishoralardan iborat, chunki xlor ionlarining tashqi muhitdan hujayra ichiga o‘tishiga R- ionlari hosil qilayotgan manfiy zaryad to‘sqinlik qiladi. Natijada kaliy va xlor ionlaiining hujayra ichida va tashqarisidagi konsentrasiyalari bir xil bo‘lmaydi. Bunda Danon tenglamasi deb ataladigan munosabat bajariladi.
[K+]u [Cl"]u=[K+]t’[Cr]t (7.21)
Membrana orqali o‘ta olmaydigan R- ionlar membrana ichki sirti yonida to‘planishib, manfiy zaryad hosil qiladi. Bu zaryad hujayra

tashqarisidagi ionlar tortishib, membrana tashqi sirtida musbat qatlam hosil qiladi. Bunda hosil boTadigan potensiallar farqi Nemst tenglamasi deb ataladi:

To‘qima turi	Na+	r	cr	Hayvon turi	To‘qima	U, mV
Kalmar nervi	0.11	41	0,074	hashorat	qanot muskuli	80-90
Baqa nervi	0,31	44	-	baqa	oyoq muskuli	40-80
Baqa muskuli	0,12	1,2	0,01	ot	nerv	6
Baqa yurak muskuli	0,082	52	-	it	silliq muskul	1-3

Nemst tenglamasi bo‘yicha hujayra rnembranasi uchun Na+, K1, Cl' ionlari hosil qilayotgan potensiallari hisoblab topildi. Biroq, bu ionlaming yig’indi potensiali tajribada o‘lchangan qiymatlardan farq qildi. Hujayraning tinchlikdagi potensialini tushuntirish uchun yangi nazariya zarur bo‘lib qoldi.
Stasionar membrana potensiali A(p^ ). Xodjkin va Kats hujayraning tinchlikdagi potensiali tengvaznli bo‘lmasdan, stasionar, ya’ni Na+, K+, Cl" ionlari oqimlari dinamik muvozanati bilan aniqlanadi, deb faraz qilishdi. Stasionar holatda oqim zichliklarining yig‘indisi nolga teng, ya’ni vaqt birligi ichida membrana orqali hujayra ichiga kiruvchi va hujayra ichidan membrana orqali chiquvchi turli xildagi ionlaming soni bir-biriga teng: 1=0. I ~ h + ha + hi Ulaming faraziga ko‘ra yig‘indi oqim bir tomondan Na+ va K+ ionlarining ATF gidrolizi paytida chiqadigan energiya hisobiga ro‘y beradigan aktiv transporti bilan, ikkinchi tomondan Na+. K", Cl' ionlarining passiv transporti bilan aniqlanadi. Bu holda membranada paydo bo‘ladigan potensial Golsman-Xodjkin-Kats tenglamasi bilan aniqlanadi:
Yuqorida ko‘rib chiqilgan uch hoi hujayra membranasida tinchlikdagi potensial paydo boMishiga olib keladi.
Hujayraga tashqi faktorlar ta’sir etsa unda hujayra membranasining o‘tkazuvchanligi o‘zgarishi tufayli tinch biopotensial ham o‘zgaradi. Bunda hosil bo‘ladigan biopotetisialga harakat potensiali deyiladi. Bu potensial paydo boiishining sababi biror fizik faktor (mexanik, issiqlik, elektr) ta’sirida hujayra membranasining o‘tkazuvchanligi yuz martalab oshadi.
Harakat biopotensiali paydo bo‘lishi mexanizmlami ko‘rib chiqaylik (7.13-rasm).
mitet

Hujayraga tashqi ta’sir etganda (masalan, to‘g‘ri burchakli tok impulslari) hujayra membranasi Na+ ionlari uchun tanlanma o‘tuvchan bo‘lib qoladi. Ular hujayra ichiga gradiyent bo‘ylab aktiv kira boshlaydi va protoplazmaning manfiy potensialini 0 gacha kamaytiradi (chiziqning AB qismi). Na ionlarining sizib o‘tishi davom etib, u yerda musbat potensial hosil bo‘ladi (chiziqning BC qismi), C nuqtaga yetgach membrananing natriy nayi yopilib, kaliy navi ochiladi. K+ hujayra ichidan aktiv chiqishi tufayli hujayraning

xrmsbat potensiali kamayadi (chiziqning CD qismi). D nuqtada membrana K7 va Na+ ionlari o‘tkazuvchanligi bo‘yicha boshlang'ich holatga keladi. Potensialning keyingi o‘zgarishi (chiziqning DE qismi) K+ — Na+ nasos ishi hisobiga ro‘y beradi. Ye nuqtada hujayra g‘alayonlanmagan holatga qaytadi.
Membrana tashqi sirti qo‘zg‘atilmagan qismlariga nisbatan musbat zaryadli bo‘lib qoladi. Masalan, Kalmar gigant aksonining tinchlik potensiali - 45 mV, qo‘zg‘alish tufayli hujayra ichining potensiali +40 mV, bo‘ladi. Potensialining to‘liq o‘zgarishi yoki harakat potensiali 85 mV, membrananing natriy ionlari o‘tkazuvchanligining oshishi qisqa vaqt davom etadi, so'ngra u kamayadi, shu vaqtda kaliy ionlarining o‘tkazuvchanligi oshadi, bu esa tinchlik potensiali tiklanishiga olib keladi.
Harakat potensiali bir joy da yo‘q bo‘lsada hujayraning qo‘shni qismini qo‘zg‘atadi. Natijada potensial impulsi tola bo‘ylab tarqaladi. Harakat potensialining davom etish vaqti 2 ms, tarqalish tezligi esa 100 m/s
Baqaning muskul tolasi harakat potensiali 110 mV, it yurak muskul tolasi potensiali 120 mV. Elektr baliqlarda ancha katta harakat potensiali paydo bo‘ladi. Kichik bo‘lsada harakat potensiali hamma hayvonlar va o‘simliklar hujayralarida paydo bo‘ladi. Biopotensiallar mavjudligi hujayra hayotiy faoliyatining xarakterli belgisidir. Shuning uchun tashqi elektr maydoni hujayrada ro‘y beradigan jarayonlarga ta’sir etadi.
Masalan; kalamushning kesilgan oyog‘iga mikroelektrodlar qo‘yilib, kichik tok o‘tkazilishi natijasida suyak va muskul tolalarining 5-7 mm ga o‘sishi kuzatiladi. Hozirgi vaqtda tibbiyot va veterinariya klinikasida yurak potensiallarini qayd qilish usullari (EKG) va muskul to‘qimalarining potensialini qayd qilish usuli (elektromiografiya yoki EMG) keng ishlatiimoqda. Yuqori chastotali elektr toklari va elektromagnit maydonlardan foydalanilmoqda.
Odamlar organizmi uchun xavfli tok 100 mA, buzoqlar uchun 200-300- mA, qo‘zilar uchun 150-200 mA, cho‘chqalar uchun 170­200 mA, qoramollar uchun 220 mA. Qanday tok xavfli ekanligi to‘g‘risida biror qonuniyat mavjud emas. Hattoki 12 V ham odamni o‘Idirishi mumkin, masalan, bir fermada mollarni avtomatik sug‘oruvchi qurilmaga elektrodvigateldan bir fazaga tegishi tufayli 93 mol halok boigan. Hattoki 3-4 V kuchlanishi sigiming sut berish mahsuidorligini kamaytirib yuboradi.
Odatda biopotensiallar uncha katta emas, ya’ni bir necha o‘n millivoltdir. Lekin ba’zi akula va qiltiqli baliqlarda bir necha yuz voltga yetishi mumkin. Ugri, skat kabi elektr baliqiaming borligi qadimdan ma’lum edi.
Aniqlanishicha 300 turga yaqin baliqlarda elektr organlari mavjud ekan. Ko‘plari bu elektr razryadidan dushtnaniga hamla qilishda ishlatsa, ko'plar okean tubida lokasiya uchun ishlatadi. Baliqiaming asosiy elektr organi, bu plastinka shaklidagi muskul to‘qimalaridir. Masalan, ugrida bu plastinka qalinligi 10 mkrri uzunligi 10 mm atrofida bo‘ladi. Bitta plastinka kuchlanishi kichik, lekin ular ketma - ket ulanib oshiriladi. Masalan, Janubiy Amerika suvlarida yashovchi ugrida 8000 tagacha plastinka bo‘lib, kuchlanishi 500 voltgacha yetishi mumkin. Suvning o‘tkazuvchanligi katta bo‘lganligi sababli, bu baliq o‘z zaryadi bilan ot yoki sigimi o‘ldirishi mumkin.
Biopotensialni o‘lchash uchun mikroelektrodlar kerak. Agarda organning hamma hujayralari bir vaqtda uyg‘onsa uni bevosita usul bilan o‘lchash mumkin. Bunday organlarga yurak, muskullar, miyalar kiradi.
Tibbiyot va veterinariyada yurak biopotensiali (EKG) to'qimalar biopotensiali (EMG-elektromiografiya), miya biopotensial EEG (elektroensafalografiya)da keng qo'llaniladi. Biopotensialni o‘lchash uchun kerakli organga elektrodlami qo‘yish bilan aniqlanadi. Lekin klinik amaliyotda hayvon va odam tanasi sirtida hosil bo‘ladigan kuchlanish o‘ichash yordamida aniqlanadi. Veterinariyada muskullar aktivligini tekshirish muhirn ro). o'ynaydi. Masalan, oshqozon va ichaklardagi hosil bo‘ladigan biopotensiallami o‘lchash.