0000028 (14)

nych cząsteczek białkowych, kwasów nukleinowych, tłuszczów, węglowodanów, wody, pewnej liczby niskocząstcczkowych związków organicznych i z soli mineralnych. W procesie przewodzenia prądu elektrycznego cytoplazma wykazuje cechy złożonego elektrolitu lub nawet zawiesiny, w której jedne składniki stanowią elektrolityczne środowisko dyspersyjne, a inne — fazę dyspersyjną. Przewodność elektryczna tej substancji zależy od koncentracji poszczeglnych rodzajów jonów i ich ruchliwości; największy udział w przewodności mają jony małe (np. K+, Na+. Cl), ponieważ ich ruchliwości są duże. Natomiast makrocząsteczki powodują z jednej strony osłabienie pola zewnętrznego, a z drugiej — hamowanie hydrodynamiczne ruchu jonów szybkich. Obliczenia teoretyczne przewodności da się przeprowadzić tylko w prostszych przypadkach, np. dla erytrocytów, które mają stosunkowo prostą budowę. Z pomiarów otrzymuje się dla tych komórek wartość przewodności cytoplazmy a = 5 • 10 ^! LI 'nr¹.

Błona komórkowa jest pod względem przewodnictwa elektrycznego izolatorem. Właściwość tę nadaje błonie warstwa lipidowa. Jej przewodność znajduje się w granicach (10 10 ⁸ fi brr¹), a wartość przenikalności elektrycznej przyjmowana jest taka, jaką

mają tłuszcze (z_r = 5 -f- 6). Błona łącznie z substancją wewnątrz- i zewnątrzkomórkową stanowi kondensator elektryczny, który wnosi składową bierną do impedancji komórki. Wartość pojemności tego kondensatora jest dość duża, co wynika z małej grubości błony. Dla różnego rodzaju komórek jest ona w przybliżeniu taka sama i wynosi ok. 1 aF/cnr. Jest interesujące, że wartość pojemności błon ciał wewnątrzkomórkowych (organelli) jest podobna, np. dla mitochondrii pochodzących z serca świnek morskich otrzymano również taką samą wartość.

Oprócz wymienionych już właściwości wiele substancji biologicznych występujących w komórkach (białka, chloroplasty i inne) wykazuje cechy półprzewodników. Substancje te mają strukturę uporządkowaną, quasi-krystałiczną i zachodzące w nich procesy biofizy-czne można należycie wyjaśnić jedynie na gruncie teorii znanych z fizyki ciała stałego (np. teoria pasmowa kryształów).

Tkanki organizmów żywych z dużą zawartością wody traktuje się często modelowo jako Zawiesinę komórek w cieczy pozakomórkowej. Wówczas na podstawie znanych właściwości mikroskopowych komórek można z pewną dokładnością określić parametry makroskopowe tkanek i odwrotnie. Rozpatrzymy nieco szerzej to zagadnienie na przykładzie przewodności elektrycznej.

Z pewnych rozważań elektrodynamicznych wynika, że przewodność elektryczna zawiesiny komórek sferycznych może być przedstawiona wzorem:

17.36

gdzie: a, <t„, <t_x, a.₂ — odpowiednio przewodności właściwe: zawiesiny, substancji pozakomórkowej, cytoplazmy i błony, c — koncentracja objętościowa zawiesiny, S — stosunek grubości błony do promienia komórki. Jeżeli znamy wartość występujących we wzorze parametrów komórki a_lt a₂, przewodność a₀ i koncentrację c, możemy określić przybliżona wartość przewodności właściwej tkanki. Stosowanie wyżej podanego wzoru ogranicza się do pól elektrycznych małej częstotliwości.

328